本發(fā)明涉及鐵路操縱安全評估和監(jiān)測，特別涉及一種基于dematel-aism的機車乘務員安全操縱影響因素分析方法。

背景技術：

1、隨著高速鐵路的迅速發(fā)展，在路網規(guī)模和服務質量不斷提升的同時，安全保障體系也在持續(xù)升級。盡管安全形勢總體向好，但仍然存在事故發(fā)生的情況。這些事故可能是由于人為疏忽、設備故障或是其他原因所致，其中人為因素導致事故的占比越來越突出，逐漸成為提高鐵路行車安全的主要制約因素，是引發(fā)鐵路致命事故的最大根源。機車乘務員在鐵路運輸中的作用至關重要，其行為和狀態(tài)直接關系到列車和乘客的安全，有研究表示機車乘務員注意力不集中是導致事故發(fā)生的常見原因之一。因此，探究影響機車乘務員的各種風險因素之間的相互作用和層級關系顯得尤為重要。

2、目前已有學者采用層次分析法(ahp)，網絡分析法(anp)，決策實驗室分析(dematel)或者解釋結構模型(ism)等方法來分析各種風險因素之間的復雜關系，進而輔助決策者進行權衡和選擇。綜合來看，dematel和ism在不同層面上為決策者提供了相對有效的決策支持，有助于應對復雜決策問題，在鐵路安全方面具備一定優(yōu)勢，然而仍然無法滿足安全操縱影響因素精準分析的要求。

技術實現思路

1、本發(fā)明的目的是針對現有技術的缺陷而設計一種基于dematel-aism的機車乘務員安全操縱影響因素分析方法，在ism的基礎上增加抽取方式得到對抗解釋結構模型(aism)以提供更豐富的信息，同時，聯合分析dematel方法與aism模型以全面地理解影響操縱員正常操縱的各種因素之間的關聯度和層級關系，為制定有效的操縱管理策略以及提高鐵路行車安全性提供科學依據。

2、本發(fā)明的第一方面在于提供一種基于dematel-aism的機車乘務員安全操縱影響因素分析方法，包括：

3、s1，選擇影響因素指標，其中，所述選擇影響因素指標包括：通過大量文獻調研，初步建立影響因素框架，所述影響因素框架涵蓋人為因素、列車因素、軌道環(huán)境、行車行為、外部及社會因素中的一個或多個，其中，不同的影響因素會產生不同程度的影響；

4、s2，基于所選擇的所述影響因素指標識別影響因素，并構建機車乘務員安全行車影響因素指標體系；所述s2包括：基于操縱安全領域專家訪談和/或問卷調查分析對所選擇的所述影響因素指標進行調整，從而獲得機車乘務員安全行車影響因素指標體系；

5、s3，基于所述指標體系構建dematel方法；其中，所述dematel方法的構建依據包括：對所述指標體系內的各個要素進行兩兩比較，基于所述指標體系中各要素之間的邏輯關系和直接影響矩陣計算每個要素對其它要素的影響度以及被影響度，從而計算每個要素的原因度與中心度并確定要素間的因果關系和每個要素在所述指標體系中的地位；其中，所述各個要素為風險因子；

6、s4，基于所述指標體系構建aism模型；其中，所述aism模型的構建依據包括：基于所述每個要素的原因度和中心度組成的決策矩陣得到關系矩陣，在經典的解釋結構模型ism基礎上，融入生成對抗網絡gan中的博弈對抗，通過相反的層級抽取規(guī)則，得出一對最簡的層次化的拓撲圖；

7、s5，基于所述dematel方法和所述aism模型進行方法分析，并給出對應的建議；其中，所述s5包括：對結果、層級及因果全系列和回路進行分析，最終根據結果給出建議。

8、優(yōu)選的，所述s1包括：

9、s11，確定一級指標，包括：通過文獻調研確認影響操縱員安全操縱的因素，所述影響操縱員安全操縱的因素包括人為因素、列車因素、軌道環(huán)境、行車行為、外部因素及社會因素中的一種或多種；基于所述影響操縱員安全操縱的因素確認影響操縱員安全操縱的4個一級指標，所述4個一級指標包括人為因素、列車因素、外部因素和社會因素；

10、s12，確定二級指標，包括：對應4個一級指標確定二級指標。

11、優(yōu)選的，所述s12的所述二級指標包括：

12、對于一級指標人為因素，二級指標包括：疲勞程度、操縱員的情緒狀態(tài)和心理因素、生理狀態(tài)、不良操縱行為、操縱員的態(tài)度和責任心、操縱員的決策能力和認知能力、信息和溝通以及安全意識；

