交通運輸安全工程第12講2

五、多指標安全綜合評價原理：對指標體系的安全綜合評價方法，叫多指標安全綜合評價法，它是把多個描述被評價對象不同方面且量綱不同的定性和定量指標，轉(zhuǎn)化為無量綱的評價值，并綜合這些評價值以得出對該評價對象的一個整體評價。多指標安全綜合評價法評價步驟：

(1)明確評價對象。

(2)建立評價指標體系。

(3)定性與定量指標評價值的確定。

(4)評價指標權(quán)系數(shù)的確定。

(5)確定指標間合成關(guān)系，求綜合評價值。

(6)根據(jù)評價過程得到的信息，進行系統(tǒng)分析和決策。

（一）指標體系的建立

1、指標體系建立的原則

指標體系必須科學(xué)地、客觀地、合理地、盡可能全面地反映影響系統(tǒng)安全的所有因素。

指標體系建立的九條原則間關(guān)系

：2、指標體系的結(jié)構(gòu)

指標體系的結(jié)構(gòu)，是指形成指標組合的邏輯關(guān)系和表達形式結(jié)構(gòu)。事故指標單純的事故指標并不足以表征系統(tǒng)的全部安全狀況。隱患指標隱患指標充分體現(xiàn)了事前安全的思想，即預(yù)防事故在其發(fā)生之前。隱患指標由于綜合考慮了影響系統(tǒng)安全的所有因素，可以較為全面地反映系統(tǒng)的潛在危險性。（二）確定基礎(chǔ)指標評價值

基礎(chǔ)指標即評價指標體系中不能再進一步分解的指標，可分為定性基礎(chǔ)指標和定量基礎(chǔ)指標，簡稱定性指標和定量指標?；A(chǔ)指標評價值的確定可分為兩部分，即定性指標評價值的確定和定量指標評價值的確定。1、定性指標評價值的確定

定性指標值具有模糊和非定量化的特點，很難用精確數(shù)字來表示，只能采用模糊數(shù)學(xué)的方法對模糊信息進行量化處理，主要有等級比重法和專家評分法。2、定量指標評價值的確定由于定量指標的計量單位各不相同，不具有可比性。因此，在確定指標實際值之后，還必須解決指標間的可綜合性問題，即進行指標的無量綱化處理，通過一定的數(shù)值變換來消除指標間的量綱影響。直線型隸屬函數(shù)：（1）效益型(即指標值越大越好)指標式中Y——定量指標評價值；

X——有量綱指標實際值；

Xmax——有量綱指標最大值；

Xmin——有量綱指標最小值。（2）成本型(即指標值越小越好)指標

式中Y——定量指標評價值；

X——有量綱指標實際值；

Xmax——有量綱指標最大值；

Xmin——有量綱指標最小值。（3）適中型(即指標值越接近某一固定值越好)指標

式中Y——定量指標評價值；

X——有量綱指標實際值；

Xmax——有量綱指標最大值；

Xmin——有量綱指標最小值；

Xm——適中型指標的固定值。

（三）指標體系的賦權(quán)處理對于帶有定性指標的指標體系的賦權(quán)方法，目前主要包括統(tǒng)計均值法、二項系數(shù)法、兩兩比較法、環(huán)比評分法、層次分析法等。其中，較為有效的是層次分析法。層次分析法(簡稱AHP)的基本過程：首先將復(fù)雜問題分解成遞階層次結(jié)構(gòu)。然后將下一層次的各因素相對于上一層次的各因素進行兩兩比較判斷，構(gòu)造判斷矩陣，通過對判斷矩陣的計算，進行層次單排序和一致性檢驗。最后進行層次總排序，得到各因素的組合權(quán)重，并通過排序結(jié)果分析和解決問題。運用AHP確定權(quán)重的步驟：1、建立遞階層次結(jié)構(gòu)把問題條理化、層次化，構(gòu)造出一個層次分析的結(jié)構(gòu)模型。在這個結(jié)構(gòu)模型下，復(fù)雜問題被分解為若干元素，這些元素又按其屬性分成若干組，形成不同層次。同一層次的元素對下一層次的某些元素起支配作用，同時它又受上一層次元素的支配。2、構(gòu)造判斷矩陣對于遞階層次結(jié)構(gòu)中各層的元素可以依次相對于與之有關(guān)的上一層元素，進行兩兩比較，從而建立一系列的判斷矩陣。判斷矩陣A=（aij）n×n具有下述性質(zhì)：

aij>0，aij=1/aji，aii=1（i,j=1,2,…,n）其中，aij(i，j=1，2，…，n)代表元素Ui與Uj相對于其上一層元素重要性的比例標度。判斷矩陣的值反映了人們對各因素相對重要性的認識，一般采用1～9比例標度對重要性程度賦值。標度及其含義如下表所示。判斷矩陣標度及其含義：標度含義（兩個元素相比）1具有同等重要性3前者比后者稍微重要5前者比后者明顯重要7前者比后者強烈重要9前者比后者極端重要2，4，6，8表示上述相鄰判斷的中間值倒數(shù)若元素i與元素j的重要性之比為aij,那么元素j與元素i重要性之比為aji=1/aij

