城市軌道交通系統(tǒng)的安全性與可靠性

1、城市軌道交通系統(tǒng)的安全性與可靠性來源：233網(wǎng)校論文中心 2008-12-20 14:42:00 閱讀：4作者：趙惠祥余世昌 編輯：studa0714摘要采用系統(tǒng)工程的觀點,闡述城市軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性的概念。探索整體研究軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性的方法,構(gòu)建城市軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性工程框架以及管理組織結(jié)構(gòu)和信息流程框架,為今后在我國城市軌道交通的建設(shè)和運營管理中研究、解決安全性與可靠性問題提供參考。關(guān)鍵詞城市軌道交通,安全性,可靠性       雖然城市軌道交通的安全性與可靠性要遠高于其他交通方式1,但由于城市

2、軌道交通系統(tǒng)的運營工作牽涉到城市千百萬乘客安全正點出行,對建設(shè)和諧社會的影響重大,所以必須不斷地研究和提高整個系統(tǒng)的安全性與可靠性水平。城市軌道交通系統(tǒng)是人-機-環(huán)境三方面相互作用的包含多種專業(yè)設(shè)備(設(shè)施)的結(jié)構(gòu)非常復雜的客運系統(tǒng),它的安全性與可靠性不僅要在規(guī)劃、設(shè)計、建造時給予充分考慮,并且在運營管理中也要不斷研究、改進和提高;不僅要考慮單個設(shè)施(設(shè)備)的安全性與可靠性,還需要從系統(tǒng)的角度整體研究其安全性與可靠性問題,發(fā)現(xiàn)各種潛在的不安全因素和故障模式,為整個系統(tǒng)的安全運營管理工作和設(shè)施(設(shè)備)改造計劃提供理論依據(jù)。      對于我國城市軌

3、道交通系統(tǒng)的安全性與可靠性研究,目前無論是理論研究還是應(yīng)用實踐層面,均尚未形成完整的體系2。本文采用系統(tǒng)工程的觀點,闡述城市軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性的概念,探索整體研究軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性的方法,構(gòu)建城市軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性工程框架以及管理組織結(jié)構(gòu)和信息流程框架。1 城市軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性概念1.1 安全性與可靠性及其相互關(guān)系      安全性與可靠性是兩個不同但又有密切聯(lián)系的概念。在理論研究或應(yīng)用研究領(lǐng)域,安全性與可靠性一般是分開來進行研究的,雖然它們的有些研究方法是一樣的,但并沒有統(tǒng)一的定義標準。一般來講,“安全”表示

4、系統(tǒng)的“完整”與“穩(wěn)定”狀態(tài),安全性是指系統(tǒng)保持這種狀態(tài)的能力。安全狀態(tài)被破壞是因為意外事件的發(fā)生,即通常講的“事故”發(fā)生,其特征指標是人員傷亡、設(shè)備財產(chǎn)損失或環(huán)境危害的程度。“可靠”表示系統(tǒng)性能的“保證”與“可信賴”,可靠性是指系統(tǒng)性能“保證”與“可信賴”的能力?？煽繝顟B(tài)被破壞是因為自身某些能力的下降或消失,即通常講的出現(xiàn)“故障”,其特征指標是系統(tǒng)某些性能下降或喪失的程度。      當某個系統(tǒng)的可靠性出現(xiàn)下降,則容易出現(xiàn)故障;當故障出現(xiàn)后,不僅造成系統(tǒng)性能的下降,而且可能會導致事故的發(fā)生,即系統(tǒng)安全性下降。反之,當有事故發(fā)生時,系統(tǒng)性能會下

5、降或無法運轉(zhuǎn),此時的事故從可靠性角度講就是故障。所以有時人們將“事故”與“故障”混用,但一般在安全性研究中用“事故”來描述事件,在可靠性研究中用“故障”來描述事件。1.2城市軌道交通系統(tǒng)的安全性與可靠性      對于城市軌道交通系統(tǒng),安全性指在系統(tǒng)運營過程中,保障“乘客和員工不受傷害以及設(shè)備(設(shè)施)不遭破壞”的能力;可靠性指在系統(tǒng)運營過程中,保障“乘客準時到達目的地”的能力。通常所講的“保障乘客安全正點旅行”即包含了系統(tǒng)安全性與可靠性兩方面的概念。      保障“乘客和員工不受傷害以及設(shè)備(