13、對于一級指標列車因素，二級指標包括：列車的技術狀況、機械故障和設備損壞、新的安全技術和創(chuàng)新應用以及智能化操縱輔助系統(tǒng)；

14、對于一級指標外部因素，二級指標包括：動物或行人以及其他列車；

15、對于一級指標社會因素，二級指標包括：社會環(huán)境、文化背景、經濟狀況、工作環(huán)境、教育水平以及社交關系和人際交往。

16、優(yōu)選的，所述s2包括：

17、s21，基于操縱安全領域專家訪談和問卷調查分析方法對所述一級指標和二級指標進行調整，建立初步機車乘務員安全行車影響因素指標體系，選取所述一級指標和二級指標中的多個影響因素指標；其中所述初步機車乘務員安全行車影響因素指標體系與s11所述影響操縱員安全操縱的因素對應歸屬為人為因素、列車因素、軌道環(huán)境因素、行車行為因素、社會因素以及外部因素六大分析指標；

18、s22，從所述初步機車乘務員安全行車影響因素指標體系中刪除部分不合格指標，合并具有相似性的指標，對部分指標進行修改。

19、優(yōu)選的，所述s3包括：

20、s31，基于風險因子fi對風險因子fj的影響程度，將其編碼為直接影響矩陣oij，具體編碼方式為oij＝fi對fj的影響程度，規(guī)定當i＝j時，oij＝0，其中i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,…,n；

21、s32，基于式(1)對直接影響矩陣o進行歸一化，得到規(guī)范影響矩陣m；

22、

23、s33，根據式(2)計算綜合影響矩陣t(tij)，其中i表示單位矩陣；

24、t(tij)＝m(i-m)-1???(2)；

25、s34，基于所述綜合影響矩陣t(tij)計算影響度di、被影響度ci、中心度mi與原因度ri，它們是四種度量要素在方法里影響程度的度量準則，公式如下(3)-(6)所示，其中i＝1,2,3,…,n；j＝1,2,3,…,n；t(ij)為綜合影響矩陣t的元素；

26、

27、mi＝di+ci??(5)；

28、ri＝di-ci??(6)。

29、優(yōu)選的，所述s4包括：

30、s41，基于所述每個要素的原因度和中心度組成決策矩陣，引入閾值λ(λ∈[0,1])，按照如下公式(7)中的偏序規(guī)則得到關系矩陣a；其中關系矩陣a由aij組成：

31、

32、s42，為進一步考慮因素自身的影響作用，根據以下公式(8)計算整體關系矩陣b；其中i表示單位矩陣；

33、b＝a+i?(8)；

34、s43，基于如下公式(9)對所述整體關系矩陣b進行連乘，計算可達矩陣r；

35、r＝bk+1＝bk≠bk-1???(9)；

36、其中k是指整體關系矩陣b的k次冪；

37、s44，基于結果優(yōu)先原則和原因優(yōu)先原則的抽取規(guī)則，對可達矩陣r進行層級和區(qū)域的劃分，并基于公式(10)計算骨架矩陣s；

38、s＝r-(r-i)2-i???(10)；

39、s45,繪制對抗多級遞階解釋結構模型，進而基于所述對抗多級遞階解釋結構模型進行分析。

40、優(yōu)選的，所述s5對結果、層級及因果全系列和回路進行分析，最終根據結果給出建議包括：

41、s51，對結果進行分析，包括原因度分析、中心度分析、影響度分析和被影響度分析；其中：所述原因度分析用于反映了一個因素對方法整體的貢獻程度，原因度越高的因素對方法的影響越大，被認為是方法中的關鍵因素；所述中心度分析表示一個因素在整個因果網絡中的位置，即它在因果關系中的地位和重要性；所述影響度分析包括分析某一因素對其他因素的影響程度；在dematel中，通過量化影響因素之間的關聯程度來確定各因素之間的影響度；所述被影響度分析用于分析某一因素受到其他因素影響的程度，從而確定受到了其他因素的影響較大的因素。

42、s52，對層級及因果全系列分析，包括根本致因分析、過渡致因分析和臨近致因分析；其中：所述根本致因分析中根本致因階為對抗層級圖中最下層因素的并集，本質致因階因素只發(fā)出有向箭線，而不接收有向箭線，即只影響其他因素而不被其他因素所影響；所述過渡致因分析包括除去本質致因階與臨近致因階因素后位于對抗層級圖中層的因素，其既接收有向箭線、又發(fā)出有向箭線，既可被其他因素所影響.又影響其他因素；所述臨近致因分析中的臨近致因階為對抗層級圖中最上層因素的并集,臨近致因階因素只接收有向箭線，而不發(fā)出有向箭線，即只被其他因素影響而不影響其他因素,臨近致因階因素是影響操縱員安全操縱影響的最直接因素；

