田苾，黃健陵，陳輝華，楊丁穎，曾曉葉

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基于SD的既有線施工安全管理多目標(biāo)決策分析

田苾，黃健陵，陳輝華，楊丁穎，曾曉葉

(中南大學(xué) 土木工程學(xué)院，湖南 長沙 410075)

針對既有線施工風(fēng)險事故高發(fā)，進(jìn)度難以順利開展的現(xiàn)狀問題，提出一種基于SD的既有線施工多目標(biāo)決策分析方法。在實(shí)踐基礎(chǔ)上對既有線施工關(guān)鍵問題安全和進(jìn)度進(jìn)行識別，并構(gòu)建多目標(biāo)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；在此基礎(chǔ)上確定模型邊界和子系統(tǒng)，通過勞動力數(shù)量、操作水平和返工率等要素深入反映系統(tǒng)目標(biāo)之間的相互影響關(guān)系并構(gòu)建因果關(guān)系圖；結(jié)合案例進(jìn)行模型仿真，對不同行為模式和不同天窗兌現(xiàn)率下的系統(tǒng)變化趨勢進(jìn)行對比分析，提出系統(tǒng)滿意解和不同系統(tǒng)目標(biāo)下的優(yōu)化策略，結(jié)果表明，天窗兌現(xiàn)率對既有線施工違章和風(fēng)險水平影響較大，為既有線施工安全管理提供了政策支持和參考。

安全管理；既有線施工；系統(tǒng)動力學(xué)；模型；多目標(biāo)決策

隨著列車速度和運(yùn)行條件的大幅度提升，既有線施工項(xiàng)目逐年增加。在不間斷運(yùn)營條件下，因施工與運(yùn)輸相互干擾，有效的施工作業(yè)時間和空間越來越小，使得此類項(xiàng)目難度大、風(fēng)險高，且工期緊張。目前安全和進(jìn)度風(fēng)險的控制已成為衡量既有線施工項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵因素[1]?；仡櫼酝扔芯€施工管理實(shí)踐，施工企業(yè)迫于進(jìn)度壓力往往盲目趕工而忽略安全隱患；或受安全事故干擾無法有效完成項(xiàng)目施工計劃導(dǎo)致延遲誤點(diǎn)，這些都是不可取的。運(yùn)營條件下如何平衡安全與進(jìn)度等管理要素之間的關(guān)系，準(zhǔn)確把握安全風(fēng)險傳導(dǎo)路徑以采取正確可行的對策是管理者需要面對的實(shí)際問題?，F(xiàn)有研究[2?4]大多基于實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在定性研究基礎(chǔ)上就如何強(qiáng)化既有線施工安全管理提出相應(yīng)對策，無法進(jìn)行全面系統(tǒng)分析和動態(tài)定量研究，無法有效反映風(fēng)險與進(jìn)度等其他要素之間相互作用關(guān)系。系統(tǒng)動力學(xué)(System Dynamics，簡稱SD)是1956年由美國麻省理工學(xué)院Jay. w. Forrester教授首次提出的一種研究系統(tǒng)動態(tài)行為的計算機(jī)仿真技術(shù)，所獲得的信息用來分析和研究系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和行為，可為正確決策提供科學(xué)依據(jù)，是研究復(fù)雜大系統(tǒng)運(yùn)動規(guī)律的理想方法[5?9]。本文擬采用SD方法，基于既有線施工過程中的條件、行為和技術(shù)水平考慮，對天窗條件下施工管理系統(tǒng)中影響因素的變化規(guī)律和影響進(jìn)行全面而動態(tài)的分析，建立科學(xué)的系統(tǒng)因果邏輯模型，并模擬不同條件下系統(tǒng)變化情況，為管理決策提供指導(dǎo)。

1 基于SD的既有線施工安全管理決策方法

1.1 理論基礎(chǔ)

系統(tǒng)的行為模式與特性主要取決于其內(nèi)部的動態(tài)結(jié)構(gòu)與反饋機(jī)制[6]。首先，將多目標(biāo)視角下的既有線施工管理系統(tǒng)視為，把系統(tǒng)按其內(nèi)部特點(diǎn)與性質(zhì)劃分成若干個相互關(guān)聯(lián)的子系統(tǒng)：