6、設(shè)施)不遭破壞”的能力包含了兩個方面,即不發(fā)生意外的安全()和免遭破壞的安全();對應(yīng)的事故也有兩種,即意外發(fā)生的事故()和故意造成的事件()。      保障“乘客準時到達目的地”的能力也包含了兩個方面:一是運輸容量能力,二是列車按計劃正點運行能力。因乘車人多造成擁擠而導致無法登乘、列車無法準時出發(fā),以及由此引發(fā)的后續(xù)列車運行延誤和車底周轉(zhuǎn)延誤屬于前者;因技術(shù)或管理原因造成的運營中斷、列車延誤,以及由此引發(fā)的后續(xù)列車運行延誤和車底周轉(zhuǎn)延誤,或維修延誤造成的列車運行延誤等屬于后者。      另

7、外,城市軌道交通系統(tǒng)的可靠性也可用保障“乘客方便舒適地旅行”的能力來表示。如車站的乘客引導系統(tǒng)、自動售票機、兌幣機、殘疾人電梯、車箱內(nèi)飾設(shè)施等,這些設(shè)備發(fā)生故障可能并不影響列車的正點運行,但會給乘客帶來不便或不舒服。此項能力可作為更高一級的可靠性能力,即正點運營可靠性基礎(chǔ)上的服務(wù)質(zhì)量可靠性。1.3 城市軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性指標      系統(tǒng)安全性指標可以用整個系統(tǒng)或某條線路的人員傷亡率和設(shè)備(設(shè)施)損失率來反映保障“乘客和員工不受傷害以及設(shè)備(設(shè)施)不遭破壞”的能力。      系統(tǒng)可靠

8、性指標可以用整個系統(tǒng)或某條線路的運營可靠度、運營恢復度及運營利用率等來表示保障“乘客準時到達目的地”的能力(具體定義與計算另文闡述)。2 城市軌道交通系統(tǒng)的安全性工程框架      安全性工程也可稱為安全系統(tǒng)工程或安全保障體系,內(nèi)容包括了安全生產(chǎn)、安全管理、安全技術(shù)、勞動保護、事故應(yīng)急與調(diào)查處理以及安全性研究等各個方面。對這些工作制定的一系列計劃、安排、實施、檢查等措施方案或規(guī)章制度統(tǒng)稱為安全性工程大綱2。與這些安全工作相關(guān)的理論或應(yīng)用研究都可以稱為系統(tǒng)安全性研究。所有針對人不安全行為和物不安全狀態(tài)的分析、發(fā)現(xiàn)、評價、監(jiān)控、預防, 以及變?yōu)槭鹿?/p>

9、后的應(yīng)急、救援、調(diào)查、處理等,都是安全性研究的內(nèi)容。      城市軌道交通系統(tǒng)有許多保障安全運營的技術(shù)和管理措施。如上海地鐵運營有限公司管轄的軌道交通系統(tǒng),技術(shù)層面上采用了大量的監(jiān)視與控制系統(tǒng)(,等)及各種維修(維護)措施;管理層面有分級安全管理組織、安全管理制度、運營質(zhì)量管理體系、設(shè)備維護管理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、應(yīng)急預案等機制。這些技術(shù)和管理措施以及對它們的研究工作應(yīng)該按照系統(tǒng)工程的原則建立一個統(tǒng)一的體系。本文針對城市軌道交通系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與運轉(zhuǎn)特點,構(gòu)建了城市軌道交通系統(tǒng)安全性工程框架,如圖1所示。2.1 安全技術(shù)體系  

