基于贝叶斯网络的不停航施工风险源识别与评估方法

2024-05-30马黄祥

科技创新与应用 2024年15期

作者简介：马黄祥（1996-），男，硕士，助理工程师。研究方向为场道工程管理。

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

摘要：该文通过采用WBS-RBS以及贝叶斯方法，对浦东机场四期扩建工程西货北侧机坪项目不停航施工可能产生的各类风险进行识别与评估。得到以下结论，首次在机场不停航施工过程中采用WBS-RBS以及贝叶斯网络方法对风险进行识别与评估，通过WBS-RBS分析方法识别出空防安全、设备设施损坏、运营质量3大类风险源以及管线设备损坏、围界破损、跑滑入侵等7项具体风险。通过贝叶斯网络方法对识别出的风险源进行评估，明确跑滑入侵、不适航、管线设备损坏为风险值最高的风险事件，并结合施工与运营管理对风险事件及关键节点进行管控。该文研究成果对不停航施工风险管理具有参考意义。

关键词：民航机场；场道工程；不停航施工；贝叶斯网络；风险分析

中图分类号：V351 文献标志码：A 文章编号：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

随着我国经济的高质量稳步发展，航空运输需求飞速增长，各个城市机场为满足不断增长的业务量需求，新的改扩建热潮不断兴起[1]。机场改扩建工程不具备完全关闭后进行施工的条件，往往在机场运行过程中同时进行不停航施工，禁区不停航施工安全风险识别与分析也变得尤为重要[2]。民航工程风险评估往往采用一般工程的风险评估方法，缺少不停航施工相关的风险管控体系，而不停航施工涉及净空安全、跑滑入侵、空防安全等风险，受到时间因素和夜间作业条件的限制，施工难度大，风险等级高，并且包含场道工程、机场通信、目视助航等专业，专业工程复杂[3]。因此以往工程中的风险评估方法不能满足机场不停航施工的需要，研究不停航施工情境下的风险源识别，并对各影响因素加以评估，构建机场不停航施工风险评估体系非常重要。

西货北侧机坪位于现有浦东机场飞行区控制区内，三跑道北端西侧，毗邻西货机坪，南端与现有机位滑行道相接，区域总长约1 170 m，纵深185 m。主要不停航施工内容包括土方工程、地基处理工程、道面工程、助航灯光工程、排水工程、消防和通信等附属工程，涉及工程专业较多，翻交方案复杂，不停航施工难度较大，风险等级较高。本文依托浦东机场西货北侧机坪不停航施工工程实例，采用WBS-RBS（Work Breakdown Structure-Risk Breakdown Structure）對工程实施过程中的风险进行识别，并通过建立风险故障树对各主要风险事件的产生过程进行分解，从而得到导致主要风险事件发生的各个节点风险事件。之后利用贝叶斯网络对识别出的各风险进行评估，得到风险值及发生概率。最后通过分析研究，确定风险值较大的风险事件，以及相应关键节点，针对关键节点确定相应的风险控制措施。

1 不停航施工安全风险识别

本文通过WBS-RBS方法对不停航施工中可能产生的风险进行识别。对工程项目按照工程分部进行分解（WBS）以及风险结构分解（RBS），分解到能够分析具体风险的程度。然后通过工程分部与具体风险的耦合，从而达到识别风险的目的[4]。

1.1 不停航施工工程分解结构与风险结构分解

西货北侧机坪工程施工，是在确保机场飞行区正常运营功能前提下进行的，涉及对原有道面的部分拆除工程、地基处理工程、道面工程、助航灯光工程、排水工程与基坑工程。WBS结构分解如图1所示。

工程不停航施工风险源可以归为空防安全风险、设备设施损坏风险、运营质量下降风险。空防安全是不停航施工过程中最大风险源，具体考虑为跑滑入侵、不适航。西货北侧机坪工程是在原有机场范围内新建机坪及服务车道，因此对原有管线设备、主体结构以及围界可能造成一定损坏。并且施工过程可能会导致道面破损、标志标线模糊等情况出现，干扰到机场正常的运行，因此将不停航施工工程风险分解（RBS）如图2所示。

图2 不停航施工RBS分解

1.2 不停航施工WBS-RBS耦合

WBS-RBS耦合即以施工过程中的各分部工程（WBS）与工程存在的基本风险（RBS）进行交叉耦合，识别各个交叉节点可能存在的各种风险因素[5]。本文对西货北侧机坪工程不停航施工进行WBS-RBS风险耦合，得到的风险耦合矩阵见表1。

1.3 不停航施工风险故障树

通过对西货北侧机坪不停航施工WBS-RBS耦合，得到施工过程中存在的风险事件，选取地基处理工程涉及的相关风险事件建立风险故障树[6]，主要包括：跑滑入侵、不适航、管线设备损坏、地面沉降（隆起）4个风险事件故障树，如图3—图6所示。

2 不停航施工安全风险评估与分析

本文采用贝叶斯网络对西货北侧机坪地基处理工程不停航施工过程中的风险进行评估，主要步骤：建立贝叶斯网络结构；获得风险事件的发生概率；对风险事件导致的损失进行计算；最后获得风险值[7]。

