高原城市轨道交通系统运营安全性研究

伊成山

[摘 要]本文以高原城市轨道交通运营安全着手，运用系统工程的理论原则，从人员因素、环境因素、设备设施因素、安全管理因素4个方面进行分析，建立了城市轨道交通运营系统安全综合评价指标体系。综合考虑高原城市运营安全系统的各种影响因素，将影响轨道交通运营安全的因素各项指标运用层次分析法进行处理，从而对城市轨道交通运营安全系统做出科学合理地安全性分析评价，并对如何提高轨道交通运营安全提出了应对措施，为相关管理部门提供依据。

[关键词]城市轨道交通系统;运营安全;层次分析法

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.02.084

[中图分类号]U239.5[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2020）02-0-04

0     引 言

青海省西宁市作为青藏高原最大的现代化城市，是典型的高原城市，自古以来就是内地和牧区的重要交通枢纽、集散中心，对有效应对区域突发事件、维护民族地区社会稳定等方面有重要特殊战略地位。全省将近一半的人口集中在西宁市区，而土地只是全省的1%。据统计，西宁城区机动车保有量为3.5人/辆。城市交通发展相对滞后，部分道路拥堵严重，地处高原环境，气候多变。城市形态特殊，四周有山围绕，东西南北方向发展不均衡。人口分布各个方向相对集中、客流需求日益扩大。在西宁市政府出台的《西宁市城市轨道交通线网规划》中提到，在西宁市主城区380 km2内，规划3条城区线和4条市域线组成西宁市轨道交通线网，在西宁主城区建设1、2、3号线，总长91.6 km。西宁市东西南北4个方向规划平安、多巴、甘河、大通4条线路，全长88 km。城市轨道交通运营安全性指在整个系统运营过程中，保障乘客和员工不受伤害以及设备不遭破坏的能力。城市轨道交通运营安全的宏观目标是保证乘客和员工安全以及设备财产良好。目前，在城市轨道交通系统安全研究方面，缺少完善成熟的运营安全性指标体系。城市轨道交通系统运营安全时时刻刻关系乘客的安全正点出行，影响整个城市的正常运转，西宁市作为高原城市，在前期还未投入使用时，需要对潜在的不安全因素及故障分类进行讨论，提出合理可行的指标体系，为运营管理人员提供理论依据，为高原城市在后期运营中，在构建运营安全指标、常见故障预防和事故应急处理体系提供有意义的参考。

1     城市軌道交通运营安全影响因素

城市轨道交通运营系统在高原环境下，是一个复杂多变的系统，利用“人-机-环-管”的理念分析高原城市轨道交通运营安全事故发生的原因，参考国内外典型城市的运营经验，主要包括人员因素、设备因素、环境因素和管理因素等。这4个主要因素互相关联、互相影响，任何一个风险因素都可能导致城市轨道交通运营安全事故发生，4个因素之间的关系如图1所示。

人员、设备、环境和管理因素之间相互联系、相互作用，任意一个因素出现问题都可能导致城市轨道交通运营系统发生安全事故。只有全面地通过综合分析处理人员与人员之间、人员与设备因素之间、人员与环境因素和环境与设备因素之间的关系，才能保障高原城市轨道交通高效安全运营，尽可能降低安全事故发生的概率和事故发生后造成的影响。

1.1   人员因素

人员因素主要是参与城市轨道交通运营组织与人员或乘客。包括轨道交通站务人员、随车人员、司机、行车调度人员、车辆设备检修及维护人员、企业管理人员和乘客等因素。结合国内外事故案例，造成轨道交通事故的主要原因是人，通常人员因素造成事故的原因主要包括：高峰期乘客不文明乘车发生踩踏事件、轨道车辆车门夹人、乘客扒门、乘客跳下站台、检修人员违章作业等危险因素。

1.2   环境因素

环境因素包括运营企业外部环境和企业内部环境，降低和消除不利于企业发展的外部环境因素的影响，营造良好的企业内部运营环境，对提高高原城市轨道交通运营安全行具有现实意义。外部环境因素对城市轨道交通运营安全影响很大，会导致非常严重的后果，外部环境因素主要指自然环境、社会环境。自然环境对城市轨道系统主要包括水灾、火灾、地质灾害和气候因素等。高原城市早晚温差比较大、冬季寒冷、气候多变，风沙很大，对车辆的构造要求比较高，不仅要适应高海拔寒冷地区，还要抗风沙，对城市轨道交通的安全运营安全有很多比内地城市更多的要求。社会环境因素在高原城市主要包括政治政策环境、高原地区经济发展环境、当地市民家庭环境、所配设备技术环境、高原地区社会风气等因素。内部环境包括运营企业员工的作业环境、人员组织、人员水平、企业内部社会环境以及车站高峰期大客流影响等。高原城市轨道交通运营企业要结合当地的实际情况，对存在的可能发生的自然灾害进行风险研判，制订切实有效可行的应急预案，不定期进行演练，总结经验，不断完善，把灾害发生的影响降到最低。同时也要借鉴经验，针对大客流等情况发生时，制定有效的应对措施，避免人为灾害发生。

