基于貝葉斯網絡的不停航施工風險源識別與評估方法

作者簡介：馬黃祥（1996-），男，碩士，助理工程師。研究方向為場道工程管理。

DOI：10.19981/j.CN23-1581/G3.2024.15.033

摘? 要：該文通過采用WBS-RBS以及貝葉斯方法，對浦東機場四期擴建工程西貨北側機坪項目不停航施工可能產生的各類風險進行識別與評估。得到以下結論，首次在機場不停航施工過程中采用WBS-RBS以及貝葉斯網絡方法對風險進行識別與評估，通過WBS-RBS分析方法識別出空防安全、設備設施損壞、運營質量3大類風險源以及管線設備損壞、圍界破損、跑滑入侵等7項具體風險。通過貝葉斯網絡方法對識別出的風險源進行評估，明確跑滑入侵、不適航、管線設備損壞為風險值最高的風險事件，并結合施工與運營管理對風險事件及關鍵節(jié)點進行管控。該文研究成果對不停航施工風險管理具有參考意義。

關鍵詞：民航機場；場道工程；不停航施工；貝葉斯網絡；風險分析

中圖分類號：V351? ? ? ? 文獻標志碼：A? ? ? ? ? 文章編號：2095-2945（2024）15-0146-05

Abstract： By using WBS-RBS and Bayesian methods， this paper identifies and evaluates all kinds of risks that may arise from the non-stop construction of the western goods north apron project of the fourth phase expansion project of Pudong Airport. The conclusions are as follows： WBS-RBS and Bayesian network methods are used to identify and evaluate the risk during the non-stop construction of the airport for the first time， and the WBS-RBS analysis method is used to identify three types of risk sources： air defense safety， equipment damage and operation quality， as well as seven specific risks such as pipeline equipment damage， boundary damage and run-slip intrusion. The identified risk sources are evaluated by Bayesian network method， and it is clear that run-slip intrusion， unseaworthiness and pipeline equipment damage are the highest risk events， and combine construction and operation management to manage and control risk events and key nodes. The results are of reference significance to the risk management of non-stop construction.

Keywords： civil aviation airport; field road engineering; non-stop construction; Bayesian network; risk analysis

隨著我國經濟的高質量穩(wěn)步發(fā)展，航空運輸需求飛速增長，各個城市機場為滿足不斷增長的業(yè)務量需求，新的改擴建熱潮不斷興起[1]。機場改擴建工程不具備完全關閉后進行施工的條件，往往在機場運行過程中同時進行不停航施工，禁區(qū)不停航施工安全風險識別與分析也變得尤為重要[2]。民航工程風險評估往往采用一般工程的風險評估方法，缺少不停航施工相關的風險管控體系，而不停航施工涉及凈空安全、跑滑入侵、空防安全等風險，受到時間因素和夜間作業(yè)條件的限制，施工難度大，風險等級高，并且包含場道工程、機場通信、目視助航等專業(yè)，專業(yè)工程復雜[3]。因此以往工程中的風險評估方法不能滿足機場不停航施工的需要，研究不停航施工情境下的風險源識別，并對各影響因素加以評估，構建機場不停航施工風險評估體系非常重要。

西貨北側機坪位于現(xiàn)有浦東機場飛行區(qū)控制區(qū)內，三跑道北端西側，毗鄰西貨機坪，南端與現(xiàn)有機位滑行道相接，區(qū)域總長約1 170 m，縱深185 m。主要不停航施工內容包括土方工程、地基處理工程、道面工程、助航燈光工程、排水工程、消防和通信等附屬工程，涉及工程專業(yè)較多，翻交方案復雜，不停航施工難度較大，風險等級較高。本文依托浦東機場西貨北側機坪不停航施工工程實例，采用WBS-RBS（Work Breakdown Structure-Risk Breakdown Structure）對工程實施過程中的風險進行識別，并通過建立風險故障樹對各主要風險事件的產生過程進行分解，從而得到導致主要風險事件發(fā)生的各個節(jié)點風險事件。之后利用貝葉斯網絡對識別出的各風險進行評估，得到風險值及發(fā)生概率。最后通過分析研究，確定風險值較大的風險事件，以及相應關鍵節(jié)點，針對關鍵節(jié)點確定相應的風險控制措施。

