1 引言
1.1 研究的背景和意义
到 2018 年底我国铁路总里程数达到了 13.1 万公里以上，位居世界第一，其中铁路桥占据了 40%以上，铁路桥健康监测的目的是对铁路桥结构进行监测，保证铁路桥结构足够可靠和安全，铁路桥健康监测系统脆弱性评价研究具有重大社会、经济、政治乃至军事意义。通常情况下铁路桥所处的环境恶劣，受力较大并且复杂，为保障其正常运营和服务，防止因铁路桥健康监测系统质量问题导致灾害发生，有必要对铁路桥健康监测系统进行脆弱性评价研究。随着国内外学者对铁路桥健康监测系统的深入研究，目前对铁路桥健康监测系统的研究手段已经比较可靠成熟，然而可靠性分析、系统集成和安全性是铁路桥健康监测系统研究的主流，但在他的脆弱性分析与评价方面研究的人却比较少。脆弱性是伴随着系统一直存在的，是导致系统发生故障或事故的核心要素，研究铁路桥健康监测系统能够从本质出发分析脆弱性因素帮助企业更全面更深入的提高产品效用减少成本、防止错误和事故。R 公司是一家从事铁路桥监测近十年的科技公司，主要从事铁路桥健康监测系统的研究和建设，其铁路桥健康监测系统应用到的项目涉及到国内大大小小近百个重要的铁路桥，R 公司除了拥有丰富资源和项目经验为基础支撑外，还应不断降低其铁路桥健康监测系统脆弱性等级，使其在未来能够持续发展，因此进行 R 公司铁路桥健康监测系统的脆弱性评价研究是很有意义的。
十几年的发展过程中 R 公司铁路桥健康监测系统由于脆弱性的存在导致在商务、技术和成本部分存在着以下问题：1) 商务上管理手段落后，资源配置不当，2) 技术上测量不准，误差范围较大，使用不便捷，3) 成本上浪费严重成本高效用低。由于这些问题的存在导致了R公司铁路桥健康监测系统存在着高度的脆弱性，距离该行业一流产品还有很大的差距具有很大的提升空间，该项研究能够帮助其减少差距，因此进行 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价研究是很有必要的。本文通过扎根理论从公司日志和相关文献中提取 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价指标，利用层次分析法建立R公司铁路桥健康监测系统的脆弱性评价体系，通过多级可拓算法计算得出脆弱性数值及等级，根据脆弱性评价的结果提出科学的改善建议，从而帮助 R 公司产品不断提高质量，通过提高该产品质量引起该行
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1.2 国内外研究现状
1.2.1 国内研究现状
国内相对于国外对脆弱性的研究起步比较晚，但由于中国研究人员众多，在很短的时间内就进行了如自然灾害学、金融学、生态学等比较系统的研究，研究的内容主要包括：脆弱性定性或定量评估以及脆弱性成因及对策分析等。
(1) 路桥结构监测和脆弱性概念
国内铁路桥健康监测系统作用方式主要有压力式、光纤光栅式、磁通量式和振弦式，光纤光栅式因其稳定可靠抗干扰能力强颇受欢迎。王浩(2014)展示了铁路桥健康监测系统索力检测技术的原理，通过 DSP+ARM 验证了铁路桥结构受力监测的可行性[1]；黄俊(2013)进行了光纤光栅压力传感器的研制和应用研究在文中介绍了光纤光栅在受到外力作用时其内部传递光的波长会发生变化的原理，其在文中比较了光纤光栅、磁通量和振弦三种铁路桥缆索索力测量设备的优缺点，介绍了光纤光栅传感器的研制过程证明了光纤光栅式铁路桥健康监测系统的可行性[2]。李月霞(2018)提出桥梁所处环境恶劣在时间、环境以及超载的长期作用下，其承重结构件会受到损伤，性能会下降，因此需要对其进行实时监测，光栅光纤传感器因抗干扰，精度高，稳定性好适合作为监测桥梁健康监测系统的传感器有着广阔的前景[3]；目前针对铁路桥健康监测系统的脆弱性评价研究是缺乏的，但在各行业对脆弱性的研究却是丰富成熟的。曹丁涛等(2015)提出结构脆弱性概念并介绍了结构安全的重要性，他认为脆弱性的研究要结合实际情况来进行[4]。