層次分析法在高鐵車站行車安全管理中的應(yīng)用

張曜宇 中國(guó)鐵路上海局集團(tuán)有限公司蕪湖車務(wù)段

1 引言

鐵路是國(guó)家重要基礎(chǔ)設(shè)施和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的大動(dòng)脈，是我國(guó)交通運(yùn)輸體系的骨干。近年來，隨著我國(guó)高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，高速鐵路網(wǎng)規(guī)模也在不斷地?cái)U(kuò)大，高鐵已經(jīng)成為人們出行的主要交通工具。至2019年底，全國(guó)高鐵營(yíng)業(yè)里程達(dá)到3.5萬公里。全國(guó)鐵路旅客發(fā)送量完成36.6億人，全年動(dòng)車組發(fā)送旅客23.58億人，占旅客總發(fā)送量的64.4%。高鐵在帶給人們舒適、便捷的同時(shí)，所面臨的各種安全問題也隨之而來。

安全是鐵路運(yùn)輸?shù)幕疽?，高鐵車站的安全管理則是鐵路安全之基石。進(jìn)入2020年以來，受新冠肺炎疫情和極端惡劣天氣等因素的影響，高鐵行車安全也在經(jīng)受各種變化條件下帶來的沖擊，現(xiàn)行的安全管理機(jī)制已不能適應(yīng)高鐵飛速發(fā)展的安全需要，因此有必要采取層次分析法綜合評(píng)價(jià)當(dāng)前影響車站行車安全的各種因素，將各因素對(duì)安全總目標(biāo)影響的比重進(jìn)行排序，根據(jù)排序出所占比重的大小可以使管理人員更加清楚地認(rèn)識(shí)到當(dāng)前車站行車安全管理的薄弱環(huán)節(jié)，指導(dǎo)管理者提前做出預(yù)防事故的安全措施，降低事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2 高鐵車站行車安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

高鐵車站的行車安全，有著錯(cuò)綜復(fù)雜的影響因素，而且根據(jù)車展情況的不同，影響程度也各有差別。本文以筆者所在的華東地區(qū)某高鐵車站為例，根據(jù)本站的實(shí)際情況，分析影響行車安全的具體因素。

2.1 上半年車站行車安全的主要影響因素

（1）新型冠狀病毒肺炎疫情的影響

根據(jù)國(guó)家衛(wèi)生健康委員會(huì)官方網(wǎng)站數(shù)據(jù)，截至7月1日24時(shí)，全國(guó)累計(jì)死亡病例4 634例，累計(jì)報(bào)告確診病例83 537例。圖1是車站2019年和2020年上半年月度客發(fā)量對(duì)比圖。當(dāng)前國(guó)內(nèi)疫情得到有效控制，客流量也逐漸恢復(fù)，但疫情給人帶來的心理和生理上的壓力，都會(huì)影響到工作。雖然目前車站的疫情防控措施已經(jīng)形成常態(tài)化，但仍面臨來自高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)及國(guó)外疫情的傳播的壓力，車站職工在做好自身防護(hù)的同時(shí)，也要適當(dāng)調(diào)節(jié)自我心態(tài)，以免影響工作狀態(tài)。

圖1 車站2019年和2020年上半年月度客發(fā)量對(duì)比圖

（2）近期頻繁發(fā)生的鐵路安全事故

上半年國(guó)內(nèi)發(fā)生了多起列車脫軌事故，3月30日，T179次旅客列車運(yùn)行至京廣線馬田墟站至棲鳳渡站間，機(jī)車及機(jī)后第1至8位車輛脫軌，構(gòu)成鐵路交通較大事故；4月12日，K7384次旅客列車運(yùn)行至錦承線158公里691米處，機(jī)車及機(jī)后第1至2位車輛脫軌，構(gòu)成鐵路交通較大事故；6月7日，D1862次列車，在貴廣線黃田隧道內(nèi)，發(fā)生列車脫軌事故。近半年列車脫軌的安全事故頻繁發(fā)生，不光給中國(guó)鐵路戴上了“不安全”的帽子，也給車站的安全管理帶來了一定的壓力，尤其是惡劣天氣導(dǎo)致的突發(fā)情況，極大考驗(yàn)車站的應(yīng)急處置能力。