1? 不停航施工安全風險識別

本文通過WBS-RBS方法對不停航施工中可能產生的風險進行識別。對工程項目按照工程分部進行分解（WBS）以及風險結構分解（RBS），分解到能夠分析具體風險的程度。然后通過工程分部與具體風險的耦合，從而達到識別風險的目的[4]。

1.1? 不停航施工工程分解結構與風險結構分解

西貨北側機坪工程施工，是在確保機場飛行區(qū)正常運營功能前提下進行的，涉及對原有道面的部分拆除工程、地基處理工程、道面工程、助航燈光工程、排水工程與基坑工程。WBS結構分解如圖1所示。

工程不停航施工風險源可以歸為空防安全風險、設備設施損壞風險、運營質量下降風險。空防安全是不停航施工過程中最大風險源，具體考慮為跑滑入侵、不適航。西貨北側機坪工程是在原有機場范圍內新建機坪及服務車道，因此對原有管線設備、主體結構以及圍界可能造成一定損壞。并且施工過程可能會導致道面破損、標志標線模糊等情況出現(xiàn)，干擾到機場正常的運行，因此將不停航施工工程風險分解（RBS）如圖2所示。

圖2? 不停航施工RBS分解

1.2? 不停航施工WBS-RBS耦合

WBS-RBS耦合即以施工過程中的各分部工程（WBS）與工程存在的基本風險（RBS）進行交叉耦合，識別各個交叉節(jié)點可能存在的各種風險因素[5]。本文對西貨北側機坪工程不停航施工進行WBS-RBS風險耦合，得到的風險耦合矩陣見表1。

1.3? 不停航施工風險故障樹

通過對西貨北側機坪不停航施工WBS-RBS耦合，得到施工過程中存在的風險事件，選取地基處理工程涉及的相關風險事件建立風險故障樹[6]，主要包括：跑滑入侵、不適航、管線設備損壞、地面沉降（隆起）4個風險事件故障樹，如圖3—圖6所示。

2? 不停航施工安全風險評估與分析

本文采用貝葉斯網絡對西貨北側機坪地基處理工程不停航施工過程中的風險進行評估，主要步驟：建立貝葉斯網絡結構；獲得風險事件的發(fā)生概率；對風險事件導致的損失進行計算；最后獲得風險值[7]。

2.1? 建立貝葉斯網絡結構

將以建立的風險故障樹，映射成貝葉斯網絡結構[8]，如圖7所示。選取其中跑滑入侵為例。

圖5? 管線設備損壞故障樹

圖6? 地面沉降（隆起）故障樹

2.2? 對風險因素的發(fā)生概率采用貝葉斯網絡進行精確計算

在進行風險評估的過程中，有一些指標很難用具體的數(shù)值表現(xiàn)出來，而對其客觀地量化時也要不可避免地經過主觀賦值[9]。本文通過對施工單位、運營部門及建設單位等相關民航專家意見收集的方法進行初始條件概率統(tǒng)計，為了有效綜合各位專家的觀點和建議，現(xiàn)將風險發(fā)生的可能性分為5個級別，見表2，以便于對專家的評判標準進行統(tǒng)一。

表3為跑滑入侵風險概率計算表。其中“1”表示風險事件發(fā)生，“0”表示風險事件不發(fā)生，由計算結果可以看出跑滑入侵發(fā)生概率為0.75，其中圍界管理缺陷（G）發(fā)生概率為0.84，明顯大于其他風險事件發(fā)生概率，其次為違章操作（E）、方案不當（H）。