3、計算單一準則下元素的相對權(quán)重并進行一致性檢驗

設(shè)判斷矩陣A的最大特征根為λmax，其相應(yīng)的特征向量為W，解判斷矩陣A的特征根問題：

AW=λmaxW

所得W經(jīng)歸一化后，即為同一層次相應(yīng)元素對于上一層次某一因素相對重要性的權(quán)重向量。計算一致性指標CI：

CI=(λmax-n)/(n-1)

其中，n為判斷矩陣階數(shù)。

若隨機一致性比率CR＝CI／RI<0.10，則判斷矩陣具有滿意的一致性，否則需要調(diào)整判斷矩陣的元素取值。隨機一致性指標RI取值見下表。平均隨機一致性指標RI取值：

n12345678910RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.451.494、計算組合權(quán)重及一致性檢驗

計算組合權(quán)重是指計算同一層次所有因素對于最高層因素相對重要性的權(quán)重。若上一層次A含有m個因素A1，A2，…，Am，其組合權(quán)值為a1，a2，…，am，下一層次B包含n個因素Bl，B2，…，Bn，它們對于因素Aj的相對權(quán)值分別為b1j，b2j，…，bnj(當Bi與Aj無關(guān)時，bij=0)，此時B層因素的組合權(quán)重由下表給出。組合權(quán)重計算表：A1A2…AmB層組合權(quán)重a1a2…amB1b11b12…b1mB2b21b22…b2m………………Bnbn1bn2…bnm此外，還需要進行遞階層次組合判斷的一致性檢驗，該步也是從上到下逐層進行的。若B層某些因素相對于Aj的層次單排序一致性指標為CIj，相應(yīng)的平均隨機一致性指標為RIj，則B層隨機一致性比率為:當CR<0.10時，認為B層組合判斷具有滿意的一致性，否則，需要重新調(diào)整判斷矩陣的因素取值。

鑒于專家判斷的不確定性，兩兩比較中的判斷不宜采用確定數(shù)。因此，建議采用區(qū)間標度表示兩兩比較的判斷，相應(yīng)的判斷矩陣以區(qū)間數(shù)判斷矩陣的形式給出，模糊標度及其含義見下表。模糊標度及其含義：標度符號含義（兩個元素相比）1=具有同等重要性[1，3]>前者比后者稍微重要[3，5]>>前者比后者明顯重要[5，7]>>>前者比后者強烈重要[7，9]>>>>前者比后者極端重要倒數(shù)<，<<，<<<，<<<<若因素i與j比較得aij，則j與i比較得1/aij

，且1/aij

為區(qū)間標度：[1／3，1]，[1／5，1／3]，[1／7，l／5]，[1／9，1／7]注意：在用AHP法進行專家咨詢時，對同一問題，將獲得多個判斷矩陣，因而產(chǎn)生多個判斷矩陣的合理綜合問題。為了較好地兼顧不同專家的意見，可選用加權(quán)算術(shù)平均綜合向量法來處理多個專家判斷矩陣的合理綜合問題。（四）安全綜合評價

1、合成方法分析各級指標的合成方法是指將各級下層指標值復(fù)合成上層指標值的計算方法。

可用于安全綜合評價的合成方法主要有加法合成、乘法合成、加乘混合法、代換法等。（1）加法合成(加權(quán)線性和法)

基本公式為：式中X——綜合評價值；

Wi——指標i權(quán)重；

Xi——指標i評價值；

n——指標個數(shù)。加法合成的特點:(1)在加法合成中，由于綜合運算采用“和”的方式，其現(xiàn)實關(guān)系應(yīng)是“部分之和等于總體”，因而比較適合于各評價指標值對綜合評價值的貢獻彼此獨立的場合。(2)加法合成的各評價指標間具有線性補償作用，即某些指標評價值的下降，可以由另一些指標評價值的提高來補償，因而這種方法對指標評價值的變動反應(yīng)不太敏感。(3)加法合成突出了評價值較大且權(quán)數(shù)較大的指標的作用，因此，加法合成比較接近于主因素突出型的評價合成方法。(4)加法合成計算簡單，便于推廣普及。（2）乘法合成

