基于证据理论的地铁施工风险评价

宋谦 张宁 张晓娟

摘要： 为了评价地铁施工中具有显著性的潜在风险因素对地铁施工安全的影响水平，引入D-S证据理论，提出一种基于证据理论的地铁施工风险安全评价方法。通过搜集分析地铁施工风险的相关材料，建立包括“人、机、管、环”四大方面的地铁施工风险评价指标体系；采用证据融合算法，综合考虑不同专家给出的多组检查结果在地铁施工风险评价中的信度，提高最终评分的可靠程度。

Abstract： In order to evaluate the level of influence of potential risk factors in subway construction on the safety of subway construction， the D-S evidence theory is introduced and a safety evaluation method for subway construction risk based on evidence theory is proposed. Through the collection and analysis of materials related to subway construction risk， a metro construction risk assessment index system including four aspects of "man， machine， management， environment" is established； the evidence fusion algorithm is adopted to comprehensively consider the reliability of inspection results of multiple groups given by different experts and improve the reliability of the final score.

关键词： D-S证据理论；地铁施工；风险评价

Key words： D-S evidence theory；subway construction；risk assessment

中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）17-0094-03

0 引言

随着中国经济的高速发展，特别是进入新世纪之后，经济的增长率常年保持在较高的增长水平，中国的城市化进程突飞猛进，城市的规模在近几年中迅速膨胀。在城市规模迅速膨胀的背景下，城市的用地愈发紧张，为了更为合理地用地，实现土地利用的合理化和节约化，如果有效地使用城市地下空间成为我国城市发展的重要问题。在城市实际人口、机动车数量不断增加的情况下，城市交通拥堵愈发严重，在这样的背景下，城市地铁的发展已成为必然趋势，相比于地上传统交通工具来说，地铁具有诸多优点：速度快、污染少、能耗少、安全性高[1]，资料显示，至2020年，我国地铁建设规模将达到4.4万亿元。

虽然地铁给日常生活带来了许多的便利条件，但是其在建设施工过程中，施工技术较其他地上工程更为复杂，施工环境更为恶劣，建设沿线的地下空间更为复杂，这些因素使得地铁施工过程面临巨大的不确定性和复杂性。

地铁施工安全性的提高，将会在识别、分析、管理危险源方面有着巨大意义。本文中引入D-S证据理论，将分析得到的不确定性结果进行精确数值的不断转换，配合证据融合进行多方证据的整合，以达到准确评价地铁施工诸多安全问题的目标。

1 基于证据理论的地铁施工风险评价与分析

1.1 地铁施工风险评价指标体系的建立

由于地铁施工过程的繁杂性与独特性，其包含的危险源与传统地上建筑有所不同，施工工艺和施工环境不同，管理制度也有着很大方面的不同。因此在研究分析地铁施工风险的诸多问题时，要多角度综合考虑不同方面的因素。通过分析相关文献资料[2-3]，并结合地铁自身施工的特点，建立地铁施工风险评价指标体系，按照影响度的大小来确定指标中各因素的权重比例。建立相应的风险评价指标体系如表1所示。表中θijk表示评价指标地各级因素，i，j，k表示第一，二，三级因素，括号内的数字为其体系指标的权重。

1.2 初级评价分析

1.2.1 评价分析初始数据

按照表1中的地铁施工风险评价指标体系可以得知，评价因素的集合为θ={θ111，θ112，θ121，θ122，θ123，θ211，θ212， θ213， θ221 ，θ222 ，θ223 ，θ231 ，θ232 ，θ233，θ311， θ312， θ313，θ314，θ321，θ322，

θ323，θ41，θ42，θ43，θ44}。通過专家组对该指标体系因素进行科学打分，得出的分数越接近于零，就表示评价项目实施起来越危险，同时将会导致地铁施工中发生危险的概率变大。

