可拓學(xué)理論在鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

邵 婉，高清平

(1.浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院;2.浙江師范大學(xué)工學(xué)院)

可拓學(xué)理論在鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

邵 婉1，高清平2

(1.浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院;2.浙江師范大學(xué)工學(xué)院)

為客觀評(píng)價(jià)鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全狀況，應(yīng)用可拓學(xué)方法建立鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全的可拓評(píng)價(jià)模型。算例結(jié)果表明，能夠有效地對(duì)鐵路工務(wù)安全狀況進(jìn)行排序，識(shí)別安全狀態(tài)傾向、減少評(píng)價(jià)指標(biāo)層級(jí)以及增加待評(píng)方案的區(qū)分度等優(yōu)勢，能更為有效地解決鐵路工務(wù)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)問題。

可拓學(xué)理論;鐵路;工務(wù)系統(tǒng);安全評(píng)價(jià)

0 引言

隨著鐵路列車提速、列車密度加大、車輛軸重增加，對(duì)鐵路工務(wù)系統(tǒng)的安全提出越來越高的要求。而鐵路工務(wù)安全評(píng)價(jià)又為工務(wù)系統(tǒng)安全管理提供重要依據(jù)，有必要對(duì)工務(wù)安全的評(píng)價(jià)方法進(jìn)行研究。目前已有多種評(píng)價(jià)方法，如加權(quán)平均法、層次分析法(AHP)、模糊綜合評(píng)價(jià)法(FCE)和數(shù)據(jù)包絡(luò)分析法，取得了大量有益的成果，但仍存在一些不足。如:AHP方法主觀性較強(qiáng)、不能表達(dá)不確定性和計(jì)算量過大;FCE容易獲得偽優(yōu)解、評(píng)價(jià)因素較多時(shí)靈敏度低。鑒于可拓方法能減少評(píng)價(jià)指標(biāo)層級(jí)以及增加待評(píng)方案的區(qū)分度等優(yōu)勢，本文基于可拓理論建立鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)模型，并進(jìn)行算例分析。

1 物元模型

1.1 物元與距

給定事物的名稱E，它關(guān)于特征x的量值為v，以有序三元組r=(E，x，v)作為描述事務(wù)的基本元，簡稱為物元。E、x和v稱為物元的三要素。如果一個(gè)事物有多個(gè)特征，則采用m 維物元來描述 R=(E，xj，vj)，j=1，2，…，q。

設(shè)x為實(shí)域(-∞，+∞)上的任一點(diǎn)，X0=［a，b］為實(shí)域上任一區(qū)間，稱ρ(x，X0)=│x-(a+b)/2│為點(diǎn)x與區(qū)間X0之距。

1.2 關(guān)聯(lián)函數(shù)

2 鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全的可拓評(píng)價(jià)模型及算法

2.1 鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

鐵路工務(wù)系統(tǒng)是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)，其評(píng)價(jià)因素主要包括:安全教育、安全資金投入、職工安全管理水平、橋路設(shè)備狀況、外部設(shè)備環(huán)境等，具體的指標(biāo)體系構(gòu)成見算例分析部分。

2.2 規(guī)范化處理評(píng)價(jià)指標(biāo)

在評(píng)價(jià)鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)的各項(xiàng)指標(biāo)中，可采用極差化對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理。

2.3 確定指標(biāo)權(quán)重

考慮到影響鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全的各項(xiàng)指標(biāo)相互聯(lián)系、相互影響，有必要在確定各項(xiàng)指標(biāo)的權(quán)重時(shí)考慮該指標(biāo)對(duì)其余指標(biāo)的影響程度。為此，采用相關(guān)文獻(xiàn)的方法確定指標(biāo)權(quán)重。

2.4 單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度計(jì)算

采用可拓方法中關(guān)聯(lián)函數(shù)的定義，確定待評(píng)對(duì)象的單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度，即待評(píng)對(duì)象的第j(j=1，2，…，m)個(gè)指標(biāo)關(guān)于分類等級(jí) r(r=1，2，…，p)的關(guān)聯(lián)度，表達(dá)式為

