基于適應度評價的罐車辦理站的優化配置研究

海 濤

（鐵道部 運輸局，北京 100844）

近幾劃，年積來極，調我整國罐鐵車路辦制理定站了的危分險布貨[1]物，運對輸不改符革合計安全要求的罐車辦理站、專用線等，實施了“關、停、并、轉”措施。但是，當前罐車辦理站仍然存在罐車辦理站侵入城市、設置地點不合理、分布不均衡、分工不合理、運輸資源配置缺乏科學指導等問題[2]。因此，通過分析鐵路危險貨物罐車運輸情況，利用模糊數學理論，采用多級模糊綜合評判方法，形成罐車辦理站的科學優化配置方法。

1 罐車辦理站適應度評價模型的建立

1.1 選取評價方法

目前用于評價的方法很多，如危險指數評價法、層次分析法、模糊綜合評價法等方法[3]。由于影響鐵路危險貨物罐車運輸的因素較多，其中大量的因素存在著模糊性，難以定量化，而模糊綜合評價法恰恰具有系統性和模糊性的特點，因此選取模糊評價法對罐車辦理站適應度進行多級模糊綜合評價較為理想。

1.2 建立模糊綜合評價模型

模糊綜合評價模型包括3個基本要素，即因素集合 U=﹛U1,U2,…，Um﹜、評價集合 V=﹛V1,V2,…，Vn﹜ 及單因素評價矩陣 R。

（1）因素集合 U。U=﹛U1,U2,…，Um﹜ 是由影響評價對象的各個因素所組成的集合，其中因素 Ui（i=1,2,…，m）是若干影響因素，對應的權重系數為 ai（i=1,2,…，m），反映了各個因素在綜合評價中所具有的重要程度。ai通常應滿足歸一性和非負條件；即，ai≥0。所有的 ai構成了U=﹛U1,U2,…，Um﹜上的一個模糊權重向量 A=﹛a1,a2,…，am﹜。

（2）評價集合 V。評價集合 V 是由對評價對象可能做出的評價結果所組成的集合，可以表示為：V=﹛V1,V2,…，Vn﹜，其中元素 Vj﹛ j=1,2,…，n﹜是若干可能做出的評價結果。模糊綜合評價的目的就在于通過綜合考慮評價對象所有的影響因素，從評價集合V 中獲得一個最佳的評價結果。

（3）單因素評價矩陣 R。對 U 中的單因素Ui(i=1,2,…，m) 進行單因素評價，根據因素Ui確定事物對評價等級 Vj﹛ j=1,2,…，n﹜的隸屬度 (可能性程度)，從而得到單因素評價向量 ri=﹛ri1, ri2,…，rim﹜，它是評價集 V 上的模糊子集，對 U 中所有的元素進行評價，得到總的 (m×n階) 評價矩陣 R。R 通常稱為單因素評價矩陣，是因素集 U 到評價集 V 上的一個模糊關系，R (Ui,Vj)= rij表示因素Ui對評價等級 Vj的隸屬度。

當模糊權重向量 A 與模糊評價矩陣 R 為已知時，做模糊變換來進行綜合評價：B =A·R =(b1,b2,…,bn)。

2 罐車辦理站的適應度評價

2.1 罐車辦理站適應度評價指標體系的構建

在多指標綜合評價體系中，建立指標體系是前提條件。通過對罐車辦理站進行系統分析，找出影響評價其優劣水平的各相關因素，最終得到可以綜合反映罐車辦理站適應度優劣水平的評價指標體系，如圖1所示。

圖1 罐車辦理站適應度評價指標體系

整個指標體系可分為目標層、準則層和指標層。

（1）目標層。即評價集合 V，由各種因素對罐車辦理站適應度的影響大小來表示。

（2）準則層。即因素集合 U，該層為計算影響鐵路危險貨物罐車運輸適應度所確定的評價因素，考慮了6種要素，即危險貨物辦理能力 U1、車站設備條件 U2、車站所屬性質 U3、對所在地環境影響U4、化工企業布局 U5、分工合理性 U6。