式中：代表整個系統(tǒng)；代表子系統(tǒng)；R代表矩陣。在這些子系統(tǒng)中往往只有部分是相對重要的。各子系統(tǒng)之間的相互關(guān)系可通過關(guān)系矩陣的非主導(dǎo)元反映出來。但在安全復(fù)雜系統(tǒng)中，因其機(jī)理尚不太清楚，難以給出明顯的數(shù)學(xué)描述。SD可以用定性或定量的方式來區(qū)分處理這些問題。

另外，本文研究的既有線施工安全多目標(biāo)決策問題雖為復(fù)雜高階系統(tǒng)，但也可看成若干個一階系統(tǒng)和二階系統(tǒng)的組合，簡單一階反饋回路由變量、常量和SD方程來表示，SD提供延遲函數(shù)、邏輯函數(shù)等變量方程和常數(shù)一起對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)行為和特點(diǎn)進(jìn)行描述。

1.2 建模步驟

SD建模的主要步驟如圖1所示，所選擇的仿真軟件為Vensim? Version 6.4。

圖1 面向既有線施工管理決策的SD建模過程

2 既有線施工安全管理系統(tǒng)

2.1 既有線施工概述

既有線施工是指影響營業(yè)線設(shè)備穩(wěn)定、使用和行車安全的各種施工，必須納入天窗。在鐵路運(yùn)量不斷提升的形勢下，天窗成了施工與運(yùn)輸矛盾的體現(xiàn)。目前我國既有線施工面臨的問題除了天窗兌現(xiàn)率和利用率不高，天窗設(shè)置和施工組織欠缺科學(xué)合理性，最嚴(yán)峻的在于既有線施工作業(yè)安全事故高 發(fā)[1, 10]。近幾年涉及既有線施工的安全事故每月高達(dá)1 800多項(xiàng)，是鐵路建設(shè)工程重大事故易發(fā)類事故之一[1?2]。其主要原因包括違章操作、未及時發(fā)現(xiàn)隱患并處理、安全管理工作不到位等。結(jié)合事故致因理論認(rèn)為，人的失誤對于既有線施工安全事故的發(fā)生起決定性作用[4, 11?12]。

2.2 多目標(biāo)視角下的既有線施工安全管理

營業(yè)線施工必須堅持“安全第一，預(yù)防為主”的方針，同時鐵道部提出“六位一體”，整體控制以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理良好效果的要求，因此既有線施工不能脫離工期、成本等控制要求而空談安全，更不能無視安全風(fēng)險而片面加快進(jìn)度和壓縮成本。結(jié)合系統(tǒng)工程理論，將既有線施工多目標(biāo)管理系統(tǒng)定義為：在既有線施工過程中，通過一系列管理和技術(shù)措施，以及人、物、環(huán)境的和諧運(yùn)作，使得在既有線行車和設(shè)備、作業(yè)人員生命和健康得到保護(hù)，施工機(jī)械損壞及其他不可接受的損害風(fēng)險始終處于有效控制的前提下，順利完成有關(guān)進(jìn)度、成本等多目標(biāo)控制要求[13?14](如圖2)。受天窗限制影響，安全和進(jìn)度的控制是既有線施工管理的主要目標(biāo)。

圖2 既有線施工多目標(biāo)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

3 既有線施工安全管理的SD模型構(gòu)建

3.1 系統(tǒng)邊界和子系統(tǒng)

將多目標(biāo)體系中的安全和進(jìn)度作為主要要素，將施工企業(yè)特別注重的成本作為參考要素，而質(zhì)量等其他要素不作為分析對象。因此，影響施工安全、進(jìn)度和成本的整個范圍作為系統(tǒng)與環(huán)境的界限。以安全、進(jìn)度和成本為目標(biāo)選取系統(tǒng)變量。系統(tǒng)內(nèi)包含與建模目的緊密相關(guān)的關(guān)鍵子系統(tǒng)和關(guān)鍵變量(圖3)，系統(tǒng)內(nèi)難以改變的環(huán)境因素不作為仿真模型考慮內(nèi)容。

