Analysis of Bridge Safety Management Factors Based on Improved Analytic Hierarchy Process
郑树荣 ZHENG Shu-rong；廖晓文 LIAO Xiao-wen
（长沙理工大学交通运输工程学院，长沙 410114）
（School of Traffic & Transportation Engineering，Changsha University of Science & Technology，Changsha 410114，China）
摘要：桥梁工程的安全管理相对于其他工程来说是相对复杂的，本文从人为、现场、管理三个因素出发，基于桥梁工程安全管理的特征，并结合改进AHP法，对施工安全因素定量化处理的基础上，对此进行定性化分析。目的是在开展桥梁施工安全管理的过程中，能够使施工现场安全管理水平有所提高，确保施工建设过程安全又高效。
Abstract: The safety management of bridge engineering is relatively complicated compared with other projects. From the three factors of man-made, on-site and management, based on the characteristics of bridge engineering safety management and combined with improved AHP method, this paper made quantitative processing of construction safety factors and carried out qualitative analysis on this. The purpose is to improve the safety management level of the construction site in the process of safety management of bridge construction.
关键词：桥梁工程；安全管理；改进层次分析法
Key words: bridge engineering；safety management；improved analytic hierarchy process
中图分类号：U447 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）35-0113-03
0 引言
众所周知，桥梁工程不仅施工周期长，体型庞大，类型多样，在施工生产组织协作中也是相当复杂的，如果在其中任何一个环节上掉以轻心，出现失误，都有可能导致桥梁工程在施工过程中发生安全事故[1]。由于现有文献关于桥梁施工安全管理采用指标体系研究分析的成果较少，所以本人根据所学的有限的专业知识，建立了桥梁施工安全管理体系，并运用改进AHP法将其定性定量化，希望能在桥梁施工安全管理方面贡献自己的一份力。
1 研究方法的选择
事实上，各种评价方法各有优劣，如果评判结果各有差异，则无法判断哪个是最优的评判结果。如果可以合理的组合各种评价方法，则有可能降低单用某一种评价方法所带来的不确定性。比如说层次分析法它的特点主要是针对相关问题，构建起评估层次结构模型[2]。以这一构建的模型为主要基础，再通过1-9标度法完成对不同种类因素之间的相互比较，同时据此完成对层次判断矩阵的建立。继而对层次判断矩阵要依靠计算来分别完成它的单排序与总排序，同时对计算所得的结果进行一致性的检验，以此为基础，得出不同层次对于总目标层而言的实际权重值，并据此得出优劣排序，从而明确何为最优方案[2]，但这样也存在着一点不足，就是由于判断矩阵所采用的方法为九标度法，这就使得在实际的操作过程当中，占据着主导位置的，大多数情况下是来着专家的主观因素，而这无疑会导致整体的评判结果可能具有比较强的主观及片面性，一致性检验的结果如果并不具备一致性，那么层次分析法所具备的方案优选排序的这一主要功能就会被破坏，为解决这一问题，实现其最终通过就不得不持续进行重新计算与构造，而这样所需面对较大的计算量，并且整体的精度也不够高[4]。
本文尝试采用对层次分析法进行优化完善，并据此完成对桥梁工程施工管理的因素分析，以传统的层次分析法判断矩阵为基础，继而采用三标度法完善以往常见的九标度法，这相较于传统方法而言，实现了对以往所存在的主观模糊因素的解析化[5]，减少了系统误差，所得的判断矩阵满足一致性要求，在确定权重时无须进行一致性判断，简化了计算，且该方法合理、可靠[6]。
2 建立桥梁安全管理指标体系