43、s53，對回路進行分析，其中所述回路是所述影響因素間存在強連接；

44、s54，基于所述s51-s53的分析，采取綜合性、系統(tǒng)性的措施，促進機車乘務員的安全操縱，提高整體安全操縱水平。

45、本發(fā)明的第二方面還提供一種基于dematel-aism的機車乘務員安全操縱影響因素分析方法，包括：

46、影響因素指標選擇模塊，用于選擇影響因素指標；其中，所述選擇影響因素指標包括：通過大量文獻調研，初步建立影響因素框架，所述影響因素框架涵蓋人為因素、列車因素、軌道環(huán)境、行車行為、外部及社會因素中的一個或多個，其中，不同的影響因素會產生不同程度的影響；

47、機車乘務員安全行車影響因素指標體系構建模塊，用于基于所選擇的所述影響因素指標識別影響因素，并構建機車乘務員安全行車影響因素指標體系；所述機車乘務員安全行車影響因素指標體系構建模塊基于操縱安全領域專家訪談和/或問卷調查分析對所選擇的所述影響因素指標進行調整，從而獲得機車乘務員安全行車影響因素指標體系；

48、dematel方法構建模塊，用于基于所述指標體系構建dematel方法；其中，所述dematel方法的構建依據包括：對所述指標體系內的各個要素進行兩兩比較，基于所述指標體系中各要素之間的邏輯關系和直接影響矩陣計算每個要素對其它要素的影響度以及被影響度，從而計算每個要素的原因度與中心度并確定要素間的因果關系和每個要素在所述指標體系中的地位；其中，所述各個要素為風險因子；

49、aism模型構建模塊，用于基于所述指標體系構建aism模型；其中，所述aism模型的構建依據包括：基于所述每個要素的原因度和中心度組成的決策矩陣得到關系矩陣，在經典的解釋結構模型ism基礎上，融入生成對抗網絡gan中的博弈對抗思想，通過相反的層級抽取規(guī)則，得出一對最簡的層次化的拓撲圖；

50、影響因素分析模塊，用于基于所述dematel方法和所述aism模型進行方法分析，并給出對應的建議；其中，所述影響因素分析模塊對結果、層級及因果全系列和回路進行分析，最終根據結果給出建議。

51、本發(fā)明的第三方面提供一種電子設備，包括處理器和存儲器，所述存儲器存儲有多條指令，所述處理器用于讀取所述指令并執(zhí)行如第一方面所述的方法。

52、本發(fā)明的第四方面提供一種計算機可讀存儲介質，所述計算機可讀存儲介質存儲有多條指令，所述多條指令可被處理器讀取并執(zhí)行如第一方面所述的方法。

53、本發(fā)明的方法的有益效果：

54、本發(fā)明提供了一種科學的方法來評估和優(yōu)化機車乘務員安全操縱的關鍵因素，從而實現了對機車乘務員安全操縱因素的客觀識別和分析，提高了分析的客觀性和科學性，提高鐵路運輸的安全性和效率，同時幫助相關部門或個人更好地了解機車乘務員安全操縱的現狀和潛在風險，從而采取相應的措施。與傳統(tǒng)的安全分析方法相比，本發(fā)明實現了對機車乘務員安全操縱因素的客觀識別和分析，提高了分析的客觀性和科學性；構建了基于dematel-aism的綜合分析方法，使得可以對各因素進行綜合分析，為決策者提供更有針對性的參考，為提升機車乘務員安全水平提供了更科學、更有效的手段。具體包括：

55、1、綜合考慮影響機車乘務員操縱因素識別及指標體系構建

56、經過鐵路操縱安全領域專家訪談、問卷調查分析等方法對大量重復因素以及與其他列車操縱員影響因素進行調整和區(qū)分，具體為：刪除了分析目的不明顯，科學性不強的指標，合并了相似性較強的指標，對部分指標進行修改使其并且易于理解，且可操作性更強。最終得出機車乘務員安全行車影響因素指標框架，框架包含4個一級指標，23個二級指標。

57、2、dematel方法和aism模型相結合

58、dematel方法和aism模型在分析影響機車乘務員安全操縱的因素時各有其局限性。dematel方法能夠定量分析因素之間的相互關系，但可能忽略了因素之間的競爭和對抗關系，導致對于復雜方法的解釋不夠全面。而aism模型雖然考慮了對抗的思想，能夠更深入地展示內部要素之間的關系，但可能缺乏dematel方法的定量分析能力，難以準確評估各因素之間的影響程度?；诖?，本文提出的dematel-aism模型中dematel方法提供了定量分析的能力，可以準確評估因素之間的相互影響程度；而aism模型考慮了對抗關系，能夠更全面地理解各因素之間的競爭和對抗關系。通過結合兩者，可以更全面地把握方法的復雜性，識別出更準確、更全面的影響因素，為提高鐵路行車安全提供更有效的方案和保障。