圖3 既有線施工管理系統(tǒng)的模型邊界及子系統(tǒng)圖

3.2 因果關(guān)系圖及反饋回路分析

3.2.1 既有線施工安全子系統(tǒng)

既有線施工安全工作水平的高低具體表現(xiàn)為安全事故發(fā)生概率的大小。既有線施工風(fēng)險水平主要由人因決定，比如違章施工、管理失誤等。安全事故一旦發(fā)生，必將影響既有線行車，阻礙項(xiàng)目進(jìn)度的順利開展并帶來一定程度的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失，同時降低組織自滿，施工部門在安全壓力下將增加安全投入，以期降低安全事故發(fā)生概率。據(jù)3E原則，施工部門的安全投入主要劃分為教育、法制管理和技術(shù)投入三大塊，其中安全教育培訓(xùn)不僅作用于人的行為和狀態(tài)而影響風(fēng)險水平，還通過有效勞動力數(shù)量影響工程進(jìn)度；而管理和技術(shù)方面的投入則會通過施工管理水平和技術(shù)水平影響風(fēng)險水平。

3.2.2 既有線施工進(jìn)度子系統(tǒng)

進(jìn)度風(fēng)險的大小具體表現(xiàn)為實(shí)際進(jìn)度與計劃進(jìn)度的差值。據(jù)項(xiàng)目管理實(shí)踐，當(dāng)既有線施工現(xiàn)場已發(fā)生進(jìn)度落后的情況時，受天窗限制，以延長作業(yè)時間來加快進(jìn)度的方法是不可取的。因此，可以采取的措施通常為：增加勞動力資源以擴(kuò)大工作面；采取激勵約束手段以增加工作強(qiáng)度；改進(jìn)機(jī)械作業(yè)方式并采取組織和管理措施以提高施工效率。在一定的管理水平和工程條件下，當(dāng)采用普遍的施工方法時，工程進(jìn)度主要受勞動力數(shù)量、返工率、勞動時間和安全事故的影響[13, 15]。

3.2.3 既有線施工成本子系統(tǒng)

本文不對既有線施工過程中發(fā)生的全部生產(chǎn)費(fèi)用進(jìn)行分析，僅在模型邊界范圍內(nèi)，對人員疲勞程度下的返工損失、風(fēng)險事故經(jīng)濟(jì)損失及安全投入偏差進(jìn)行分析。對于管理者來說，施工過程中的損失越小，項(xiàng)目實(shí)際投入與計劃投入之間的偏差越小，成本的控制就越好。

3.2.4 多目標(biāo)視角下既有線施工系統(tǒng)因果關(guān)系

綜上所述，對內(nèi)部因素和關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行取 舍[1, 13, 15]，則得到多目標(biāo)視角下的既有線施工安全系統(tǒng)因果關(guān)系，如圖4所示。運(yùn)用Vensim分析工具Loops進(jìn)行分析，可得到系統(tǒng)反饋回路并進(jìn)行極性判斷。

由正負(fù)反饋?zhàn)饔迷砜芍猍6]，如果有效發(fā)揮系統(tǒng)中相關(guān)變量間負(fù)反饋環(huán)的調(diào)節(jié)效果，既有線施工安全風(fēng)險將逐步降低，如當(dāng)既有線施工風(fēng)險水平上升到一定程度時，通過提高安全投入、加強(qiáng)安全教育培訓(xùn)的方式提高工人操作水平，將有效增加日工程量減緩進(jìn)度壓力，避免因盲目趕工產(chǎn)生違章施工行為，從而降低既有線施工風(fēng)險。反之，當(dāng)風(fēng)險水平或進(jìn)度壓力處于正反饋環(huán)中時將產(chǎn)生自增強(qiáng)效果，如：進(jìn)度落后時片面提高雇傭率以擴(kuò)大作業(yè)面將帶來作業(yè)干擾，從而增加既有線施工風(fēng)險水平，繼而因事故干擾造成工期損失，最終進(jìn)一步加大進(jìn)度壓力。故擴(kuò)大作業(yè)面的同時應(yīng)加強(qiáng)安全教育或進(jìn)一步完善安全防護(hù)措施，以避免這種情況發(fā)生。

