摘要
安全是城市轨道交通运营的生命线,是永恒的主题。随着我国城市轨道交通快速发展,运营里程不断增加,线网规模不断扩大,网络化效应日益凸显,城市轨道交通已经进入了网络化运营时代。城市轨道交通网络化运营对风险管理的需求已经从“事后分析型、被动型”发展到“事前预防型、主动型”阶段,由经验管理转向现代系统安全风险管理阶段。由于城市轨道交通网络化运营涉及到人员、设备设施、环境、管理等方面,风险源日趋增多,风险的形成也日益复杂,对安全管理工作提出了更高的要求。近年来城市轨道交通运营事故时有发生,我国城市轨道交通运营安全形势不容乐观,安全运营已成为全社会关注的焦点和热点。因此,对影响城市轨道交通网络化运营安全风险因素作用的机理、发展、演变等规律进行研究,加强安全风险评估,对风险因素的安全状态进行全面、准确、动态把控,以便更好制定有效的控制和管理策略,使之处于可控状态,保证城市轨道交通运营安全性和可靠性,预防及减少运营事故的发生,降低事故造成人员伤亡和财产损失,促进城市轨道交通安全高效运行具有十分重要的意义和应用价值。本论文研究工作主要有如下几个方面：
1.分析了城市轨道交通网络化运营特性并对突发事件下网络化运营客流传播规律进行了研究
分析了城市轨道交通网络化运营特点,如网络规模性、网络关联性、网络交叉性、网络放大效应等；通过对日本、韩国、北京、上海、广州等城市网络客流形成过程进行分析,得出网络化客流增长规律；根据北京网络客流统计分析,得出网络客流的时间、空间分布规律以及突发事件条件下网络客流传播机理以及传播规律。
2.分析了城市轨道交通运营事故特点及风险影响因素,建立了运营事故影响因素的ISM模型。
通过对国内外城市轨道交通运营事故的统计分析,探索了运营事故发生规律如事故类型、原因以及时间、空间、延误、事故等级等分布规律。对影响运营安全的人为因素、设备设施因素、环境因素、管理因素进行深刻剖析,找出影响运营安全风险因素的致因机理及各因素之间的复杂关联性,在此基础上,运用解释结构模型方法,构建了运营事故影响因素的ISM模型。从众多影响运营安全风险因素及其复杂因素链中,揭示了影响城市轨道交通运营安全的直接影响因素、间接影响因素以及深层次影响因素。
3.构建了基于6σ-理论的城市轨道交通单因素多属性安全风险评估模型
针对影响城市轨道交通运营安全风险因素复杂性、非线性和模糊性等特点,根据风险因素属性不同,将反映风险因素特征的属性划分为动态和静态风险因子,构建了动态与静态相结合的安全风险评价指标体系；以6σ理论、欧几里德距离公式方法、坐标组合法为基础,构建了基于6σ理论的城市轨道交通单因素多属性安全风险评价模型。实证分析结果显示,该模型能够得到更为客观、全面、准确反映城市轨道交通运营风险因素总体安全风险水平的评价结果。
4.建立了基于可拓理论的城市轨道交通网络化运营多因素综合安全评估模型
将影响城市轨道交通网络化运营安全风险因素划分为网络安全因素、人员因素、设备设施因素、环境因素、管理因素五大类,建立了网络化运营综合安全风险评估指标估系,考虑到城市轨道交通运营安全风险因素的状态在不断变化,本文将可拓理论、层次分析法、熵权法等理论与方法相结合,建立了基于可拓理论的城市轨道交通网络化运营多因素综合安全评估模型。该模型可以对整个评价对象、单个指标分别进行安全评价,判断其所处的安全状态,为制定相应有效的控制措施提供参考依据,最后以北京地铁运营公司为例对综合安全风险评估模型的有效性、准确性、可靠性、可操作性等进行了实证分析。
Safety is the lifeline of urban rail transit and eternal theme. With the rapid development of the rail transit in our domestic city, the operating mileage and the scale of network increases ceaselessly, and network effect is markedly increased, so that the rail transportation has entered the era of network operation. The demand of urban rail transit network operation for risk management has evolved from" post hoc analysis type, passive type" to " Beforehand prevention type, active type" stage, that mean from experience management to the modern system safety risk management stage, because of urban rail transit network operation involving personnel, facilities, environment, management and so on, risk sources are increasing day by day, and the form of risk is more and more complicated, the requirement of safety management is at higher level. In recent years, the rail transit operation accidents happened frequently, explaining that our domenstic city track traffic operation safety situation is not optimistic, and safe operation has become the social focus and hot point. Therefore, the research on the impact of urban rail transit network operation safety risk factors, mechanism, development and evolution law, strengthening the rail transit network operation safety risk assessment study contributes to control the safety state comprehensively, accurately and dynamically, in order to find out better develop effective control and management strategy, which makes it under control, and ensures the city track traffic operation safety and reliability of operation, prevents and reduces accidents, reducing accidents caused casualties and property losses, has very important significance and application value. The research work of this thesis is mainly the following aspects:
1. Analyzing the urban rail network operation characteristics and study the passenger flow propagation laws in emergency