1.3   设备设施因素

城市轨道交通系统属于集多种、多专业于一身的复杂系统，通常由轨道路线、车站、车辆、维护检修基地、供变电、通信信号、指挥控制中心等组成。在运营过程中，大部分运营安全事故都是由基础设备设施发生故障所造成的。车辆是轨道交通系统中最主要的部分，车辆的正常运行决定着对轨道交通的正常安全运营。轨道车辆常见故障结合国内城市的运营报告分析，故障主要包括主回路故障、轨道列车塞拉门故障、列车电气故障、车辆制动系统故障、车辆出轨等事故。若车辆在运行过程中发生类似故障，就会严重影响正常运营，导致晚点甚至停运，乘客滞留、城市交通拥堵等，严重会导致踩踏事故发生。

城市轨道交通机电系统由供电系统、信号系统、通信系统、自动售检票系统、环境控制系统、给排水系统、消防报警系统和系统控制与运行组成。此系统因涉及门类多，设备设施较复杂，增加了事故发生的不确定性。因此，要加强对此系统的监控与维护，以确保各设备设施系统正常工作和乘客的人身安全。通信信号系统是轨道交通运营过程中的控制手段，是完成运行组织与调度指挥的途径，设备信息化程度高、使用频率较高、系统种类繁多、运营初期缺乏相应的故障处理经验，所以故障发生概率较大。如果通信系统发生故障，就会导致车辆不能准点运营、安全和高效地为市民服务，影响乘客出行。供电系统为城市轨道交通系统日常用电、设备用电和列车用电提供保证，是城市轨道交通的重要组成部分，要预防由于设备电路短路，供电线路负荷超载运行、设备设施散热不足引起温度升高发生的火灾;还要预防运营线路接头接触不良等引发的电火花造成火灾等情况，都会造成非常严重的后果，所以要加强防护，防止火灾、爆炸、触电、踩踏等事故发生。整个轨道交通系统的正常运营依赖于车辆、轨道、供电、信号等设备的良好发展，而这些都是城市轨道交通系统中重要的设备因素，对这些关键的设备进行良好的维护能够有效避免安全事故发生。

1.4   安全管理因素

为了保证列车运行安全、正点，在集中调度、统一指挥的原则下，行车组织、设备、车辆检修、设备运行管理、安全保证等均由一系列规章制度来规范。科学有效的管理模式能促进城市轨道交通系统健康有序发展，而安全管理不合理，将导致组织管理混乱、监督管理缺失、作业人员安全意识不足、不按作业指导书违章操作、检修作业漏检漏修等现象发生以及运营中安全事故发生。规章制度不健全、管理水平低、安全设施投入不足等都会严重影响城市轨道交通系统安全运行。因此，要提高管理者水平，结合实际与经验完善规章制度，以保障城市轨道交通运营安全。

2     运营安全指标体系构建流程

通过对城市轨道交通发生的事故进行分析，发现城市轨道交通事故的主要风险因素包括人员因素、设备因素、环境因素和管理因素等。在此分析基础上，结合高原城市轨道交通运营安全的特点，构建适合高原城市轨道交通运营的安全风险评估指标体系，构建流程如图2所示。

构建城市轨道交通运行安全指标的基本流程是：通过参考已有的其他城市轨道交通运营系统的安全标准和规章制度，研究国内外城市轨道交通发生的事故，分析人员、设备设施、环境、管理等因素，结合指标选取原则，咨询专家后，确定尽可能反映风险评估目的的指标，建立科学的运营安全风险评估指标体系。

3     确定运营安全指标体系及评价

城市轨道交通运营安全指标体系重要的一方面是要有科学的依据，另一方面首先要符合高原城市轨道交通运营的客观实际情况，其次要系统地反映影响城市轨道交通运营安全水平的各个因素的影响程度。要紧紧围绕改善城市轨道交通运营安全这一目的，充分考虑整体与个体的内在相互联系，要综合各方面的因素，设计出既能反映运营安全事故的指标体系，易于实施，方便相关数据采集与获得，又能反映运营安全隐患的指标体系。科学、客观、合理、全面系统地构建安全风险评估指标体系是反映城市轨道交通运营安全风险评估的重要环节，合理的安全指标体系能帮助城市轨道交通运营管理者对运营安全的状态、安全风险水平进行全面准确地把控，帮助城市轨道交通运营企业进行有效的安全管理，提出解决运营安全问题的思路和方法，实现科学合理的安全管理，做到防患于未然，使城市轨道交通运营过程中各个安全风险因素都能处于可控状态，确保运营安全，保障乘客的人身安全。

