基于AHP/DEA的鐵路應急資源需求緊急度評價

王璞 董玉亮

摘 要：針對鐵路應急管理中多應急點——多資源調度情況下需要考慮各應急點對資源需求緊急度的問題，給出一種基于層次分析法/包絡分析法（AHP/DEA）的資源需求緊急度評價方法。通過構建應急資源需求緊急度評價框架，建立了應急資源需求緊急度評價指標體系，并給出了評價指標量化方法，建立了基于AHP/DEA的鐵路應急資源需求緊急度評價計算模型，并通過某路局的實際案例加以驗證。實例計算結果表明，該方法具有很好的實用性，可為下一步的分階段合理資源調度提供幫助。

關鍵詞：鐵路運輸;需求緊急度評價;AHP/DEA評價方法;鐵路應急資源;應急物資管理

中圖分類號：U298.6? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? 文章編號：1673-291X（2019）02-0031-03

引言

近年來，我國鐵路突發事件屢有發生，以某鐵路局為例，1998—2017年統計發生應急事件約275起，其中自然災害60起，事故災難213起，公共衛生事件12起，造成了很大的經濟損失。面對時有發生的各類突發事件，積極開展應急物流調度研究，在短時間內高效地調集相關物資，并將其快速運送、及時發放，對于提高應急響應能力、減少災害影響、降低生命財產損失具有重要的意義[1-2]。研究發現，鐵路應急資源調度的及時有效性是決定鐵路應急救援成效的關鍵一環。鐵路應急資源調度包括單應急點—單一資源調度，單應急點—多種資源調度和多應急點—多種資源調度。當多個地點同時發生突發事件時，需要進行多應急點調度，為保證應急資源的快速、及時、準確調度，需要考慮應急點對資源需求的緊急度[3-4]。

當前，對應急資源需求緊急度評價的研究較少，見諸文獻報道的僅有分級評價法[5-7]和基于模糊綜合評判的應急資源需求緊急度評價[3]。前者是憑借主觀判斷將應急資源按照重要性、可得性、時效性等因素分成 4 級，并按級別進行調度，但這種靜態分級方式并沒有考慮應急資源的時間和空間效用價值。后者考慮了應急資源的時間和空間效用，建立了資源需求緊急度評價指標，并用模糊綜合評判方法實現了鐵路應急資源需求緊急度的評價。文獻采用層次分析法（AHP）確定各評價指標間的權重[3]，AHP能充分反映決策者的偏好，但當指標過多的時候，會給專家的主觀判斷帶來困難，也容易使得判斷矩陣具有不一致性。數據包絡分析方法（DEA）方法采用變化權來對各決策單元（DMU）進行評價，但不能有效地區分決策單元的優劣，并且評價結果沒有實現決策單元的完全排序，DEA的局部最優性也沒有得到改善[8]。因此，本文首先建立鐵路應急資源需求緊急度評價指標體系，然后從DEA和AHP方法各自的特點出發構造了DEA/AHP的混合模型實現鐵路應急資源需求緊急度的評價。

一、鐵路應急物資需求緊急度評價模型

（一）物資需求緊急度評價框架

鐵路應急物資針對某應急點的需求緊急度評價框架如圖1所示。圖中最底層為評價指標層，包括評價模型的輸入評價指標和模型輸出評價指標;中間層為評價層，在該層進行該物資對不同應急點的需求緊急度評價;最上層為評價結果層。

（二）評價指標體系及指標量化

鐵路突發事件發生后，當影響范圍或規模較大，同時造成多處受災時，由于各個應急點的位置、受災等級等不同，在不同時間段各個應急點對同種或不同種應急資源的需求緊急程度存在一定的差異。鐵路應急資源需求緊急度評價指標如表 1 所示。

各指標又分為定性（影響因素不能給出明確確定）和定量（影響因素能夠給出明確確定）兩種指標。定性指標采用模糊化處理，5個等級（輕微、輕、中等、嚴重、非常嚴重）分別用（1、2、3、4、5）進行量化。定量指標直接由數量表示，用1、2、3、4、5表示受損線路五個等級（地方鐵路、國鐵其他等級、國鐵II級、國鐵I級、高鐵），用1、2表示資源專用程度兩個等級（非專用、專用），數字越大表示等級越高。

（三）基于AHP與DEA的鐵路應急物資需求緊急度評價模型

在鐵路應急資源需求緊急度評價問題中，假定有n個備選資源應急點，已確定采用m個輸入評價指標和s個輸出評價指標。這n個評價對象的輸入、輸出指標數據如下：

評價單元：DMU1，DMU2，…，DMUn;輸入指標：x1，x2，…，xn;輸出指標y1，y2，…，yn。其中，xi=（x1i，x2i，…，xmi）T，yj=（y1i，y2i，…，ysi）T，分別為評價單元DMUi的輸入、輸出指標數據。

根據選定的輸入、輸出指標體系，對第i個決策單元可建立一般意義上的DEA模型：

在實際問題中，往往有較多的決策單元都能取到最大的效率值1，因此，僅用E一般不能區分這些決策單元的優劣。此外，模型（1）讓每一個DMUi用最有利于自己的權重wi計算出Eii，這種只重視少數有利的輸入和輸出指標，而不重視其他指標的現象，使模型（1）計算出的自我評價值E不能完全反映出DMU的優劣。為了解決這個問題，引入交叉評價機制。交叉評價（cross—evaluation）的基本思想是：用每一個DMUi的最佳權重w*i計算其他DMUk的效率值，得交叉評價值為

一般，對于n個決策單元兩兩效率的比較值為aij=（Eii+Eij）/（Ejj+Eji），并且，aij=1/aji，aii=1。構造出的判斷矩陣如下：

由上面的DEA方法構造出的判斷矩陣不包含主觀性，因此不需要進行一致性檢驗。運用層次分析法解出最大的特征值和相應的特征向量。由于這里的層次分析法只有一層，所以排在第i位的特征向量也就反映了第i個決策單元的優先度。

二、實例分析

2011年6月成都鐵路局轄區發生特大暴雨并引起多處洪水塌方，救援工作需要同時對三個災難點展開。災難點1處于客運專線，線路及沿線受損較輕。災難點2位于地方貨運專線，線路及沿線受損較嚴重。災難點3在客貨混跑的一般線路，線路及沿線受損嚴重。三個災難點都需要鋼軌、鐵路道渣、木枕普枕、應急食品等應急物資，但由于運力不足，無法同時滿足三個災難點的需求。因此，需要根據實際情況對各應急物資對三個災難點的需求緊急度進行排序，然后根據緊急程度大小進行物資調度。主要應急物資需求應急度評價指標量化結果如表2所示。

利用需求緊急度評價計算模型，計算得到各應急物資針對不同應急點的需求緊急度，評價結果如表3所示。

可以看出，P60鋼軌、鐵路道渣和木枕普枕對三個應急點的優先順序是：應急點1>應急點3>應急點2;應急食品對三個應急點的優先順序是：應急點3>應急點1>應急點2。評價結果與現實情況符合。

三、結論

資源需求緊急度是資源效用的集中體現，應急事件處置過程中資源需求緊急度的有效評價有助于優化應急資源的調度，保證資源調度的時間和空間有效性。本文在分析鐵路應急資源需求緊急度評價指標的基礎上，建立了基于AHP和DEA的資源需求緊急度評價模型，給出了相應算法，并通過實例進行驗證。應急資源需求緊急度的合理評價可以為運力和時間受限條件下進行科學合理分階段調度提供決策依據。

參考文獻：

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