Analyze rail transit network operation characteristics, such as network size, network connection, and network cross, network amplification effect. Through analyzing of the passenger flow forms in Japan, Korea, Beijing, Shanghai, Guangzhou and other cities, obtain the network passenger flow growth law. According to the Beijing network traffic statistics analysis, obtains the network passenger flow by time, spatial distribution and emergency conditions network passenger flow propagation mechanism and propagation.
2. Analyzing occurrence rules of accidents and cause mechanization of risk factors, then build the operational accident cause ISM model.
Through the analyzing of the accidents in our country and abroad, explores the occurrence rules of operation accidents, such as accident types, reasons and regularity of distribution by time, space, delay, and accident grades. By analyzing the anthropic factor, facility factor, environment factor, management factor that effect operation safety, and then find out the inherent relations among each cause mechanizations. Based on these, use ISM to analyze the inherent relations and laws among each factor, and find out the structure hierarchical level and the direct, remote and deep influencing factors.
3. Build a single factor multi-attribute security risk evaluation model based on six sigma theory for urban rail transit.
According to the complex, nonlinear, fuzzy and so on characteristics of security-risk factors that affect the urban rail transit's operation, and according to different attributes of the risk factors, we divide the attributes that reflect the risk factor's characteristics into dynamic and static risk factors, and build the safety risk assessment model which is the combination of dynamic and states. Based on six sigma theory, formula of Euclid's distance, combinatorial coordinates method, we also build a single factor multi-attribute security risk evaluation model based on six sigma theory for urban rail transit. The empirical analysis shows that the model can get a more objective, precise and comprehensive evaluate result that reflects the security risk level of urban rail transit's overall safety risk level.
4. Build a multifactor and comprehensive urban rail transit network operation model of risk assessment based on extension theory.
We divide the impact of urban rail transit network operation safety risk factors that affect the network operation of urban rail transit into five broad areas:network safety factors, human factor, equipment and facilities factors, environment factors and management factors, so we build a scientific and reasonable network operation security risk evaluation indices. Besides, this paper combines extension theory, analytic hierarchy process, entropy method and other methods, building a multifactor with comprehensive safety assessment model of urban rail transit network operation based on extension theory. This model can respectively evaluate the whole system, local system or single factor index, and judge its security state and make corresponding effective control measures according to security state. And the last, making the Beijing Subway Operation Company as the example, this paper carry out the demonstration on the models and theories'effectiveness, accuracy, reliability, maneuverability.
引文
[1]中国城市轨道交通年度报告课题组.中国城市轨道交通年度报告2011[R].北京：北京交通大学出版社,2011.
[2]中国城市轨道交通行业研究分析报告[R].北京：2010.
[3]姚建刚,肖辉耀,章建.电力安全评估与管理[M].北京：中国电力出版社,2009.
[4]Greenwood. M & Woods. H. M. The Incidence of Industrial Accidents Upon Individuals with Specific reference to Multiple Accidents(Report No.4). London:Industrial Fatigue Research Board, 1919.
[5]陈宝智.安全原理[M].北京：冶金工业出版社.2002.
[6]Heinrich. H.W. Industrial Accident Prevention:Scientific Approach. NewYork:McGraw-Hin Book Company,1959.
