基于AHP-风险网络的城市轨道交通应急演练评估研究_刘丹阳.pdf

文章编号：1009 444X（2022）04 0410 08基于 AHP风险网络的城市轨道交通应急演练评估研究刘丹阳，潘寒川（上海工程技术大学 城市轨道交通学院,上海 201620）摘要：针对城市轨道交通行业在应急演练中所使用的评估方法单一，存在评价指标的权重主观性强，忽视评价指标之间的客观联系等缺点，提出一种基于 AHP风险网络的评估模型.通过风险网络分析计算得到的客观权重来修正层次分析法所得到的主观权重，使评估指标的权重既有专家决策的专业性又有一定的客观性.最后将其应用到上海地铁某车站的大客流应急演练评估中，评估结果验证了该评估模型的有效性，为城市轨道交通应急演练工作提供一种考虑评价指标之间客观联系的主客观结合的评估方法.关键词：城市轨道交通；层次分析法；风险网络；大客流演练中图分类号：U231.92 文献标志码：AResearch on evaluation of urban rail transit emergency drillsbased on AHPrisk networkLIUDanyang，PANHanchuan（School of Urban Railway Transportation,Shanghai University of Engineering Science,Shanghai 201620,China）Abstract：According to shortcomings that the evaluation methods used in emergency drills are single in urbanrail transit,there is strong subjectivity in the weights of evaluation indicators and it neglects of the objectivelinks between them,an evaluation model based on AHPrisk network was proposed.The objective weightsobtained from the risk network were used to correct the subjective weights obtained from the analysishierarchy process,so that the weights of the indicators of the emergency drill evaluation were bothprofessional and objective.Finally,it was applied to the evaluation of a large passenger flow of emergencydrill in a station of Shanghai metro,and the evaluation results had verified the effectiveness of the evaluationmodel.The model can provide a combination of subjective and objective assessment method that consideringobjective links between evaluation indicators for urban rail transit emergency drills.Key words：urban rail transit；analysis hierarchy process；risk network；large passenger flow of emergencydrill 随着我国城市现代化建设的高速发展，城市轨道交通已成为人们日常出行的主要交通方式.城市轨道交通如何在既有的线路网络下安全、有序、高效地运营已是当前研究的主要趋势.我国交 收稿日期：2021 11 22基金项目：国家自然科学基金项目资助（52072235）；中国博士后科学基金资助（2021M692413）；宁波市自然科学基金项目资助（202003N4146）作者简介：刘丹阳（1994 ），男，在读硕士，研究方向为城市轨道交通应急管理.E-mail: 第 36 卷 第 4 期上 海 工 程 技 术 大 学 学 报Vol.36 No.42022 年 12 月JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY OF ENGINEERING SCIENCEDec.2022通运输部于 2019 年发布城市轨道交通运营突发事件应急演练管理办法，该办法中明确规定了“城市轨道交通运营单位应建立专项应急预案，并针对重大风险、关键设施设备故障等某一类型或某几种类型的运营突发事件时（涵盖有突发大客流事件），要明确风险分析、应急指挥机构及职责、处置程序和措施等内容，同时需定期开展演练”1.对应急演练进行评估，能够客观地反映一线员工对应急预案的掌握程度、设备的操作能力及实际的执行能力，检验车站设施设备的可靠性和安全性，提高线路的管理水平，保障运营安全.目前，国内城市轨道交通演练相关的评估理论体系处于发展和完善阶段，提出的评估方法也是多种多样.阔康2使用层次分析法对电话闭塞法演练进行安全评估；王华声等3从应急演练执行效果的角度提出一种使用层次分析法的评估方法；李嵘等4在文献 3 基础上融合另一种评价方 法，建 立 基 于 层 次 分 析 法（Analytic HierarchyProcess，AHP）和逼近理想解排序法(Topsis)相结合的 AHPTOPSIS 评估模型；王何鑫5在文献 4基础上结合逼近理想解排序法和熵权法(Entropy)，建立 ETopsis 的试运行演练评估模型.