3.3 總體存量流量圖

根據(jù)系統(tǒng)邊界和因果關(guān)系圖選取SD模型變量，此系統(tǒng)模型包含變量49個，常量6個。模型中主要的變量及函數(shù)關(guān)系說明見表1。由于人的因素是影響既有線施工安全水平的主要因素，本文主要圍繞人因即勞動力來構(gòu)建總體存量流量圖(如圖5)。模型未包括因果關(guān)系圖中全部因素，僅針對系統(tǒng)目標(biāo)進(jìn)行簡化。

表1 既有線施工安全管理SD模型主要變量及常量說明

安全投入調(diào)節(jié)系數(shù)無量綱with lookup(既有線施工風(fēng)險水平,([(0,?0.2)?(1,1)],(0,-0.2),(0.003,0),(0.03,0.1),(0.3,0.5),(1,1) ) 進(jìn)度壓力無量綱(計劃工程量?已完工程量)/計劃工程量 作業(yè)干擾無量綱with lookup(勞動力數(shù)量, ([(0,0)?(200,1)],(0,0),(50,0),(75,0.01),(100,0.1),(120,0.4),(130,0.7),(140,0.85),(150,0.9),(180,0.98),(200,1) ) 疲勞無量綱with lookup(勞動強(qiáng)度, ([(0,0)-(1,1)],(0,0.045),(0.1,0.21),(0.17,0.3),(0.25,0.37),(0.3,0.4),(0.6,0.4),(0.7,0.45),(0.8,0.58),(0.9,0.76),(1,1) ) 管理失誤無量綱進(jìn)度壓力*違章施工 投入充足率無量綱實(shí)際安全教育投入/教育投入需求 安全教育水平無量綱with lookup(投入充足率, ([(0,0)?(2,1)],(0,0),(0.27,0.16),(0.48,0.41),(0.6,0.62),(0.79,0.8),(1,0.9),(1.5,0.98),(2,1) ) 操作水平無量綱持證比例*安全教育水平*(1?管理失誤) 傷亡率無量綱既有線施工風(fēng)險水平*平均傷亡率 勞動力小時工作量/ma1*(1+施工效率) 實(shí)際勞動力小時工作量/m勞動力小時工作量*(勞動強(qiáng)度+1) 作業(yè)時間/h圖定天窗?(延遲誤點(diǎn)/60) 延遲誤點(diǎn)/minRANDOM NORMAL(0, 20, 9, 10, 1)

圖5 多目標(biāo)視角下的既有線施工安全管理存量流量圖

4 SD仿真及結(jié)果分析

4.1 案例背景

以某既有線路塹擴(kuò)挖工程為背景進(jìn)行仿真。路塹擴(kuò)挖總計約24 km。既有線施工天窗4 h，全年天窗兌現(xiàn)率約96%。安全生產(chǎn)目標(biāo)是確保無既有線行車險性以上事故，按合同履行工程量。為保證模型適用性提出如下假設(shè)：1) 模擬期間，行業(yè)政策與經(jīng)濟(jì)環(huán)境不發(fā)生變化；2) 施工機(jī)械設(shè)備按臺班折合成勞動力；3) 忽略成本壓力對實(shí)際進(jìn)度和風(fēng)險水平造成的影響；4) 忽略價格市場變化；5) 忽略由增加工作面或流水作業(yè)改平行作業(yè)方式帶來的資源配置緊張問題。

4.2 模型參數(shù)設(shè)定

結(jié)合案例實(shí)際，模型時間跨度設(shè)定為200 d，仿真步長單位：d，初始勞動力數(shù)量為100人，進(jìn)度和目標(biāo)進(jìn)度初始值為0，正常情況下人工效率a1為3 m/人·h，教育培訓(xùn)標(biāo)準(zhǔn)取15元/人·d。每日實(shí)際作業(yè)時間應(yīng)在4 h天窗基礎(chǔ)上考慮既有線延遲誤點(diǎn)情況(根據(jù)歷史天窗兌現(xiàn)率，采用隨機(jī)函數(shù)進(jìn)行 模擬)。

