運(yùn)輸系統(tǒng)中的危險(xiǎn)辨識(shí)及其安全控制

1、運(yùn)輸系統(tǒng)中的危險(xiǎn)辨識(shí)及其安全控制 摘 要:筆者將運(yùn)輸系統(tǒng)的危險(xiǎn)分為兩類：固有危險(xiǎn)、變動(dòng)危險(xiǎn)；并給出兩類危險(xiǎn)的定義；對(duì)構(gòu)成兩類危險(xiǎn)的因子進(jìn)行了深入的討論；提出辨識(shí)運(yùn)輸系統(tǒng)兩類危險(xiǎn)的基本方法，即靜態(tài)辨識(shí)法和動(dòng)態(tài)辨識(shí)法；對(duì)兩種方法的應(yīng)用范圍及條件進(jìn)行了初步界定。在對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)進(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí)的基礎(chǔ)上，就如何運(yùn)用控制論的理論與方法解決運(yùn)輸系統(tǒng)的安全控制問(wèn)題進(jìn)行探討；提出系統(tǒng)安全狀況的惡化實(shí)際上是系統(tǒng)中危險(xiǎn)因素失控的結(jié)果。保證系統(tǒng)安全的核心任務(wù)是對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)因子進(jìn)行控制。就運(yùn)輸系統(tǒng)而言，對(duì)系統(tǒng)變動(dòng)危險(xiǎn)因子的控制要比固有危險(xiǎn)系統(tǒng)困難。關(guān)鍵詞:運(yùn)輸系統(tǒng)；危險(xiǎn)辨識(shí)；安全1 引 言任何一技術(shù)系統(tǒng)，當(dāng)它造福于人類的同時(shí)，

2、也給人類帶來(lái)某些負(fù)面效應(yīng)。因?yàn)椋魏渭夹g(shù)系統(tǒng)都具有危險(xiǎn)性，運(yùn)輸系統(tǒng)亦不例外。由于運(yùn)輸系統(tǒng)中能量的巨大性、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及行為的動(dòng)態(tài)性和不確定性，系統(tǒng)的危險(xiǎn)更具隱蔽性和突發(fā)性，使得對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)危險(xiǎn)的辨識(shí)及控制較其他一般工業(yè)系統(tǒng)要困難得多。筆者從運(yùn)輸系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)功能及運(yùn)作方式人手，從方法論的角度探討運(yùn)輸系統(tǒng)危險(xiǎn)辨識(shí)問(wèn)題。2 運(yùn)輸系統(tǒng)中的危險(xiǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)人與物的位移為根本目的，任一運(yùn)輸系統(tǒng)只要具備了“車(chē)”、“路”兩個(gè)子系統(tǒng)，它就具備了運(yùn)輸功能?，F(xiàn)代化的運(yùn)輸系統(tǒng)要求系統(tǒng)應(yīng)具備安全、快速、準(zhǔn)時(shí)、舒適地實(shí)現(xiàn)人、物位移的能力。系統(tǒng)功能的提升使得系統(tǒng)的構(gòu)成、運(yùn)作、管理更趨復(fù)雜。就運(yùn)輸系統(tǒng)而言，無(wú)論其現(xiàn)代化程度

3、如何，也無(wú)論其采用何種運(yùn)輸方式(如鐵路、公路、航空、水運(yùn))，其基本構(gòu)成都可分為幾個(gè)子系統(tǒng)：載運(yùn)工具子系統(tǒng)、運(yùn)輸線路子系統(tǒng)、交通控制子系統(tǒng)、維修養(yǎng)護(hù)子系統(tǒng)、管理指揮子系統(tǒng)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可知：現(xiàn)代化運(yùn)輸系統(tǒng)是一個(gè)由管理、指揮子系統(tǒng)為中心的多子系統(tǒng)構(gòu)成的龐大的復(fù)雜系統(tǒng)。該系統(tǒng)是一個(gè)連續(xù)運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，系統(tǒng)中各要素始終處于變化之中，各要素間作用關(guān)系十分復(fù)雜。因此，系統(tǒng)的管理與運(yùn)作的困難程度大大高于一般工業(yè)系統(tǒng)，特別是系統(tǒng)的安全可控性，其復(fù)雜程度更是一般工業(yè)系統(tǒng)難以相比的。運(yùn)輸系統(tǒng)安全可控性的前提與核心是對(duì)系統(tǒng)中危險(xiǎn)的辨識(shí)，如果危險(xiǎn)辨識(shí)的問(wèn)題得以圓滿解決，安全控制的問(wèn)題便會(huì)迎刃而解。系統(tǒng)危險(xiǎn)是