对于桥梁工程的整体施工过程而言，其安全管理指标体系对于安全管理工作无疑是最为至关重要的。应当始终将这一一级评价指标体系视为一个整体，要确定对于所分析指标的捕捉是否具备适宜性，这会对最后的分析结果带来直接影响。首先要以对实际情况的调查、分析为基础[7]，建立影响桥梁安全管理的指标体系，如图1所示。
①人员因素。由于现场施工人员众多，在技术、教育程度、对安全的重视程度都不同，对人员管理困难，所以存在很多安全隐患。另外，施工方在安全管理方面的投入程度也在施工安全中有一定影响[8]。
②管理因素。安全管理机构应该进行必要的安全培训、安全检查等措施，以及其他方面的安全投入等[9]。
③现场因素。现场因素对于安全管理体系的整体构成而言同样是非常重要的。这些与桥梁施工相关的因素中，当地的气候条件、土壤状况也是需要注意的。此外，还需要确保没有问题的还有安全防护与标识牌[9]。
3 改进层次分析法
3.1 改进层次分析法的基本原理
著名的美国运筹学教授T.L. Saaty提出了一种定性和定量相结合的系统分析方法[4]。其基本原理为：第一步分解问题，对因素进行分类，再根据因素之间的相互影响程度和隶属关系，对因素进行分层聚类组合，继而对比分析不同层次的各项因素，再将1-9比率标度法引入，构造判断矩阵，求解判断矩阵特征向量，可以获取不同因素所具备的相对权重；再将不同的备选方案归纳总结出来，并依照对最终目标的重要性来进行排序，并通过权重分析，得出危险因素的排序[10]。
3.2 改进的层次分析法及其一般步骤
使用九标度法构造判断矩阵，这就使得在实际的操作过程当中，占据着主导位置的，大多数情况下是学者专家的主观因素，而这无疑会导致整体的评判结果可能具有比较强的主观及片面性，而本文所采用的三标度法是对传统方法一次有效的优化，这种新的标度法可以帮助专家决策各对因素中哪个更为重要，同时不再需要实施一致性检验。不仅如此，通过这种方法还能有效实现对迭代次数的降低，让收敛速度得到提升，从而促使计算精度达标。三标度法通常的步骤如下所示[11]：
3.2.1 建立层次结构模型
依据层次分析法的基本原理，如图2所示，即为层次结构模型示意图。
■
3.2.2 构建比较矩阵A
■
在此当中，Aij即第i个元素同第j个元素对比得出的重要性，且有Aii=1或Ajj=1。
3.2.3 计算重要性排序指数γi
■为计算重要性排序指数的具体公式，其中γi表示矩阵A中第i行各因素的相加总数。
■
3.2.4 建立判断矩阵Bij
依照每组因素完成对判断矩阵的构建，其中元素bij需遵循下述算子：
■
■
3.2.5 计算判断矩阵Bij的传递矩阵Cij
其中的元素■
3.2.6 计算最佳传递矩阵Dij
其对应的元素■
3.2.7 计算最佳传递矩阵■
拟优一致矩阵的元素为■
3.2.8 计算Bij的实际特征向量
使用方根法计算，具体步骤为：第一步吗，对Bij中所有行元素的乘积进行计算■，第二部，对方根■进行计算，并实施归一化处理，■，则■为每组单排序所得的最终结果。
3.2.9 总排序
通过单层次的排序结果，来对总层次进行排序。例如，当一个指标权重为a，它所具备因素的权重依次为■，那么于总层次当中，它们的实际权重则依次为■，据此就能够实现对不同因素于总层次中实际顺序的确定。
4 实例验证
举例而言，在湖南矮寨大桥的案例中，通过问卷调查法，专家咨询法和数据分析法，两两对比桥梁施工安全管理因素中的人为因素、管理因素及现场因素，根据这3个准则因子间的比较，明确其相对重要性，并据此实现对判断矩阵的有效构建，如表1所示，即为所得的参考判断矩阵及相应权值。与之相同的，如表2所示，即为通过准则层因素计算出的单排序权。依据决策层评价指标以及准则层因子权值，进行合成计算得到权重[12]。
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■
■
通过观察计算结果，在表1的准则层的“三因子”排序中， “管理因素”权重为0.627，评估者应重点考虑，其他因素排名依次为现场因素和人为因素。在全体因素考虑来看的话，合成权重排在前三名的是管理因素中的安全管理机构及职责、安全教育及特种作业人员的培训以及现场因素中的现场安全防护。
5 结语
通过对指标权重的结果进行分析，可发现在桥梁工程的施工安全管理中管理因素是重中之重。但我们可以发现，无是管理因素还是现场因素，都是基于人员因素来展开的，三者相互作用，环环相扣，任何一个环节都不容出错，只有这样才能形成一个完整的桥梁工程安全管理体系。本文的目的不仅仅是为了分析权重的大小，更重要的是，能通过改进层次法得出的结果来对桥梁工程的安全管理给出自己的建议。希望企业要做到以人为本，只有这样，才能减少安全事故的发生，从而提高企业的经济收入。
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