基于WSR方法论的道路大件运输风险辨识与防控研究

宋志刚，张 巧，孙大尉

（1.郑州航空工业管理学院管理工程学院，河南郑州 450046；
2.北京交通大学经济管理学院，北京 100044）

大件运输是指载运单个不可解体货物时，车货的总长度、总宽度、总高度、总质量和轴荷参数至少有一项超出《汽车、挂车及汽车列车外廓尺寸、轴荷及质量限值》（GB1589-2016）规定的道路运输。随着“一带一路”倡议的提出、“交通强国”战略的实施，逐渐增多的风电、冶金、石化、路桥等大型工程项目需要安全可靠的大件运输服务。港珠澳大桥大型桥梁模块运输、中广核云南大姚茅稗田风电项目风叶运输、中铁隧道盾构机运输等诸多具有代表性的大件运输成功案例，不仅为工程项目的顺利推进提供了有力支撑，也为大件运输行业的安全管理积累了经验。但是，不可否认的是，整个行业在安全管理方面还存在着一些薄弱环节，专业人员和服务机构的保障能力不足、安全管理机制不健全、行业自律意识不强等问题仍然比较突出。2021年湖北鄂州发生的桥梁侧翻事故、2020年沪渝高速大件运输车辆撞击天桥事故等不仅危及人员生命安全、损坏周边设施设备，承运货物自身受损以及因此阻滞工程项目进度造成的损失更是难以估量。辨识风险因素，探索各风险因素间的作用机理，对于大件运输安全管理至关重要。

当前，大件运输安全的研究集中于安全技术和风险分析两方面。在安全技术方面，主要涉及大件运输路线［1］和车辆载荷的选择［2］、捆扎加固工艺［3］、桥梁通行性［4］等。在风险分析方面，引发大件运输安全事故的风险因素较为复杂，对于风险因素的辨识，主要侧重于技术、经济、环境、管理风险等物理和事理层面因素［5-6］，或是倾向于人员、车辆、货物、道路、环境风险等物理和人理层面［7-8］；
对于风险辨识的方法，包括基于事故树分析的风险因素重要性排序［9］，采用多目标优化模型计算风险、费用最小化的优化路径［10］，或者从事故结果及其风险源角度在威胁和后果间建立安全屏障的Bow-tie方法［11］。这些研究成果提供了很好的借鉴，为本文的研究提供了思路。但是，当前研究仍然存在风险因素分析不够全面，没有统筹兼顾物理、事理和人理等多个方面，风险辨识缺乏理论支撑和科学依据，少有揭示风险因素间作用机理等不足之处。

作为一个多因素影响的复杂系统，大件运输活动中导致事故发生的风险因素往往不是单独起作用，诸多因素间存在复杂的致因机理和相互作用关系，厘清风险因素间的层次和结构关系，有助于提升大件运输的安全管理水平。本文以WSR方法论为指导，基于道路大件运输全过程，从物理、事理和人理三个维度进行全面分析，科学辨识大件运输系统中的风险因素，采用阈值改进的集成DEMATEL-ISM法探析因素间的作用机理，构建大件运输风险因素多级递阶结构模型，明确因素间的层次和结构关系，直观揭示事故致因路径，据此提出风险防控措施，为大件运输企业安全管理提供参考。

（一）道路大件运输风险辨识的基本单元

为便于风险辨识工作的开展，避免出现遗漏，通过查阅相关资料、参考《道路大型物件运输规范》（JT/T 1295-2019）中的主要流程步骤、结合企业实地调研，描绘出道路大件运输的整体流程，将其划分为运输准备、货物装载和运输执行三个阶段，并以每个阶段作为一个风险辨识的基本单元，如图1所示。

图1 道路大件运输流程

运输准备阶段：具有道路大件运输资质的企业在接到运输指令时应首先收集设备基本参数和运输图，了解托运货物外形尺寸、总重、重心位置、运输支重面和捆绑加固点位置以及起运地和目的地等基本信息，充分了解托运货物在防护、防潮、抗变形、冲撞等方面的特殊要求。联系沿线路政部门办理通行许可证，根据运输路线安排及时进行道路清障与修缮工作，联系道路大件运输护送执行方进行运输的警示、引导、协调、监护通行、跟踪服务等，拟定全流程的运输方案。

