基于模糊综合评价的城市轨道交通运营安全综合评价

李晓培，段朝阳，孙 磊

(1.铁道警察学院，河南 郑州 450053；2.天津轨道交通运营集团，天津 300392)

党的十八大以来，伴随我国城镇化快速发展大潮，我国城市轨道交通行业进入高质量发展的黄金期，由2012年底的17个城市2 064 km，到2019年12月的40个城市6 736.2 km，线路规模增加4 000多km，在城市公共交通系统中发挥着骨干作用。2019年9月25日，习近平总书记在考察北京市轨道交通建设发展情况时更是强调：城市轨道交通是现代大城市交通的发展方向。作为城市综合交通体系的重要组成部分，城市轨道交通将是解决大城市病的有效途径，也是建设绿色城市、智能城市的必然之路。

城市轨道交通运营里程的迅速增加、线网规模的不断扩大，给城市轨道交通运行安全带来了极大的压力。由于其具有场地狭小、客流密度大、密闭程度高等特点，一旦发生危险事件，极易造成乘客伤亡和财产损失，社会影响十分巨大，后果极其严重。因此，对城市轨道交通运营安全进行研究具有重要意义。王茁等从成本、安全、服务三个方面对影响城市轨道交通运营安全的相关因素进行研究，建立城市轨道交通运营综合评价指标体系模型，采用模糊评价对所建模型进行系统评价。杨红梅从外部因素和内部因素两个方面对城市轨道交通运营安全的影响因素进行归纳总结，构建了包括5个二级指标以及22个三级指标的风险评估指标体系，并基于梯形模糊数理论、最小平方法等方法，建立城市轨道交通运行综合风险评估模型。本文以风险评估理论为基础，对城市轨道交通运营安全的影响因素进行分析，建立城市轨道交通运营安全模糊综合评价模型，最后通过实例进行综合分析评价。

1 城市轨道交通运营安全影响因素构成分析

1.1 人员因素

人是城市轨道交通运营安全系统的控制因素。主要包括车站工作人员以及外部乘客等人员因素。车站工作人员有站务员、行车调度员、客运值班员、管理人员等等。人的不安全行为是影响城市轨道交通运营安全的重要因素之一，而这些造成运营安全事故的人为因素包括了乘客和车站工作人员的不安全行为因素。乘客因素即乘客的不文明行为、乘客跌落站台、突发大客流可能导致的拥挤踩踏事件等等。车站工作人员的不安全因素主要有生理因素、心理因素和技术因素。主观上由于人员安全意识麻痹、违规操作等不安全行为，客观上由于人员操作技术不掌握、技术规章不熟悉、培训教育针对性不强等原因。

1.2 设备因素

(1)车辆系统

车辆系统的重要危险源由于机械部位故障、电气系统故障、制动系统故障、车门系统故障等主要部件的损坏、系统控制失常、误操作、人为破坏等因素，造成列车火灾、列车脱轨、列车相撞等事件。

(2)线路系统

线路系统的重要危险源为由于钢轨折断、无缝线路胀轨跑道、接触轨故障、感应板烧损或变形、道岔伤损、道床病害造成的列车延误、限速、停运，严重时可能引起列车脱轨等事件。

(3)供电系统

供电系统的重要危险源为由于牵引供电系统、动力供电系统故障造成大面积停电、运营中断等事件。

(4)机电系统

机电系统的重要危险源为由于电梯、扶梯故障伤人，通风系统、动力照明系统、给排水系统故障，防灾报警系统(Fire Alarm System)、环境与设备监控系统(Building Automatic System)应急情况下的不动作、误动作等。

(5)通信信号系统

通信信号系统的重要危险源为由于地面ATP或车载ATP故障、道岔控制故障、信号联锁故障、调度指挥系统中断，可能造成列车相撞、运行指挥失控、运营秩序混乱等事件。

(6)土建系统

土建系统的重要危险源为由于运营线路沉降、土建结构破损、异物侵限等原因造成，会引发列车运营中断、列车脱轨等严重事故。

1.3 环境因素

即人员及相关设备设施所处的外部自然环境、内部的作业环境和社会环境等。

(1)自然环境

由于强风、暴雨、大雪、大雾等恶劣天气或雷击、地震等各类自然灾害的发生，均会影响列车安全运营，可能导致设备故障及停机、基础设施遭破坏等。

(2)内部环境

车站工作人员的作业环境涵盖了站台、站厅、通道、隧道等区域并包括这些区域内的湿度、温度、照明等环境。工作环境在一定程度上会引起工作人员心理和生理上发生变化，并影响个人工作的进度和状态。