4、客觀存在的，如何辨識(shí)才是關(guān)鍵所在。為了有效地對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)進(jìn)行辨識(shí)，運(yùn)輸系統(tǒng)中的危險(xiǎn)應(yīng)被分作兩類：一類為固有危險(xiǎn)，另一類為變動(dòng)危險(xiǎn)。所謂固有危險(xiǎn)是指由系統(tǒng)自身性質(zhì)與結(jié)構(gòu)所決定的，與系統(tǒng)共生的，對(duì)系統(tǒng)的安全始終構(gòu)成潛在威脅的，在某種條件下將會(huì)對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)作可靠性造成重大影響的一種客觀存在；所謂變動(dòng)危險(xiǎn)是指在系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，系統(tǒng)中各要素相互作用，在各種內(nèi)外部條件影響下，可能導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)惡化的一種變化著的客觀存在。以上對(duì)固有危險(xiǎn)與變動(dòng)危險(xiǎn)的闡述，可視為是對(duì)兩類危險(xiǎn)的定義，為了便于討論問(wèn)題，給出運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)作模型，如圖2所示。從圖2得知，人、物流進(jìn)入系統(tǒng)后，就變成了載運(yùn)工具流。載運(yùn)工具流是運(yùn)輸系統(tǒng)最基本的運(yùn)作

5、形式。鐵路系統(tǒng)是列車(chē)流，公路系統(tǒng)是機(jī)動(dòng)車(chē)流，民航系統(tǒng)飛機(jī)流，水運(yùn)系統(tǒng)是航舶流。對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)作的管理本質(zhì)是對(duì)系統(tǒng)中載運(yùn)工具流的管理。就安全而言，管理體現(xiàn)的則是對(duì)系統(tǒng)中“流”的疏導(dǎo)。疏導(dǎo)是為了避免“流”的紊亂?！傲鳌钡奈蓙y將會(huì)導(dǎo)致“流”的堵塞，甚至是沖突，致使系統(tǒng)狀態(tài)惡化引起功能下降或喪失。除了不可抗拒的原因外，運(yùn)輸系統(tǒng)中“流”的紊亂多由系統(tǒng)危險(xiǎn)引起。換句話說(shuō)，運(yùn)輸秩序的紊亂，系統(tǒng)危險(xiǎn)是主要誘因。在運(yùn)輸系統(tǒng)中，載運(yùn)工具流的速度應(yīng)視為是運(yùn)輸系統(tǒng)的固有危險(xiǎn)，速度是運(yùn)輸系統(tǒng)效率的重要體現(xiàn)。一般的工業(yè)系統(tǒng)，其效率與安全往往是矛盾的，企業(yè)管理的目標(biāo)就是在效率與安全間尋找平衡點(diǎn)，這一特點(diǎn)同樣適用運(yùn)輸系統(tǒng)。運(yùn)輸

6、系統(tǒng)在某種意義上速度與安全是對(duì)立的，呈現(xiàn)某種相互制約的關(guān)系。運(yùn)輸系統(tǒng)“流”的速度構(gòu)成系統(tǒng)的諸子系統(tǒng)能力(功能)的制約。本質(zhì)上講，諸子系統(tǒng)的能力，是由最小的子系統(tǒng)能力所決定。因此，從宏觀角度對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)固有危險(xiǎn)的辨識(shí)，可歸結(jié)為對(duì)各子系統(tǒng)功能水平的辨識(shí)。另外，需要說(shuō)明，隨著系統(tǒng)技術(shù)水平與管理水平的提高，系統(tǒng)中的“流”的速度亦不斷提高，其對(duì)“流速”起制約的因素可能隨條件的改變而改變，譬如可能由a子系統(tǒng)轉(zhuǎn)為b子系統(tǒng)。對(duì)固有危險(xiǎn)的辨識(shí)并不是一成不變的，而是變化的?！八俣取弊鳛檫\(yùn)輸系統(tǒng)的固有危險(xiǎn)，不管條件如何改變，卻是始終存在的。變動(dòng)危險(xiǎn)指系統(tǒng)中的危險(xiǎn)是變化的，這種變化具有3個(gè)基本特征：危險(xiǎn)程度的變化性，即

