基于模糊综合评价模型的铁路危险货物运输路线选择方法研究

周 鹤

（北京铁路局丰台西站，北京 100070）

0 引言

随着我国经济的迅速发展，危险货物使用的范围越来越广泛，危险货物的铁路运输安全越来越重要。危险货物具有爆炸、易燃、毒害、腐蚀、放射性等特性，在生产、经营、储存、运输、使用过程中，存在着发生火灾、爆炸、中毒、污染环境等重大事故的危险性。加强危险货物运输组织与管理，确保危险货物运输安全是铁路运输的一项重要任务。在铁路危险货物运输过程中，如何选取安全的运输路线，合理分析影响路线选择的因素，对避免发生事故，保护财产和人身安全至关重要。

李颖构建了铁路危险货物的安全评价指标体系[1]，建立了铁路危险货物运输业模糊综合安全评价模型，分析了各影响因素。王建春从工作人员的素质、运输企业和办理站的资质、危险货物装运标准落实等方面提出安全管理措施，建立和完善事故应急处理预案[2]。刘广武等对铁路危险货物运输安全进行了综合分析，阐述了运输安全综合分析的内容、方法、依据、原则和步骤[3，4]。周珣建立了道路危险货物运输路线优化评价指标体系，利用模糊综合评价和层次分析相结合的方法建立危险货物运输路线优化模型[5]。师立晨提出了危险品道路运输路径优化的数学模型[6]。

1 影响因素分析

本论文考虑的铁路危险货物运输影响因素主要包括管理、环境及设备等方面。

1.1 管理方面

管理方面主要涉及工作人员素质以及安全管理制度。从事危险货物运输的工作人员，如货运员、押运员、装卸人员的业务素质高低、法律意识的强弱等对危险货物能否安全运输具有重要的影响。运输企业的安全管理制度及水平也制约着运输安全水平。

1.2 设备方面

设备方面主要涉及车辆自身的技术状况和货物的装卸设备。车辆技术状况良好，是危险货物安全运输的基础。如果车辆状况不好，如罐车罐体有漏裂，阀、盖、垫及仪表等附件、配件不齐全或状态不良时，会造成货物泄漏，引发火灾等事故，将严重影响铁路运输行车安全，导致重大事故发生。装卸设备技术的完善性也是完成安全运输的重要影响因素。

1.3 环境方面

环境方面主要涉及自然环境、社会环境及周边安全距离等因素。

自然环境的隐患主要是天气、地形、时间等客观上的不利因素，使事故容易发生或事故后果容易扩大，如炎热、寒冷、大风、雨雪等不良气候环境等。社会治安与企业相关制度对铁路危险货物运输的安全性有一定的影响。周边安全距离对事故发生后能否积极救援，降低损失有重要影响。

在铁路危险物安全运输中，这几个因素对安全运输路线的选择具有重要的影响作用。

2 基于模糊综合评价模型的铁路危险货物运输路线选择模型

建立模糊综合评价模型[7，8]，流程如图1所示。

图1 模糊综合评价模型建立程序

2.1 建立因素集

评判指标的优化，是以大量的实际调查资料为基础，并广泛吸收有关专家学者的研究成果，经综合归纳、分析、研究对比后确定。由前节影响因素的分析可知，将影响铁路危险货物运输安全的主要因素分类，形成因素集（如图2所示）。按照模糊数学理论，将众多的因素分为3类，即将因素集分为3个因素子集：

设每个因素子集ui(i=1，2，3)有n个因素， 即∶

其中， uij(i=1，2，3； j=1，2，…，n)为第i类因素子集的第j个因素。各类因素的数目可以不等，即对不同的i可以有不同的n。

图2 模糊评价模型

2.2 建立权重集

2.2.1 因素类权重集

根据各类因素的重要程度，赋予每个因素以相应的权数。设第i类因素的权数为ai(i=1，2，…，n)，则因素类权重集为∶

2.2.2 因素权重集

在每一类因素中，根据各个因素的重要程度，赋予每个因素以相应的权数。设第i类中的第j个因素uij(i=1，2，3； j=1，2，…，n)的权数为aij(i=1，2，3； j=1，2，…，n),则因素权重集为∶