（3）行車人員變動(dòng)帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)隱患

由于新線開通，車站人員調(diào)動(dòng)頻繁，從普鐵車站調(diào)來一名車站值班員，之前一直在用的是6502電氣集中聯(lián)鎖及計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備，沒有接觸過高鐵CTC的操作模式，年齡較大，接受新事物的能力相對(duì)偏弱。面對(duì)新設(shè)備、新的工作方式以及新的操作模式，尤其是高鐵車站夜間維修的作業(yè)特點(diǎn)，適應(yīng)時(shí)間比較長(zhǎng)，給車站的行車安全帶來一定的安全隱患。

2.2 構(gòu)建行車安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

根據(jù)上半年以來的各種安全隱患，結(jié)合上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)檢查和車站自查出現(xiàn)的問題，將影響車站行車安全的因素總結(jié)為環(huán)境、設(shè)備、人員和管理四個(gè)方面，并將具有代表性的安全隱患進(jìn)行歸納。以車站行車安全管理為目標(biāo)層S，車站環(huán)境、設(shè)備、人員和管理為風(fēng)險(xiǎn)層A，各安全隱患為因素層B，建立車站行車安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖2所示。

圖2 車站行車安全管理評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

3 基于層次分析法的行車安全管理研究

3.1 層次分析法的原理和特點(diǎn)

層次分析法(Analytical HierarchyProcess，簡(jiǎn)稱AHP)是美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家匹茨堡大學(xué)教授薩蒂（T.L.Saaty）于20世紀(jì)70年代初，為研究網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論和多目標(biāo)綜合評(píng)價(jià)而提出的一種權(quán)重決策的分析方法。是一種將復(fù)雜問題逐層分解為一系列可定量化的簡(jiǎn)單問題，從而對(duì)非定量事件做定量分析的一種有效方法。

層次分析法的特點(diǎn)將一個(gè)復(fù)雜的結(jié)構(gòu)問題分解成各組成部分或因素，將這些因素按支配關(guān)系分組,以形成有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，構(gòu)建遞階層次結(jié)構(gòu)模型。通過各因素兩兩比較判斷，確定每一層中因素的相對(duì)重要性，建立判斷矩陣，通過矩陣的最大特征值與特征向量的計(jì)算，得出該層要素對(duì)于上層準(zhǔn)則的權(quán)重。

3.2 用層次分析法求解各因素權(quán)重

運(yùn)用層次分析法求解影響行車安全各各層次因素的權(quán)值，步驟如圖3所示。

圖3 層次分析法求解權(quán)重指標(biāo)步驟

（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型。將評(píng)價(jià)對(duì)象按各級(jí)影響因素進(jìn)行劃分，先劃分出大的分類，各大分類中包含不同小類，形成層次結(jié)構(gòu)。

（2）構(gòu)造判斷矩陣。按照層次結(jié)構(gòu)，將影響總目標(biāo)的各層因素兩兩進(jìn)行重要性比較，形成判斷矩陣。在評(píng)價(jià)因素對(duì)上級(jí)指標(biāo)的影響程度時(shí)，采用賦值的方法來說明，表1列出薩蒂給出的標(biāo)度等級(jí)。

表1 指標(biāo)比較標(biāo)度含義表

按照此表，對(duì)m個(gè)指標(biāo)矩陣A=[A1、A2、……Am]兩兩進(jìn)行比較，得出以下比較矩陣:

元素aij表示因素i與j重要程度之比，且存在以下關(guān)系：

（3）計(jì)算特征值及特征向量。設(shè)判斷矩陣A的最大特征根為λ，其相應(yīng)的特征向量為W，解判斷矩陣A的特征根。AW=λW，所得W經(jīng)歸一化后，即為同一層次相應(yīng)元素對(duì)于上一層次某一因素相對(duì)重要性的權(quán)重向量。