[7]田水承,李红霞,胡玉宏.从安全科学看煤矿事故频发原因及防治.西安科技学院学报,2003,23(2)：135-138.
[8]Smith T J. Macroergonomics of hazard management[A]. In Hendrick H W&Kleiner B M(Eds.), Macroergonomics:Theory, Methods, and Applications. Lawrence Erlbaum Associates,Inc. Mahwah,New Jersey.2002:199-221P.
[9]Bird, Jr. Frank. Management Guide to Loss Control Atlanta:InstitutePress,1974.
[10]毛海峰.现代安全管理理论与实务[M].北京：首都经济贸易大学出版社,2000.
[11]Petersen. D. Techniques of safety Management System[J]. Proefesional Safety,2001:1-3.
[12]Gibson,J.J. The Contribution of Experimental Psychology to the Formulation of the Problems of Safety; A Brief For Basic Research,Behavioral Approaches to Accident Research,Association for the Aid of Crippled Children, NewYork, NY,1960.
[13]Surry,J. Industrial Accident Research:A Human Engineering Appraisal. Canada:University of Tomnm,1969.
[14]Anderson,R. The role of accidentology in occupational accident research. Arbete och halsa,1991,Solna,Sweden. Thesis.
[15]林泽炎.人为事故预防学[M].北京：中国铁道出版社,1995.
[16]Benner,L. Safety,risk and regulation. Transportation Research Forum Proceedings, Chicago,13:1,1972.
[17]Benner,L. Accident Investigations:Multilinear Sequencing Methods. The Journal of Safety Research,7:2,1975.
[18]Wigglesworth, E. C.A Teaching Model Of Injury Causation arid a Guide for Selecting Countermeasures, Occupational Psychology,45:2,1972.
[19]Lawrence, A.c. Human Erroras a Cause of Accidents in Gold Mining,Journal of Safety Research,6(2),1974.
[20]Johnson,w.C. MORT:The management oversight and risk tree. Journal of Safety Research,1975,7:4-15.
[21]陈宝智.安全原理[M].北京：冶金工业出版社,第2版,2002.
[22]刘婷婷.我国煤炭生产安全事故致因研究[D].北京：北京工业大学,2009.
[23]钟茂华.事故过程的动力学特征分析及优化控制研究[D].东北大学,1998.
[24]张力,何学秋.安全流变理论及其在煤矿事故中的应用[J].中国安全科学学报,2001, 11(1)：6-10.
[25]田水承.第三类危险源辨识与控制研究[D].北京：北京理工大学,2001.
[26]蒋承林,俞启香.煤与瓦斯突出的球壳失稳机理及防治技术[M].徐州：中国矿业大学出版社,1998.
[27]冯肇瑞,崔国璋.安全系统工程[M].北京：冶金工业出版社,1987.
[28]杨涛.技术灾害的致灾因素分析及其风险评价体系的研究[D].中国地震局地球物理研究所,2007.
[29]陈宝智,吴敏.事故致因理论与安全理念[J].中国安全生产科学技术2008,4(1)：42-46.
[31]Rasmussen J. Risk management in a dynamic Society:a modeling problem. Safety Science, 1997,27(2/3):183-213.
[32]Leve son, Nancy G A new accident model for engineering Safer Systems, Safety Science, 2004,42(4):237-270.
[33]宗晓茜.从事故致因理论看对未遂的控制[J].电力安全技术,2009,11(5)：37-39
[34]黄伟.煤矿特大安全事故探析[J].当代矿工,2003(2)：21-22.
[35]蒋雅君,杨其新.基于能量释放事故致因模型的地铁火灾防治思路[J].现代隧道技术,2006.
[36]薛亮,刘小玲.事故树分析法在城市轨道交通事故分析中的应用[J].交通科技与经济,2011.
[37]European Committee for Electrotechnical Standardization(CENELEC), Railway Applications —The Specification and Demonstration of Reliability, Availability, Maintainability and Safety (RAMS) Part 1:Basic requirements and generic process, EN50126-1,1999.
[38]台湾省行政院研究考核委员会,风险管理及危机处理作业手册,2009年.
[39]李治纲等,公共运输之安全绩效：台湾铁路管理局之个案分析,运输计划季刊,第38卷,第4期,2009年.