表2? 風險等級表

表3? 跑滑入侵風險概率計算表

2.3? 風險值的確定

本文將風險值（R）定義為風險事件的發(fā)生概率（P）與損失率（C）的乘積。

其中風險事件的損失率通過采用專家意見收集的方法進行統(tǒng)計，為了有效綜合專家意見和觀點，現(xiàn)將損失率劃分成5個級別（表4）。

表4? 損失率等級表

表5為各主要風險事件損失率統(tǒng)計結果表，表6為各風險事件發(fā)生概率及相應風險值表。由表格數(shù)據可以看出，跑滑入侵損失率為0.87，風險值為0.65，較不適航、管線設備損壞、場地沉降（隆起）發(fā)生的概率及風險值更大，說明跑滑入侵風險較大，可能導致較嚴重的損失。場地沉降（隆起）發(fā)生的概率為0.45，風險值為0.07，風險概率及損失程度均較小。通過節(jié)點風險事件評估結果可以看出，圍界管理缺陷、與空管協(xié)調不到位方案不當概率明顯大于其他節(jié)點風險事件，很大程度上導致了跑滑入侵、不適航、管線設備損壞主要風險事件的發(fā)生，因此可以通過采取針對性防控手段減少各關鍵節(jié)點的發(fā)生從而有效防范跑滑入侵、不適航、管線設備損壞等主要風險事件的發(fā)生。

表5? 損失率統(tǒng)計結果表

表6? 各風險事件發(fā)生概率及風險值表

2.4? 風險防控措施

為有效控制西貨北側機坪工程在地基處理不停航施工過程中各風險的發(fā)生，通過風險評估數(shù)據分析結果，針對跑滑入侵、不適航、管線設備損壞開展相應的措施進行防范。

1）針對跑滑入侵風險：首先應加強不停航施工過程中圍界的管理水平，加強圍界安控管理能力，提高施工中對圍界檢查巡視的頻率，及時發(fā)現(xiàn)圍界破損、監(jiān)控設備損壞等情況，第一時間上報并修復。其次針對違章操作、機具侵界風險，要增強監(jiān)管水平及能力，嚴格執(zhí)行現(xiàn)有不停航相關監(jiān)管制度，明確各監(jiān)管單位職責。

2）針對不適航風險：首先應控制機場跑道外來物入侵（FOD）及與空管協(xié)調不到位風險的發(fā)生，加強施工過程中及施工結束后現(xiàn)場施工場地的檢查力度及頻次。施工區(qū)域內易漂浮的物體、堆放的材料應當加以遮蓋。施工結束后應徹底清理施工現(xiàn)場及施工路線。針對空管協(xié)調不到位風險，要加強項目負責人及工程管理人員的不停航作業(yè)安全教育宣貫，組織工程相關人員及運行人員進行動態(tài)培訓，及時了解航空器的最新動向，第一時間開展方案可行性研究，并設置合理的應急預案。

3）針對管線設備損壞風險：要加強對不停航施工方案的研究，尤其要做好前期排摸工作，通過施工單位及設計單位現(xiàn)場勘察、搜集資料等方法，充分掌握工程地質情況及管線情況；充分考慮工程特點，深入研究施工方案，針對工程重點難點開展專項策劃，提高方案深度，并且提前準備應急預案，盡可能減少風險事件的不利影響。

3? 結論

1）介紹了WBS-RBS風險識別方法，基于此方法對西貨北側機坪不停航施工風險進行分解識別，得到了空防安全、設備設施損壞、運營質量3大類風險源以及管線設備損壞、圍界破損、跑滑入侵等7項具體風險。

2）對識別出的風險源通過故障樹分析、貝葉斯網絡評估，明確了跑滑入侵、不適航、管線設備損壞為風險值最高的風險事件，并結合施工與運營管理對風險事件及關鍵節(jié)點進行管控。

3）本文首次在機場不停航施工過程中采用WBS-RBS以及貝葉斯網絡方法對風險進行識別與評估，對飛行區(qū)不停航施工風險管控體系的發(fā)展具有借鑒作用。

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