AHP模型在天津地铁工程施工危害分析中的应用

AHP模型在天津地铁工程施工危害分析中的应用

许嘉

天津轨道交通集团有限公司天津300392

摘要：随着我国经济的发展，各城市正在大力发展城市轨道交通。由于其建设工地在市区内，周边建筑、人员很多，一旦发生事故，危害极大。本文在近年来国内地铁施工过程中发生的事故分析的基础上，对影响地铁建设安全的主要原因进行了探讨；并应用美国数学家塞蒂1980年创立的层次分析法（AHP），建立了危险分析AHP模型，在结合地铁的实际情况，建立了适合于地铁建设安全影响因素的层次结构（AHP）模型，运用层次分析法计算了各层元素的单排序权重和总排序权重，实现对危险的定性和定量相结合的分析。

关键词：安全；层次分析法；地铁工程

1AHP层次分析法简介

地铁建设系统危险分析，即把预计到的建设过程中潜在事故划分出危险等级，排列出先后顺序和重点，以便优化处理。但危险性本身是一个不定量的相对事物，对它进行定性和定量相结合的分析，就较为困难，要求强有力的数学工具。本文采用美国数学家塞蒂1980年创立的层次分析法（AHP），来建立地铁系统的危险分析AHP模型，实现对危险的定性和定量相结合的分析。所建立的危险分析AHP模型，具有思路简明、实用性强的特点。其最大的优点在于通过一致性检验，保持思想逻辑上的一致性．使各判断之间协调一致，而不会出现内部相互矛盾的结果。

1.1层次分析法（AHP）的基本原理

（1）分析系统中各因素之闻的关系，建立系统的递阶层次结构，并画出层次结构图。

（2）对同一层次的各元素与上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵。

（3）由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重。

表1-11-9标度法及其含义

1.2建立判断矩阵的标度及含义

1．2．1相对权重u的计算方法

有各种不同的计算权重的方法，如和法、根法、对数最小二乘法，但常用特征根法，去解判断矩阵A的特征根，Aω=λmaxω，这里的最大特征根，是相应的特征向量。经归一化后就可作为权重向量。

1．2．2一致性检验

判断矩阵是否为较好的判断矩阵呢?需要对各判断矩阵进行一致性检验，其步骤：

首先，计算一致性指标C．I．

C．I．=λmax-n/n-1

其中，n为判断矩阵的阶数。

其次，从表1-2查找出相应的平均随机一致性指标R．I．

表1-2平均随机一致性指标R.I.一览表

最后，计算一致性比例C．R．

C.R=C.I/R.I

当C．R．<0.1时，认为判断矩阵的一致性是可以接受的，即认为该判断矩阵是较好的判断矩阵；当C．R．>0.1时，应该对判断矩阵作适当的修正

（4）计算各层元素对系统目标的组合权重，并进行排序。

1.3建立危险分析ＡＨＰ模型

表1-3危险分析的AHP元素定义

经分析，地铁系统危险源的组成为树状递阶层次结构．此特点符合AHP，从而可建立危险分析的AHP模式（图1-1所示）。

图1-1危险分析AHP模型结构图

2AHP模型在地铁建设安全管理系统的应用

2.1概述

在建立危险分析AHP模型之后，依据AHP步骤，针对地铁实际情况，进行比较判断和计算。其计算过程分为两步：

（1）构造判断矩阵、一致性检验和层次单排序。针对危险分析系统A（地铁建设安全管理系统），对于准则B1，B2，B3进行比较判断，构造判断矩阵，通过一致性检验后计算它们的层次单排序。针对B1，B2，B3分别构造它们的危险因素CX，以及CX的判断矩阵，进行一致性检验，计算层次单排序。

（2）层次总排序从上往下，求出各层次因素的总排序。采用加权平均法来计算各层次因素的组合权重，最终计算结果得出危险因素层CX对总目标层A的权重和排序。

2.2构造递阶层次模型

根据资料分析和专家的意见将地铁建设安全管理系统各项指标进行整理分类，得出递阶层次模型（表2-1）。（以下各类表中数据及最后得出的结论仅作为介绍这种分析方法的参考，并不代表实际情况。）

表2-1地铁建设安全管理系统各项指标递阶层次结构一览表

2.3构造判断矩阵计算单排序权重

以构造指标层（B层）判断矩阵并计算合成权重为例：

判断矩阵是层次分析法的主要结构，也是进行指标间相对重要程度（权重）计算的重要依据。根据层次分析法的要求制定出各层指标两两之间比较的表格，采用按指标重要程度1—9及其倒数的标度方法，通过自己收集的资料和实际的调查在加上专家的评论权衡各指标两两之间的相对重要程度，构造判断矩阵：

表2-2地铁建设安全管理系统指标层元素B1，B2，B3判断矩阵表

可以得出λmax=1/3（0.1729/0.0572+1.8033/0.5969+1.0447/0.3458）=3.022

（5）进行一致性检验

C．I=λmax-n/n-1C.R=C.I/R.I其中C．I．表示一致性指标，R.I表示平均随机一致性指标，n为判断矩阵的阶数。根据表3-2（平均随机一致性指标R.I.一览表）可得，当n=3时，R.I＝0.52

计算可得C．I=0.011C.R=0.019<0.1可以接受

所以可得出指标层元素B1，B2，B3层次单排序表2-3：

表2-3地铁建设安全管理系统指标层元素B1，B2，B3层次单排序一览表

2.4合成权重总排序

由以上计算结果，可得到层次总排序一览表2-7：

表2-7地铁施工安全管理系统各元素层次总排序一览表

2.5结论

（1）在地铁建设安全管理系统（A）中，专业系统（B2）中的危险性最大，其权重0.5969为最大，其中的基坑开挖安全（C6），施工用电安全（C5），大型机械安全（C4），施工防火安全（C8）等危险因素的重要度强，排序分别居于1，2，4，6位。因此，必须立即采取预防措施。

（2）环境和管理系统（B3）中的危险性次之，其权重为0.3458，其中地铁建设安全管理系统中安全管理制度、事故应急预案的落实及演练（C14），各类安全管理制度、突发事件预案制定及完备（C13），恶劣天气（雨、雪、雷电、冰雹、台风、大雾等）（C10）等排序分别居于3，5，7位，应采取预防或消除其发生的措施。

（3）地铁的人员因素（B3）中的危险性小，其权重为0.0572，其中人员误操作（C1）排居8位，也是常发的事故，应予以重视。

参考文献：

[1]《层次分析法及其应用案例》2014年电子工业出版社出版

[2]孙志军，吕振绘，王义海.地下工程的事故分类及防治措施[J].建筑施工，2009，26（5）：55-57.

[3]姚雪梅.地下工程施工安全风险管理系统研究[D]，武汉：武汉理工大学，2010.