基于贝叶斯网络的危化品运输风险模糊综合评估研究.pdf
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1、物流科技 2023 年第 21 期 11 月上收稿日期:2023-02-15基金项目:教育部人文社会科学研究资助项目(18YJCZH224);辽宁省教育厅项目(WQ2020001)作者简介:王菲(1998),女,山西晋中人,沈阳化工大学经济与管理学院 2021 级管理科学与工程专业硕士研究生,研究方向:化工安全管理;姚爽(1982),女,辽宁盖州人,沈阳化工大学经济与管理学院,副教授,硕士生导师,研究方向:系统评价与决策支持;张展(1969),女,辽宁黑山人,沈阳化工大学经济与管理学院,教授,硕士生导师,研究方向:安全管理工程、数据科学与企业决策。引文格式:王菲,姚爽,张展.基于贝叶斯网络的危
2、化品运输风险模糊综合评估研究J.物流科技,2023,46(21):70-73,78.誗交通运输誗文章编号:1002-3100 渊2023冤 21-0070-05物流科技 2023 年第 21 期 11 月上Logistics Sci-Tech November,2023(the first half)摘要:危化品运输风险具有不确定性,不易量化等特点,为了更好地对危险品运输风险进行量化评估,从人员、货物、设施设备、安全管理和运输环境等五个方面提取关键指标,建立了危化品运输风险评估指标体系;将贝叶斯网络评估法和模糊综合评估法相结合,从危化品运输风险发生概率与危化品运输风险损失程度这两方面综合考虑,
3、建立了危化品运输风险评估模型。以 A 危化品企业为例进行评估,针对评估结果提出对应的预防和监管建议,相关研究有利于对危化品企业运输风险进行更全面的量化评估,从而提高应急管理能力。关键词:危化品运输;风险评估;贝叶斯网络评价法;模糊综合评价法中图分类号:F253文献标志码:ADOI:10.13714/ki.1002-3100.2023.21.019Abstract:In order to better quantify the risk of dangerous goods transportation,key indicators were extracted from five aspect
4、s,including personnel,cargo,facilities and equipment,safety management and transportation environment,and a risk assessment in原dex system for the transportation of hazardous chemicals was established.By combining Bayesian network evaluation method andfuzzy comprehensive assessment method,and compreh
5、ensively considering the probability of occurrence of hazardous chemicaltransport risk and the degree of risk loss of hazardous chemical transportation,a risk assessment model for hazardous chemicaltransportation was established.Taking hazardous chemical enterprise A as an example to evaluate,and pu
6、tting forward correspond原ing prevention and regulatory suggestions according to the assessment results,relevant research is conducive to a more compre原hensive quantitative assessment of the transportation risk of hazardous chemical enterprises,so as to improve emergency manage原ment capabilities.Key