既有線施工風(fēng)險水平等級標(biāo)準(zhǔn)參考《鐵路建設(shè)工程風(fēng)險管理技術(shù)規(guī)程》及相關(guān)法規(guī)進(jìn)行設(shè)定，見表2。系統(tǒng)安全管理水平目標(biāo)設(shè)為低風(fēng)險。

表2 既有線施工風(fēng)險水平等級標(biāo)準(zhǔn)及對應(yīng)措施

4.3 進(jìn)度壓力下的既有線施工策略模擬

提高施工效率、勞動強(qiáng)度和雇傭率作為減輕進(jìn)度壓力的手段，其權(quán)重代表管理者相應(yīng)偏好。管理者的決策偏好，決定了進(jìn)度壓力下的行為策略模式(參表3，其中1代表理想模式，2代表趕工模式，3，4和5分別代表某種偏好模式，5代表均衡模式)。在其他變量不變的情況下，模型通過改變變量權(quán)重賦值來進(jìn)行行為模擬，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行后安全水平、進(jìn)度壓力和損失量的變化情況進(jìn)行決策。

表3 不同策略模式下的權(quán)重賦值

4.4 仿真結(jié)果及分析

4.4.1 不同策略下的仿真結(jié)果對比分析

不同策略下既有線施工風(fēng)險水平、進(jìn)度壓力和損失量隨時間變化情況如圖6~8所示。圖中曲線上的數(shù)字代表不同策略。

圖6 不同策略下的既有線施工風(fēng)險水平對比

圖7 不同策略下的既有線施工進(jìn)度壓力對比

圖8 不同策略下的既有線施工損失量對比

綜合圖6~8對比分析，mode 1的風(fēng)險水平、進(jìn)度壓力和損失總量都最低，為最優(yōu)解；反之，mode 2為最劣解。這表明進(jìn)度壓力下片面提高勞動強(qiáng)度以加快進(jìn)度的做法是不科學(xué)的，在既有線施工中要避免這種作法，積極推廣使用先進(jìn)的施工機(jī)具和科學(xué)的施工方法，提高施工作業(yè)效率，有計劃、有組織地進(jìn)行既有線施工。然而，現(xiàn)實(shí)管理實(shí)踐中，mode 1只能作為一種理想模式，在現(xiàn)有的施工技術(shù)水平和方法下，施工效率的提高是有限的，只能尋求其他的滿意解。

相較于其他模式，mode 3和mode 5其風(fēng)險水平、進(jìn)度壓力和損失總量均保持著較低值，可為滿意解，其中mode 3的風(fēng)險水平相對更低些，mode 5在進(jìn)度方面表現(xiàn)更好。而mode 4和mode 6在第1周進(jìn)度壓力稍低于mode 3和mode 5，之后大幅度增加，風(fēng)險水平和損失量也處在較高的水平。這說明以增加勞動強(qiáng)度為主的策略，只能在短期內(nèi)加快進(jìn)度，當(dāng)人員疲勞程度達(dá)到一定值，將增加施工風(fēng)險水平，繼而干擾進(jìn)度并產(chǎn)生事故經(jīng)濟(jì)損失和返工損失。而3種手段齊頭并進(jìn)的策略，效果也不理想。

因此，當(dāng)進(jìn)度壓力更小時，為確保安全，可優(yōu)先選擇mode 3，可在增加一定勞動力的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)通過合理安排工作面，優(yōu)化設(shè)備和工序來加快進(jìn)度；當(dāng)進(jìn)度壓力更大時，mode 5以增加勞動力為偏好的模式是更好的選擇，可在確保低風(fēng)險水平的條件下，盡量擴(kuò)大作業(yè)面組織平行施工，同時注意優(yōu)化施工組織和安全防護(hù)，以避免作業(yè)面之間和上下工序之間的干擾問題。而當(dāng)工期接近結(jié)束時，可適當(dāng)考慮增加勞動強(qiáng)度，既可以避免后期因疲勞積累帶來的風(fēng)險和損失，也能更快完成計劃工程量。

