公路隧道应急能力评价研究

2023-01-16 08:25曾嘉伟陈晓勇曹卫平
湖南交通科技 2022年4期
关键词:一致性权重专家

曾 威, 曾嘉伟, 陈晓勇, 曹卫平

(湖南省交通科学研究院有限公司, 湖南 长沙 410015)

0 引言

根据交通运输部发布的《2020年交通运输行业发展统计公报》,截至2020年底,全国公路隧道21316处、2199.93万m,其中,特长隧道1394处、623.55万m,长隧道5541处、963.32万m。公路隧道空间相对封闭、通风采光较差,一旦发生突发事故,容易发生拥堵、火灾烟气聚集沉降、通风不良等情况,导致人员逃生困难、救援条件不利,因此要求公路隧道对异常事件具有良好的应急能力[1]。美国、日本等国家于20世纪90年代就已对应急能力评价进行了分析探究,形成了各自的评价体系;我国虽然对应急能力评价研究起步较晚,但近几年随着政府部门对应急能力的重视,不少学者在交通运输行业领域取得了不俗的科研成果,不过大多集中在城市道路、轨道交通、铁路等方面。杨海东等[2]采用突变理论对城市道路交通安全突发事件的应急能力进行了分析研究;邓云峰等[3]介绍了国内外开展应急能力评估研究进展状况,构造了城市应急能力评估体系;林立等[4]建立了地铁突发事件安全应急响应能力评价模型;杨树森[5]针对城市轨道交通应急能力面临的挑战、应急能力的构成以及提升应急能力的措施进行了研究分析;龙京[6]基于企业能力理论和知识管理理论,构建了铁路局应急能力评价指标体系和评价标准。但是,对于公路隧道应急能力评价却鲜有人研究。对公路隧道应急能力评价进行研究,分析影响其应急能力的因素,并采取相应的管理机制和风险应对措施,这对提升公路隧道应急能力具有重要意义。本文拟采用层次分析法对公路隧道应急能力进行分析,以期为公路隧道运营单位采取安全措施提升应急能力提供一定的科学依据。

1 层次分析法简介

层次分析法,简称AHP,是美国运筹学家Saaty教授在20世纪70年代初提出的一种层次权重决策分析方法,该方法主要用于系统中有分层结构的决策问题。依据层次分析法的分析方法步骤,针对实际情况,建立风险因素层次结构模型,并计算出各个风险因素的权重及其排序。

根据建立的层次结构模型,构造因素判断矩阵。依据计算因素判断矩阵的特征向量,得到各层次因素的权重并进行一致性检验[7],层次分析法计算方法一般步骤如下所述[8]。

1.1 构造判断矩阵

判断矩阵元素的值表示同一层次各个指标之间的相对重要度。通过比较同一层次下各个指标之间优劣程度并给予量化,使判断矩阵能够进行定量计算。在层析分析法中,判断矩阵各元素之间的比较一般通过1-9标度法进行,如表1所示。

表1 判断矩阵1-9标度比较法标度定义说明1两两比较,前者比后者同等重要3两两比较,前者比后者稍微重要5两两比较,前者比后者明显重要7两两比较,前者比后者强烈重要9两两比较,前者比后者极端重要2、4、6、8两两比较,前者与后者重要度处于上述两个数之间倒数上述前者与后者反比较

判断矩阵中各元素的取值依据主要包括分析对象的系统资料、相关专家或工作人员意见。

1.2 层次单排序

为了得到各指标在同一层次下的重要度即指标权重,需要计算各判断矩阵的特征向量及其对应的特征值,计算公式如下:

AW=λmaxW

(1)

利用数学方法可以求得判断矩阵的特征向量W及特征值λmax,再进行归一化处理得到指标权重。

1.3 一致性检验

由于判断矩阵中各元素的取值是人为确定的,带有一定的主观性,经过层次单排序得出的权重指标不一定合理。因此,需要对其进行一致性检验。若不满足一致性,需要对判断矩阵进行修改,直至满足一致性检验。一致性检验公式如下:

(2)

(3)