[40]International Electrotechnical Commission(IEC), Standard for Functional Safety of Electrical/Electronic/Programmable Electronic Safety-Related Systems, IEC61508,2005.
[41]European Committee for Electrotechnical Standardization(CENELEC), Railway Applications-Communications, Signalling and Processing Systems-Software for Railway Control and Protection systems, EN50128,2001.
[42]European Committee for Electrotechnical Standardization(CENELEC),Railway Applications-Communication, Signalling and Processing Systems-Safety Related Electronic Systems for Signalling,EN50129,2003.
[43]Federal Transit Administration(FTA), Implementation Guidelines for 49 CFR Part 659,2006.
[44]Metropolitan Transportation Authority(MTA), Department of Subways System Safety Program Plan,2005.
[45]施文雄,实务观点下的铁路系统安全发展趋势,交通部运输研究所科技新知,2004年.
[46]Tsugio Sekiji(JR EAST), "Details of 2013 Safety Vision-The 5th Five-year Safety Plan for East Japan Railway Company",Proceedings of the International Railway Safety Conference(IRSC),2009.
[47]东日本旅客铁路株式会社网站,http://www.jreast.co.jp/tc/index.html.
[48]Korea Railroad Research Institute(KRRI), Development and Application of Hazard Analysis&Risk Assessment Models for the Korea Railway,2008.
[49]Korea Railroad Research Institute(KRRI), Review and Assessment of the Korea Rail Safety Performance using Risk Assessment Models,2008.
[50]Hong Kong MTR Network, Safety Management Systems,2007.
[51]吴道章,香港地铁的安全风险管理[J].都市快轨交通,第20卷,第6期,2007年.
[52]郭华军.风险管控在地铁运营安全中国的应用[J].世界轨道交通,2008,12：50-52.
[53]蒋玉琨,温志伟.城市轨道交通安全事故指标初探[C]//中国交通运输协会.轨道交通安全技术与管理国际会议文集,2004：127-135.
[54]赵惠祥.城市轨道交通安全性与可靠性研究[D].上海：同济大学,2006.
[55]贺阳.北京地铁运营的安全评价及其信号系统评定分析[D].北京：北京化工大学,2006.
[56]代宝乾,汪彤等.地铁运营系统安全综合评价指标体系研究[J].中国安全科学学报,2006,16(12)：9-14.
[57]于小舟.基于MORT的地铁安全评价系统研究[D].北京：北京交通大学,2008.
[58]燕飞,唐涛,郜春海.城市轨道交通安全评价体系研究[J].都市快轨交通,2010,23(3)：32-36.
[59]刘世豪,刘志刚.地铁安全性能模糊综合评价模型及其应用研究[J].铁道工程学报,2011(3)：100-104.
[60]张伟.中国两岸三地地铁系统独立安全评估案例分析[J].都市快轨交通,2011,24(2)：24-28.
[61]曾笑雨,刘苏,张奇.基于事故统计分析的城市轨道交通运营安全和可靠性研究[J].安全与环境工程,2012,19(1)：90-94.
[62]潘科,王洪德,石剑云.多级可拓评价方法在地铁运营安全评价中的应用[J].铁道学报,2011,23(5)：14-19.
[63]苏旭明,王艳辉,祝凌曦.改进的故障模式及影响分析在城市轨道交通运营安全评价中的应用[J].2011,5：65-69.
[64]代宝乾,汪彤等.基于事故理论的城市轨道交通风险评价模型研究[J].中国安全科学报,2007,17(10)：156-159.
[65]张殿业,金键,杨京帅.城市轨道交通安全研究体系[J].都市快轨交通,2004,17(4)：1-3.
[66]郭华军.风险管控在地铁运营安全中的应用[J].世界轨道交通,2008,12：50-52.
[67]王洪德,潘科,姜福东.基于AHP的影响城市地铁运营安全的危害分析及预防对策[J].铁道学报,2007,29(2)：27-31.
[68]贾水库,温晓虎,林大建,蒋仲安.基于层次分析法地铁运营系统安全评价技术的研究[J].中国安全科学学报,2008,18(5)：137-141.