对于风险网络的研究，贾文峥等6以系统部件和部件连接关系作为节点和边，提出基于风险网络的轨道交通车辆的评价方法；Li 等7分析地铁中运营风险的关系，建立地铁运营风险网络.综上所述，关于城市轨道交通演练评估的研究主要是从演练效果这一宏观层面建立评价指标体系，未考虑演练中某一操作步骤失误对整体演练的影响.本研究引入风险网络模型来分析每一步骤对整体演练的影响程度，结合既有的研究经验及方法8 10设计一种基于 AHP风险网络的综合评估模型，使用风险网络的定量计算结果来修正层次分析法主观成分和定性成分过多的缺点，以提高应急演练评估结果的可信度.1 基于 AHP风险网络的应急演练评估模型 1.1 评估模型的基本原理AHP风 险 网 络 综 合 评 估 模 型 是 一 种 将AHP 和风险网络结合起来的评估方法.层次分析法是一种既有定量分析又有定性分析的多准则决策方法.该方法优点是能将多指标间的关系条理化和层级化，计算出各指标的权重并量化各指标的重要程度.其缺点是现实中评判专家会因其专业背景和工作经验有别，对各指标的判断存在一定差异，是一种从主观上来判定各指标重要程度的方法.而风险网络模型是社会网络模型的一种，将应急预案中的关键操作作为节点来构建网络模型，通过计算模型中各节点的中间中心度从客观方面体现各指标的重要程度.本研究在层次分析法基础上引入风险网络模型，对由层次分析法得到的主观权重进行客观修正，以得到各指标的最终综合权重，从而使权重既保留专家决策的专业性，又拥有一定的客观性.1.2 评估模型计算步骤 1.2.1 计算主观权重使用层次分析法确定各指标的主观权重，计算时采用 Saaty 的 19 标度法.该方法首先对同层各元素进行两两对比11，构建判断矩阵 A 为A=(aij)nn=|a11.a1n.an1ann|（1）aijijaijaii=1 aji=1aij式中：为指标 与指标 相比较，对于准则层的重要值，且0，.然后将矩阵 A 的每一列归一化，公式为bij=aijni=1aij（2）bij式中：为矩阵 A 每一列归一化后各元素的值.再使用近似求法（和法）求解判断矩阵的特征向量，即将归一化后的矩阵按行相加，可得ci=nj=1bij（3）ci式中：为矩阵 A 每一列归一化后第 i 行各元素相加总和.wi最后计算各指标的主观权重为wi=cini=1ci（4）此外，还需要对判断矩阵进行一致性检验，公式为第 4 期刘丹阳 等：基于 AHP风险网络的城市轨道交通应急演练评估研究 411 max=1nni=1(Aw)iwi（5）CI=maxnn1（6）CR=CIRI（7）max(Aw)iAwiCIRICRCR式中：为判断矩阵最大特征值；为向量的第 个分量；为一致性指标；为平均随机一致性指标；为一致性比率，当0.1 时，即认为判断矩阵具有一致性且权重有效.1.2.2 计算客观权重在风险网络中，节点的中间中心度表示该节点的传导能力，其越大意味该节点的传导能力越强.风险可通过节点进行传递，节点的传导能力越强说明该节点在风险网络中越关键，因此本研究用中间中心度分析风险网络中各节点的客观权重.将层次分析法中指标层的各元素作为风险网络的节点，根据应急演练的进行流程将各节点连接起来，即可建立应急演练的风险网络.计算各节点的中间中心度，公式为do=rprqzpq(o)zpq,p q o,p q（8）rdoopqzpqpqzpq(o)p式中：为风险网络中的最后一个节点；为节点、控 制 点和 点 的 交 往 能 力，即 中 间 中 心 度；为点和点 之间的路径条数；为点和点qo之间经过节点 的路径数量.wo计算得到每个节点的中间中心度后，将每个节点的中间中心度占模型总中间中心度的比例作为各节点的客观权重，计算式为wo=doro=1do（9）1.2.3 计算综合权重www通过层次分析法和风险网络计算指标层各元素的主观权重与客观权重，再进行线性合成得到各元素的综合权重为w=w+(1)w（10）=0.6式中：为比例系数，是权衡主观权重和客观权重的 比 例（为 体 现 权 重 的 客 观 性，由 专 家 建 议）.大客流应急演练评估权重函数最终为w=0.6w+0.4w（11）1.3 评分标准为得到应急演练的总体评估结果，在设计指标层各元素的综合权重基础上，还需对综合评估模型中的每个节点进行评价打分.基本方法就是根据各节点在执行时的失误程度设置评价标准，见表 1.将各节点的评价等级转换成对应分数，再乘以该节点所对应的综合权重，最后全部相加得到一个最终评分，即此次应急演练的一个总体评估结果.表 1 应急演练评估标准Table 1 Evaluation criteria for emergency drill 失误严重程度标准评分等级得分无失误严格按照规章制度，动作或者语言熟练A 100 轻微失误对规章制度不够熟练，动作或者语言不到位，未影响演练B 75 一般失误未按照规章制度的要求执行，对演练造成一定程度的影响C 50 重大失误可能会影响到演练的正常进行，或对行车安全、人员安全、设备完好性造成威胁D 25 特别重大失误已经严重影响了演练的正常进行，或已经造成人员受伤、设备损坏等E 0 2 实例分析 2.1 构建车站大客流应急演练的评价指标体系在参考国内各专家、学者的研究基础上12 13，结合上海申通地铁集团有限公司运营突发事件SP应急处置总体预案及车站演练时执行的大客流应急处置专项预案，对车站大客流应急演练进行分析，将车站大客流应急演练评估作为目标层，应急处置专项预案中涉及的关键岗位作为准则层，再根据专项预案内容，提取各关键岗位的关键 412 上 海 工 程 技 术 大 学 学 报第 36 卷M操作作为指标层，建立车站大客流应急演练的评价指标体系，如图 1 所示.车站大客流应急演练评估 S多职能队长 P1多职能站控 P2站台巡视员 P4客服中心巡视员 P5公交接驳巡视员 P6站厅巡视员 P3通知各岗位开始演练M11启动车站大客流响应M12组织各岗位进行疏散工作M13命令站控加强现场广播M14执行公交接驳命令M15合理调整工作岗位,引导乘客