货物装载阶段：根据运输方案，考虑货物品类、重量等选择合适类型和载荷的承运车辆，进行车辆调遣、组装及调试工作，随后至装运地，采用适当的装载技术和捆扎工艺进行大件货物的装载和捆扎加固作业，并办理相应的货物交接手续。

运输执行阶段：安排合适的驾驶员和护送车队进行运输的执行与护送，包括运输途中的实时监管和异常处理，以及到达目的地后的卸载、验货和交接作业。保证承运货物的质量和完整性，及时汇报运输途中状况，交流意见以改进服务。

（二）道路大件运输风险辨识

物理-事理-人理（Wuli-Shili-Renli，简称WSR）方法论，是顾基发教授结合中国传统思辨思想所提出的定性与定量相结合的系统方法论［12］，其核心内涵是懂物理、明事理、通人理。WSR方法论能够比较全面地考量各方面影响因素，在解决复杂系统问题时具有独特的优势，已经广泛应用于项目风险管理研究［13］。本文在辨识大件运输风险时，以WSR方法论为指导，通过资料分析和实地调研两种方式，围绕物理、事理、人理三个维度和三个基本单元开展大件运输风险辨识。

1.基于文献资料和大件运输事故案例集提取风险因素。文献研究方面，相关学者对道路大件运输的风险辨识与划分见表1。大件运输事故案例集研究方面，统计分析2020年沪渝高速大件运输车辆撞击天桥事故、海张高速大件运输车辆撞断桥墩事故、2015年大件运输重型半挂车相撞事故、桥梁坍塌大件车辆落水事故、大件车辆山区弯道侧翻事故、大件设备桥式车组高速公路侧翻事故等，溯源风险因素，主要包括“人的不安全行为”如疲劳驾驶、违规操作、作业员安全意识淡薄等以及“物的不安全状态”如车辆故障、货物装载不合理、道路通行性差等。

表1 大件运输风险因素划分及文献来源

2.对河北、四川、重庆三个省、市的7家大件运输企业进行实地调研，从承运企业角度进一步完善风险因素体系。根据受访企业要求，对其名称进行处理，调研概况见表2。通过对企业项目经理的访谈，了解掌握大件运输实际作业中的潜在风险隐患，主要涉及职工安全意识和行为、运输护送资质、人员和车辆配置、结合货物特性合理装载加固等。

表2 实地调研企业列表

结合上述资料，经过与行业协会和上述企业技术专家的多轮商讨，最终凝练为15项风险因素，如图2所示。各项因素指标解释见表3。

表3 道路大件运输风险因素解释

图2 道路大件运输风险因素体系

（一）方法和模型介绍

大件运输安全受多种风险因素影响，并且因素间存在着复杂的作用机理，要有效识别影响大件运输安全的关键因素、明晰因素间的作用路径，需要寻求能辨识关键因素并明确其相互作用关系的方法。

决策试验与评价实验室法（Decision Making Trial and Evaluation Laboratory，DEMATEL）是以矩阵和图论为工具的系统因素分析方法，可用于量化风险因素间的相互影响关系［14］。但是，传统DEMATEL法在阈值设定上多采用专家商定法以剔除系统的冗余信息，具有较强的主观性。将最大类间方差算法（也称OTSU算法）应用到阈值确定问题上，能够在简化系统的同时维持复杂事物之间的内在机理［15］。解释结构模型（Interpretative Structural Modeling，ISM）通过建立可达矩阵划分因素层次，以条理清晰的多级递阶结构模型来呈现关系冗杂的复杂系统［16］。将两种方法组合使用，既可识别大件运输复杂系统中的关键风险因素，又可清晰呈现因素间关联关系和作用路径，实现优势互补。基于阈值改进的DEMATEL-ISM法的建模流程如图3所示。

