李 嶸，劉志鋼，潘寒川，王華聲

（1.上海工程技術(shù)大學(xué) 城市軌道交通學(xué)院，上海 201600；2.上海申通地鐵集團(tuán)有限公司 運(yùn)營管理 中心，上海 200070)

0 引言

隨著近年來城市化進(jìn)程加快，城市軌道交通進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段，網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷壓力不斷增大，部分線路高峰運(yùn)能運(yùn)量矛盾特別突出，某一條線路發(fā)生故障、突發(fā)事件必然會(huì)影響到關(guān)聯(lián)線路，甚至波及整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)裝備系統(tǒng)的制式種類多、集成度差異大、兼容程度不同等特征更加凸顯，對系統(tǒng)運(yùn)營的穩(wěn)定性及設(shè)備維護(hù)的難度提出了更高的要求。

為了應(yīng)對各種突發(fā)情況和自然災(zāi)害對城市軌道交通運(yùn)營帶來的影響，完善應(yīng)急處置機(jī)制對加快城市軌道交通整體建設(shè)，推動(dòng)城市公共交通體系發(fā)展起到重要作用。應(yīng)急演練主要是通過模擬相關(guān)突發(fā)事件、故障、事故的場景，檢驗(yàn)各種應(yīng)急條件下運(yùn)營管理人員、設(shè)施設(shè)備等方面的總體協(xié)調(diào)性，檢驗(yàn)相關(guān)規(guī)章、預(yù)案的可行性。

在歸納吸收各地城市軌道交通應(yīng)急演練經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)應(yīng)急演練科目庫，主要有以下4 類：行車作業(yè)類、綜合實(shí)戰(zhàn)類、客運(yùn)組織類、桌面推演類。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化與非成網(wǎng)城市軌道交通系統(tǒng)、新開通線路和既有線路的不同，演練科目側(cè)重點(diǎn)有所不同，可根據(jù)實(shí)際需求合理選擇相應(yīng)演練科目、把控演練的數(shù)量和強(qiáng)度。

應(yīng)急演練能夠起到檢驗(yàn)預(yù)案、完善應(yīng)急準(zhǔn)備、鍛煉隊(duì)伍、磨合機(jī)制的目的，在突發(fā)事件發(fā)生時(shí)一線工作人員可以及時(shí)、妥善地應(yīng)對，做好行車和客運(yùn)工作，保證正常運(yùn)營，并在實(shí)戰(zhàn)演練中尋找預(yù)案中不合理之處，提出整改建議。應(yīng)急演練客觀上因班制及時(shí)間、設(shè)備等客觀條件所限，科目無法覆蓋各線路各車站全部班組人員，而且演練無法真實(shí)模擬突發(fā)事件現(xiàn)場情況及設(shè)備故障情況，人員疏散、搶修等關(guān)鍵環(huán)節(jié)操作及相應(yīng)評估環(huán)節(jié)浮于表面。主觀上參演工作人員為應(yīng)付考核，存在“演”大于“練”現(xiàn)象，安全生產(chǎn)意識(shí)未深入其心；部分應(yīng)急演練評估人員為內(nèi)部人員，存在規(guī)避問題、單位間推諉責(zé)任現(xiàn)象，整改落實(shí)不到位，不利于發(fā)揮應(yīng)急演練作用。

目前各地城市軌道交通企業(yè)已經(jīng)建立起多層次的應(yīng)急管理體系并定期開展應(yīng)急演練，而采用合適評估方法對應(yīng)急演練進(jìn)行評價(jià)，不僅可以保證演練的質(zhì)量，還可以直觀評價(jià)演練的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題及總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，服務(wù)于日常的生產(chǎn)作業(yè)。然而，目前尚未有一種準(zhǔn)確而有針對性的演練評估方法，演練效果大多由評估者憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷。因此，基于既有經(jīng)驗(yàn)及相關(guān)方法[1-6]，設(shè)計(jì)AHPTOPSIS 綜合評價(jià)方法，對城市軌道交通應(yīng)急演練進(jìn)行評估，通過算例分析驗(yàn)證其有效性。