式中:CI为一致性检验指标,当CR<0.10时,表示判断矩阵具有一致性;n为判断矩阵阶数;CR为随机一致性比率;RI为平均随机一致性指标,其取值如表2所示。

表2 平均随机一致性指标RI取值矩阵阶数12345678910RI000.580.901.121.241.321.411.451.49

2 公路隧道应急能力评价模型构建

2.1 建立层次结构模型

公路隧道应急能力评价指标体系如图1所示。

2.2 构造因素判断矩阵及一致性检验

针对影响公路隧道应急能力的各个因素,构造因素判断矩阵,判断矩阵中各元素的取值依据主要是专家问卷调查结果统计。分别对来自高校科研院所、政府应急管理部门以及公路隧道运营单位等30位专家进行问卷调查,将调查结果进行统计分析得到如下指标权重。

图1 公路隧道应急能力评价指标体系

2.2.1A-B层判断矩阵

该判断矩阵表示相对于总目标公路隧道应急能力而言,二级指标各风险因素之间的相对重要度,如表3所示。

表3 A-B层指标权重计算AB1B2B3B4B5WB1112131/530.091B221121440.144B33211/350.229B4543170.490B51314151710.044

其中λmax=5.137 4,CI=0.034 4,RI=1.12,CR=0.030 7,通过一致性检验。

从表3中可以看出,在影响公路隧道应急能力的5个因素中,应急处置能力所占权重最大,为0.490;其次为资源保障能力,权重为0.229;影响最小的为应急恢复能力,权重仅占0.044。这说明公路隧道应急能力重在应急处置和资源保障,隧道运营单位应制定科学合理的应急处置措施和应急资源保障制度,确保隧道发生突发事件时能够及时有效地开展应急救援工作。

2.2.2B-C层判断矩阵

B-C层各指标权重计算结果如表4~8所示。表4中,λmax=5.033 1,CI=0.008 3,RI=1.12,CR=0.007 4;表5中,λmax=5.068 1,CI=0.017 0,RI=1.12,CR=0.015 2;表6中,λmax=5.036 4,CI=0.009 1,RI=1.12,CR=0.008 1;表7中,λmax=6.167 8,CI=0.033 6,RI=1.24,CR=0.027 1;表8中,λmax=4.051 1,CI=0.017 0,RI=0.90,CR=0.018 9。以上均通过一致性检验。

表4 B-C层指标权重计算(安全管理能力)B1C1C2C3C4C5WC112121310.136C21/2113141/20.079C32311/220.244C4342130.403C512121310.136

表5 B-C层指标权重计算(风险预警能力)B2C6C7C8C9C10WC61231/240.262C71/2121/330.160C8131211/420.097C9234150.418C101413121510.061

表6 B-C层指标权重计算(资源保障能力)B3C11C12C13C14C15WC111112141/30.087C121112141/30.087C1322113120.152C14443120.414C153321/210.257

表7 B-C层指标权重计算(应急处置能力)B4C16C17C18C19C20C21WC16113132350.148C173114570.329C183114570.329C1912141/41240.096C2013151512130.063C21151717141/310.032

表8 B-C层指标权重计算(应急恢复能力)B5C22C23C24C25WC2212350.472C231/21240.284C241312130.169C2515141/310.072

从表4~8可以看出,在安全管理能力方面,应急演练所占权重最大,为0.403,这说明应急演练的重要性很大,公路隧道运营单位应该每年定期组织隧道综合或专项演练,提高应急处置能力。在风险预警能力方面,预警信息的收集与分析权重占比最大,为0.418;其次为监测设备建设,权重占比为0.262。因此,隧道运营单位应当注重预警监测设备的设置,以及预警信息的收集与分析,做到早发现、早预防、早报告、早处置。在资源保障能力方面,应急队伍建设权重占比最大,为0.414,这是因为科学、高效的应急救援队伍是保障隧道应急工作开展的基础。在应急处置能力方面,应急指挥调度和应急资源统筹权重占比最大,均为0.329,因此,运营单位应当建立科学合理的应急指挥体系和应急资源调配制度,并进行应急演练,不断提高应急救援能力。在应急恢复能力方面,恢复重建能力权重占比最大,为0.472,这说明在应急处置结束后,第一要务是恢复重建。

2.3 合成权重总排序

基于一级指标和二级指标的权重值,得出二级指标的合成权重值并进行总排序,总排序是指二级指标所有元素对于公路隧道应急能力总目标层(A)的相对重要度。合成权重是由各二级指标的权重(C)与二级指标对应的一级指标权重(B)共同决定的,合成权重值=二级指标的权重(C)×一级指标权重(B)。公路隧道应急能力合成权重及层次总排序计算结果如图2所示。