10、    安全技術(shù)體系包含了各種安全保障或事故預防的技術(shù)措施,一般在線路設(shè)計建造時實現(xiàn),也可在既有線改造時實施,主要有設(shè)備(設(shè)施)的固有可靠性提高、冗余、監(jiān)控、檢測、維護、維修、保護等技術(shù)措施;按專業(yè)可分為車輛、線路、通號、供電、客運等的安全技術(shù)措施;按區(qū)域可分為控制中心、列車運行、車站、隧道、橋梁、變電站、車輛段、通號基地等的安全技術(shù)措施。2.2 安全管理體系      安全管理體系包含了安全管理組織結(jié)構(gòu)、各種安全活動計劃、安全制度等內(nèi)容。本文根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)管理組織結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀,提出了軌道交通系統(tǒng)安全性與可靠性

11、管理組織的結(jié)構(gòu)框架(見圖2)。圖中的安全組織結(jié)構(gòu)為三級安全組織管理體制:公司決策層有分管安全性與可靠性的負責人;中間管理層有專門負責安全性與可靠性的職能部門;各專業(yè)分公司操作層有專職安全性與可靠性的責任小組。職能部門負責安全性與可靠性管理制度的制訂及實施情況監(jiān)督、安全性與可靠性信息管理系統(tǒng)的管理、安全性與可靠性分析評估及預警系統(tǒng)的管理等工作。責任小組負責事故與故障信息的錄入、相關(guān)制度執(zhí)行情況監(jiān)督等工作。通過安全性與可靠性綜合信息平臺實現(xiàn)安全性與可靠性的動態(tài)管理。2.3 事故應(yīng)急體系      事故應(yīng)急體系由應(yīng)急技術(shù)與應(yīng)急管理(應(yīng)急預案)組成,主

12、要有應(yīng)急救援、應(yīng)急運營、應(yīng)急裝備、事故處理等方面的內(nèi)容。由于事故應(yīng)急的重要性以及必須具備快速響應(yīng)和聯(lián)動調(diào)度的機制3,所以列為單獨的一個體系。2.4 安全性研究體系      對于城市軌道交通系統(tǒng),安全性研究體系主要有五個方面的內(nèi)容:安全技術(shù)研究;安全管理研究;事故應(yīng)急機制及預案研究;事故調(diào)查分析;系統(tǒng)安全性分析與評價。安全性研究的核心是發(fā)現(xiàn)、分析和評價系統(tǒng)中存在的不安全因素4,研究和開發(fā)各種針對高危險狀態(tài)的監(jiān)控系統(tǒng)、檢測技術(shù)、事故預防和應(yīng)急措施,制定防止不安全因素轉(zhuǎn)化為事故發(fā)生和事故發(fā)生后減少損失的安全管理規(guī)章制度,以及對這些規(guī)章制度的實施、檢

13、查及評價等。      在安全性研究的所有內(nèi)容中,最基本的是安全性分析和安全性評估4。目前國內(nèi)外研究及應(yīng)用得較成熟的安全性分析和評估方法或理論主要有初步危害分析、事故樹分析、事件樹分析、因果分析圖法、安全檢查表法、事故致因理論、安全行為論、綜合安全評價、安全管理體系評估法等。這些理論或方法主要可歸納為兩大類:一類為分析類,即發(fā)現(xiàn)隱患,識別危險性,尋找原因;另一類為評價類,即確定危險程度或安全程度。而評價又可分為兩類:一類是系統(tǒng)內(nèi)部各危險行為或狀態(tài)的分析評價,確定出各種不安全行為或狀態(tài)的危險程度高低,給安全管理工作提供參考;另一類是比較評價,即確

14、定影響系統(tǒng)安全性各個因素的重要程度和好壞程度,用于安全性評比。3  城市軌道交通系統(tǒng)的可靠性工程框架      可靠性工程包括了可靠性與維修性兩方面?？煽啃怨こ淌侵敢揽肯嚓P(guān)的可靠性理論,對具體系統(tǒng)進行的可靠性與維修性設(shè)計、分析、試驗、評估、改進、提高等工作。對這些工作制定的一系列計劃、安排、實施、檢查等方案或規(guī)章制度統(tǒng)稱為可靠性與維修性工程大綱。對這些工作進行的理論或應(yīng)用研究統(tǒng)稱為可靠性研究?？煽啃岳碚摰难芯恐饕锌煽啃詳?shù)學、可靠性與維修性模型、可靠性與維修性分析、可靠性與維修性預測與增長、可靠性與維修性試驗、可靠性與維修性管理等。而