2.5 多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度

多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度表征待評(píng)對(duì)象關(guān)于各評(píng)價(jià)等級(jí)的歸屬程度表達(dá)式為

2.6 評(píng)價(jià)等級(jí)和級(jí)別變量特征值的確定

若Kr0(N)=［ Kr(N)］，則評(píng)定對(duì)象N屬于等級(jí)r。設(shè)

式中:j*為待評(píng)車間所屬級(jí)別特征值。

3 算例分析

為驗(yàn)證本文可拓評(píng)價(jià)方法的有效性及便于對(duì)比研究，參考文獻(xiàn)中的算例，以某工務(wù)段6個(gè)車間為研究對(duì)象進(jìn)行算例分析。

3.1 構(gòu)建評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

續(xù)表1

3.2 規(guī)范化處理評(píng)價(jià)指標(biāo)并確定各指標(biāo)權(quán)重

依據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)公式對(duì)評(píng)價(jià)體系中的指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理并計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重，得到{w1，w2，…w18}={0.043 87，0.054 83，0.071 59，0.053 46，0.062 14，0.070 01，0.029 70，0.065 95，0.074 17，0.073 56，0.068 08，0.051 78，0.069 91，0.043 87，0.071 13，0.041 73，0.036 10，0.018 12}。

3.3 單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度計(jì)算和多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

采用可拓方法中關(guān)聯(lián)函數(shù)的定義，應(yīng)用式(1)計(jì)算得到待評(píng)車間的單指標(biāo)關(guān)聯(lián)度，再由公式(2)計(jì)算多指標(biāo)綜合關(guān)聯(lián)度，得到的結(jié)果如下表2所示。

表2 鐵路工務(wù)安全的可拓評(píng)價(jià)計(jì)算結(jié)果

3.4 級(jí)別變量特征值的確定

由公式(3)計(jì)算可得到6個(gè)車間的級(jí)別變量特征分別為 2.169 3，2.675 2，2.012 8，1.721 9，2.082 5，1.997 0。比較各車間級(jí)別變量特征值的大小，得到的排序結(jié)果為車間4＞車間6＞車間3＞車間5＞車間1＞車間2。由評(píng)價(jià)結(jié)果可知，車間4為較安全偏向安全，其安全狀況較好，而車間2的安全狀況不佳，需要改進(jìn)。采用模糊綜合評(píng)價(jià)法計(jì)算得到安全等級(jí)得分為 73.67，70.17，76.46，81.01，75.26，74.22。可見，本文的評(píng)價(jià)結(jié)論的評(píng)價(jià)結(jié)論在安全狀況最好與最差上是完全一致的。可見，本文提出的可拓評(píng)價(jià)模型能夠有效解決鐵路工務(wù)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)問題。

4 結(jié)論

鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全評(píng)價(jià)是確保工務(wù)系統(tǒng)安全管理，防范于未然的重要環(huán)節(jié)。本文將可拓理論引入鐵路工務(wù)系統(tǒng)安全綜合評(píng)價(jià)過程中。分析過程和算例結(jié)果表明，與模糊綜合評(píng)價(jià)法、層次分析法和灰關(guān)聯(lián)法相比，本文提出的可拓模型能夠有效識(shí)別車間安全狀況排序情況以及安全狀態(tài)傾向、減少評(píng)價(jià)指標(biāo)層級(jí)、有效避免偽優(yōu)解以及增加待評(píng)方案的區(qū)分度等優(yōu)勢，能更為有效地解決鐵路工務(wù)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)問題。

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U29

A

1008-3383(2012)02-0122-02

2011-11-27

邵婉(1989-)，女，浙江衢州人，學(xué)士，研究方向:應(yīng)用數(shù)學(xué)、交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理。