何剑峰等(2017)提出脆弱性起源于医学他们认为通过建立模型和实验的方式可以科学的进行脆弱性研究[5]；李霞等(2015)提出了评价指标的概念并且认为用评价指标来计算脆弱性是比较科学的一种方法[6]；栗明(2014)认为脆弱性是可以通过人为活动改变的，他通过指标评价生态环境脆弱性状况并进行了水环境生态系统脆弱性的研究[7]；卢文刚等(2017)进行了公共安全管理脆弱性的研究，他们认为可以通过完善的管理措施减少甚至消除脆弱性引发的事故[8]；贾宁(2016)进行了社会脆弱性的研究，他构建了社会脆弱性评价模型，并进行了实证研究[9]；孙静月等(2017)提出系统的可靠性分析不能全面反映系统的缺陷，需要通过脆弱性评价来找出系统的脆弱性因素[10]。纪沿光(2016)指出脆弱性和威胁的耦合就是指的风险，他认为通过问卷调查得到的脆弱性评价相关数据科学可靠，能够正确计算出脆弱性程度[11]。这些文章介绍了脆弱性起源于医学其后在多个领域应用的演变过程，近几年众多专家学者在铁路设备中进行了深入广泛的研究，启发了本文进行 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性研究要深入一线结合实际提取指标构建模型来对 R 公司铁路桥健康监测系统进行脆弱性评价研究。
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2 基本概念和理论基础
2.1 脆弱性
2.1.1 脆弱性概念及基本特征
本文认为脆弱性是系统的一种能力，指的是系统抵抗不利干扰的能力。在干扰因素的作用下，由于系统存在着脆弱性因子，从而产生了或长或短的程度不一的不正常现象，它是系统客观存在的一种能力，可以通过系统脆弱性的暴露度，敏感度，适应度来衡量。脆弱性是一种指标可以很好的衡量出系统的可靠性，能够更好的对系统进行质量的管理通过不断降低系统的脆弱性使其不断完善，一个良好的系统脆弱性水平应该在可接受范围内。系统的脆弱性状态随时间变化如图 2-1 所示：
脆弱性源于医学早期的研究集中在自然科学领域，紧接着脆弱性的研究扩展到各个领域。如今脆弱性的研究已经从自然环境的脆弱性逐渐扩展到所有领域脆弱性，科学工作者关注的自然生态系统、工程面临的问题及工程对人文和环境造成的脆弱性等等，脆弱性的研究对象已经不仅仅限于传统的领域，随着技术的发展科学的进步，越来越多的领域将会被引入脆弱性研究；另一方面脆弱性的研究也不再是粗放的定性的研究，他的研究将会变得细致的定性和定量综合评价。
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2.2 铁路桥健康监测系统脆弱性
今天的社会，脆弱性广泛存在于各行各业中。首先环境生态学中的生态的稳定和机械工程学中系统的可靠性属于脆弱性问题，其次人们意识到一个系统做成以后还远远不够，还需要具备抵御干扰的能力，因此,我国的学者通过多种方法对脆弱性进行了系统的研究，认为对铁路桥健康监测系统脆弱性的评价应包含以下三方面。
2.2.1 脆弱性特征
(1) 暴露度
暴露度是指脆弱性因子在健康监测系统中暴露的位置，暴露的时间，传递的介质等，它反映的是脆弱性存不存在的问题，他代表脆弱性因子的个数。有脆弱性存在必然有暴露度可以量化，通过量化脆弱性因子的暴露度可以对铁路桥健康监测系统的脆弱性因子进行管理从而提高其精准性降低项目成本等。通过对铁路桥健康监测系统暴露度的研究从根源上对公司铁路桥健康监测系统进行管理，将脆弱性消灭在萌芽状态。一个良好的铁路桥健康监测系统他脆弱性的暴露度应该为零，项目相关方应该尽可能减少暴露度。
(2) 敏感度
系统对脆弱性因子所产生的反应时间反应幅度和反应限度是敏感度的评价指标，它反映的是脆弱性因子对系统的影响程度的问题。有脆弱性因子的存在就有可能导致质量事故的发生，通过预测和量化铁路桥健康监测系统的敏感度可以对铁路桥健康监测系统脆弱性进行分类管理，从而使得 R 公司铁路桥健康监测系统的应用范围更广，铁路桥健康监测系统脆弱性的敏感度研究可以将脆弱性因子导致的质量事故损失降到最低，一个好的铁路桥健康监测系统应该尽量减少敏感度，使得系统即使出现故障也能通过其他辅助手段进行弥补。
(3) 适应度
适应度是指系统在脆弱性因子作用后的恢复时间、恢复速度和恢复水平，它反映的是系统对脆弱性因子影响的调节能力。有脆弱性因子的存在就需要对其进行适应度量化，通过量化铁路桥健康监测系统脆弱性的适应度可以实现对铁路桥健康监测系统脆弱性因子引起的质量事故作出应急处理。铁路桥健康监测系统脆弱性的适应度研究可以方便的将脆弱性因子导致的质量事故作出妥善的事后处理。铁路桥健康监测系统的相关方需要积极的提高其适应度，使其在质量事故出现后能迅速的恢复从而减少损失。
