交通运输安全工程第12讲2

五、多指标安全综合评价原理：对指标体系的安全综合评价方法，叫多指标安全综合评价法，它是把多个描述被评价对象不同方面且量纲不同的定性和定量指标，转化为无量纲的评价值，并综合这些评价值以得出对该评价对象的一个整体评价。多指标安全综合评价法评价步骤：

(1)明确评价对象。

(2)建立评价指标体系。

(3)定性与定量指标评价值的确定。

(4)评价指标权系数的确定。

(5)确定指标间合成关系，求综合评价值。

(6)根据评价过程得到的信息，进行系统分析和决策。

（一）指标体系的建立

1、指标体系建立的原则

指标体系必须科学地、客观地、合理地、尽可能全面地反映影响系统安全的所有因素。

指标体系建立的九条原则间关系

：2、指标体系的结构

指标体系的结构，是指形成指标组合的逻辑关系和表达形式结构。事故指标单纯的事故指标并不足以表征系统的全部安全状况。隐患指标隐患指标充分体现了事前安全的思想，即预防事故在其发生之前。隐患指标由于综合考虑了影响系统安全的所有因素，可以较为全面地反映系统的潜在危险性。（二）确定基础指标评价值

基础指标即评价指标体系中不能再进一步分解的指标，可分为定性基础指标和定量基础指标，简称定性指标和定量指标。基础指标评价值的确定可分为两部分，即定性指标评价值的确定和定量指标评价值的确定。1、定性指标评价值的确定

定性指标值具有模糊和非定量化的特点，很难用精确数字来表示，只能采用模糊数学的方法对模糊信息进行量化处理，主要有等级比重法和专家评分法。2、定量指标评价值的确定由于定量指标的计量单位各不相同，不具有可比性。因此，在确定指标实际值之后，还必须解决指标间的可综合性问题，即进行指标的无量纲化处理，通过一定的数值变换来消除指标间的量纲影响。直线型隶属函数：（1）效益型(即指标值越大越好)指标式中Y——定量指标评价值；

X——有量纲指标实际值；

Xmax——有量纲指标最大值；

Xmin——有量纲指标最小值。（2）成本型(即指标值越小越好)指标

式中Y——定量指标评价值；

X——有量纲指标实际值；

Xmax——有量纲指标最大值；

Xmin——有量纲指标最小值。（3）适中型(即指标值越接近某一固定值越好)指标

式中Y——定量指标评价值；

X——有量纲指标实际值；

Xmax——有量纲指标最大值；

Xmin——有量纲指标最小值；

Xm——适中型指标的固定值。

（三）指标体系的赋权处理对于带有定性指标的指标体系的赋权方法，目前主要包括统计均值法、二项系数法、两两比较法、环比评分法、层次分析法等。其中，较为有效的是层次分析法。层次分析法(简称AHP)的基本过程：首先将复杂问题分解成递阶层次结构。然后将下一层次的各因素相对于上一层次的各因素进行两两比较判断，构造判断矩阵，通过对判断矩阵的计算，进行层次单排序和一致性检验。最后进行层次总排序，得到各因素的组合权重，并通过排序结果分析和解决问题。运用AHP确定权重的步骤：1、建立递阶层次结构把问题条理化、层次化，构造出一个层次分析的结构模型。在这个结构模型下，复杂问题被分解为若干元素，这些元素又按其属性分成若干组，形成不同层次。同一层次的元素对下一层次的某些元素起支配作用，同时它又受上一层次元素的支配。2、构造判断矩阵对于递阶层次结构中各层的元素可以依次相对于与之有关的上一层元素，进行两两比较，从而建立一系列的判断矩阵。判断矩阵A=（aij）n×n具有下述性质：

aij>0，aij=1/aji，aii=1（i,j=1,2,…,n）其中，aij(i，j=1，2，…，n)代表元素Ui与Uj相对于其上一层元素重要性的比例标度。判断矩阵的值反映了人们对各因素相对重要性的认识，一般采用1～9比例标度对重要性程度赋值。标度及其含义如下表所示。判断矩阵标度及其含义：标度含义（两个元素相比）1具有同等重要性3前者比后者稍微重要5前者比后者明显重要7前者比后者强烈重要9前者比后者极端重要2，4，6，8表示上述相邻判断的中间值倒数若元素i与元素j的重要性之比为aij,那么元素j与元素i重要性之比为aji=1/aij