7、系統(tǒng)中的危險(xiǎn)隨系統(tǒng)內(nèi)外條件的改變發(fā)生程度上的變化，亦可能增大，亦可能減??；危險(xiǎn)軌跡呈隨機(jī)游走性，從宏觀角度表現(xiàn)為在各子系統(tǒng)間的游動(dòng)，類似于證券市場(chǎng)熱點(diǎn)板塊輪動(dòng)；危險(xiǎn)征兆的突發(fā)性，受人們對(duì)客觀事物的認(rèn)識(shí)水平限制，一些危險(xiǎn)征兆往往不易被查覺(jué)，待到被查覺(jué)已是非常明顯，故在感覺(jué)上是一種突變。鑒于以上分析，顯然對(duì)系統(tǒng)變動(dòng)危險(xiǎn)的辨識(shí)要比對(duì)固有危險(xiǎn)的辨識(shí)來(lái)得困難。3 運(yùn)輸系統(tǒng)的危險(xiǎn)辨識(shí)系統(tǒng)的危險(xiǎn)辨識(shí)在可操作層面應(yīng)歸結(jié)為對(duì)系統(tǒng)中危險(xiǎn)因子的辨識(shí)，運(yùn)輸系統(tǒng)的危險(xiǎn)分為固有危險(xiǎn)與變動(dòng)危險(xiǎn)兩類，故危險(xiǎn)因子也應(yīng)為兩類：固有危險(xiǎn)因子與變動(dòng)危險(xiǎn)因子。危險(xiǎn)因子存于各子系統(tǒng)，通過(guò)相互作用關(guān)系，在某種誘發(fā)因素作用下，對(duì)系統(tǒng)構(gòu)成威脅

8、或破壞，使系統(tǒng)狀態(tài)惡化，功能下降。對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)辨識(shí)分為兩個(gè)層面：總體辨識(shí)與局部辨識(shí)?？傮w辨識(shí)是第一步，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)的輸出進(jìn)行辨識(shí)。運(yùn)輸系統(tǒng)的輸出可用系統(tǒng)的質(zhì)量指標(biāo)“安全”、“正點(diǎn)”來(lái)表達(dá)。危險(xiǎn)辨識(shí)系統(tǒng)如圖3所示。圖3中系統(tǒng)的輸出“安全”、“正點(diǎn)”全面表征了運(yùn)輸系統(tǒng)的狀態(tài)。通過(guò)對(duì)輸出進(jìn)行辨識(shí)，可在整體上把握系統(tǒng)所面臨的危險(xiǎn)，了解危險(xiǎn)對(duì)系統(tǒng)的破壞程度，從而對(duì)系統(tǒng)輸入進(jìn)行調(diào)整。關(guān)于干擾，這里定義的是不可抗拒力，它對(duì)系統(tǒng)造成的危險(xiǎn)與破壞不在辨識(shí)之列。局部危險(xiǎn)辨識(shí)是對(duì)各子系統(tǒng)進(jìn)行的辨識(shí)。首先，對(duì)各子系統(tǒng)固有危險(xiǎn)因子的辨識(shí)，一般可對(duì)子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)做深入分析后即可獲得。譬如通過(guò)分析可知，系統(tǒng)中固有危險(xiǎn)因子應(yīng)

9、是“速度”、“駕駛疲勞”、“單調(diào)”、“極限反應(yīng)能力”、“線路曲線”、“線路交叉點(diǎn)”、“構(gòu)造速度”等。對(duì)于系統(tǒng)的變動(dòng)危險(xiǎn)因子的辨識(shí)，因變動(dòng)危險(xiǎn)因子的隱蔽性與隨機(jī)游走性，用一般分析方法很難得到滿意結(jié)果。變動(dòng)危險(xiǎn)因子的隱蔽性可通過(guò)對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)征兆的實(shí)時(shí)采集與分析進(jìn)行探查，而隨機(jī)游走性的危險(xiǎn)因子則要用概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)的理論與方法解決。其基本方法是對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)多年事故資料進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理，以期獲得變動(dòng)危險(xiǎn)因子的活動(dòng)規(guī)律。以上對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)因子的識(shí)別方法可歸結(jié)為兩類：對(duì)固有危險(xiǎn)因子的識(shí)別采用的是分析法，可稱為“靜點(diǎn)辨識(shí)法”；對(duì)變動(dòng)危險(xiǎn)因子的辨識(shí)是實(shí)時(shí)征兆采集與數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。該方法都具有動(dòng)態(tài)性質(zhì)，故而稱“為動(dòng)態(tài)辨識(shí)