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3 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性影响因素分析....................18
3.1 R 公司铁路桥健康监测系统现状.......................18
3.2 基于扎根理论的 R 公司铁路桥健康桥监测系统脆弱性因素识别.........19
4R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价体系构建.......................24
4.1 评价体系构建的思路和原则...........................24
4.1.1 思路 ...........................24
4.1.2 原则 ......................24
5 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价...................34
5.1 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价体系..........................34
5.1.1 数据的采集及预处理 ....................34
5.1.2 构造判断矩阵 ...........................34
5 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价
5.1 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价体系
5.1.1 数据的采集及预处理
R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价是采用扎根理论提取评级指标，应用层次分析法计算指标权重和多级可拓算法计算脆弱性数值结果来研究的。将第三章得到的 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价指标做成表格，邀请专家共 7 位(科研院校,咨询公司,政府,金融机构,承建单位,运营单位,社会资本方各一位)，通过三轮打分得到一致的结果，将打分的结果取平均值得到这个指标的分数，部分打分结果如表 5-1 所示。
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6 结论及展望
6.1 结论
本文针对 R 公司进行了铁路桥健康监测系统脆弱性评价研究，通过层次分析法和多级可拓算法构建评价体系，通过扎根理论从相关文献和公司日志等资料中提取的脆弱性评价指标对 R 公司有很强的针对性。利用企业日志的数据以及相关参考文献，通过与实践调研结合的方式，对影响铁路桥健康监测系统的脆弱性因素进行了系统的分析，在这个基础上针对 R 公司建构了 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价指标体系，并将这个模型应用在 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性的实际评价中，研究结果如下：
(1) 通过对脆弱性相关文献资料的学习，结合 R 公司铁路桥健康监测系统的特点，根据研究范围的界定，给出 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性的概念，认为脆弱性是抵抗干扰的能力，可以通过系统脆弱性的暴露度，敏感度，适应度来衡量。
(2) 通过扎根理论分析 R 公司铁路桥健康监测系统的公司日志和相关文献，得出了 R 公司铁路桥健康监测系统的脆弱性因素，利用层次分析法和多级可拓评价算法结合专家打分法建立了科学有效的 R 公司铁路桥健康监测系统评价体系。
(3) 本文通过 R 公司铁路桥健康监测系统脆弱性评价研究,得出 R 公司铁路桥健康监测系统的人员条件，保障措施，工作区熟悉程度，已有基础数据，工期，标定数据处理和解调仪传感器制作这几方面的脆弱性程度较高，需要加强改善，并给出科学的改善建议来完善 R 公司铁路桥健康监测系统。
参考文献（略）