①將A的每一列向量歸一化得：

②對(duì)Wij按行求和得：

③將Wi歸一化得：為近似特征向量。

其中Wi為相對(duì)于上層因素的重要程度（權(quán)值）

（4）檢驗(yàn)偏差。計(jì)算比較矩陣的λ后，將一致性指標(biāo)同隨機(jī)一致性指標(biāo)進(jìn)行比較，檢驗(yàn)偏離程度。

表2 隨機(jī)一次性指標(biāo)RI

（5）層次總排序。計(jì)算同一層次所有因素對(duì)于最高層次(目標(biāo)層)相對(duì)重要性的排序權(quán)值，稱為層次總排序。這一過程是最高層次到最低層次逐層進(jìn)行的，通過風(fēng)險(xiǎn)層矩陣的權(quán)重向量與因素層矩陣的權(quán)重向量組合向求得個(gè)因素對(duì)總目標(biāo)的相對(duì)權(quán)重排列。

3.3 用層次分析法求解各因素權(quán)重

各級(jí)管理人員對(duì)各層指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，匯總后得到各層的判斷矩陣如下：

風(fēng)險(xiǎn)層對(duì)目標(biāo)層的判斷矩陣:

各因素層對(duì)目標(biāo)層的判斷矩陣:

經(jīng)歸一化計(jì)算并驗(yàn)證一致性后得到各層因素權(quán)重向量：

故因素層對(duì)目標(biāo)層的權(quán)重為：

匯總結(jié)果如表3所示。

表3 車站行車安全影響因素權(quán)重表

4 結(jié)束語

通過權(quán)重表可以得知目前影響車站行車安全比較大的風(fēng)險(xiǎn)因素為轉(zhuǎn)崗人員的操作技能以及惡劣天氣突發(fā)情況的應(yīng)急處置，與實(shí)際相符，驗(yàn)證了該方法的可行性，并通過此方法告知管理人員當(dāng)前的安全工作，為保證高鐵和旅客安全提供一定的參考價(jià)值和決策作用。

針對(duì)行車轉(zhuǎn)崗人員，車站一是要加強(qiáng)對(duì)轉(zhuǎn)崗人員的技能培訓(xùn)，利用模擬機(jī)模擬現(xiàn)場(chǎng)操作，讓其盡快熟悉崗位操作流程；二是根據(jù)本站特有的作業(yè)情況，制定相關(guān)安全卡控措施，管理人員采取跟班、視頻監(jiān)控、現(xiàn)場(chǎng)錄音抽聽等多種方式對(duì)關(guān)鍵作業(yè)點(diǎn)進(jìn)行把關(guān)、盯控，確保行車安全不出問題；三是模擬開展非正常演練，提高其非正常處置能力。對(duì)于惡劣天氣帶來的安全隱患，車站加強(qiáng)值班、帶班，密切關(guān)注天氣及設(shè)備設(shè)施的動(dòng)態(tài)變化，嚴(yán)格執(zhí)行汛期行車安全措施，加強(qiáng)車機(jī)工調(diào)“四位一體”的聯(lián)防聯(lián)控，同時(shí)強(qiáng)化相關(guān)應(yīng)急處置措施，確保汛期車站的行車安全。

論文研究仍存在一定的局限性。一方面數(shù)據(jù)收集采用各級(jí)管理人員打分表的形式，不可避免的存在主觀評(píng)價(jià)帶來的結(jié)果偏差和樣本量的不足，導(dǎo)致最終的匯總結(jié)果出現(xiàn)一定的偏差。另一方面影響行車的安全因素錯(cuò)綜復(fù)雜，各個(gè)子因素的也不能單純的歸為一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)層因素，而是多個(gè)因素共同作用的結(jié)果。比如設(shè)備故障除了設(shè)備的自身原因，還和現(xiàn)場(chǎng)操作人員的保養(yǎng)使用不當(dāng)和管理者未督促設(shè)備單位日常檢查等都存在著一定的關(guān)系。

但即便如此，層次分析法具有簡(jiǎn)便、工作量小、消耗人力和物力較少等特點(diǎn)，在當(dāng)前多變的環(huán)境條件下，通過層次分析法來較客觀的確定安全隱患權(quán)重，為提升高鐵車站的安全管理水平奠定了理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。