計算公式為:式中X——綜合評價值；

Wi——指標i權(quán)重；

Xi——指標i評價值；

n——指標個數(shù)。乘法合成的特點：(1)乘法合成適用于各評價指標間強烈相關(guān)的場合，各指標的乘積表現(xiàn)為整個被評價對象的綜合水平。(2)在乘法合成中，指標權(quán)數(shù)的作用不如加法合成明顯。對乘法合成公式作對數(shù)變換，得：可見，乘法合成中，權(quán)數(shù)是指標評價對數(shù)的倍數(shù)，而在加法合成中，權(quán)數(shù)是指標評價值的倍數(shù)。顯然，權(quán)數(shù)的作用在加法合成中更突出一些。（3）乘法合成強調(diào)被評價對象各指標評價值的一致性，它要求被評價對象的各個指標間彼此差異較小，任何一方也不能偏廢，只有當各指標評價值保持接近相等的水平時，其整體功能取得最大值。（4）乘法合成的結(jié)果突出了指標評價值中較小數(shù)的作用，這是積式運算的性質(zhì)所決定的。（3）加乘混合法

由加法和乘法兩種方法混合而成，兼有加法合成和乘法合成兩種方法的特點，使用范圍比加法和乘法更廣一些。（4）代換法

在代換法中，指標間補償作用是最充分的，不管其它評價指標取值如何，只要有一個評價指標達到最高水平，整個綜合評價值便達到最高水平，這是一種類似于主因素決定型的評價合成方法。由于多指標綜合評價不僅要求評價的整體性，而且要求評價的全面性，因此，代換法在實質(zhì)上有背于綜合評價的本質(zhì)，除非較特殊的場合，否則不宜選用。計算公式為：將上述四種合成方法的主要特點歸結(jié)起來：代換法加法合成加乘混合乘法合成指標間關(guān)系相關(guān)獨立部分相關(guān)相關(guān)補償作用完全補償線性補償部分補償甚弱權(quán)數(shù)作用無較重要一般不太重要合成結(jié)果決定于評價值中最高水平突出了評價值較大且權(quán)數(shù)較大者的作用介于加法合成法之間突出較小評價值的作用方法原則主因素決定型主因素突出型因素并列型2、指標體系的安全綜合評價

事故樹的邏輯門與安全綜合評價的合成方法是相互對應(yīng)的：與門類似乘法合成，或門類似加法合成，條件與門類似乘法合成，條件或門類似加乘混合法，限制門類似乘法合成。只要得到指標體系內(nèi)各級下層指標與其相對應(yīng)的上層指標之間的邏輯關(guān)系，亦即原因事件對結(jié)果事件的作用形式，就可方便地確定指標體系內(nèi)各級指標的合成方法。根據(jù)對指標體系結(jié)構(gòu)的分析，安全綜合評價指標體系包括事故指標和隱患指標兩大部分。隱患指標包括四部分，即人員安全評價指標，設(shè)備安全評價指標，環(huán)境安全評價指標，以及安全管理評價指標。它們在指標體系中居于不同的層次。人-機-環(huán)境系統(tǒng)安全綜合評價指標體系的合成關(guān)系如下圖所示：※城市軌道交通線網(wǎng)布局評價我國城市軌道交通建設(shè)正以超常速度發(fā)展。由于我國是發(fā)展中國家，各類建設(shè)很多，建設(shè)資金相對緊缺，這就需要應(yīng)用項目評價方法對軌道交通建設(shè)項目的建設(shè)時機、建設(shè)方案進行綜合比較和篩選，以便取得良好的投資效果。城市軌道交通線網(wǎng)的布局是否合理，直接關(guān)系到：城市軌道交通能否在城市交通中發(fā)揮重要的作用；基礎(chǔ)建設(shè)費用能否降低造價、節(jié)約經(jīng)費；能否方便、有效地為居民生活服務(wù)。反言之，如果城市軌道交通線網(wǎng)的規(guī)劃不夠合理，那么就會影響到城市的建設(shè)和長遠的發(fā)展。軌道交通線網(wǎng)的布局合理與否，導(dǎo)致能否有效地吸引運輸客流。而且經(jīng)驗證明軌道交通的建設(shè)只有在形成一定的網(wǎng)絡(luò)時才可以吸引更大的客流需求。城市軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃(簡稱“線網(wǎng)規(guī)劃”)關(guān)系到城市交通網(wǎng)絡(luò)布局的合理性、線路設(shè)施配置的科學(xué)性和線網(wǎng)服務(wù)的有效性，對整個城市的發(fā)展、功能布局、土地利用及城市形態(tài)演變具有重要意義。另一方面，與其它城市交通方式相比，城市軌道交通的建設(shè)投資巨大，造價昂貴，建設(shè)周期長，投資回收慢，技術(shù)難度高。線路一旦形成，便難以更改。要作好這樣一個龐大的系統(tǒng)工程，就必須從全局的角度統(tǒng)籌規(guī)劃、合理安排，科學(xué)合理地進行軌道交通線網(wǎng)規(guī)劃，為做好后續(xù)工作奠定良好的基礎(chǔ)和前提條件。一、城市軌道交通線網(wǎng)布局FW/FB影響因素包括前向和反饋影響因素：