图2 公路隧道应急能力评价二级指标合成权重及排序

从二级指标合成权重统计结果来看,应急指挥调度和应急资源统筹的排序均居于第1位,为0.161。因此,在公路隧道突发事件应急救援处理过程中,应当注重建立相应的应急指挥调度体系和应急资源统筹制度。在二级指标合成权重中位于第3位的是应急队伍建设,应急队伍是突发事件中的主要救援力量,因此,应不断提升应急队伍的技术能力以及装备的更新换代速度。

3 实例应用分析

为验证模型的实用性和科学性,以湖南省某公路隧道为例,通过实地调研、现场访谈、查阅资料等方式组织了7位专家对该公路的应急能力进行了评价分析。

3.1 评判等级的确定

根据有关文献资料[11-12]以及专家会商结果,将公路隧道的应急能力分为5个等级,即很强、较强、一般、较弱、很弱,各等级对应分值如表9所示。

表9 公路隧道应急能力评价等级评价等级很强较强一般较弱很弱评价分数/分90~10080~8970~7960~690~59

3.2 应急能力评价分析

以湖南省某公路隧道为例,组织了7位专家对该公路隧道的25个应急能力二级指标进行打分(每个二级指标满分为100分),打分结果如表10所示。

表10 湖南省某公路隧道应急能力专家打分结果二级指标专家1专家2专家3专家4专家5专家6专家7C191878590888384C288848089779089C390918488877882C485818084817883C585868187747580C665636767666162C766646166656265C870697574706872C964656168636465C1071727474746976C1175777075787069C1284818886767280C1380758180747073C1463646267706064C1578807781697275C1676717780777075C1777746981816565C1875767882747270C1962606066656265C2071716974706868C2173747675787571C2272767475807570C2376747377746870C2476757177767670C2578807678847073

对表10的专家打分结果进行汇总整理,依据表9应急能力评价等级划分标准,可以得到该公路隧道应急能力评价等级为“一般”(见表11)。

通过对7位专家的打分结果进行分析可以发现,该隧道安全管理能力方面评分较高,这表明该隧道安全管理部门在制度、培训、演练、应急预案的制定等方面做得较好;在风险预警能力方面,监测设备建设、风险识别能力、预警信息收集与分析等方面评分较低,这说明该隧道在预警、风险识别

表11 湖南省某公路隧道应急能力评价等级二级指标得分平均分评价等级专家173.8专家272.8专家372.1专家477.272.6一般专家574专家668.4专家769.8

方面存在薄弱环节,急需加强改进;在资源保障能力、应急处置能力以及应急恢复能力方面,专家评分绝大多数在70~80分,处于“一般”水平,还有进一步加强的空间;其中,在应急处置能力方面,消防设施设备有效性评分较低,平均分为62.9分,这主要是因为该隧道建设较早,现有消防设施设备陈旧落后,加上平时维护保养做得不到位,导致消防系统可靠性不足。

4 结论

本文针对公路隧道应急能力评价,运用层次分析法(AHP)对影响公路隧道应急能力的关键因素进行了分析研究,可以得出如下结论:

1)建立了公路隧道应急能力评价的层次结构模型,确定了公路隧道应急能力评价指标体系,构建了判断矩阵,且判断矩阵均通过了一致性检验,说明该模型在一定程度上具有可操作性和适用性。

2)影响公路隧道应急能力5个因素的相对重要性排序依次为:应急处置能力(0.490)>资源保障能力(0.229)>风险预警能力(0.144)>安全管理能力(0.091)>应急恢复能力(0.044)。从中可以看出,应急处置能力和资源保障能力对公路隧道应急能力的评价有着极为重要的意义,因此,在日常安全管理中,应重点加强应急处置能力建设和应急资源保障工作。

3)对影响公路隧道应急能力的二级指标合成权重进行排序,结果发现,应急指挥调度和应急资源统筹的影响是首位的,其次是应急队伍建设。这为如何提高公路隧道应急能力建设水平划出了重点,也为公路隧道安全对策的制定提供了科学的依据。

4)以湖南省某公路隧道为研究对象,对公路隧道应急能力评价模型进行了实例分析,结果表明,该公路隧道的应急能力评价等级为“一般”,与实际相符。该公路隧道在安全管理能力方面表现较好,在预警、风险识别、消防设施设备等方面急需提高改进,以满足该公路隧道应急能力现实需要。

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