基于DEMATEL的城市軌道交通安全運營 關鍵影響指標研究

武曉煒 蔡小剛 郭海鋒 王毅強

武漢地鐵運營有限公司 湖北省武漢市 430000

1 引言

截止2022年1月，全國共有51座城市開通軌道交通，運營線路270條，運營里程8759公里，實際開行列車285萬列次。2021年全年完成客運量237.1億人次，較2020年增加61.2億人次，增長約35%，達到2019年的99.2%；2021年全年平均客運強度約0.82萬人次每公里日，較2020年增長約14%。城市軌道交通具有客流運輸量大、速度快、準時等優點，能滿足城市早晚高峰等特殊時段客流的快速運輸，然而由于城市軌道交通運行系統復雜，涉及專業種類較多，且基本處于地下環境，一旦發生事故將造成嚴重影響。因此，采用科學有效的方法識別影響城市軌道交通安全運營的關鍵指標，對指導地鐵日常運行管理具有重要意義。

目前，城市軌道交通運營安全管理研究已有較多的成果。馮偉基于LEC法從人、機、環、管四個方面建立了地鐵運營安全狀態評價模型。亢磊磊建立了CUOWA-GRAY地鐵火災安全評價模型。尉強引入網絡分析法、系統動力學和模糊綜合評判法開展地鐵運營安全風險評價研究。馬云東建立了基于OWA-AHP和熵權法的地鐵運營安全評價模型。鹿穎運用風險矩陣法進行了地鐵運營安全評價研究。武丹丹從人因失誤視角，構建包含個人素質、設備、組織管理和環境4個方面的地鐵運營人因失誤安全評價指標體系。曾明華從人、安全管理、環境和設備設施等4個方面構建多態貝葉斯網絡結構，并結合模糊集理論建立模糊多態貝葉斯網絡地鐵運營風險評估方法。已有的研究成果主要對研究對象的整體安全狀態進行了分析，鮮有學者對影響地鐵安全運營的關鍵指標進行研究。

鑒于城市軌道交通運營安全管理研究中存在的不足，本文引入DEMATEL理論，首次建立基于DEMATEL的地鐵安全運營關鍵影響指標研究模型，采取定量方法識別影響地鐵安全運營的關鍵指標，為城市軌道交通運營單位的日常安全管理提供參考，并針對性制定安全決策，切實保障城市軌道交通運營安全平穩。

2 理論基礎

2.1 DEMATEL方法

1971年，美國Bottelle研究所首次構建決策實驗和評價實驗法（DEMATEL），DEMATEL是Decision-making Trial and Evaluation Laboratory的簡稱，是一種將圖論和矩陣論結合進行研究的系統科學方法論。通過調研文獻，DEMATEL方法已在各個研究領域廣泛應用。彭錦云采用DEMATEL法對影響北華山林場可持續發展影響因素進行了研究，并對完善林業相關政策提出了建議；黨文強建立了基于DEMATEL方法的高校建設項目前期管理影響因素分析模型；戴二玲采用DEMATEL方法分析了裝配式混凝土建筑關鍵成本控制指標，并研究相應對策；劉蓉采用DEMATEL方法對森林火災影響因素進行了識別分析。

2.2 DEMATEL算法

（1）建立指標直接影響矩陣。假設系統有個指標，即：

定義（0、1、2、3）分別表示兩個影響指標之間“無影響”、“有一定影響”、“有較大影響”、“有很大影響”，對系統中所有指標分別進行兩兩比較，確定各指標之間的直接影響矩陣=[g]×，其中g表示指標K對指標K的直接影響程度。

（2）規范化處理矩陣，計算出矩陣，其計算式為：

（3）構建綜合影響矩陣，其計算式為：

式中，t為指標K對指標K的綜合影響程度，為單位矩陣。

（4）根據矩陣應用式（4）和式（5）分別計算可得第個指標的影響度f和被影響度e。

（5）計算第個指標的中心度m和原因度r。定義中心度m為影響度與被影響度的和，如下式所示：

式中，m為該指標在影響指標體系中的地位及其所起作用的大小。

定義原因度r為影響度與被影響度的差，如下式所示：

當r＞0時，表示其為地鐵安全運營影響指標的原因指標；當r＜0時，表示其為地鐵安全運營影響指標的結果指標。

2.3 技術路線

3 關鍵影響指標分析

3.1 影響指標確定

依據《城市軌道交通運營安全風險分級管控和隱患排查治理管理辦法》、《城市軌道交通初期運營期間安全評估規范》等規范文件，城市軌道交通運營管理主要包括設備設施、行車組織、客運組織及運行環境等四個方面，其中設備設施包括車輛、供電、通信、信號、軌道等，行車組織包括調度指揮、列車運行等，客運組織包括車站作業、客流疏導等，運行環境包括生產環境、自然環境、保護區環境等，具體見表1。

