基于层次分析法的大型场馆拥堵风险性评估

张 民， 颜靖华， 郑 涛

(1.中国人民公安大学网络安全保卫学院，北京 102600;2.中国人民公安大学警务信息工程学院，北京 102600)

0 引言

随着物质生活和精神文明的不断发展，各类大型文体活动越来越多，这类活动的共同点是参与人数多，场馆情况繁杂，人员众多的区域潜藏较大的隐患，当有突发事件发生时，容易引起人群的恐慌，发生拥挤践踏事故。如果可以对场馆内可能出现的危险情况提前做出判断预测，对人员流动及拥堵风险性进行先期评估，就可尽量避免出现群死群伤的重大安全事件。

经过对大型场馆举行大型活动时人员流动情况的调研，可以发现，虽然各种大型活动类型不同，但其风险因素是比较相似的。对其进行安全风险评估的内容也会相应固定，这些风险和风险控制点大多包括:人的因素、场地因素、事件因素、物品因素、紧急疏散、安全防范及安全管理。运用层次分析法对上述七个风险因素权重给出分值，并可依据实地情况，进行综合测评及量化打分，确定活动风险等级，同时开发评估软件。

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，简称AHP)可以把一个复杂问题中的各种因素划分为相互联系的、条理化的有序层次，将一个层次的元素重要性进行相互比较并进行定量描述。随后运用数学方法对每一层次元素的相对重要性次序的权值进行计算，利用全部层次之间的总排序计算各种元素的相对权重并再次进行排序。

采用层次分析法主要考虑这种分析法非常简单明了，将风险因素分层，所有与风险有关的因素均安排在适当的层次内。可将定性与定量方法有机结合，把多因素、多目标但又难以完全量化的问题简单化为多层次的单一问题。

1 拥堵风险性评价指标体系

在前期研究基础上，可得到影响大型场馆中人员流动的拥堵风险性具体因素大致可以分为三个方面:(1)个体自身的因素(物理特征);(2)心理行为的变化;(3)建筑物的功能结构特征(环境特征)。其中个体作为应急疏散的主体，其自身的特征将对整个疏散起到关键性的作用。基于上述判断，可得出拥堵风险因素层次结构，如图1所示。

图1 拥堵风险因素层次结构

2 评价指标权重集的计算与分析

首先，建立评价矩阵，假设某层有n个因素，X={x1，x2，…，xn}，若比较其对上一层某个准则的影响程度，确定在本层中对于某个准则所占的比重。

该比较是在因素之间的比较，比较时取尺度1～9，即用1～9尺度赋予相对重要程度一定数值，如表1所示。

表1 尺度表

2，4，6，8表示第 i个因素相对于第 j个因素的影响介于上述两个相邻等级之间。用aij表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果，则判断矩阵如表2所示。

表2 判断矩阵

这样可得各层级间判断矩阵，人员流动风险与拥堵风险因素层次结构中第一层级(物理特征、心理与行为以及环境特征)之间的判断矩阵如图3所示，第一层的三因素和与之相对应的第二层之间的判断矩阵如表4、表5、表6所示。

对上述判断矩阵的一致性比例进行分析，可计算出各因素对于上一层的权重，最后计算出所有因素对于目标层的权重。人员流动判断矩阵一致性比例为0.027 9，物理特征、心理行为特征与环境特征对于目标层人员流动的权重分别为0.172 1，0.725 8，0.102 0。物理特征与第二层之间的判断矩阵的一致性比例为0.044 9，第二层各项对于物理特征的权重为 0.046 7，0.440 3，0.234 6，0.118 6，0.097 7，0.062 2。心理行为特征与第二层之间的判断矩阵的一致性比例为0.052 6，第二层各项对于心理行为特征的权重为 0.371 0，0.195 1，0.126 0，0.051 3，0.042 7，0.121 8，0.092 1。环境特征与第二层之间的判断矩阵的一致性比例为0.053 9，第二层各项对于心理行为特征的权重为 0.172 0，0.501 1，0.083 5，0.243 3。

这样的计算可以得出物理特征、心理行为特征与环境特征权重关系如表7所示。

表3 人员流动判断矩阵

表4 物理特征判断矩阵

表5 心理行为特征判断矩阵

表6 环境特征判断矩阵

表7 影响人员流动各因素与权重关系

由权重计算结果可以得到，在物理特征方面个体经验和个体速度对物理特征的影响排在前两位。在心理行为特征方面本能行为与模仿行为对心理行为特征的影响排在前两位。

在环境方面出口特点与建筑物内部结构对环境特征的影响排在前两位。而总体而言，心理特征行为中各因素对人员流动的影响要比物理特征和环境特征对人员流动的影响要大一些。

3 拥堵风险评估系统软件

基于上述分析，按照“全面分析预测，科学评估研判”的原则，参考公安实战部门专家所提风险因素，研制相关软件，采用层次分析法分配风险因素权重分值，并根据活动具体情况，进行综合测评和量化打分，最终确定活动风险等级。具体影响因素可以进行编辑，也可以按照治安主管部门要求增加影响因素，最终形成有针对性的评估结果。

3.1 构建评估模型

指标体系分为三级，顶层是评估目标，中间层是评估准则，最下层是评估指标。“设定评估指标”功能区包含添加、删除、修改和保存，如图2所示。

3.2 建立评估矩阵

点击左侧树型指标视图中的顶层指标或者某个中间层指标，主窗口右侧会显示如图3所示的指标评估矩阵。用户可以调整、更新该评估矩阵中每个元素的值。

图2 设定评估指标

图3 建立评估矩阵

3.3 计算指标权重

如果用户已经建立了评估模型，并建立了评估模型中顶层指标和所有二级指标(中间层指标)的评估矩阵，用户需要重新计算每个指标的权重。

用户点击“建立评估矩阵”中的“计算指标权重”按钮，系统开始排序、计算，最后会显示如下的计算结果。图4中红色字体列是每个指标在整个指标模型中所占的权重。

3.4 评估场馆风险

针对某个具体大型场馆，用户可以根据指标模型对该大型场馆进行量化评估。系统会根据各个指标的权重和评估分数，计算整个场馆的风险值。

用户点击“风险评估”功能区中的“评估场馆风险”按钮，系统会弹出如图5所示的“专家评估”对话框。用户可以根据该大型场馆的具体情况，设定每一项指标的风险值。设定完成后，点击“保存”按钮，系统自动更新系统数据库。

最终用户点击“风险评估”功能区中的“显示评估结果”按钮，系统根据评估模型中每个指标的权重，以及每个指标的风险值，计算该大型活动场馆的风险值，并显示如图6所示的结果对话框。

图4 风险因素权重

图5 “专家评估”对话框

图6 “风险评估结果”对话框

4 结语

应用层次分析法可把定性方法与定量方法有机地结合起来，使复杂的系统分解，正好适用于大型场馆人员流动及拥堵风险性评估。在对广西、山东等地实际场馆及活动进行的先期分析中，基于这种分析方法的评估软件可以较好地拟合实际情况，为场馆业主及公安机关提供有益参考。随着软件的进一步应用，将会添加更多、更细化的影响因素。

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