(3)社会环境

社会环境方面主要由于乘客的不安全行为、侵入运营区域、威胁控制区安全、人为破坏和恐怖袭击等，可能导致运营设备损坏、运营中断及乘客伤害等。

1.4 管理因素

即对城市轨道交通运营安全相关的一切活动的管理和控制。管理方面的危险源主要是管理者不作为和管理不到位，规章制度落实不到位，隐患整改治理不到位等因素，可能造成人员、设备设施等方面的安全问题。影响城市轨道交通安全的管理因素，主要有：规章制度不完善、安全管理不到位、安全生产投入不足等。

影响城市轨道交通运营安全的人员因素、设备因素、环境因素、管理因素之间相互作用、相互影响，任何一类风险因素都有可能引发城市轨道交通运营安全事故。城市轨道交通运营安全事故致因分析如图1所示。

图1 城市轨道交通运营安全事故致因机理体系图

2 城市轨道交通运营安全评价指标体系的构成

2.1 城市轨道交通风险评估指标体系

依据上文对城市轨道交通运营安全风险因素的分析，构建城市轨道交通运营安全风险评估指标体系层次结构。城市轨道交通运营安全风险评估指标体系由目标层、准则层、指标层3个层次构成。将城市轨道交通运营安全水平作为目标层，是风险评估的目的；将人员因素、设备因素、环境因素、管理因素作为准则层，反映目标层的因素；将乘客、车站工作人员、车辆系统、供电系统、通信信号系统、线路系统、机电系统、土建系统、自然环境、内部工作环境、社会环境、规章制度、安全管理、安全投入等14个具有代表性的影响因素作为风险评估目标的指标层，从而确定了城市轨道交通运营安全风险评估指标体系，如图2所示。

图2 城市轨道交通运营安全风险评估指标体系

2.2 风险指标权重的确定

本文选取天津地铁相关车站作为验证对象，通过现场调研、咨询专家学者、收集文献资料等方式，对大量数据进行整理分析，以此为基础对该市城市轨道交通运营安全模糊综合评判模型进行验证。

(1)构建判断矩阵

参照判断尺度，依据搜集的大量事故数据进行分析，并邀请相关领域专家对各影响因素进行两两关系分析，基于层次分析法最终确定如表1～表5所示的各影响因素判断矩阵。

表1 风险指标层A-Bi判断矩阵

表2 风险指标层B1-Ci判断矩阵

表3 风险指标层B1-C1判断矩阵

表4 风险指标层C3-C1判断矩阵

表5 风险指标层B4-C1判断矩阵

(2)层次总排序及一致性检验

由表1～表5可知，每个风险指标层的一致性检验结果都是CR<0.10，表明其一致性都在可接受范围内。因此最终得到各个指标的权重排序情况如表6所示。

表6 城市轨道交通运营安全指标权重汇总表

①在城市轨道交通运营安全风险综合评价中，由表6可知设备因素在四大运营安全影响因素中权重最大，权重值为0.587 2。它的下一层指标中，通信信号系统指标所在的权重最大，高于设备因素指标中同层次的其他各个指标。表明在城市轨道交通运营系统中，设备因素对于城市轨道交通运营安全起着至关重要的作用，而通信信号系统的可靠性和安全性对于城市轨道交通运营安全十分关键，需要提高通信信号系统的安全性和可靠性。

②从表6可知人员因素指标权重为0.217 9，在准则层中排在了第二位，其下一层指标中乘客指标权重最大。表明在城市轨道交通运营系统中，乘客的素质以及安全意识还有待于提高。需要着重加强针对公众文明安全乘车的培训教育，提高乘客的自身素质和公共安全意识以及突发事件应对能力，同时也要加强车站工作人员的工作能力和职业素质。