2.3 建立备择集

在进行基于铁路危险货物运输的最优路径选择时，最终目的是选择各个方面均最优的行驶路线，为了描述各个路线的优化程度，则备择集为∶

V={安全，较安全，一般，较差，差}备择集采用数值打分的形式表示。

2.4 基于路线最优的模糊评判

由于优化方案有多个，而优化路线所考虑的因素具有共同性，因而对于不同方案可用建立的同一因素进行同步评判。

2.4.1 一级模糊综合评判

按一类中的各个因素进行综合评判。设按第i类中的第j个因素uij评判，评判对象隶属于备择集第j个元素的隶属度为rijk=(i=1，2， …，m； j=1,2， …，n；k=1,2，…，p)，则一级模糊综合评价的单因素评判矩阵为∶

矩阵的第j行，表示按i类中的第j个因素uij评判的结果。第i类中有多少个因素，矩阵便有多少行；备择集有多少个元素，R阵便有多少列。于是，第i类因素的综合评价集为∶

2.4.2 二级模糊综合评判

一级模糊综合评判仅是对一类中的各个因素综合，为了考虑各类因素的综合影响，还必须在各类之间综合，这便是二级综合评判。

其中rrk=bik(i=1，2,3；k=1,2，…，5)， 于是， 二级模糊综合评判集为∶

2.5 综合评定向量归一化

综合评判指标B是根据评价因素的权重对R加权运算得到的各评价因素的综合评判价值，即bk=(k=1，2，…，p)。 对bk归一化∶

向量bk的含义是认为方案的综合评价得分为各评价得分等级的专家票数百分比。

2.6 最优路线方案的确定

取bk的权数与评判集vk=(k=1，2， …，5)进行运算，即

可得出所有方案的综合评价得分，最终选出最优路径。

应用模糊综合评判法解决铁路危险货物运输路径优化方案问题，具有思路清晰、主次分明、计算形式简单的特点，克服了路线方案优化时存在的主观随意性，为定量地对优化路线进行决策提供了依据。

3 算例分析

针对上节的模型，给出具体算例。

3.1 利用层次分析法确定3项影响指标“管理方面”、 “环境方面”、 “设备方面”相对重要性排序权值：

A=(0.29，53，0.18)

建立评价尺度备择集V={安全，较安全，一般，较差，差}，本例采用打分的形式 ：

V={100，80，60，50，40}

3.2 确定每个因素中子因素相对重要性权值大小及3条路径的模糊评判矩阵：

路线1的模糊评判矩阵：

路线2的模糊评判矩阵：

路线3的模糊评判矩阵：

3.3 计算路线1的综合评价得分。

3.3.1 一级模糊综合评判集为

3.3.2 二级模糊综合评判集

3.3.3 对综合评判集进行归一化，得

3.3.4 计算综合评价得分

3.4 同理可以得到路线2、3的综合评价得分分别为：

由此可见，W2>W1>W3，路线2为可供选择的最优路线。

4 结语

本论文从管理方面、环境方面及设备方面分析影响铁路危险货物安全运输路线选择的因素，建立了基于模糊综合评价模型的铁路危险货物运输路线选择模型，并给出了算例分析。应用模糊综合评判法解决铁路危险货物运输路径优化方案问题，具有思路清晰、主次分明、计算形式简单的特点，克服了路线方案优化时存在的主观随意性，为定量地对优化路线进行决策提供了依据，进而确保危险货物的安全运输。

[1]李颖.铁路危险货物运输安全综合评价模型的建立及应用研究[D].兰州：兰州交通大学，2009.[2]王建春.铁路危险货物运输的安全隐患及对策[J].铁道货运， 2009， （2）： 22-24.

[3]刘广武，戚信灏，梅家农.对铁路危险货物运输安全的综合分析[J].铁道货运，2007，（12）：28-30.

[4]卢延夫.铁路危险货物办理站安全评价体系的研究[J].铁道货运， 2008， （1）：31-33.

[5]周珣.基于道路危险货物运输安全的路线优化研究[D].西安：长安大学，2004.

[6]师立晨，魏利军，吴宗之.危险品道路运输多目标路径优化方法研究[J].中国安全生产科学技术，2006， 2（5）： 59-63.

[7]龙小强，谭云龙.基于模糊城市综合评价的道路交通拥堵评价研究[J].交通标准化，2011，（11）：114-116.

[8]王明明.运筹与决策基础[M].北京：中国林业出版社，2001.