3.1   建立递阶层次结构，确定指标体系

通过对影响城市轨道交通运营安全的各个因素深入分析，根据层次分析法（AHP）的基本思路和步骤，将问题层次化，根据运营安全问题的性质和需要实现的运营安全水平总目标分为不同的组成因素，按照各个因素之间相互关联及从属关系，将因素划分成不同层次，形成一个多层次的分析模型。

经过分析，城市轨道交通运营安全指标体系可分为3个层次。第一层次为目标层，反映城市轨道交通运营安全水平的高低;第二层为准则层，此层介绍了影响城市轨道交通运营安全的因素，是反映目标层运营安全水平的因素;第三层为指标层，从安全管理因素、运营组织及人员因素、设备设施应和环境因素4个方面确定了9个最具有代表性、比较全面的影响因素，组成城市轨道交通运营安全风险评估指标体系，如图3所示。

3.2   对指标体系进行评价

建立安全指标递阶层次结构以后，确定城市轨道交通运营上下层因素之间的隶属关系，针对相对重要性，从标递阶层次上下层几个因素之间分别进行两两比较，构造判断矩阵。为了让轨道交通运营管理者决策判断更有说服力，进行定量化，根据两因素相对重要程度赋予1～9比例标度，如表1所示。

采用1-9比率标度法进行判断，共构成5个判断矩阵，分别指目标层—准则层（1个）及准则层—指标层（4个），表示各指标之间相关关系和重要性比较关系，为A和B1、B2、B3、B4，B1和C1、C2、C3，B2和C4、C5，B3和C6、C7，B4和C8、C9共5个判断矩阵。假设因素BK下有A1、A2，…，An个因素与之有关联，经过两两比较得到BK下的判断矩阵，判断矩阵形式如表2所示。

對5个矩阵进行层次指标分析，以层次分析法原理确定相应权重单排序，并进行一致性检验。计算一致性指标，。计算与平均随机一致性指标的比例CR，，RI表示同阶平均随机一致性指标，可查文献取值。所有单排序的CR<0.10，表明每个矩阵的一致性可以在0.10的标准下接受。通过同层次单排序求得上一层次的权重，继而得到总排序。以构建的城市轨道交通运营安全评价指标体系为基础，通过联系实际，如城市轨道交通运营管理技术人员交谈，将层次指标的比较关系进行综合，得出运营安全评价指标权重排序，以此为评价指标的权重参考，进一步进行风险评价。此外，根据评价矩阵，确定高层次影响因素和低层次影响因素的关联性，并对各层次的指标进行等级划分，分别为高（A安全）、较高（B较安全）、一般（C临界危险）、较低（D危险），然后根据风险等级针对发现问题制定相应措施，以确保城市轨道交通运营系统的安全运营。

4     提高运营安全的方法

4.1   加强人员培训和设施设备日常维护

城市轨道交通运营系统实际运营过程中，交通设施经常会发生故障。为防止故障发生，必须加强对系统的各种设施设备维护和管理，建立切实可行的作业指导标准和考核办法，发现问题及早解决，采用“闭环”管理模式，做到每一个故障有人修、有人盯、有人查，尽可能消除隐性故障。防止过度修等人为造成故障发生，实行记名式检修。保证所有的设施设备有人按要求维护，有人包保，各设备始终处于良好状态，保证城市轨道交通系统安全高效运行。

4.2   采用高水平的轨道交通运营技术装备

结合国内外轨道交通运营企业的经验和技术，采用先进的轨道交通运营管理系统和生产作业管理系统，第一时间确定各个设施设备正常运行，使运营生产每一个生产环节处于可控状态，当发生问题后能有据可查，责任到人，实现闭环管理。采用先进的调度系统，保证信息通畅，完善应急处置体系，确保运营和生产过程高效、安全、可靠。

5     结 语

通过综合分析，建立了符合高原城市轨道交通运营系统具体情况的安全综合评价指标体系。综合考虑了影响高原城市运营安全的各种因素，将影响轨道交通评价因素，运用层次分析法对各项指标进行量化处理，做出科学有效的安全性分析评价。根据安全性分析评价，提出了相应解决办法，对防范高原城市轨道安全事故的发生有了比较具体的方法和应对措施。

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