7、words:transportation of hazardous chemicals;risk assessment;Bayesian network evaluation method;fuzzy comprehensive e原valuation method0引言危化品的运输大多涉及到异地运输的问题,由于危化品具有易燃易爆、强腐蚀性等特殊性,在运输过程中伴随着引起安全事故发生的影响因素,事故发生的后果极其严重。为了避免和减少事故的发生,对危化品运输进行风险评估显得极为重要,根据评估结果采取对应的预防和监管措施,从而提升危化品运输安全监管水平1。Rhyne 等2建立了不同的事故风险评价模
8、型。Erkut 等3提出了改进建议以提升风险评价计算的准确度。Uday KumarChakrabarti 等4结合 GPS 软件和 ALOHA 软件构建多种评估模型,旨在全面系统的评估危化品运输各路线的安全风险。帅斌等5首先分析了国内外危险货物运输风险评估方法和模型,并通过实例总结了各种模型和方法的特点。赵倩琳等6在分析中小危化品企业的安全管理现状基础上,结合专家经验和相关法规,提出一种适合中小危化品企业风险量化评估体系。危化品运输风险相关评估多数采用定性的方法,较少选取定量方法进行研究,且定量安全评估的相关研究缺乏风险发生概率与风险损失程度两方面的综合考虑。本文基于贝叶斯网络7进行模糊综合评
9、估,综合风险发生概率与风险损失程度这两方面的评估结果,可以对危化品企业运输风险进行更全面的评估。1危化品运输风险评估指标体系建立张成俊8提出从制度、员工和车辆三个主观因素构建运输企业标准化管理体系。张春艳等9提出从“人-机-料-环-法”因素入手,针对危化品运输事故进行预防和应急处理。本文从人员、货物、设施设备、安全管理和运输环境五个方面进行评估,其基于贝叶斯网络的危化品运输风险模糊综合评估研究Study on Fuzzy Comprehensive Assessment of Dangerous Chemicals Transportation Risk Based on Bayesian N
10、etwork王菲,姚爽,张展(沈阳化工大学,辽宁 沈阳 110142)WANG Fei,YAO Shuang,ZHANG Zhan(Shenyang University of Chemical Technology,Shenyang 110142,China)70物流科技 2023 年第 21 期 11 月上基于贝叶斯网络的危化品运输风险模糊综合评估研究中:人员因素包括驾驶经验、应变能力、安全素质;货物因素包括易燃易爆和特殊危害;设施设备因素为车辆状态和设备状态;安全管理因素主要是应急措施和相关规范;运输环境因素包括运输时长、气象条件和道路条件。建立危化品运输安全风险评估指标体系,如表 1
11、所示。表 1危化品运输安全风险评估指标体系目 标 层一 级 指 标二 级 指 标目 标 层一 级 指 标二 级 指 标危化品运输安全风险评估体系 U人员因素 U1驾驶经验 U11危化品运输安全风险评估体系 U设施设备因素 U3设备状态 U32应变能力 U12安全管理因素 U4应急措施 U41安全素质 U13相关规范 U42货物因素 U2易燃易爆 U21运输环境因素 U5运输时长 U51特殊危害 U22气象条件 U52设施设备因素 U3车辆状态 U31道路条件 U532模型建立在风险评估方法中,定义风险为:R=f P,C蓸蔀(1)其中:R 为风险水平;P为风险发生的概率;C 为风险造成的损失。由
12、风险定义可知,风险水平 R 是风险发生概率 P和风险事故损失 C 的函数10。2.1危化品运输风险发生概率的贝叶斯网络模型2.1.1构建贝叶斯网络模型。Pearl 首次提出贝叶斯网络概率模型,将特定领域的专家信息与贝叶斯知识相结合,以有向图的形式表示事故相关变量之间的不确定性关系,并计算风险发生的概率11。危化品运输的贝叶斯网络模型和风险评估指标体系都是通过节点和变量之间的因果关系建立的,因此可以将二者进行转换12,危化品运输安全风险概率评估的贝叶斯网络如图 1 所示。2.1.2定义贝叶斯网络节点变量的基本信息。正向推理:在通过节点变量之间的因果关系建立贝叶斯网络模型之后,确定每个节点相互独立