2.1 建立贝叶斯网络结构

将以建立的风险故障树，映射成贝叶斯网络结构[8]，如图7所示。选取其中跑滑入侵为例。

图5 管线设备损坏故障树

图6 地面沉降（隆起）故障树

2.2 对风险因素的发生概率采用贝叶斯网络进行精确计算

在进行风险评估的过程中，有一些指标很难用具体的数值表现出来，而对其客观地量化时也要不可避免地经过主观赋值[9]。本文通过对施工单位、运营部门及建设单位等相关民航专家意见收集的方法进行初始条件概率统计，为了有效综合各位专家的观点和建议，现将风险发生的可能性分为5个级别，见表2，以便于对专家的评判标准进行统一。

表3为跑滑入侵风险概率计算表。其中“1”表示风险事件发生，“0”表示风险事件不发生，由计算结果可以看出跑滑入侵发生概率为0.75，其中围界管理缺陷（G）发生概率为0.84，明显大于其他风险事件发生概率，其次为违章操作（E）、方案不当（H）。

表2 风险等级表

表3 跑滑入侵风险概率计算表

2.3 风险值的确定

本文将风险值（R）定义为风险事件的发生概率（P）与损失率（C）的乘积。

其中风险事件的损失率通过采用专家意见收集的方法进行统计，为了有效综合专家意见和观点，现将损失率划分成5个级别（表4）。

表4 损失率等级表

表5为各主要风险事件损失率统计结果表，表6为各风险事件发生概率及相应风险值表。由表格数据可以看出，跑滑入侵损失率为0.87，风险值为0.65，较不适航、管线设备损坏、场地沉降（隆起）发生的概率及风险值更大，说明跑滑入侵风险较大，可能导致较严重的损失。场地沉降（隆起）发生的概率为0.45，风险值为0.07，风险概率及损失程度均较小。通过节点风险事件评估结果可以看出，围界管理缺陷、与空管协调不到位方案不当概率明显大于其他节点风险事件，很大程度上导致了跑滑入侵、不适航、管线设备损坏主要风险事件的发生，因此可以通过采取针对性防控手段减少各关键节点的发生从而有效防范跑滑入侵、不适航、管线设备损坏等主要风险事件的发生。

表5 损失率统计结果表

表6 各风险事件发生概率及风险值表

2.4 風险防控措施

为有效控制西货北侧机坪工程在地基处理不停航施工过程中各风险的发生，通过风险评估数据分析结果，针对跑滑入侵、不适航、管线设备损坏开展相应的措施进行防范。

1）针对跑滑入侵风险：首先应加强不停航施工过程中围界的管理水平，加强围界安控管理能力，提高施工中对围界检查巡视的频率，及时发现围界破损、监控设备损坏等情况，第一时间上报并修复。其次针对违章操作、机具侵界风险，要增强监管水平及能力，严格执行现有不停航相关监管制度，明确各监管单位职责。

2）针对不适航风险：首先应控制机场跑道外来物入侵（FOD）及与空管协调不到位风险的发生，加强施工过程中及施工结束后现场施工场地的检查力度及频次。施工区域内易漂浮的物体、堆放的材料应当加以遮盖。施工结束后应彻底清理施工现场及施工路线。针对空管协调不到位风险，要加强项目负责人及工程管理人员的不停航作业安全教育宣贯，组织工程相关人员及运行人员进行动态培训，及时了解航空器的最新动向，第一时间开展方案可行性研究，并设置合理的应急预案。

3）针对管线设备损坏风险：要加强对不停航施工方案的研究，尤其要做好前期排摸工作，通过施工单位及设计单位现场勘察、搜集资料等方法，充分掌握工程地质情况及管线情况；充分考虑工程特点，深入研究施工方案，针对工程重点难点开展专项策划，提高方案深度，并且提前准备应急预案，尽可能减少风险事件的不利影响。

3 结论

1）介绍了WBS-RBS风险识别方法，基于此方法对西货北侧机坪不停航施工风险进行分解识别，得到了空防安全、设备设施损坏、运营质量3大类风险源以及管线设备损坏、围界破损、跑滑入侵等7项具体风险。

2）对识别出的风险源通过故障树分析、贝叶斯网络评估，明确了跑滑入侵、不适航、管线设备损坏为风险值最高的风险事件，并结合施工与运营管理对风险事件及关键节点进行管控。

3）本文首次在机场不停航施工过程中采用WBS-RBS以及贝叶斯网络方法对风险进行识别与评估，对飞行区不停航施工风险管控体系的发展具有借鉴作用。

参考文献：

[1] 霍东伟.民航机场不停航施工管理及技术措施[J].城市建设理论研究：电子版，2014（7）：1-17.

[2] PACHECO R R，FERNANDES E，DOMINGOS E M. Airport airside safety index[J].Journal of Air Transport Management， 2014，34：86-92.

[3] 邱杨扬.不停航施工期飞行区安全风险演化的复杂网络模型研究[D].武汉：武汉理工大学，2019：50-57.

[4] 周拓.谈民用机场不停航施工安全管理措施[J].建筑知识（学术刊），2014（11）：405-406.

[5] 戴琦.不停航机场改造工程风险识别与贝叶斯网络动态评估研究[J].建设监理，2015（10）：48-51.

[6] 杨小玉.不停航施工情境下的机场安全风险管控体系研究[D].武汉：武汉理工大学，2015.