基于AHP和粗糙集的危险货物集装箱多式联运安全综合评价

黄 凯，李晟东

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

基于AHP和粗糙集的危险货物集装箱多式联运安全综合评价

黄 凯，李晟东

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

在对相关研究文献进行综述的基础上，分析了危险货物集装箱多式联运的影响因素，综合考虑层次分析法和粗糙集方法的优缺点，建立了基于粗糙集和层次分析法的危险货物多式联运安全评价方法，以层次分析法确定主观权重、粗糙集理论确定客观权重，然后将主、客观权重进行有机集成得到组合权重，从而提高危险货物集装箱多式联运安全评价的精度，找出主要影响因素，为危险货物集装箱多式联运安全评价体系的建立提供一定的理论依据。

危险货物；集装箱；多式联运；层次分析法；粗糙集

1 引言

随着我国经济的不断发展，危险货物的运输需求不断增加，危险货物集装箱多式联运结合各种运输方式的优势，实现高效安全地运输危险货物[1]。危险货物集装箱多式联运极大地促进了“门到门”运输的发展。我国危险货物集装箱多式联运处于起步阶段，相关的安全管理方法不足，通过对危险货物集装箱多式联运进行安全评价，为危险货物运输及多式联运企业制定相关的安全管理制度提供理论依据，减少运输事故的发生。国内外针对危险货物集装箱运输方面的研究主要有：张亮[2]分析了危险货物集装箱运输的必要性，指出目前危险货物集装箱运输发展的制约因素。徐冠军[3]分析了危险货物集装箱运输的优越性，研究了集装箱运输的危险货物品类和装运注意事项。刘赫[4]通过分析危险货物集装箱运输的优势与劣势，提出相关建议。王喆等[5]分别利

用层次分析法和突变理论对铁路危险货物办理站进行了风险分析。贾晓燕等[6]对危险货物运输过程中的风险因素和环境风险进行了研究。李志平等[7]根据对供应商评价选择的实际需求，建立评价指标体系，利用层次法确定各个指标权重，并将灰色评价与层次分析法相结合，构建了灰色层次评价模型进行综合评价。张超[8]通过对铁路危险货物运输影响因素的分析，建立了评价指标体系。同时在确定各指标的权重中，利用层次分析法和熵权法两者相结合求得权值。然后应用灰色评价原理，对各指标进行评价，并在此基础上得出综合评价结果。陈军等[9]在传统层次分析法中引入模糊数学理论，建立了桥梁工程项目风险模糊层次分析模型，并将此模型在一座特大桥项目中运用，验证了这种风险评估方法的有效性和实用性。

通过上述分析可知，大多数专家学者对危险货物、集装箱多式联运进行研究，很少对危险货物和集装箱多式联运的安全评价进行研究，故有必要对危险货物集装箱多式联运进行安全评价。本文通过建立危险货物集装箱多式联运安全评价模型，找出危险货物集装箱多式联运主要影响因素，为危险货物集装箱多式联运安全评价体系的建立提供一定的理论依据。

2 危险货物集装箱多式联运安全评价

针对粗糙集理论确定权重的客观性和AHP方法确定权重的主观性，结合粗糙集和AHP方法，建立属性权重最优化模型。

2.1 AHP方法模型建立

层次分析法能够从主观上确定各级指标的权重[10]，主要步骤如下：

（1）建立层次结构模型。将所有因素进行分组，每一组作为一个层次，按目标层、准则层和方案层排列。

（2）构建判断矩阵。各因素之间根据专家两两比较判断并进行定量化，见表1，形成判断矩阵。

表1 判断矩阵标度表

（3）确定层次排序。通过采用方根法确定某一层上各因素对上层因素相对重要性的权重，首先计算判断矩阵每一行元素的乘积Mi，计算Mi的n次方根Wi，再对向量进行归一化，W即为权重值。

（4）一致性检验。首先计算判断矩阵的最大特征根λmax，其次计算判断矩阵的偏离一致性指标IC，再确定判断矩阵的平均随机一致性指标IR，见表2。

表2 1-9阶判断矩阵的平均随机一致性指标

最后计算判断矩阵的随机一致性比率RC：RC=IC/IR，当RC＜0.1时，即认为满足一致性，否则需要调整判断矩阵，直到满足一致性为止。

2.2 粗糙集理论

2.3 组合判断矩阵的构造

A是由AHP方法得到的主观判断矩阵，B是由粗糙集理论得到的客观判断矩阵，C为两者的组合矩阵[10]。

建立最优化模型：

该最优化模型在可行域上有唯一解：

式中：μ也称为经验因子，反映主观权重和客观权重的相对重要程度；μ越大，表示主观权重（专家评分）越重要；μ越小，表示客观权重越重要。可根据决策者的偏好，选择合适的经验因子。

3 案例分析

3.1 基于AHP方法建立危险货物集装箱多式联运安全评价指标体系

根据危险货物集装箱多式联运安全影响因素建立综合评价（O）指标体系（如图1所示）：一是设备设施（A1），包括办理站（a）、载运工具（b）、装卸设备（c）、消防等防护设备（d）、清理设备（e）；二是人力资源（A2），包括危险货物作业人员（f）、危险货物管理人员（g）；三是运输方式的转换（A3），包括公路与铁路换装（h）、铁路与水运换装（i）、公路与水运换装（j）。