13、。可以根据下式由每个节点的先验概率和条件概率表计算边缘概率,最终得出危化品运输风险的概率。P Ui蓸蔀=移jP U=Uij蓸蔀P U=Ui|U=Uij蓸蔀(2)其中:P Ui蓸蔀为边缘概率,P U=Ui|U=Uij蓸蔀为条件概率,P U=Uij蓸蔀为先验概率。逆向推理:设子节点 Ui已改变,并且识别导致 Ui改变的可能因素,将 Uij导致 Ui改变的概率称为后验概率,依式(3)计算:P U=Uij|U=Ui蓸蔀=P U=Ui|U=Uij蓸蔀P U=Uij蓸蔀P Ui蓸蔀=P Ui,Uij蓸蔀P Ui蓸蔀(3)2.1.3风险发生概率的指标等级划分。梳理和分析历史危化品企业运输风险资料,风险发生的
14、概率及风险发生的可能性等级如表 2 所示。其中 I 级代表风险发生的概率最高,V 级代表风险出现的概率最低。危化品运输安全风险发生概率U11U12U13U1U51U52U53U5U21U22U2U31U32U3U41U42U4图 1危化品运输安全风险发生概率评估贝叶斯网络表 2风险发生概率等级标准等级玉级域级芋级郁级吁级风险发生概率逸0.750.650.750.400.650.300.40臆0.302.2危化品运输风险损失程度的模糊综合评估模型危化品运输安全风险的指标体系多为定义模糊的指标,模糊综合评价方法13是定性问题定量讨论的主要手段,与 AHP 相结合可以更好地对指标体系加以定量分析14
15、。按如下步骤建立危化品运输风险损失程度的模糊综合评估模型。第一步:确定因素之间的层次关系。第二步:建立权重集合。采用层次分析法1519 判断矩阵标度计算指标权重。设第 i 个一级因素 ui,i越1,2,n,则一级因素的权重集合为:W越 w1,w2,wn蓸蔀。其中 wii越1,2,n蓸蔀表示第 n 个一级因素的权重,移i=1nwi=1,0臆wi臆1。第 i 类一级因素下二级因素权重集合为:Wi=wi1,wi2,wim蓸蔀,i越1,2,n。第三步:建立评估集。本文假设风险损失等级 灾 有 5 个级别,即:灾越 轻微,较轻微,一般,较严重,严重嗓瑟。第四步:对二级因素进行综合评价,确定指标隶属度。设
16、 S 位专家对第 i 类一级因素中的第 j 个二级风险因素 uiji越1,2,n;j越1,2,m蓸蔀进行评估,有 st位专家选择了第 t 个评语等级,则该风险因素对于该评语等级的隶属度为 st/S。建立模糊综合评估矩阵 Rij=rij1,rij2,rijT蓸蔀,i=1,2,n;j=1,2,m,其中 rijt为风险因素 uij具有 vt的程度,t越1,2,T;0臆rijt臆1。第 i 类风险因素 Uii=1,2,n蓸蔀的风险损失程度为:Bi=Wi Ri=wi1,wi2,wim蓸蔀Ri1,Ri2,Rim蓸蔀T=bi1,bi2,biT蓸蔀(4)第五步:进行一级因素的综合评价,综合风险损失程度为:71
17、物流科技 2023 年第 21 期 11 月上表 3风险事故损失程度等级标准等级玉级域级芋级郁级吁级风险事故损失程度严重较严重一般较轻微轻微L=W B=w1,w2,wn蓸蔀B1,B2,Bn蓸蔀T=l1,l2,lT蓸蔀(5)L 为评判结果集,根据最大隶属度原则16,选取 max lt蓸 蔀对应的评语作为最终评估结果。通过整理和分析危化品运输风险历史损失情况,建立风险事故损失程度等级标准如表 3 所示。2.3危化品运输安全风险评估标准根据风险发生的可能性和风险事故损失的程度,风险等级标准可分为四级,其中 1 级为不可接受、2 级不愿接受、3 级为可接受、4 级为可忽略,具体如表 4 所示17。表
18、4风险综合表可能性等级损失等级玉级域级芋级郁级吁级严重较严重一般较轻微轻微玉级逸0.751 级1 级1 级2 级3 级域级0.650.751 级1 级2 级3 级3 级芋级0.400.651 级2 级3 级3 级4 级郁级0.300.402 级3 级3 级4 级4 级吁级臆0.303 级3 级4 级4 级4 级3实证分析本文拟对 A 企业危化品道路运输风险建立安全评估体系。A 运输有限公司成立于 2002 年,专门从事华北地区的危化品货物运输。目前,该企业已建立了完整的安全质量管理体系,配备装车 50 余辆,可调度车辆近 300 辆。车辆配备了行车记录仪和定位系统,安全防护设备齐全。该公司现有
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