所謂前向影響因素，是指在軌道交通線網(wǎng)布局規(guī)劃之前對其走向、規(guī)模、形態(tài)影響的因素。線網(wǎng)布局主要影響因素有:城市規(guī)模、城市形態(tài)、用地布局、城市客運交通需求走向等。所謂后向影響，是指一旦軌道交通線網(wǎng)布局確定以后隨之帶來的對城市發(fā)展的影響。如：對城市用地結(jié)構(gòu)的導(dǎo)向作用；在大城市客運交通系統(tǒng)中的預(yù)導(dǎo)向作用；軌道交通對城市結(jié)構(gòu)發(fā)展的導(dǎo)向作用。二、城市軌道交通線網(wǎng)布局評價指標體系1、評價指標體系確定思路2、確立評價指標體系的原則3、線網(wǎng)布局評價指標體系應(yīng)具有的特征（1）強調(diào)質(zhì)和量的統(tǒng)一軌道交通發(fā)展具有不同方式、不同模式之分，質(zhì)和量之分。發(fā)展不同于增長。增長注重總量、注重規(guī)模、注重形態(tài)、注重結(jié)構(gòu)，僅僅描繪出被評價事物的外觀，因而是一個標量；而發(fā)展則不然，發(fā)展既要注重數(shù)量與速度，又要注重質(zhì)量成分，因此發(fā)展是一個矢量，是在增長基礎(chǔ)上質(zhì)、量、度同時需要把握的事物。（2）注重反映城市發(fā)展客觀趨勢，即突出統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展戰(zhàn)略在城鄉(xiāng)發(fā)展過程中，逐步形成了城鄉(xiāng)融合區(qū)和外圍城鎮(zhèn)組團。城鄉(xiāng)融合區(qū)是在城市化特定體制背景和內(nèi)在機制作用下，與中心城區(qū)共同組成城市地域系統(tǒng)的特殊經(jīng)濟地域單元。它是以人為中心的城市地域系統(tǒng)演化發(fā)展實體空間，其體制的形成及其變革是由于城市化、工業(yè)化和信息化時空的推進，是以社會經(jīng)濟發(fā)展為根本動力的要素遞變、結(jié)構(gòu)演替與功能轉(zhuǎn)換的空間響應(yīng)過程。它既不同于單純的城市區(qū)域，又不同于純粹的農(nóng)村區(qū)域，而是既有城區(qū)風(fēng)貌，又有鄉(xiāng)村特點的一種經(jīng)濟地理空間，是城鄉(xiāng)建設(shè)中復(fù)雜、最富變化的地區(qū)。城市外圍城鎮(zhèn)組團就是地處大都市周邊、同大都市的中心城區(qū)有一定距離、具有一定數(shù)量人口規(guī)模、并且同大都市中心城區(qū)有著密切聯(lián)系的城鎮(zhèn)及其周邊區(qū)域。在功能上，它具有一定獨立性，但在行政管理、經(jīng)濟、文化以及生活等方面，同它所依托的母城有較密切的聯(lián)系；在空間上，它同樣具有相對獨立性，與母城保持一定距離，但兩者之間有便捷的交通聯(lián)系。4、軌道交通線網(wǎng)布局評價指標體系（1）準則層的建立據(jù)國外研究表明，不同成長期的城市，主導(dǎo)交通方式對城市布局產(chǎn)生明顯不同的影響，處于成長期的城市，主導(dǎo)交通方式對城市布局將產(chǎn)生重大影響，城市化進程已基本完成的城市，主導(dǎo)交通方式對城市布局產(chǎn)生的影響較小。因此，處于不同成長期的城市，軌道交通線網(wǎng)產(chǎn)生的作用（改善交通、支持和引導(dǎo)城市發(fā)展）側(cè)重點不同，線網(wǎng)的規(guī)劃目標、原則也不同，評價體系的指標權(quán)重相應(yīng)亦不相同，指標亦可有所不同。