基于LS-FAHP法的地鐵車輛安全風險評估

施佳偉

上海地鐵維護保障有限公司車輛分公司,上海 200235

0 引言

目前,地鐵公司采用風險矩陣法(LS)來進行安全風險評估,通過確定風險點的可能性和風險嚴重程度,對照風險等級劃分出矩陣表的風險等級。但風險矩陣法(LS)未考慮各風險因素在風險評估過程中的權重問題,本文引入模糊層次分析評價法(FAHP)來確定風險因素權重,細化風險評估模型[1]。

模糊層次分析評價法(FAHP)是一種層次權重決策分析方法,先引入1～9標度法得到判斷矩陣,再驗證矩陣合理性,計算出各風險因素權重,最后結合風險頻次計算出風險因素危害程度,得到各風險因素綜合排序[2]。

利用模糊層次分析評價法(FAHP)結合風險矩陣法(LS)確定各風險因素綜合排序,突出重點風險因素,明確安全事故預防重點,為地鐵車輛安全風險協調控制提供決策依據。

1 LS-FAHP風險評估模型介紹

LS-FAHP風險評估模型將風險評估對象分階段、分版塊進行分析,再將各階段、板塊分解到最基本的風險事件。

1.1 確定風險評價集

風險評價集V由各種風險評價結果組成,V={v1,v2,v3,v4,v5},v1～v5分別表示安全風險低、較低、中、較高、高。

1.2 構造模糊關系矩陣

根據因素集U和評價集V建立模糊關系矩陣R。再通過定性評價的方法,根據風險評價集V評判每一個風險因素Uij,確定其隸屬度rij。

1.3 確定權重

采用FAHP 確定評價因素權重矩陣W=(w1,w2,…,wn),∑wi=1。

1)先采用1～ 9標度法[3],將風險因素的重要程度兩兩比較,得到各風險因素數值關系,繼而得判斷矩陣C。

3)用判斷矩陣最大特征根以外的其余特征根的負平均值檢驗判斷矩陣一致性CI,CI見文獻[3]。

4)檢驗矩陣隨機一致性比率,CR=CI/RI,隨機一致性指標RI取值[3]。若 CR小于0.1,則判斷矩陣具有一致性,否則需要調整判斷矩陣[3]。

1.4 風險模糊綜合評價矩陣

計算總體風險模糊評價集B,得到列車落在各風險區間的概率。

B=WRk=

1.5 確定各風險因素危險程度

LS法是將發生可能性L和事故發生嚴重程度S進行乘積,得到風險程度等級D值(重大風險、較大風險、一般風險、較小風險),評估導致事故的危險因素的風險程度,如表1～2所示。

表1 風險可能性等級

表2 風險嚴重程度等級

2 地鐵車輛安全風險評估

以電客列車風險評估為例,運用LS-FAHP法,在原有風險庫的基礎上選擇主要風險因素,構建評價體系,確定各風險因素權重,得出電客列車整體和各風險因素的風險概率,并進行綜合排序。

2.1 構建評價體系

將電客列車按設計制造、新車驗收、運維前期、架大修、運維后期階段進行分解,將電客列車面臨的風險按人工、材料、機械、方法、環境分解到最基本的風險事件,獲得因素集,構建評價矩陣如表3所示。

表3 風險因素評價矩陣

2.2 各風險因素危險程度

根據電客列車風險評判因素U,確定隸屬度函數矩陣,通過FAHP法計算各風險因素權重,采用LS法計算各風險因素的損失值,從而對風險因素進行排序。

2.2.1 確定電客列車風險因素隸屬度

根據地鐵公司風險庫中各風險因素造成的風險點所能達到的風險等級和評價集V,對風險指標U作出評判,確定電客列車風衛因素屬度,如表4所示。

表4 電客列車風險因素隸屬度

2.2.2 計算風險權重

首先確定設計制造,新車驗收、運維前期、架大修、運維后期階段的模糊關系矩陣RALL:

再分別確定設計制造RU1、新車驗收RU2、運維前期RU3、架大修RU4、運維后期RU5內部各風險因素的模糊關系矩陣為:

計算出電客列車風險因素的各檢驗指標及權重如表5所示。

表5 風險因素各檢驗指標及權重

2.2.3 風險評價

計算中間層的風險模糊綜合評價B1、B2、B3、B4、B5,再計算總體風險模糊評價集BALL,可得:

B1=W1×R1=[0.033 34,0.066 68,0.2,0.683 31,0.016 67]

B2=W2×R2=[0.233 34,0.250 01,0.516 65,0,0]

B3=W3×R3=[0.006 64,0.019 92,0.078 39,0.736 58,0.158 47]

B4=W4×R4=[0,0.05,0.15,0.725,0.075]

B5=W5×R5=[0.015 62,0.134 14,0.165 38,0.650 72,0.034 14]

B=W×R=[0.031 59,0.085 50,0.173 19,0.631 82,0.077 88]。

根據風險評價結果可知,電客列車整體安全的概率為3.159%,較安全的概率為8.55%,一般的概率為17.319%,較危險的概率為63.182%,很危險的概率為7.788%,所以電客列車整體落在“較風險”的區域,風險不容忽視。

將風險項細分,其中,設計制造較危險概率最大,新車驗收風險一般的概率最大,運維前期較危險概率最大,架大修較危險概率最大,運維后期較危險概率最大,需要針對各階段指定不同的防范措施。

2.2.4 風險程度等級

根據地鐵公司規定,相關參數如表6～8所示。

表6 風險可能性等級

表7 風險嚴重程度等級

表8 風險程度等級

2.2.5 風險排序

采用風險矩陣法(LS)計算各風險,結合模糊層次分析法(FAHP)法得到權重,根據結果排序。再根據風險因素的L、S賦值,并計算 D。將 U11～U53全局因素的權重歸一化處理得Wt,計算所有因素的加權風險值D×Wt,對結果排序,如表9所示。

從表9可以看出,影響電客列車運營安全的風險因素前3名都是違規操作。風險大類由高到低依次為列車違規操作、設計缺陷、質量缺陷、工藝文件出錯、設備損壞、整改改造不徹底、驗收方法不當、備品備件不足、沒有監造、高溫潮濕環境。在實際生產中,需要加強員工的專業能力和職業素養,確保工作中少犯錯,不犯錯;此外,需要在整車廠設計階段加強監督,如果設計時存在缺陷,則后續會造成設備質量缺陷,增加運營和改造成本;工藝文件的出錯會導致員工無法準確地查出故障,導致運營風險增加。

表9 電客列車風險危險程度排序

3 結束語

本文基于LS-FAHP法建立地鐵車輛安全風險評估模型,從時間維度、人機料法環維度獲得風險因素集,并通過模糊算法計算風險因素權重,最后算出各因素加權風險值,將風險嚴重程度進行排序,可以幫助找到風險管控過程中的預防重點,為風險管控關口前移提供新的思路。