4.4.2 不同天窗兌現(xiàn)率下的仿真結(jié)果對比分析

為進(jìn)一步分析，通過改變延遲誤點(diǎn)的賦值模擬不同的天窗兌現(xiàn)率(表4)。

表4 不同天窗兌現(xiàn)率的賦值情況

圖9 不同天窗兌現(xiàn)率下的風(fēng)險水平對比分析

圖10 不同天窗兌現(xiàn)率下的施工違章對比分析

圖11 不同天窗兌現(xiàn)率下的進(jìn)度壓力對比分析

綜合圖9~11對比分析，當(dāng)采用同一種策略模式時，隨著天窗兌現(xiàn)率的降低，既有線施工風(fēng)險水平、施工違章、進(jìn)度壓力均有不同程度的增加，特別是風(fēng)險水平和施工違章變化明顯。由此可以看出，天窗兌現(xiàn)率的高低變化對既有線施工違章情況和風(fēng)險水平影響較大。為有效增強(qiáng)和完善既有線施工安全管理，運(yùn)營部門應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化運(yùn)輸組織，提高天窗兌現(xiàn)率。

5 結(jié)論

1) 在實(shí)踐基礎(chǔ)上對多目標(biāo)視角下既有線施工管理面臨的關(guān)鍵問題(安全和進(jìn)度)進(jìn)行識別，再加入成本因素對既有線施工多目標(biāo)決策問題進(jìn)行SD模型構(gòu)建，系統(tǒng)展示天窗條件下施工風(fēng)險水平、進(jìn)度壓力和成本之間的互相影響關(guān)系，并據(jù)因果關(guān)系做出定性分析。

2) 結(jié)合案例背景對多目標(biāo)視角下的既有線施工安全管理進(jìn)行SD仿真，通過改變變量權(quán)重賦值，模擬不同行為策略下施工安全水平、進(jìn)度壓力水平和成本損失的變化趨勢，據(jù)對比分析給出不同系統(tǒng)目標(biāo)下的優(yōu)化建議；模擬不同天窗兌現(xiàn)率下施工安全水平、違章情況和進(jìn)度壓力的變化趨勢，結(jié)果表明隨著天窗兌現(xiàn)率的降低，違章情況和施工風(fēng)險水平明顯增加。

3) 將SD引入既有線施工的多目標(biāo)決策優(yōu)化，再次驗(yàn)證了SD在處理復(fù)雜系統(tǒng)問題方面的優(yōu)越性，為相關(guān)領(lǐng)域的管理決策問題提供了參考和研究基礎(chǔ)。由于既有線施工安全管理系統(tǒng)涉及因素復(fù)雜，各子系統(tǒng)間的函數(shù)關(guān)系難以確定，模型構(gòu)建過程中結(jié)合歷史數(shù)據(jù)和專家咨詢對模型進(jìn)行了簡化，后續(xù)研究可不斷完善。

[1] 鐵道工程既有線施工組織管理與技術(shù)編委會. 鐵道工程既有線施工組織管理與技術(shù)[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 2017. Editorial Committee. Construction organization management and technology of existing railway line[M]. Beijing: China Railway Press, 2017.

[2] 賀廿生. 鐵路營業(yè)線施工安全事故預(yù)防與卡控[J]. 鐵道工程學(xué)報, 2016(5): 32?36. HE Niansheng. Prevention and restraining-control for the construction safety accident of railway business line[J]. Journal of Railway Engineering Society, 2006(5): 32?36.

[3] 黃建陵. 緊鄰既有線城際鐵路施工安全風(fēng)險分析與對策[D]. 長沙: 中南大學(xué), 2010. HUANG Jianling. The security risk analysis and countermeasures of intercity railway construction that adjacent to the existing line[D]. Changsha: Central South University, 2010.

[4] 傅文森. 鐵路營業(yè)線施工工務(wù)作業(yè)違章違紀(jì)現(xiàn)象研究[D]. 北京: 清華大學(xué), 2012. FU Wensen. Research on violations of regulations in the track construction of railway in service[D]. Beijing: Tsinghua University, 2012.

[5] Forrester J W. Lessons from system dynamics[J]. System Dynamics Review, 1987, 3(2): 136?149.