（3）指標層。即為了確定準則層的每一個評價因素所選定的評價因子，構成單因素評價矩陣 R。

2.2 罐車辦理站適應度評價權重系數的確定

由于罐車辦理站適應度評價所涉及的因素較多，在綜合評價中，為了突出主要的影響因素，客觀、合理地評價罐車辦理站辦理鐵路危險貨物罐車運輸的適應度，通過采用層次分析法確定各評價指標的權重。各層因素權重是由國家安全生產監督管理總局及鐵道部等有關部門建立的危險貨物專家庫中長期從事危險貨物運輸研究、具有國家和鐵路部門認定資質的相關專家在綜合分析的基礎上給出的。

結合評判系數矩陣，運用層次分析法計算得到準則層各因素權重及檢驗結果如下。

第1層6個方面的權重集為：A=(a1,a2,a3,a4,a5,a6)=(0.22,0.18,0.10,0.20, 0.15,0.15)。

危險貨物辦理能力方面：A1=(a11,a12,a13,a14)=(0.24,0.20,0.26,0.30)。

車站設備條件方面： A2=(a21,a22)=(0.60,0.40)。

車站所屬性質方面：A3=(a31,a32)=(0.50,0.50)。

對所在地環境影響方面：A4=(a41,a42)=(0.65,0.35)。

化工企業布局方面：A5=(a51,a52,a53)=(0.40,0.28,0.32)。

分工合理性方面：A6=(a61,a62)=(0.45,0.55)。

3 應用實例

北京鐵路樞紐屬環形鐵路樞紐，樞紐布置示意圖如圖2所示。北京地區鐵路樞紐核心區形成內環(北京一北京南一廣安門一北京西) 和外環 (豐臺、豐西一東南環一雙橋一東北環一西北環一豐沙一豐臺、豐西) 二重環線。通過環線連接京廣、京山、京包、京原、京九、京承、京秦、京通、豐沙等9條鐵路干線。北京鐵路樞紐是以特大型客運站北京站、北京西站和路網性編組站豐臺西站為主，輔之以北京南站、北京北站等客運站和樞紐輔助編組站豐臺站、雙橋站，以及廣安門、大紅門、百子灣、石景山南站等貨運站組成的我國最大的鐵路樞紐。北京鐵路樞紐范圍：京廣線至琉璃河南站；京山線、京九線至黃村站；京包線至南口站；京原線至良各莊站；京承線至密云站；京秦線至通州南站；京通線至懷柔北站；豐沙線至安家莊站。樞紐內共有車站 77 個，其中特等站4個、一等站6個、二等站8個、三等站 22 個、四等、五等站 37 個。本文選擇大紅門、房山、長辛店、黃村、良各莊、三家店等幾個典型的危險貨物辦理站進行綜合評判，各辦理站具體布置情況見圖2。

結合專家意見對各站辦理危險貨物具體情況，經過分析得出各站危險貨物運輸相關指標適應度得分情況，如表1所示。

表1 北京地區辦理站適應度評價指標評分

應用文中建立的綜合評判模型，對北京樞紐地區的辦理站進行綜合評判，得到的綜合評判結果如表2所示。

表2 北京地區辦理站適應度評價結果

由表2可以看出，北京地區大紅門站分值較低，不適合辦理危險貨物。大紅門車站位于城區，距離市中心較近，周圍人口稠密，北京市已經對該罐車辦理站進行了搬遷。房山站分值高，最適合辦理罐車危險貨物。事實上，北京鐵路局在進行“關、停、并、轉”中，正在將北京周邊地區罐車裝運的危險貨物向房山罐車站轉移，達到了學術研究指導現場實際的作用。

4 結束語

通過對鐵路危險貨物罐車運輸情況分析，提出了罐車辦理站適應度的概念，構建了基于罐車辦理站適應度評價的指標體系，建立了多層次模糊綜合評判模型。選擇應用實例按照模糊評判過程進行了計算和處理，最終得到綜合評判分值。研究表明：分值越大，方案越重要。通過對北京地區罐車辦理站布局狀況進行適應度評判，評判結論符合北京地區運力資源優化配置的實際情況，對全路罐車辦理站運力資源優化配置具有一定的指導意義。

[1]海 濤，張星臣，楊月芳. 鐵路危險貨物辦理站優化配置方法研究[J]. 鐵道學報，2006， 28(3)：101-105.

[2]聶欽中，吳育儉. 危險貨物鐵路罐車安全運輸中存在的若干問題及其對策[J]. 中國安全科學學報，1997 (6)：58-61.

[3]孫 平. 我國危險化學品道路運輸安全評價[D]. 北京：北京交通大學，2007.