圖1 地鐵安全運營關鍵影響指標分析路線圖

表1 城市軌道交通安全運營影響指標

3.2 影響指標參數確定

運用DEMATEL方法將影響地鐵安全運營的指標進行兩兩對比，確定城市軌道交通安全運營影響指標直接影響矩陣。按照式（2）～（3），對矩陣進行規范化處理得到綜合影響矩陣，根據矩陣計算出各指標的影響度、被影響度；按照式（6）～（7），計算出各影響指標的中心度和原因度，具體見表2。

第二，為父母及患兒“賦能”，引入互聯網干預模式。在專業人員不足的情況下，醫療機構可以考慮提供為父母及患兒“賦能”的干預項目，例如教授溝通交流和情緒表達的方法技巧等，使他們在干預結束后可以繼續使用并受益。此外，互聯網時代，智能手機已全民普及，促進跨專業合作，推動研發有針對性的移動端應用APP，為患兒及父母提供醫療信息或在線服務，也是非常好的選擇。互聯網化的干預模式不僅可以打破時間和地域的限制，解決患兒出院之后服務遞送的問題，還可以在專業人員不足的情況下，惠及更多的慢性病患兒和家庭。

3.3 關鍵影響指標分析

為了更加直觀地顯示各影響指標中心度和原因度的計算結果，以各影響指標中心度為橫坐標、原因度為縱坐標繪制影響指標中心度與原因度分布圖，如圖2所示。

圖2 影響指標中心度與原因度分布

圖2中第Ⅰ象限和第Ⅱ象限中的、、、、、、屬于影響城市軌道交通安全運營的原因指標，對其他指標影響較大；第Ⅲ象限和第Ⅳ象限中的、、、、屬于影響城市軌道交通安全運營的結果指標，受其他指標影響較大。根據表2，中心度大于平均值的影響指標是分布于圖2中第Ⅰ象限和第Ⅳ象限中的、、、，這些指標的中心度排名在前4位，屬于影響城市軌道交通安全運營的重要指標，也是城市軌道交通安全運營關鍵影響指標辨識的基礎。

表2 地鐵安全運營影響指標參數

由圖2可知，、為原因指標中心度大于平均值的2個指標，其中14的中心度（0.134）在所有指標中排序第2，同時其影響度（0.097）排序第2且被影響度（0.037）排序第7；的中心度（0.132）在所有指標中排序第4，同時其影響度（0.114）排序第1且被影響度（0.018）排序第10。這表明、對其他指標影響較大，因而是影響城市軌道交通安全運營的關鍵原因指標。

如圖2所示，、為結果指標中心度大于平均值的2個指標，其中的中心度（0.133）在所有指標中排序第3，同時其被影響度（0.111）排序第2且影響度（0.021）排序第8；的中心度（0.155）在所有指標中排序第1，同時其被影響度（0.151）排序第1且影響度（0.004）排序第12。這表明、受其他指標影響較大，因而是影響城市軌道交通安全運營的關鍵結果指標。

4 結語

引入DEMATEL理論，構建了基于DEMATEL的城市軌道交通安全運營關鍵影響指標研究體系，結合識別出的關鍵影響指標，提出了城市軌道交通日常運營管理工作建議。結論如下：

（1）依據《城市軌道交通運營安全風險分級管控和隱患排查治理管理辦法》、《城市軌道交通初期運營期間安全評估規范》等規范文件，建立更加科學的城市軌道交通安全運營影響指標體系，為定量研究城市軌道交通安全運營關鍵影響指標提供理論基礎。

（2）建立基于DEMATEL的城市軌道交通安全運營關鍵影響指標研究模型，確定了車輛、供電、信號、列車運行是影響城市軌道交通安全運營的關鍵指標，關鍵影響指標的識別可以降低事故發生的可能性以及事故發生后造成的損失，為地鐵日常運營管理提供指導性建議。

（3）基于識別出的關鍵影響指標，城市軌道交通運營單位需重點強化設備設施維修保養、加大員工業務技能培訓力度，針對性防范車輛、供電、信號等設備設施，列車運行等行車組織存在的安全風險，切實保障城市軌道交通運營安全平穩。