1 建立基于 AHP-TOPSIS 的城市軌道交通應(yīng)急演練評估模型

AHP-TOPSIS 綜合評價(jià)模型將層次分析法AHP 與TOPSIS 法兩者有機(jī)結(jié)合，先采用層次分析法將多目標(biāo)決策問題細(xì)化分解為若干層次的準(zhǔn)則及指標(biāo)，將定性指標(biāo)模糊量化求出各指標(biāo)的權(quán)重值[7-8]，再使用TOPSIS 法將層次分析法得出的權(quán)重值進(jìn)行排序[8]，使評估結(jié)果在最大程度上合理地反映專家的主觀意向。構(gòu)建基于AHP-TOPSIS的城市軌道交通應(yīng)急演練評估模型，對城市軌道交通應(yīng)急演練進(jìn)行評估。

1.1 構(gòu)造判斷矩陣

采用1—9 標(biāo)度法構(gòu)造判斷矩陣，指標(biāo)相對重要性比較標(biāo)準(zhǔn)如表1 所示[7]。記aij為指標(biāo)i與指標(biāo)j的比值，n為指標(biāo)個(gè)數(shù)，通過各級指標(biāo)層判斷因子之間的兩兩比較得到判斷矩陣為

表1 指標(biāo)相對重要性比較標(biāo)準(zhǔn)Tab.1 Comparison of relative importance of indicators

1.2 一致性檢驗(yàn)及指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

計(jì)算判斷矩陣A的特征向量與最大特征值，從而確定下一層要素對上一層要素的權(quán)向量，再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一致性指標(biāo)CI及一致性比率CR計(jì)算公式如下。

判斷矩陣A的最大特征根為λ，若CI= 0，則判斷矩陣具有一致性，CI越大，不一致性越大，RI為對應(yīng)的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)，平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI取值參考如表2 所示。當(dāng)CR＜ 0.1 時(shí)，則通過一致性檢驗(yàn)，當(dāng)CR＞ 0.1 時(shí)，則需要調(diào)整判斷矩陣元素值，重新進(jìn)行檢驗(yàn)。

表2 平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI 取值參考表Tab.2 Average RI value reference table

采用幾何平均法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，步驟如下。

（1）將需要計(jì)算的層次對應(yīng)的判斷矩陣A各行的元素相乘得一新向量mi。

（2）計(jì)算mi的n次方根w—i。

（3）將所得向量歸一化得到相應(yīng)權(quán)重值wi。

當(dāng)計(jì)算出準(zhǔn)則層的相對權(quán)重w= (w1，w2，…，wk)后，同理進(jìn)行下級指標(biāo)層相對權(quán)重的計(jì)算。

1.3 建立加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣

設(shè)有B1，B2，…，Bm m個(gè)方案組成方案集B= {B1，B2，…，Bm}，每個(gè)方案的判斷指標(biāo)X1，X2，…，Xm組成指標(biāo)集X= {X1，X2，…，Xn}，相應(yīng)的判斷指標(biāo)記為Xij= (i= 1，2，…，m；j= 1，2，…，n)，其中Xij表示第i個(gè)方案中第j個(gè)評判指標(biāo)，則建立初始評判矩陣B為

矩陣B的每列與層次分析法確定的各指標(biāo)權(quán)重w相乘得到加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣C為

1.4 確定正負(fù)理想解及距離計(jì)算

TOPSIS 法是多屬性決策中的一類根據(jù)理想目標(biāo)相似性的次序選優(yōu)方法。其正、負(fù)理想解可表示為

式中：C+，C-分別為正、負(fù)理想解；J1，J2分別為效益型指標(biāo)集和成本型指標(biāo)集。

評價(jià)對象與正、負(fù)理想解的相對距離可表示為

式中：di+，di-分別為評判對象與正、負(fù)理想解的距離；cj+，cj-分別為C+和C-中對應(yīng)的元素。

1.5 計(jì)算各評價(jià)對象的相對貼近度

評價(jià)對象與正理想解的貼近度可表示為

式中：Ei+為評價(jià)對象與正理想解的貼近度，Ei+越大則表示對應(yīng)對象越接近正理想解，通過對評價(jià)對象的貼近度值進(jìn)行排序，以實(shí)現(xiàn)對方案的評價(jià)。