3、计算单一准则下元素的相对权重并进行一致性检验

设判断矩阵A的最大特征根为λmax，其相应的特征向量为W，解判断矩阵A的特征根问题：

AW=λmaxW

所得W经归一化后，即为同一层次相应元素对于上一层次某一因素相对重要性的权重向量。计算一致性指标CI：

CI=(λmax-n)/(n-1)

其中，n为判断矩阵阶数。

若随机一致性比率CR＝CI／RI<0.10，则判断矩阵具有满意的一致性，否则需要调整判断矩阵的元素取值。随机一致性指标RI取值见下表。平均随机一致性指标RI取值：

n12345678910RI0.000.000.580.901.121.241.321.411.451.494、计算组合权重及一致性检验

计算组合权重是指计算同一层次所有因素对于最高层因素相对重要性的权重。若上一层次A含有m个因素A1，A2，…，Am，其组合权值为a1，a2，…，am，下一层次B包含n个因素Bl，B2，…，Bn，它们对于因素Aj的相对权值分别为b1j，b2j，…，bnj(当Bi与Aj无关时，bij=0)，此时B层因素的组合权重由下表给出。组合权重计算表：A1A2…AmB层组合权重a1a2…amB1b11b12…b1mB2b21b22…b2m………………Bnbn1bn2…bnm此外，还需要进行递阶层次组合判断的一致性检验，该步也是从上到下逐层进行的。若B层某些因素相对于Aj的层次单排序一致性指标为CIj，相应的平均随机一致性指标为RIj，则B层随机一致性比率为:当CR<0.10时，认为B层组合判断具有满意的一致性，否则，需要重新调整判断矩阵的因素取值。

鉴于专家判断的不确定性，两两比较中的判断不宜采用确定数。因此，建议采用区间标度表示两两比较的判断，相应的判断矩阵以区间数判断矩阵的形式给出，模糊标度及其含义见下表。模糊标度及其含义：标度符号含义（两个元素相比）1=具有同等重要性[1，3]>前者比后者稍微重要[3，5]>>前者比后者明显重要[5，7]>>>前者比后者强烈重要[7，9]>>>>前者比后者极端重要倒数<，<<，<<<，<<<<若因素i与j比较得aij，则j与i比较得1/aij

，且1/aij

为区间标度：[1／3，1]，[1／5，1／3]，[1／7，l／5]，[1／9，1／7]注意：在用AHP法进行专家咨询时，对同一问题，将获得多个判断矩阵，因而产生多个判断矩阵的合理综合问题。为了较好地兼顾不同专家的意见，可选用加权算术平均综合向量法来处理多个专家判断矩阵的合理综合问题。（四）安全综合评价

1、合成方法分析各级指标的合成方法是指将各级下层指标值复合成上层指标值的计算方法。

可用于安全综合评价的合成方法主要有加法合成、乘法合成、加乘混合法、代换法等。（1）加法合成(加权线性和法)

基本公式为：式中X——综合评价值；

Wi——指标i权重；

Xi——指标i评价值；

n——指标个数。加法合成的特点:(1)在加法合成中，由于综合运算采用“和”的方式，其现实关系应是“部分之和等于总体”，因而比较适合于各评价指标值对综合评价值的贡献彼此独立的场合。(2)加法合成的各评价指标间具有线性补偿作用，即某些指标评价值的下降，可以由另一些指标评价值的提高来补偿，因而这种方法对指标评价值的变动反应不太敏感。(3)加法合成突出了评价值较大且权数较大的指标的作用，因此，加法合成比较接近于主因素突出型的评价合成方法。(4)加法合成计算简单，便于推广普及。（2）乘法合成

计算公式为:式中X——综合评价值；

Wi——指标i权重；

Xi——指标i评价值；

n——指标个数。乘法合成的特点：(1)乘法合成适用于各评价指标间强烈相关的场合，各指标的乘积表现为整个被评价对象的综合水平。(2)在乘法合成中，指标权数的作用不如加法合成明显。对乘法合成公式作对数变换，得：可见，乘法合成中，权数是指标评价对数的倍数，而在加法合成中，权数是指标评价值的倍数。显然，权数的作用在加法合成中更突出一些。（3）乘法合成强调被评价对象各指标评价值的一致性，它要求被评价对象的各个指标间彼此差异较小，任何一方也不能偏废，只有当各指标评价值保持接近相等的水平时，其整体功能取得最大值。（4）乘法合成的结果突出了指标评价值中较小数的作用，这是积式运算的性质所决定的。（3）加乘混合法