图1 危险货物集装箱多式联运安全评价层次结构

危险货物集装箱多式联运安全主要与设备设施、人力资源、运输方式转换密切相关。

（1）设备设施。办理站规模的大小、安检设备的配置、载运工具的种类，装卸设备的效率、消防等安全防护设备、清理设备的不同对危险货物集装箱多式联运安全影响很大。

（2）人力资源。在多式联运过程中，需要进行多个作业环节，每个环节都需要专业的工作人员。危险货物作业人员和危险货物管理人员是直接与危险货物接触的人员，其作业的专业程度、作业效率等对危险货物集装箱多式联运的安全影响很大。

（3）运输方式的转换。多式联运过程中，必不可少的需要运输方式的转换，危险货物集装在各种运输方式的换装效率和安全性对危险货物集装箱多式联运安全影响很大。

采用AHP方法，结合层次结构模型和专家意见，对一级指标相对总目标的权重进行计算，得到层次总排序，见表3。

表3 危险货物集装箱多式联运安全评价各指标总排序

总排序一致性检验为：CI=0.048 3，RI=0.540，CR= CI/RI=0.089＜0.1，满足一致性检验。

3.2 基于粗糙集理论确定指标权重

表4 危险货物集装箱多式联运安全评价决策系统

根据粗糙集基本理论知识（重要度和权重求解方法），确定一级指标的权重，同理确定二级指标的权重，见表5。

通过粗糙集的方法确定一级和二级指标的客观权重，比较符合实际情况。

表5 一级指标和二级指标权重

3.3 组合权重的确定及对象评价

对式（2）中μ分别取0.2，0.4，0.5，0.6，0.8，对最终结果进行分析。

表6 不同μ值的一级指标组合权重

表7 不同μ值的二级指标组合权重

通过对不同μ值的变换，得到不同的组合权重，由表7可知，不同μ值的变换对影响因素相对的排序变化不大，各影响因素权重大小依次为f、g、b、c、d、a、h、i、j。其中主要影响因素有危险货物作业人员和危险货物管理人员、载运工具和装卸设备。危险货物作业人员和管理人员与危险货物直接接触，容易造成误操作而产生事故隐患或直接导致事故的发生；载运工具、装卸设备不同，运输效率、装卸效率和安全性也不同，严重影响危险货物集装箱多式联运；消防设施设备的不健全和不完善会导致事故发生后不能及时救援；我国铁路的危险货物集装办理站很少，几乎都不能办理危险货物集装箱；有些货物在一种运输方式上是普通货物，而在另一种运输方式上是危险货物，多式联运的过程需要对其进行换装，且要进行安全的换装。

4 结论

本文的方法结合了粗糙集和层次分析法的优点，在一定程度上克服了层次分析法在分析问题时的不足，建立了基于粗糙集和层次分析法的危险货物多式联运安全评价方法，通过对各级指标的组合权重进行分析，找出危险货物多式联运的主要影响因素，为危险货物多式联运安全评价和安全防护的进一步的发展提供一定的理论依据。

[1]滕起超.危险货物集装箱多式联运开办条件研究[D].北京:北京交通大学,2015.

[2]张亮.发展危险货物集装箱运输之分析[J].科技信息,2013, (21):183.

[3]徐冠军.危险货物集装箱运输的优越性与装运事项[J].航海技术,2001,(2):20-21.

[4]刘赫.铁路危险货物集装箱运输发展的对策[J].铁道货运, 2013,31(5):51-54.

[5]王喆,蔡梦贤.基于突变理论的铁路危险货物办理站安全评价[J].武汉理工大学学报(交通科学与工程版),2012,36(1): 141-144.

[6]贾晓燕,牛惠民.基于风险分析的铁路危险货物安全运输研究[J].兰州交通大学学报,2009,28(6):126-130.

[7]李志平,路铁军.基于灰色层次分析法的供应商评价选择应用研究[J].石家庄铁道大学学报(社会科学版),2012,6(4):13-18.

[8]张超.基于多层次灰色评价法的铁路危险货物办理站运输安全综合评价[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版),2014, 27(3):84-89.

[9]陈军,张德明,蔺亚虎.基于模糊层次分析方法大型桥梁工程项目风险评估[J].石家庄铁道大学学报(自然科学版),2010, 23(3):29-33.

[10]叶军,王磊.一种基于粗糙集和层次分析法的综合评价方法研究[J].计算机应用研究,2010,27(7):2 486-2 488.

[11]陈鑫.基于模糊层次分析法的高速公路隧道施工风险评价研究[D].石家庄:石家庄铁道大学,2014.

Comprehensive Safety Evaluation of Containerized Inter-modal Transportation of Hazardous Cargo Based on AHP and Rough Set

Huang Kai,Li Shengdong
(School of Transportation&Logistics,Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China)

In this paper,based on a review of relevant literatures,we analyzed the factors influencing the containerized inter-modal transportation of hazardous cargoes,then after comprehensively considering the advantage and disadvantage of the AHP and rough set, established the safety evaluation process based on the two,and at the end,introduced its working mechanism.

hazardous cargo;container;inter-modal transportation;AHP;rough set

U16;F224

A

1005-152X(2016)10-0074-04

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.10.019

2016-08-02

黄凯（1992-），四川成都人，西南交通大学交通运输与物流学院学生。