基于层次分析与模糊综合评价法的危险品道路运输风险概率研究开题报告

1、目的及意义（含国内外的研究现状分析）

1.1背景

危险品是易燃易爆和具有强烈腐蚀性物品的统称。而危险品运输是特种运输的一种，指专门组织部门运用专用的运输车辆对危险货物进行的运输，只有经过国家相关职能部门严格审核，并且拥有能保证安全运输危险货物的应用设施设备，才有资格进行危险品运输。

危险品运输存在巨大的危险性，必须经过严密的组织规划，安全评估达标才可开展。一旦发生事故，就极有可能造成严重的物质损失和人员伤亡。据保守估计，全国每年发生的危险品道路运输事故中，除了驾驶司机超速、机械故障、操作不当引发的事故外，绝大部分的事故与运输源头有直接关系。发生事故的环节主要集中在：一是危险品生产、经营、储存、使用和处置废弃等各个环节的托运人无视国家的行政法规，违规将危险品给不具备危险品运输资质的单位和没有上岗证的从业人员承运；二是使用不具备危险品运输条件的车辆进行托运；三是严重的超载；四是将不同类别的危险品混装运输等。

截至2017年底，全国共有危险货物道路运输车辆35万辆、从业人员150万人，年运量约11亿吨，并且每年以10%的速度增长。我国物流行业起步较晚，危险品道路运输亦受制于国内物流发展水平，虽然业务需求量庞大，但是管理体制却十分不完善，一方面缺乏统一的市场标准和安全监管的长效机制，另一方面缺乏专业技术手段和技术人才。

在复杂的国内危险品运输市场大环境下，危险品运输安全管理工作十分困难，这是由于危险品道路运输存在以下几个特点：一是不可预知性，危险品运输车可视为移动危险源，车辆的流动性决定了事故发生的时间、地点、范围都是随机且不可预知的；二是耦合性，化学危险品均具有腐蚀性，加上路况和天气等诸多因素的相互作用下，大大增加了事故风险；三是事故处置困难，危险品运输事故的波及范围也是难以估量的，危险品的性质又制约着救援的手段，使得事故处置变得十分复杂。

为了确保危险品运输的顺利进行，必须从安全管理的源头工作着手，作为危险品道路运输管理的重要手段，区域危险品运输事故风险量化评估就显得尤为重要。

1.2目的与意义

危险品在道路运输过程中，由于管理漏洞、人为失误、车辆装备缺陷、路况环境因素等原因，发生交通事故时容易导致危险品容器的破坏，使易燃、易爆、有毒的货物泄露，从而引发更严重的关联事故，造成更严重的损失。

因此，如何预防事故的发生、制定突发情况应急处置方案、减少事故发生后造成的损失，就成为危险品运输管理工作的中心目标。

为实现以上目标，事先掌握运输工作所面临的威胁、存在弱点、可能造成的影响就显得至关重要，凭借对特定路段危险品道路运输发生事故的风险进行定量化评估，可以为突发情况应急处置方案的制定提供参考依据，从而将可能的事故损失降到最低。而风险评估中事故概率评估工作就是一个重要环节。

1.3国内外研究现状

1.3.1国外研究现状

危险品运输风险评估是一个大的研究方向，很多研究不局限于事故概率评估一项中，但是也能从中得到宝贵经验。通过对2007年以前国外危险货物运输风险评估问题研究的整理和系统分析，Erkut等^[1]发现以往学者对该问题的研究多数是针对道路运输风险进行的。Eehan等^[2]认为，危险货物运输风险通常基于路径的度量公式来量化。设路径r由一系列有序的节点｛1，2，…，n｝组成，每条路段的事故概率为，事故后果为，基于这2个或其中一个路径属性，学者们纷纷建立了风险度量模型（表1）。

表1危险货物运输风险度量模型

注：传统风险（traditional risk，TＲ）；事故概率（incident probability，IP）；人口暴露（population exposure，PE）；感知风险（perceived risk，PＲ）；最小最大风险（minimizad maximum risk，MM）；均值－方差（mean-variance，MV）；负效用（disutility，DU）；条件概率风险（conditional probability，CＲ）；风险价值（value-at-risk，VaＲ）；为路径r的传统风险（其他类型风险表示方法可类推）；q，k为权重参数；为路段i的人口数量；α，β均为置信度；为路径r的风险损失大于θ的概率。