③从表6可知环境因素指标权重在四大运营安全影响因素的指标权重中排第三位，为0.122 8，它的下一层指标中社会环境的权重最大。这表明近几年社会治安事件在人员较为密集的地铁中发生的现象越来越多。因此加强地铁的安全防范措施也是地铁发展过程中不可或缺的一个环节。

④从表6可以看出管理因素指标权重为0.072 2，在准则层中排在了第四位。它的下一层指标中规章制度所在的权重最大。这也说明规章制度是城市轨道交通系统高效运行、安全管理的前提。规章制度的不完善，可能会导致安全措施制定不够规范、安全管理出现漏洞、管理职责分配不清、面对安全隐患时交流沟通存在困难等问题，这些都会降低城市轨道交通系统的安全性。因此要重视健全完善的规章制度对于城市轨道交通运营安全的重要性。

3 城市轨道交通运营安全系统模糊综合评价

对该市城市轨道交通运营系统按照人员因素、设备因素、环境因素、管理因素四个方面的因素进行模糊综合评价。为了更好地评价该市城市轨道交通运营系统，我们采用调查问卷的方法征询相关地铁员工及有关研究领域的科研学者，对评价指标的各项因素进行打分，根据每位专家打分，统计其所属的范围(即在每个范围内专家打分的所占的比例)，以获得有关城市轨道交通运营系统的相关评价数据。在城市轨道交通运营安全水平的评价中，我们取评价集为{很安全，较为安全，安全，较不安全，很不安全}。

3.1 人员因素评价

首先对人员因素的二级指标进行量化评价，包括乘客、车站工作人员两个方面，得到如下结果。

人员因素评价矩阵

由表2可得各单因素的权重是

W1=(0.833 3,0.166 7)

计算评判矩阵

B1=W1·R1=(0.833 3,0.166 7)·

=(0.196 7,0.316 7,0.403 3,0.066 7,0.0167)

进行归一化处理后得

3.2 设备因素评价

对设备因素的二级指标车辆系统、供电系统等六个方面进行量化评价，结果如表8所示。

表7 人员因素评价表

表8 设备因素评价表

计算过程如3.1所示，最终进行归一化处理后得

3.3 环境因素评价

对环境因素的二级指标自然环境、内部工作环境、社会环境等三个方面进行量化评价，结果如表9所示。

表9 环境因素评价表

计算过程如3.1所示，最终进行归一化处理后得

3.4 管理因素评价

对管理因素的二级指标规章制度、安全管理、安全投入等三个方面进行量化评价，结果如表10所示。

表10 管理因素评价表

计算过程如3.1所示，最终进行归一化处理后得

3.5 评价结果分析

根据量化评价分级表11可得

表11 量化评价分级表

因此人员因素、设备因素、环境因素、管理因素的得分依次为3.610 3，3.803 5，3.802 4，4.136 1，其中人员因素、设备因素、环境因素均处于较为安全与安全之间，管理因素处于很安全与较为安全之间。这几个因素的安全级别排序为：管理因素>设备因素>环境因素>人员因素。

对人员、设备、环境、管理等四个因素进行模糊综合评价后，再对城市轨道交通运营安全水平进行综合评价。城市轨道交通运营安全水平的单因素评价矩阵为

B=W·R=(0.217 9,0.587 2,0.122 8,0.072 2)·

=(0.211 7,0.436 7,0.292 0,0.044 8,0.014 9)

则该城市轨道交通运营系统安全评价总得分为

通过以上计算可得，该城市轨道交通系统安全水平的综合评价分值为3.785 8，因此，整个系统安全级别处于中等偏好的安全水平。其中人员因素和环境因素的评价分值比较低，应加以重点防护，提高其安全等级。

4 结 论

本文基于风险评估理论，从人员因素、设备因素、环境因素、管理因素等四个方面构建城市轨道交通运营安全综合评价指标体系，提炼出包括乘客、车站工作人员、车辆系统在内的14个二级指标，采用层次分析法来确定各个指标权重，基于模糊综合评价模型对天津城市轨道交通运营安全风险评估做了相关研究，通过实证分析得出其处于安全到较为安全的水平，说明该市的城市轨道交通运营安全水平达到了比较满意的程度。