（2）評價指標及其含義對交通狀況的改善對于軌道交通對交通狀況的改善作用，應(yīng)該用衡量交通狀況的靜態(tài)指標來評價具體包括居民平均出行時間節(jié)約，軌道交通分擔率，可換乘次數(shù)，軌道交通線網(wǎng)覆蓋出行量。運營效果1）中心區(qū)軌道線網(wǎng)密度城市中心區(qū)是一個城市的經(jīng)濟、政治中心。由于單中心的城市結(jié)構(gòu)，往往造成城市中心區(qū)客流龐大，使中心區(qū)成為城市交通問題最為嚴重的區(qū)域。因此在評價的過程中，能否對城市中心區(qū)交通問題的解決提供幫助，成為評價線網(wǎng)優(yōu)劣的一個指標。該評價指標以中心區(qū)軌道密度表示，即中心區(qū)內(nèi)線網(wǎng)總長度與中心區(qū)面積之比，反映了軌道交通系統(tǒng)在城市中心區(qū)的服務(wù)水平。2）日客運總量指規(guī)劃年度軌道交通線網(wǎng)各線路日客運量總和。主要反映軌道交通線網(wǎng)的客運效果和經(jīng)濟效益。3）客流斷面不均衡系數(shù)該指標用軌道交通線網(wǎng)各線路客流斷面最大值與平均值之比標度。反映軌道交通線網(wǎng)承擔客流的均衡程度，以評價線網(wǎng)的運營效率和客運效率。工程建設(shè)可實施性1）工程用地合理性主要考察各方案在具體施工中土地利用的有效性與便捷性。例如軌道交通車輛段的配置位置與主線的距離等。2)施工難易程度從工程實施角度考察各方案近、遠期具體施工條件的難易程度(如是否跨越各類工程難點)，利用現(xiàn)有設(shè)施(如既有鐵路)的可能性，動遷居民及單位的數(shù)量等。與城市特征與發(fā)展的協(xié)調(diào)1）與城市功能性質(zhì)的協(xié)調(diào)性從城市性質(zhì)方面來說，城市大體可以分為綜合城市和特色城市(工業(yè)城市、旅游城市、文化城市等)，以旅游城市為例，可以把與典型景點的連通率、對名勝古跡的保護作為軌道交通線網(wǎng)布局評價的指標。對于工業(yè)城市，由于上班是城市居民出行的主要目的，軌道交通作為城市公共交通的骨干力量，在軌道交通線網(wǎng)覆蓋圈內(nèi)就業(yè)崗位數(shù)越多、覆蓋出行量越大，人們利用起軌道交通系統(tǒng)就越方便。2)與城鄉(xiāng)融合區(qū)/外圍城鎮(zhèn)組團銜接率城鄉(xiāng)融合區(qū)和城市外圍城鎮(zhèn)組團在空間上是處于不同層次的。根據(jù)城鄉(xiāng)融合區(qū)的不同區(qū)域類型（擴散型、集聚型、樞紐型），針對城市具體情況，即不同類型城鄉(xiāng)融合區(qū)的數(shù)目、性質(zhì)、地位，考察線網(wǎng)布局時的覆蓋情況。該指標考察軌道交通對城市外圍城鎮(zhèn)組團發(fā)展的支持。采用各方案中軌道線網(wǎng)所銜接的城鄉(xiāng)融合區(qū)/外圍城鎮(zhèn)組團的換算個數(shù)與規(guī)劃區(qū)內(nèi)城鄉(xiāng)融合區(qū)/外圍城鎮(zhèn)組團的換算個數(shù)的比值標度。5、模糊層次分析法確定權(quán)重傳統(tǒng)層次分析法存在的問題：（1）檢驗判斷矩陣是否具有一致性非常困難。檢驗判斷矩陣是否具有一致性需要求判斷矩陣的最大特征根λmax，看λmax是否同判斷矩陣的階數(shù)n相等。若λmax=n，則具有一致性。當階數(shù)n較大時，精確計算λmax的工作量非常大。（2）當判斷矩陣不具有一致性時需要調(diào)整判斷矩陣的元素，使其具有一致性，這不排除要經(jīng)過若干次調(diào)整、檢驗、再調(diào)整、再檢驗的過程才能使判斷矩陣具有一致性。（3）檢驗判斷矩陣是否具有一致性的判斷標準缺乏科學(xué)依據(jù)。定義：設(shè)矩