Alp^[3]提出的TＲ模型旨在最小化危险货物卡车沿着路径运输过程中产生不良后果的期望值。由于其建立的模型在计算上具有复杂性，Jin^[4]对其做了近似，最终得到表1中的TＲ模型。Saccomanno 等^[5]提出的IP模型以及ＲeVelle等^[6]提出的PE模型则是TＲ模型的极端情况，前者只关注事故概率，而后者只注重危险货物运输影响区域内的总后果。TＲ，PE，IP均是风险为中性的模型，因此常常被危险货物运输商使用。但实际过程中，在进行危险货物运输规划决策时，多数尤其是政府部门决策者，以及可能受危险货物运输过程影响的居民等都属于风险厌恶型。基于此，Abkowitz等^[7]建立了PR模型。该模型通过添加权重参数来反映决策者对风险的偏好，在一定程度上可避免决策者的风险中性问题。此外，Erkut等^[8]还为危险货物运输建立3个避免大灾难的模型：MM模型旨在通过最小化整个运输过程中的最大风险来避免大灾难；DU模型旨在找到最小的均值和方差的路径；MV模型引入了效用理论。以上7个模型均是单一属性的，且目标函数均可知，相比之下，Sivakumar等^[9]提出的CR模型同时具有TR和IP这两个属性，是不可加的。考虑到使用上述危险货物风险评估模型进行路径决策时只能获得一条路径，且部分模型没有明确考虑决策者的风险偏好，Kang^[10]以及Kwon^[11]将VaR模型和CVaR模型引入进危险货物运输领域，可满足多类决策者的风险偏好要求，解决以上模型缺乏可伸缩性和可表达性等弱点。

国外对于危险品道路运输事故概率评估研究开展较早，主要是针对历史事故数据采用传统概率统计方法进行分析和估算。如Glickman^[12]利用1982年的统计数据对美国危险化学品铁路运输与公路运输泄露事故的概率进行了估计；Harwood等^[13]人根据美国三大洲的重型运输车辆事故数据，估计出不同地区和道路类型的重型运输车辆的事故概率；Y.H.Qiao等^[14]从车辆状况、操作状态、环境因素和道路条件四个方面因素，利用事故数据库模糊集来预测危险品运输事故概率。

1.3.2国内研究现状

国内学者对于危险品道路运输风险的研究起步较晚，大多研究直接采用国外的风险评估模型，也有部分学者对国外的风险评估模型进行了拓展。魏航^[15]考虑到时间因素造成IP和人口密度的不同，建立了时变风险评估模型，将事故波及范围的人口密度和发生事故的概率定义为时间函数。高清平^[16]在考虑输入参数的不确定性、历史数据较少、数据信息随时间和条件变化的情况下，提出不确定条件下的危险品运输风险评估方法。郭晓琳等^[17]将事故分级引入风险度量模型，有效地克服了原有模型的评估误差。

在我国关于危险品道路运输事故概率评估的研究更是十分稀少，主要有J.H.Zhang等^[18]用信息扩散理论拟合正态分布，对危险品道路运输事故概率进行估计；杨建伟等^[19]采用层次分析法（Analytic Hierarchy Process,AHP）与模糊综合评价（Fuzzy Comprehensive Evaluation，FCE）相结合的综合评价法完成对车辆运输化学危险品的风险评估研究工作；刘萌斐等^[20]基于层次分析和模糊综合评价的区域危险品道路运输事故概率评估；赵来军等^[21]采用泊松回归模型拟合上海市2001-2006年的危险品运输事故数据，对区域危险品运输风险进行了概率估计；任红娟^[22]采用故障树分析法（FTA），给出了公路毒性化学品运输事故概率的计算公式。

其中比较新颖的研究就是层次分析法和模糊综合评价法在危险品运输风险评估领域的应用。层次分析法是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序和总排序，以作为目标、多方案优化决策的系统方法。模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法，根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体评价。

由于危险品道路运输事故属于小概率事件，国内可供参考的历史数据少之又少，尤其是精确到特定区域特定路段的历史数据更是十分有限，若仅根据这些数据进行统计分析其结果必然有很大偏差。因此，考虑到历史数据的稀缺性，且事故风险影响因素种类繁多，很多因素难以具体量化，采用层次分析和模糊综合评价法建立的综合评估方法是可以很好的克服上述问题的。

2、基本内容和技术方案

2.1研究目标

基于层次分析法和二级模糊综合评价法，建立综合的危险品道路运输事故概率评估方法，对特定区域路段的事故概率进行估算，为危险品道路运输风险管理工作的展开和评估提供合理的依据和指导。

2.2 研究内容

（1）综述危险品道路运输风险概率的研究方法和现状。

（2）建立多层级的危险品道路运输影响因素指标，采用层次分析法，并借助Matlab或Yaahp求出各个一级指标的权重；

（3）根据模糊数学理论，确定二级指标不同影响因素的隶属度函数，并用模糊综合评价法求解。

（4）对一特定路段进行实例分析，并验证有效性。

2.3 拟采用的技术方案

拟采用的技术方案流程图如下：