10、法”。4 關(guān)于對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)危險(xiǎn)的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸系統(tǒng)危險(xiǎn)的有效控制，首先需要構(gòu)建一個(gè)完善控制系統(tǒng)。根據(jù)控制論原理，運(yùn)輸系統(tǒng)的安全控制系統(tǒng)應(yīng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4表明，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全控制，必須有危險(xiǎn)控制環(huán)節(jié)和危險(xiǎn)辨識(shí)環(huán)節(jié)共同參與和運(yùn)輸系統(tǒng)構(gòu)成一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。危險(xiǎn)辨識(shí)系統(tǒng)充當(dāng)反饋環(huán)節(jié)，危險(xiǎn)控制系統(tǒng)則是運(yùn)輸系統(tǒng)的前級(jí)輸入。由圖4看出，根據(jù)系統(tǒng)輸出進(jìn)行危險(xiǎn)辨識(shí)，再將辨識(shí)結(jié)果作為系統(tǒng)的輸入是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全控制的基本途徑。保持系統(tǒng)安全狀態(tài)良好的基本方法是對(duì)系統(tǒng)中的危險(xiǎn)因子實(shí)行有效的控制。就運(yùn)輸系統(tǒng)而言，首先要考慮的是對(duì)系統(tǒng)中車(chē)流速度的控制。車(chē)流速度的控制分兩個(gè)層面。第一層面是由系統(tǒng)技術(shù)條件與管

11、理水平?jīng)Q定的系統(tǒng)車(chē)流的目標(biāo)速度。系統(tǒng)車(chē)流的目標(biāo)速度問(wèn)題至關(guān)重要，關(guān)系到系統(tǒng)的效率與安全。系統(tǒng)的車(chē)流目標(biāo)速度的確定是一個(gè)過(guò)程，是一個(gè)關(guān)于系統(tǒng)固有危險(xiǎn)的辨識(shí)過(guò)程。第二層面是關(guān)于運(yùn)輸系統(tǒng)在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，在不同時(shí)空條件下的車(chē)流速度控制，或稱為系統(tǒng)過(guò)程車(chē)流速度控制，是在系統(tǒng)目標(biāo)速度已確定的前提條件下，一種時(shí)常的速度控制。過(guò)程車(chē)流的速度控制呈一定的時(shí)變性。譬如“曲線段”、“交叉口”、“事故多發(fā)地(段)”的限速，這種限速往往隨技術(shù)條件與管理?xiàng)l件變化而變化。系統(tǒng)車(chē)流的目標(biāo)速度與系統(tǒng)車(chē)流過(guò)程速度的辨識(shí)與控制，是影響系統(tǒng)安全的最為重要的因素，如果速度值超出系統(tǒng)的客觀容許能力，系統(tǒng)安全就會(huì)面臨失控。運(yùn)輸系統(tǒng)中的危險(xiǎn)因

12、子，一些呈絕對(duì)性，一些呈相對(duì)性。譬如“駕駛疲勞”、“單調(diào)”呈相對(duì)性，可通過(guò)一定的技術(shù)措施予以弱化或消除；而對(duì)于呈絕對(duì)性的“極限反應(yīng)能力”只能通過(guò)一定技術(shù)措施去限制各種可能超出人的反應(yīng)能力的不利因素，即做到機(jī)宜人。 系統(tǒng)安全控制的難點(diǎn)更多的集中在對(duì)變動(dòng)危險(xiǎn)因子的識(shí)別與控制上，變動(dòng)危險(xiǎn)因子所具有的隱蔽性與隨機(jī)性，使得對(duì)其的辨識(shí)與控制顯得相當(dāng)困難，以現(xiàn)有的辨識(shí)方法得到的辨識(shí)結(jié)果往往可能是這樣的表述：某種(些)危險(xiǎn)因子以x可能性存在于某子系統(tǒng)中，在未來(lái)的某個(gè)時(shí)期將以x的可能對(duì)系統(tǒng)造成危害。因此，由于辨識(shí)精度的誤差，給系統(tǒng)的安全控制帶來(lái)的難度是顯而易見(jiàn)的。所以，需要不斷地在理論上與實(shí)踐中進(jìn)行探索。通過(guò)建立物理、數(shù)學(xué)模型，創(chuàng)新對(duì)系統(tǒng)危險(xiǎn)的辨識(shí)方法，提高辨識(shí)精度，以實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸系統(tǒng)的安全最大化。5 結(jié) 語(yǔ)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸系統(tǒng)的安全化是現(xiàn)代社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必需，由于運(yùn)輸系統(tǒng)所具有的特殊性質(zhì)，系統(tǒng)的安全問(wèn)題面臨巨大挑戰(zhàn)。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展、科技不斷進(jìn)步的今天，交通給人