图3 基于阈值改进的DEMATEL-ISM法建模流程

（二）基于阈值改进的DEMATEL-ISM法步骤

1.确定直接影响矩阵B。由m位专家对图2所示风险因素体系A(ai∈A，i=1，2，3，…n)中因素间对因素j的影响而导致风险事故的程度，平均化处理后得到直接影响矩阵B。

2.为消除量纲不同带来的影响，将矩阵B规范化处理得到规范化直接影响矩阵C。

3.计算综合影响矩阵T。为进一步考虑风险因素之间的间接影响关系，可通过直接影响与间接影响的累加来确定综合影响矩阵，即综合累加因素i对因素j的直接影响程度以及因素i通过影响其他因素而间接影响因素j的程度。

4.计算影响度fi、被影响度ei。影响度fi表示因素i对其他因素的综合影响程度；
被影响度ei表示因素i受其他因素的影响程度。

5.计算中心度Mi和原因度Ni。中心度Mi表示因素i受其他因素的影响，可用以衡量因素i在系统中的重要性程度；
原因度Ni表示因素i对其他因素的影响，即风险因素之间的因果关系的重要性程度。

6.确定阈值λ。根据OTSU算法，将综合影响矩阵T中元素按其数值大小所代表的影响关系强弱降序排列，分为强影响关系和弱影响关系两组，通过迭代计算分析不同组合下的类间方差，当类间方差最大时，两组影响关系的内部整体性最强且组间差距最大，此时取强影响关系组中的最小值为阈值λ，作为区分显著影响关系与不显著影响关系的临界值。

7.计算整体影响矩阵H。在综合影响矩阵的基础上考虑因素自身的影响，其中I为单位矩阵。

8.计算标准化可达矩阵K(K=[kij]n×n)。将综合影响矩阵中小于阈值λ的元素集忽略不计，以剔除系统中的较小影响关系，在不影响决策目标的前提下实现系统的简化。

9.对可达矩阵K进行级间划分并构建大件运输风险因素多级递阶结构模型。元素ai的可达集R(ai)是在可达矩阵K中由ai可到达的诸要素所构成的集合；
元素ai的前因集S(ai)是在可达矩阵K中可到达ai的诸要素所构成的集合。若可达集与前因集的交集等于可达集，则称其为最高级要素集L(ai)。

验证最高级要素集的判定是否成立，若成立，则在矩阵K中划出第i行和第i列。重复此步骤，直至划出所有因素。根据因素被划出的顺序，绘制多级递阶结构模型。

（一）模型应用

通过对调研企业的回访，邀请20位行业专家和企业管理者独立对大件运输风险因素间的相互影响程度进行评判。根据由于因素i对因素j的影响而导致运输事故的程度，按强、较强、一般、弱、无五个等级，分别赋值4、3、2、1、0。将上述数据收集整理后，进行平均化处理，得到直接影响矩阵B，见表4。

表4 直接影响矩阵B

根据DEMATEL-ISM法步骤逐步计算出规范化影响矩阵C、综合影响矩阵T和影响度fi、被影响度ei、中心度Mi、原因度Ni，对各因素的中心度按照由大到小的顺序进行排序，并根据原因度的正负判断因素属性，结果见表5。

表5 DEMATEL方法计算结果

以各项风险因素的中心度值为横坐标、原因度值为纵坐标，绘制大件运输风险因素因果关系图，以明确关键因素，更直观地展示原因因素和结果因素的分布概况，如图4所示。

图4 风险因素因果关系图

根据步骤6，采用OTSU算法得到临界阈值λ=0.107，结合阈值λ和整体影响矩阵H计算出可达矩阵K如下：

图5 大件运输风险因素多级递阶结构模型

（二）结果分析

根据中心度识别出关键风险因素进行重点防范。在DEMATEL法中风险因素的中心度越大，则该因素的重要程度越高，由表5可看出道路大件运输风险因素的重要性排序。其中，a10作业人员安排、a12人员安全意识、a13专业操作技能和a11安全教育培训四个因素的中心度显著高于其他因素，是道路大件运输系统中的关键风险因素，在风险防控中占据重要地位，应提高重视程度，着重进行防范化解。