由加法和乘法两种方法混合而成，兼有加法合成和乘法合成两种方法的特点，使用范围比加法和乘法更广一些。（4）代换法

在代换法中，指标间补偿作用是最充分的，不管其它评价指标取值如何，只要有一个评价指标达到最高水平，整个综合评价值便达到最高水平，这是一种类似于主因素决定型的评价合成方法。由于多指标综合评价不仅要求评价的整体性，而且要求评价的全面性，因此，代换法在实质上有背于综合评价的本质，除非较特殊的场合，否则不宜选用。计算公式为：将上述四种合成方法的主要特点归结起来：代换法加法合成加乘混合乘法合成指标间关系相关独立部分相关相关补偿作用完全补偿线性补偿部分补偿甚弱权数作用无较重要一般不太重要合成结果决定于评价值中最高水平突出了评价值较大且权数较大者的作用介于加法合成法之间突出较小评价值的作用方法原则主因素决定型主因素突出型因素并列型2、指标体系的安全综合评价

事故树的逻辑门与安全综合评价的合成方法是相互对应的：与门类似乘法合成，或门类似加法合成，条件与门类似乘法合成，条件或门类似加乘混合法，限制门类似乘法合成。只要得到指标体系内各级下层指标与其相对应的上层指标之间的逻辑关系，亦即原因事件对结果事件的作用形式，就可方便地确定指标体系内各级指标的合成方法。根据对指标体系结构的分析，安全综合评价指标体系包括事故指标和隐患指标两大部分。隐患指标包括四部分，即人员安全评价指标，设备安全评价指标，环境安全评价指标，以及安全管理评价指标。它们在指标体系中居于不同的层次。人-机-环境系统安全综合评价指标体系的合成关系如下图所示：※城市轨道交通线网布局评价我国城市轨道交通建设正以超常速度发展。由于我国是发展中国家，各类建设很多，建设资金相对紧缺，这就需要应用项目评价方法对轨道交通建设项目的建设时机、建设方案进行综合比较和筛选，以便取得良好的投资效果。城市轨道交通线网的布局是否合理，直接关系到：城市轨道交通能否在城市交通中发挥重要的作用；基础建设费用能否降低造价、节约经费；能否方便、有效地为居民生活服务。反言之，如果城市轨道交通线网的规划不够合理，那么就会影响到城市的建设和长远的发展。轨道交通线网的布局合理与否，导致能否有效地吸引运输客流。而且经验证明轨道交通的建设只有在形成一定的网络时才可以吸引更大的客流需求。城市轨道交通线网规划(简称“线网规划”)关系到城市交通网络布局的合理性、线路设施配置的科学性和线网服务的有效性，对整个城市的发展、功能布局、土地利用及城市形态演变具有重要意义。另一方面，与其它城市交通方式相比，城市轨道交通的建设投资巨大，造价昂贵，建设周期长，投资回收慢，技术难度高。线路一旦形成，便难以更改。要作好这样一个庞大的系统工程，就必须从全局的角度统筹规划、合理安排，科学合理地进行轨道交通线网规划，为做好后续工作奠定良好的基础和前提条件。一、城市轨道交通线网布局FW/FB影响因素包括前向和反馈影响因素：