綜合評價(jià)向量F可以表示為

式中：E為由評價(jià)對象的貼近度值構(gòu)成的評價(jià)矩陣；W為層次分析法計(jì)算所得的權(quán)重。

2 實(shí)例應(yīng)用

上海城市軌道交通大連路站位于上海市楊浦區(qū)與虹口區(qū)之間的大連路長陽路交叉口處。大連路站是上海城市軌道交通4 號線與12 號線接駁換乘車站，為地下島式車站，承擔(dān)著巨大的旅客運(yùn)輸壓力，高峰時(shí)期若出現(xiàn)突發(fā)情況導(dǎo)致故障，勢必在短時(shí)間內(nèi)造成大量乘客滯留，帶來不可預(yù)估的負(fù)面影響，因而選用此站作為演練車站。

2.1 構(gòu)建城市軌道交通應(yīng)急演練評估指標(biāo)體系

結(jié)合各地城市軌道交通運(yùn)營單位經(jīng)驗(yàn)及若干位專家論證[4-6]，分析大客流應(yīng)急處置演練影響因素，從目標(biāo)層O，準(zhǔn)則層C，指標(biāo)層P3 個(gè)層次建立多級遞階層次結(jié)構(gòu)指標(biāo)體系。目標(biāo)層O為大客流處置演練執(zhí)行效果；準(zhǔn)則層C包括協(xié)調(diào)指揮C1、信息傳遞C2、關(guān)鍵流程控制C3、運(yùn)營恢復(fù)C4；指標(biāo)層P包括調(diào)度有序指揮車站及列車等20 項(xiàng)，大客流綜合處置演練評估指標(biāo)體系如圖1 所示。

2.2 基于AHP-TOPSIS 的城市軌道交通應(yīng)急演練評估應(yīng)用

結(jié)合圖1 中構(gòu)建的評價(jià)體系，參考各地城市軌道交通應(yīng)急處置的經(jīng)驗(yàn)及若干專家的評定結(jié)果，建立準(zhǔn)則層對應(yīng)的判斷矩陣A為

通過計(jì)算可得最大特征根λmax值為4，一致性檢驗(yàn)結(jié)果CR= 0 ＜ 0.1，通過檢驗(yàn)。根據(jù)公式 ⑷至公式 ⑹，計(jì)算準(zhǔn)則層指標(biāo)的權(quán)重值：w1= 0.333，w2= 0.067，w3= 0.400，w4= 0.200。

同理計(jì)算可得指標(biāo)層各指標(biāo)的權(quán)重值，權(quán)重排序表如表3 所示。由表3 可以看出評價(jià)大客流處置演練的指標(biāo)排名前5 項(xiàng)為：值班站長有序指揮車站P12， 調(diào)度有序指揮車站及列車P11，乘客疏導(dǎo)與秩序維護(hù)P35，應(yīng)急公交接駁預(yù)案啟動(dòng)P32，車站內(nèi)限流措施P33。

現(xiàn)有大連路站全部4 個(gè)班組A，B，C，D，評估人員根據(jù)演練現(xiàn)場情況，按操作無失誤記10 分，對規(guī)章制度不熟，處置動(dòng)作或語言不到位記7.5 分，有遺漏或違反規(guī)章、預(yù)案內(nèi)容記5分，對行車安全、人員安全、設(shè)備完好性存在威脅記2.5 分，嚴(yán)重影響演練進(jìn)行，或造成人員受傷、設(shè)備損壞的情況記0 分，各班組得分如表4 所示。