15、可靠性應(yīng)用研究是指依靠相關(guān)的可靠性理論,對具體系統(tǒng)進行的可靠性設(shè)計、分析、試驗、評估、改進、提高等。      對于城市軌道交通系統(tǒng),在設(shè)計建造時為了提高各種設(shè)備(設(shè)施)的可靠性,尤其是列車運行的可靠性,采用了大量的冗余技術(shù)和監(jiān)控系統(tǒng),在使用時制定有嚴格的定期或狀態(tài)維修(維護)制度,以保障設(shè)備(設(shè)施)的使用可靠性。本文針對城市軌道交通系統(tǒng)的特點,構(gòu)建了城市軌道交通系統(tǒng)可靠性工程框架,如圖3所示。3.1 可靠性技術(shù)體系   可靠性技術(shù)體系包含了設(shè)備(設(shè)施)的固有可靠性提高,診斷(檢測、監(jiān)測),可靠性試驗(驗證)等技術(shù)措施。固有

16、可靠性技術(shù)包含了冗余、備份等技術(shù)措施。城市軌道交通系統(tǒng)按專業(yè)可分為車輛設(shè)備、線路(車站)設(shè)施、通號系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、列車自動控制系統(tǒng)等可靠性技術(shù)措施。3.2  可靠性管理體系      可靠性管理是系統(tǒng)可靠性工程的一個重要組成部分。城市軌道交通系統(tǒng)的可靠性管理體系主要包含可靠性管理組織結(jié)構(gòu),設(shè)備(設(shè)施)的驗收、維修、維護制度,故障統(tǒng)計、分析、匯報制度等方面?？煽啃怨芾眢w系的組織結(jié)構(gòu)和信息流程通道可以與安全性的共享(見圖2)。3.3維修性技術(shù)體系      維修性技術(shù)體系包含了設(shè)備(設(shè)施)

17、的維修策略,故障的檢測、診斷、隔離、維修技術(shù)措施,以及維修性驗證等內(nèi)容。城市軌道交通系統(tǒng)按專業(yè)可分為車輛、線路、供電、通號、車站等的維修(維護)措施。3.4 可靠性研究體系      城市軌道交通系統(tǒng)的可靠性研究體系主要包括對設(shè)備(設(shè)施)的可靠性設(shè)計、分析、試驗、驗證、評估、改進,以及對整個系統(tǒng)或各子系統(tǒng)的可靠性分析、評估,維修性試驗、驗證,建立可靠性模型等內(nèi)容。在可靠性研究的所有內(nèi)容中,最基本的是可靠性分析和可靠性評估6。目前國內(nèi)外研究及應(yīng)用得較成熟的可靠性分析和評估方法或理論主要有故障模式影響及危害性分析、事故樹分析、潛在狀態(tài)分析、共因故障分析、維修性分析等。4  結(jié)語      城市軌道交通系統(tǒng)是一個牽涉到多種技術(shù)領(lǐng)域,由多種設(shè)備、多種硬軟件、多種設(shè)施組成的復雜系統(tǒng)。根據(jù)國外經(jīng)驗,大型系統(tǒng)全面和完善的安全性、可靠性研究與應(yīng)用,需要有數(shù)十年的經(jīng)驗積累,并且有專門的工作部門專項負責安全性或可靠性的研究與措施的落實。我國在大力建設(shè)城市軌道交通系統(tǒng)的同時,必須不斷地研究和提高整個系統(tǒng)的安全性與可靠性。本文構(gòu)建的城市軌道交通安全性與可靠性工程框架,旨在給出一種系統(tǒng)思想,為今后在我國城市軌道交通的建設(shè)和運營管理中研究、