所谓前向影响因素，是指在轨道交通线网布局规划之前对其走向、规模、形态影响的因素。线网布局主要影响因素有:城市规模、城市形态、用地布局、城市客运交通需求走向等。所谓后向影响，是指一旦轨道交通线网布局确定以后随之带来的对城市发展的影响。如：对城市用地结构的导向作用；在大城市客运交通系统中的预导向作用；轨道交通对城市结构发展的导向作用。二、城市轨道交通线网布局评价指标体系1、评价指标体系确定思路2、确立评价指标体系的原则3、线网布局评价指标体系应具有的特征（1）强调质和量的统一轨道交通发展具有不同方式、不同模式之分，质和量之分。发展不同于增长。增长注重总量、注重规模、注重形态、注重结构，仅仅描绘出被评价事物的外观，因而是一个标量；而发展则不然，发展既要注重数量与速度，又要注重质量成分，因此发展是一个矢量，是在增长基础上质、量、度同时需要把握的事物。（2）注重反映城市发展客观趋势，即突出统筹城乡发展战略在城乡发展过程中，逐步形成了城乡融合区和外围城镇组团。城乡融合区是在城市化特定体制背景和内在机制作用下，与中心城区共同组成城市地域系统的特殊经济地域单元。它是以人为中心的城市地域系统演化发展实体空间，其体制的形成及其变革是由于城市化、工业化和信息化时空的推进，是以社会经济发展为根本动力的要素递变、结构演替与功能转换的空间响应过程。它既不同于单纯的城市区域，又不同于纯粹的农村区域，而是既有城区风貌，又有乡村特点的一种经济地理空间，是城乡建设中复杂、最富变化的地区。城市外围城镇组团就是地处大都市周边、同大都市的中心城区有一定距离、具有一定数量人口规模、并且同大都市中心城区有着密切联系的城镇及其周边区域。在功能上，它具有一定独立性，但在行政管理、经济、文化以及生活等方面，同它所依托的母城有较密切的联系；在空间上，它同样具有相对独立性，与母城保持一定距离，但两者之间有便捷的交通联系。4、轨道交通线网布局评价指标体系（1）准则层的建立据国外研究表明，不同成长期的城市，主导交通方式对城市布局产生明显不同的影响，处于成长期的城市，主导交通方式对城市布局将产生重大影响，城市化进程已基本完成的城市，主导交通方式对城市布局产生的影响较小。因此，处于不同成长期的城市，轨道交通线网产生的作用（改善交通、支持和引导城市发展）侧重点不同，线网的规划目标、原则也不同，评价体系的指标权重相应亦不相同，指标亦可有所不同。（2）评价指标及其含义对交通状况的改善对于轨道交通对交通状况的改善作用，应该用衡量交通状况的静态指标来评价具体包括居民平均出行时间节约，轨道交通分担率，可换乘次数，轨道交通线网覆盖出行量。运营效果1）中心区轨道线网密度城市中心区是一个城市的经济、政治中心。由于单中心的城市结构，往往造成城市中心区客流庞大，使中心区成为城市交通问题最为严重的区域。因此在评价的过程中，能否对城市中心区交通问题的解决提供帮助，成为评价线网优劣的一个指标。该评价指标以中心区轨道密度表示，即中心区内线网总长度与中心区面积之比，反映了轨道交通系统在城市中心区的服务水平。2）日客运总量指规划年度轨道交通线网各线路日客运量总和。主要反映轨道交通线网的客运效果和经济效益。3）客流断面不均衡系数该指标用轨道交通线网各线路客流断面最大值与平均值之比标度。反映轨道交通线网承担客流的均衡程度，以评价线网的运营效率和客运效率。工程建设可实施性1）工程用地合理性主要考察各方案在具体施工中土地利用的有效性与便捷性。例如轨道交通车辆段的配置位置与主线的距离等。2)施工难易程度从工程实施角度考察各方案近、远期具体施工条件的难易程度(如是否跨越各类工程难点)，利用现有设施(如既有铁路)的可能性，动迁居民及单位的数量等。与城市特征与发展的协调1）与城市功能性质的协调性从城市性质方面来说，城市大体可以分为综合城市和特色城市(工业城市、旅游城市、文化城市等)，以旅游城市为例，可以把与典型景点的连通率、对名胜古迹的保护作为轨道交通线网布局评价的指标。对于工业城市，由于上班是城市居民出行的主要目的，轨道交通作为城市公共交通的骨干力量，在轨道交通线网覆盖圈内就业岗位数越多、覆盖出行量越大，人们利用起轨道交通系统就越方便。2)与城乡融合区/外围城镇组团衔接率城乡融合区和城市外围城镇组团在空间上是处于不同层次的。根据城乡融合区的不同区域类型（扩散型、集聚型、枢纽型），针对城市具体情况，即不同类型城乡融合区的数目、性质、地位，考察线网布局时的覆盖情况。该指标考察轨道交通对城市外围城镇组团发展的支持。采用各方案中轨道线网所衔接的城乡融合区/外围城镇组团的换算个数与规划区内城乡融合区/外围城镇组团的换算个数的比值标度。5、模糊层次分析法确定权重传统层次分析法存在的问题：（1）检验判断矩阵是否具有一致性非常困难。检验判断矩阵是否具有一致性需要求判断矩阵的最大特征根λmax，看λmax是否同判断矩阵的阶数n相等。若λmax=n，则具有一致性。当阶数n较大时，精确计算λmax的工作量非常大。（2）当判断矩阵不具有一致性时需要调整判断矩阵的元素，使其具有一致性，这不排除要经过若干次调整、检验、再调整、再检验的过程才能使判断矩阵具有一致性。（3）检验判断矩阵是否具有一致性的判断标准缺乏科学依据。定义：设矩