地铁施工风险评价结果如表2所示。

1.2.2 指标综合概率值

依照评价因素所处的不同层次进行划分，评价因素的概率值就是评价分值与相应总目标综合权重值q的乘积。以因素“工作不负责”为例，已知因素“工作不负责”评分值为b，则因素“工作不负责”的综合概率值为：

M{θ111}=b*q1*q2*q3

由上可得到综合概率值的集合M{M{θ111}，M{θ112}，…，M{θ44}}，和相对应的不确定性值m{θ}=1- M{θ111}- M{θ112}-…- M{θ44}。[3]

1.3 证据融合

证据融合是证据理论的能够体现的重要价值部分，尤其是当不同的专业给出的评判意见有所偏颇的时候，根据该理论证据融合的过程，仍然能够得到较为精确的评价结果。为了更好的说明这一个特性，我根据前文所建立的评价指标体系，针对某地铁项目，使7位专家进行了评价打分，每位专家的打分情况详见表3。

根据证据理论进行证据融合，然后将证据融合出来的数据进行正交和运算，整理可以得出：M1，2（{θ1}）=0.195，M1，2（{θ2}）=0.184，M1，2（{θ3}）=0.226，M1，2（{θ4}）=0.146，则：

m（θ）=1-（0.184+0.226+0.146）=0.444

整理得出：M1，2{{θ1}，{θ2}，{θ3}，{θ4}，θ}={0.194，0.185，0.223，0.144，0.454}

之后再把结果与评分结果进行逐个的融合，最终可得到：

M123{{θ1}，{θ1}，{θ2}，{θ3}，θ}={0.249，0.178，0.365，0.263，

0.365}；

M1234{{θ1}，{θ2}，{θ3}，{θ4}，θ}={0.326，0.246，0.283，0.156，

0.188}

由此，可以看出1～4专家评分结果均为“亚安全”级别，经过逐个融合后，使得不确定的区间范围不断地缩小，最后把这四次评分结果融合后为Bel（{θ1，θ2，θ3，θ4}）=0.886，Pl（{θ1，θ2，θ3，θ4}）=1，信任区间为【0.894，1】，不确定度为0.113，因此综合评定结果判定为“安全”的级别。

经过对以上数据进行的融合处理结果进行的分析可以看出，证据理论能够将证据中相同的部分进行相融，能够使得数据中的不确定性值的区间范围缩小，最终提高评价结果地精确率；在有效数据出现矛盾时，该理论方法能全面考虑证据间相同的内容，进行科学有效的融合，也在一定程度避免人为因素原因的判断失误对最终的结果所产生的负面影响。

2 结论

①鉴于地铁施工的特殊性和独特性，本文从人、机械、环境和制度四大方面的因素建立施工风险评价指标体系，并且通过调查研究大量的资料数据，根据影响度大小对其中的各指标因素进行权重的划分，全面综合各个因素在该体系中所起的作用的大小，提出综合地概率值。

②运用D-S证据理论，对数据进行初级地预处理，评价数据进行数学量化，使评价结果更具准确性。

③从某地铁施工的风险评价结果来看，对于所得到检查结果有矛盾的，经过证据融合的方法进行处理，将所有评价依据作为结果考虑的必要因素。本案例最终研究可表明，环境不确定性地因素影响最大，在地鐵施工风险管理过程中，应当对制度方面加强管理。

参考文献：

[1]杨立中，邹兰.地铁火灾研究综述[J].工程建设与设计，2005（11）：8-12.

[2]李炎峰，石勃伟，王超，等.城市地下轨道交通火灾风险评估体系模型研究——以某地铁车站为例[J].防灾减灾工程学报，2010，30（6）：680-684.

[3]史聪灵，钟茂华，何理，等.地铁车站及隧道全尺寸火灾实验研究（1）——实验设计[J].中国安全生产科学技术，2012，8（6）：22-28.

[4]马剑，叶新，林鹏.基于证据理论的地铁火灾安全评价方法[J].中国安全生产科学技术，2017，1（1）.