[69]汪小帆,李翔,陈关荣.复杂网络理论及应用[M].北京：清华大学出版社,2006.
[70]何大韧,刘宗华,汪秉宏.复杂系统与复杂网络[M].北京：高等教育出版社,2009.
[71]王志强.城市轨道交通应急决策辅助技术研究[D].上海：同济大学,2008.
[72]金鸿章,韦琦,郭健.复杂系统的脆弱性理论及应用[M].西安：西北工业大学出版社,2010.
[73]GB/T 50438-2007地铁运营安全评价标准[Z].北京：中国建筑工业出版,2007.
[74]地安文[2009]157号运营事故处理规则[s].北京：北京市地铁运营有限公司,2009.
[75]王江.地铁运营评估[M].北京：中国铁道出版社,2008.
[76]佘廉,李睿,李红九.铁路交通灾害预警管理[M].河北：河北科学技术出版社,2004.
[77]刘志钢,谭复兴.城市轨道交通安全工程概论[M].北京：中国铁道出版社,2009.
[78]林伯泉,张景林.安全系统工程[M].北京：中国劳动社会保障出版社,2007.8：5.
[79]傅立.灰色理论及其应用[M].北京：科学技术文献出版社.1992.
[80]刘思峰.郭天榜.党耀国.灰色系统理论及其应用[M].北京：科学出版社.1999.
[81]田水承,管锦标,魏绍敏.煤矿人因事故关系因素的动态灰色关联分析[M].西安：矿业安全与环保.2005.
[82]李鹏程,王以群,张力.人误原因因素灰色关联分析[M].衡阳：系统工程理论与实践.2006.
[83]王华东,姜峰等.城轨电动列车基础理论及应用—DK25分册[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[84]田文建,史仲昌.城轨车载信号设备维检修[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[85]梁嘉,王学春.城轨通信设备维检修(无线分册)[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[86]杨建明,赵辉.城轨地面信号设备维检修[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[87]北京地铁.2011年度信号系统设备运行情况分析报告[R].北京：北京地铁运营公司,2011.
[88]代伟.北京地铁供电系统危险有害因素辨识[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[89]张明轩.建筑工程安全管理影响因子及评价模型研究[D]中国矿业大学2009.
[90]张卫东,贺威俊.电力牵引接触网系统可靠性模型研究[J].铁道学报,1993(1)：48.
[91]史定华,王松瑞.故障树分析技术方法和理论[M].北京：北京师范大学出版社,1993.
[92]祝冬安,张民立.城轨变电设备维检修[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[93]宗雷,刘金霞.城轨机电设备维检修(照明FAS BAS) [M]北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[94]北京地铁2011年度机电系统设备运行情况分析报告.北京：北京地铁运营公司,2011.
[95]张惠勇,王建立.城轨机电设备维检修(电梯分册)[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[96]韩玉峰,龙涛.城轨机电设备维检修(屏蔽门 无障碍 人防设施分册)[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[97]吴志伟,许志军.城轨线路维修[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[98]韩大任,王少刚.城轨钢轨探伤[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[99]孙章.城市轨道交通概论[M].北京：中国铁道出版社,1999.
[100]罗晓,江家骅.城市轨道交通规划环境影响评价[M].北京：中国环境科学出版社,2008.
[101]叶秀品,刘伟.增强环境影响评价中公众参与的有效性[M].北京：中国环保产业,2003.
[102]沈彩文,石荣等.国内外地震灾后重建经验与对策(上)[J].北京：建筑,2009.
[103]北京市城市轨道交通安全运营管理办法[J].北京市人民政府公报,2004,(10).
[104]任志新,杨学海.城轨土建设施维护与保养[M].北京：北京地铁运营有限公司,2009.
[105]金勇进,梁燕,张宗芳.满意度评估系统应用研究[M].北京：中国统计出版社,2007.
[106]董晶.ISM在大城市公共交通优化中的应用[J].交通科技与经济,2009,(02).
[107]贾守镇,许良能,董军旗,刘锐,李小燕.解释结构模型在城市交通管理中的应用—以西安、汉中两市为例[J].交通运输工程学报,2001,(03).
[108]薛秋礼,张启义.基于ISM的城市交通可持续发展体系构建与研究[J].中国水运(学术版),2007,(08).