以協(xié)調(diào)指揮C1指標(biāo)為例，根據(jù)公式 ⑻ 可得加權(quán)標(biāo)準(zhǔn)化決策矩陣為

根據(jù)公式 ⑼至公式 ⑾，計(jì)算正、負(fù)理想解及各方案與其貼進(jìn)度為

圖1 大客流綜合處置演練評估指標(biāo)體系圖Fig.1 Evaluation index system for large passenger flow integrated handling and drilling

表3 權(quán)重排序表Tab.3 Weight sequence

由此可得出結(jié)論，在協(xié)調(diào)指揮方面各班組排序?yàn)锽＞D＞C＞A，班組B為最優(yōu)。同理可計(jì)算出其余3 個(gè)方面各方案與對應(yīng)正理想解的貼進(jìn)度為

可知在信息傳遞方面各班組排序?yàn)镈＞B＞A＞C， 班組D為最優(yōu)；在關(guān)鍵流程控制方面各班組排序?yàn)镈＞C＞B＞A，班組D為最優(yōu)；在運(yùn)營恢復(fù)方面各班組排序?yàn)镈＞C＞A＞B，班組D為最優(yōu)。

使用層次分析法得出的準(zhǔn)則層各指標(biāo)權(quán)重為W= (0.333，0.067，0.400，0.200)

由貼近度構(gòu)造的評價(jià)矩陣為

根據(jù)公式 ⑿ 可得

綜上所述可得各班組的綜合優(yōu)越度分別為0.317，0.473，0.448，0.573，各班組優(yōu)劣排序依次為：D＞B＞C＞A，即班組D在此次演練中表現(xiàn)最為出色。

從協(xié)調(diào)指揮指標(biāo)評判結(jié)果來看，班組D的表現(xiàn)要劣于班組B，但其他3 項(xiàng)指標(biāo)皆為最優(yōu)，可在此統(tǒng)籌指揮相關(guān)操作上加以改進(jìn)，精益求精；其他班組對于自身的不足之處也可對癥下藥，向優(yōu)于自己的其他班組學(xué)習(xí)取經(jīng)。

3 研究結(jié)論

研究構(gòu)建的應(yīng)急演練評估模型形式簡潔易于學(xué)習(xí)，適用于同站不同班組演練情況橫向的比較和若干車站演練情況縱向的比較，同時(shí)也適用于其他演練科目的評估。精確定位各處置階段的薄弱環(huán)節(jié)，通過會(huì)議總結(jié)或桌面推演的形式反饋給參演人員，使其認(rèn)識(shí)到自身的不足，加深對規(guī)章及預(yù)案的理解，提高自身應(yīng)急情況的處置水平，同時(shí)也發(fā)掘演練與應(yīng)急方案中的可改進(jìn)之處再進(jìn)行修訂，將應(yīng)急演練真正作用于日常運(yùn)營。

（1）研究根據(jù)層次分析法原理建立了以大客流應(yīng)急處置演練為例的評價(jià)指標(biāo)體系，從統(tǒng)籌指揮、信息傳遞、關(guān)鍵流程控制、運(yùn)營恢復(fù)4 個(gè)方面確定影響演練效果的20 項(xiàng)子指標(biāo)，經(jīng)專家評定確定相應(yīng)權(quán)重，更改對應(yīng)準(zhǔn)則、指標(biāo)可以實(shí)現(xiàn)對其他科目演練的評估。

（2）建立AHP-TOPSIS 綜合評價(jià)模型，通過同車站4 個(gè)班組對同一演練的處置情況，得出對目標(biāo)層演練綜合效果的排序及各準(zhǔn)則層的與正理想解貼近度的排序，直觀體現(xiàn)各評估對象4 個(gè)方面中的優(yōu)勢與短板。

（3）經(jīng)應(yīng)急演練評估的實(shí)踐運(yùn)用，使用AHPTOPSIS 綜合評價(jià)的演練評估結(jié)果可行且合理，避免了因指標(biāo)過多而難以分配權(quán)重的弊端，實(shí)現(xiàn)了對演練評估定性指標(biāo)到定量指標(biāo)的轉(zhuǎn)化。