风险因素分为原因因素和结果因素，不同类型因素应采取相应的针对性措施。由图4可知，因素a1、a2、a6、a11、a12、a13、a14位于坐标系的第一象限，属于原因因素，在整个大件运输系统中容易影响其他因素，在风险防控中需重点排查和预防；
而 a3、a4、a5、a7、a8、a9、a10、a15位于坐标系的第四象限，属于结果因素，易受原因因素以及结果因素中其他因素的影响，此类风险在防控时需注意挖掘其根源隐患。

大件运输风险因素多级递阶结构模型中，因素间的层次结构决定了风险的总体传递方向为本质致因向近邻致因传递。由图5可知，大件运输风险因素体系的近邻致因包括a8道路排障作业安排、a9护送资质审查、a15异常处理能力、a1车辆固有性能、a4捆扎工艺、a5交通状况、a6气象条件、a7卸载技术等，这些因素直接影响系统的安全状况，当系统处于较高风险水平时，对直接因素进行有效控制会有明显效果。系统中的过渡致因包括a10作业人员安排、a14信息传递正确性、a3装载技术等，这些因素通过相互作用以及作用于近邻致因而间接对系统风险产生影响。系统中的本质致因包括a11安全教育培训、a12人员安全意识、a13专业操作技能、a2货物特有属性，这些因素对系统安全的影响往往是潜移默化的，且同层因素之间亦存在相互作用。同时，采用DEMATEL-ISM法对风险因素间作用机理的探析结果基本符合“2-4事故模型”，即组织层面的安全文化和安全管理体系欠缺是根本原因，个人层面的习惯性行为、一次性行为和物态是直接或间接原因，在组织和个人行为的综合作用下，行为结果“事故和损失”发生。

本研究基于WSR方法论进行道路大件运输复杂系统的风险因素辨识，采用阈值改进的DEMATEL-ISM法分析风险因素间的相互关系和作用路径，对大件运输项目安全管理具有重要的参考价值，可为企业进行风险评价和风险防控提供辅助决策支持。研究得出以下结论：人理层因素作业人员安全意识和专业操作技能以及事理层因素安全教育培训和作业人员安排是关键风险因素；
造成安全事故的本质致因是人理-事理层面的企业安全文化和安全管理体系的欠缺，通过影响过渡致因并作用于近邻致因而引发安全事故；
物理层、事理层和人理层的风险因素存在交互影响，其中，人理层因素的影响作用更为明显。根据研究结论提出以下管理启示：

1.全面落实风险分级管控和隐患排查治理双重预防工作机制。在风险防控中，对于近邻致因和过渡致因的及时管控可取得立竿见影的效果，但往往无法根除风险隐患。企业应根据风险因素的层次结构及其关联关系和作用路径采取风险分级管控和隐患排查治理双重预防工作机制，针对不同层次的风险因素采取相应的管理对策。建立风险分级管控工作领导小组，明确风险管控责任，针对风险特点，从组织、制度、技术、应急等方面建立风险管控措施清单，指导并督查管控措施的落实实施。既要关注关键风险因素，又要排查治理根源隐患，建立起全员参与、全岗位覆盖、全过程衔接的闭环管理隐患排查治理机制。充分发挥人的主观能动性，密切关注并敏锐察觉车辆、货物、环境等的物理状态和变化，以主观能动先预后防，规避化解客观风险。

2.兼顾安全保障技术和安全文化的协调治理。大件运输承运企业不仅应严格落实《道路大型物件运输规范》中对于承运人资质、运输前准备、运输过程、货物交付验收以及装载技术、卸载技术、捆扎加固工艺等作业规范和技术方面的要求，还应重视安全文化培养和安全体系构建等。积极开展安全教育培训，引导职工牢固树立安全作业责任意识，自觉执行安全作业管理规定，营造全员重视安全预防、全员参与安全管理的文化氛围。同时，建立健全标准作业流程和行为规范，加强职工安全行为模式建设，切实提高职工的专业操作技能，促进安全行为的制度化和规范化，完善企业安全管理制度。通过安全保障技术和安全文化的协调治理，确保各种风险因素始终处于受控制状态。