[109]Kjell Magnusson, Dag Kroslid, Bo Bergman著.刘伟,石海峰译.六西格玛—通向卓越质量的务实之路.北京：中国标准出版社,2001.
[110]孙静.接近零不合格过程的有效控制实现六西格玛质量的途径.北京清华大学出版社,2005.
[111]李文超.六西格玛管理的理论基础和创新[J].湖北工业大学学报.2007年,22(6)：40-43.
[112]六西格玛管理理论及实践案例集.
[113]李亮,胡剑波,隋晓奎,高鹏.基于模糊理论的多属性航空安全风险评估[J].控制工程.2007年,14：33-35.
[114]李景茹.区间型多目标决策权重确定及合理性判别.深圳大学学报[J]2005年,22(2)：173-175.
[115]蔡文,杨春燕,林伟初.可拓工程方法[M].北京：科学出版社2000,207-209.
[116]蔡文,杨春燕,何斌.可拓逻辑初步[M].北京：科学出版社,2003,82-84.
[117]梁桂兰,徐卫亚,谈小龙.基于熵权的可拓理论在岩体质量评价中的应用[J].岩土力学, 2010,31(2)：535-540.
[118]徐圆.可拓理论在过程工业中的应用研究[D].北京：北京化工大学,2010.
[119]任洋,李天斌等.基于可拓理论的高地应力隧道围岩分级法及应用[D].成都：：工程地质学报,2012.
[120]杨春燕,蔡文.可拓集合的新定义.广东工业大学学报,2001,18(1)：61-62.
[121]何斌,张应利.可拓集合的分类性质和信息开发的可拓方法.系统工程理论实践,1999.
[122]杨春熬,张拥军,蔡文.可拓集合及其应用研究.广州：全国第九届可拓工程年会报告,2001.
[123]杨丹丹.基于可拓数学理论的多属性决策方法研究[D].大连：大连理工大学,2010.
[124]杨春燕.可拓集与数据挖掘.北京：科学出版社,2007.
[125]蔡文.物元模型及其应用.北京：科学技术文献出版社,1994.
[126]景国勋,杨玉忠.矿山重大危险源辨识、评价及预警技术.冶金工业出版社,2008.
[127]贾贵娟.空管安全风险评估指标体系及综合评价研究[D].武汉：武汉理工大学,2008.
[128]成媛.民用机场安全风险评估模式研究[D].武汉：武汉理工大学,2007.
[129]中国交通运输协会城市轨道交通专业委员会.城市轨道交通运营绩效指标体系[R].上海：2011.
[130]DB11/T 814-2011城市轨道交通路网运营指标体系[S].北京：北京市质量监督局发布,2011.
[131]地安文[2009]157号运营事故处理规则[s].北京：北京市地铁运营有限公司,2009.
[132]丁成宝.煤矿安全预警模型及应用研究[D].沈阳：辽宁工程技术大学,2010.
[133]Ma J, Fan Z P, Huang L H. A subjective and objective integrated approach to determine attributes weights [J].European J of Operational Reseach,1999,112 (2):397-404.
[134]Evangelos Triantaphyllou.Multi-criteria Decision Making Methods:A Comparative Study [M].Dordrecht:Kluwer Academic Publishers,2000.
[135]徐泽水,达庆利.多属性决策的组合赋权方法研究[J].中国管理科学,2002,10(2)：84-86.
[136]王明涛.多指标综合评价中权系数的一种综合分析方法[J].系统工程,1999,17(2)：56-61.
[137]许树柏.层次分析法原理[M].天津：天津大学出版社,1988：1-132.
[138]张先起,梁川.基于熵权的模糊物元在水质综合评价中的应用[J].水力学报,2005,36(9)：1057-1060.
[139]邱菀华.管理决策与应用熵学[M]北京：机械工业出版社,2001.
[140]杨玉中,冯长根,吴立忠.基于可拓理论的煤炭安全预警模型研究[J].中国安全科学学报,2008,18(1)：40-45.
[141]杨玉中,吴立云,景国勋.基于可拓理论的综采工作面安全性评价[J].辽宁工程技术大学学报,2008,27(2)：180-183.