[6] 鐘永光, 賈曉菁, 錢穎, 等. 系統(tǒng)動力學(xué)[M]. 2版. 北京: 科學(xué)出版社, 2013. ZHONG Yongguang, JIA Xiaojing, QIAN Ying, et al. System dynamics[M]. 2nd ed. Beijing: Science Press, 2013.

[7] 何剛. 基于系統(tǒng)動力學(xué)的煤礦安全管理水平仿真研究[J]. 系統(tǒng)仿真學(xué)報, 2010, 8(22): 2013?2017. HE Gang. Study on simulation of safety management level in coal mine based on system dynamics[J]. Journal of System Simulation, 2010, 8(22): 2013?2017.

[8] GUO B H W, GOH Y M, WONG K LX. A system dynamics view of a behavior-based safety program in the construction industry[J]. Safety Science, 2018(104): 202?215.

[9] Shin M Y, Lee H S, Park M, et al. A system dynamics approach for modeling construction workers safety attitudes and behaviors[J]. Accident Analysis and Prevention, 2014(68): 95?105.

[10] 陶然. 中國鐵路既有線施工管理的基礎(chǔ)性問題[J]. 交通運(yùn)輸工程與信息學(xué)報, 2006(4): 26?29. TAO Ran. Research on the reconstructing and maintaining work for the existed lines of China railways [J]. Journal of Transportation on Engineering and Information, 2006(4): 26?29.

[11] Murat G, Bappy A. Construction safety factors assessment through frequency adjusted importance index [J]. International Journal of Industrial Ergonomics, 2018(64): 155?162.

[12] Love P E D, Teo P, Morrison J. Unearth the nature and interplay of quality and safety in construction projects: an empirical study[J]. Safety Science, 2018(103): 270?279.

[13] 趙彥旭, 姚璐. 鐵路營業(yè)線施工安全管理手冊[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 2016. ZHAO Yanxu, YAO Lu. Construction safety management manual for railway in service[M]. Beijing: China Railway Press, 2016

[14] 樊運(yùn)曉, 羅云. 系統(tǒng)安全工程[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2009. FAN Yunxiao, LUO Yun. System security engineering [M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2009

[15] 趙君鑫, 陸銀根. 鐵路工程施工組織設(shè)計[M]. 成都: 西南交通大學(xué)出版社,2013. ZHAO Junxin, LU Yingen. Railway construction organization design[M]. Chengdu: Southwest Jiaotong University Press, 2013.

Multi-objective decision making in construction safety management of railway in service based on system dynamics

TIAN Bi, HUANG Jianling, CHEN Huihua, YANG Dingying, ZENG Xiaoye

(School of Civil Engineering, Central South University, Changsha 410075, China)

In view of the current problems of high incidence of existing railway construction risk accidents and the difficult development of engineering progress, a multi-objective decision analysis method based on system dynamics was proposed. On the basis of practice, the key problems of safety and progress faced by existing railway construction were identified, and a block diagram of construction management system was built from the perspective of multi-objective. On this basis, the model boundary and subsystems were identified, and the interaction relationship between the different system goals was deeply reflected by factors such as the number of labor, operation level, repetition rate, and according to the system causality diagram, the feedback loop analysis was carried out and the optimization suggestions were proposed. The SD model simulation was carried out with case study and, the comparative analysis about the trend of system changes under the different policy patterns and realization possibility of skylight was conducted, and as a base of it, the system satisfactory solution was obtained, the optimization strategy under different system targets was given, and the analysis result shows the height of the realization possibility of skylight has great influence on the construction violation and risk level of existing lines. The research provides policy support and reference for the safety management of existing railway construction.

safety management; construction of existing line; system dynamics (SD); model; multi-objective decision

10.19713/j.cnki.43?1423/u.2019.03.035

U29；TU714

A

1672 ? 7029(2019)03 ? 0827 ? 08

2018?05?17

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51378509)

黃健陵(1965?)，男，湖南醴陵人，研究員，從事工程項(xiàng)目組織與實(shí)施、項(xiàng)目風(fēng)險管理和建筑企業(yè)管理研究；E?mail：hjl1201@mail.csu.edu.cn

(編輯 陽麗霞)