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)的平安性與可靠性摘 要 采用系統(tǒng)工程的觀點,闡述城市軌道 交通 系統(tǒng)平安性與可靠性的概念。探究整體 研究 軌道交通系統(tǒng)平安性與可靠性的 方法 ,構(gòu)建城市軌道交通系統(tǒng)平安性與可靠性工程框架以及管理組織構(gòu)造和信息流程框架,為今后在我國城市軌道交通的建立和運營管理中研究、解決平安性與可靠性 問題 提供 參考 。關(guān)鍵詞 城市軌道交通,平安性,可靠性雖然城市軌道交通的平安性與可靠性要遠(yuǎn)高于其他交通方式1,但由于城市軌道交通系統(tǒng)的運營工作牽涉到城市千百萬乘客平安正點出行,對建立和諧 社會 的 影響 重大,所以必須不斷地研究和進(jìn)步整個系統(tǒng)的平安性與可靠性程度。城市軌道交通系統(tǒng)是人-機-環(huán)境三

2、方面互相作用的包含多種專業(yè)設(shè)備(設(shè)施)的構(gòu)造非常復(fù)雜的客運系統(tǒng),它的平安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(jìn)和進(jìn)步;不僅要考慮單個設(shè)施(設(shè)備)的平安性與可靠性,還需要從系統(tǒng)的角度整體研究其平安性與可靠性問題,發(fā)現(xiàn)各種潛在的不平安因素和故障形式,為整個系統(tǒng)的平安運營管理工作和設(shè)施(設(shè)備)改造方案提供 理論 根據(jù)。對于我國城市軌道交通系統(tǒng)的平安性與可靠性研究, 目前 無論是理論研究還是 應(yīng)用 理論層面,均尚未形成完好的體系2。本文采用系統(tǒng)工程的觀點,闡述城市軌道交通系統(tǒng)平安性與可靠性的概念,探究整體研究軌道交通系統(tǒng)平安性與可靠性的方法,構(gòu)建城市軌道交

3、通系統(tǒng)平安性與可靠性工程框架以及管理組織構(gòu)造和信息流程框架。1 城市軌道交通系統(tǒng)平安性與可靠性概念1.1 平安性與可靠性及其互相關(guān)系平安性與可靠性是兩個不同但又有親密聯(lián)絡(luò)的概念。在理論研究或應(yīng)用研究領(lǐng)域,平安性與可靠性一般是分開來進(jìn)展研究的,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(biāo)準(zhǔn)。一般來講,“平安表示系統(tǒng)的“完好與“穩(wěn)定狀態(tài),平安性是指系統(tǒng)保持這種狀態(tài)的才能。平安狀態(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(biāo)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“可信賴的才能。可靠狀態(tài)被破壞是因為自身某些才能

4、的下降或消失,即通常講的出現(xiàn)“故障,其特征指標(biāo)是系統(tǒng)某些性能下降或喪失的程度。當(dāng)某個系統(tǒng)的可靠性出現(xiàn)下降,那么容易出現(xiàn)故障;當(dāng)故障出現(xiàn)后,不僅造成系統(tǒng)性能的下降,而且可能會導(dǎo)致事故的發(fā)生,即系統(tǒng)平安性下降。反之,當(dāng)有事故發(fā)生時,系統(tǒng)性能會下降或無法運轉(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,但一般在平安性研究中用“事故來描繪事件,在可靠性研究中用“故障來描繪事件。1.2城市軌道交通系統(tǒng)的平安性與可靠性對于城市軌道交通系統(tǒng),平安性指在系統(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)不遭破壞的才能;可靠性指在系統(tǒng)運營過程中,保障“乘客準(zhǔn)時到達(dá)目的地的才能。通常

5、所講的“保障乘客平安正點旅行即包含了系統(tǒng)平安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(設(shè)施)不遭破壞的才能包含了兩個方面,即不發(fā)生意外的平安()和免遭破壞的平安();對應(yīng)的事故也有兩種,即意外發(fā)生的事故()和成心造成的事件()。保障“乘客準(zhǔn)時到達(dá)目的地的才能也包含了兩個方面:一是運輸容量才能,二是列車按方案正點運行才能。因乘車人多造成擁擠而導(dǎo)致無法登乘、列車無法準(zhǔn)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。另外,城市軌道交通系統(tǒng)的可靠

6、性也可用保障“乘客方便舒適地旅行的才能來表示。如車站的乘客引導(dǎo)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適。此項才能可作為更高一級的可靠性才能,即正點運營可靠性根底上的效勞質(zhì)量可靠性。1.3 城市軌道交通系統(tǒng)平安性與可靠性指標(biāo)系統(tǒng)平安性指標(biāo)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)不遭破壞的才能。系統(tǒng)可靠性指標(biāo)可以用整個系統(tǒng)或某條線路的運營可靠度、運營恢復(fù)度及運營利用率等來表示保障“乘客準(zhǔn)時到達(dá)目的地的才能(詳細(xì)定義與 計算 另文闡述)。2 城市軌道交通系

7、統(tǒng)的平安性工程框架平安性工程也可稱為平安系統(tǒng)工程或平安保障體系, 內(nèi)容 包括了平安消費、平安管理、平安技術(shù)、勞動保護(hù)、事故應(yīng)急與調(diào)查處理以及平安性研究等各個方面。對這些工作制定的一系列方案、安排、施行、檢查等措施方案或規(guī)章制度統(tǒng)稱為平安性工程大綱2。與這些平安工作相關(guān)的理論或應(yīng)用研究都可以稱為系統(tǒng)平安性研究。所有針對人不平安行為和物不平安狀態(tài)的 分析 、發(fā)現(xiàn)、評價、監(jiān)控、預(yù)防, 以及變?yōu)槭鹿屎蟮膽?yīng)急、救援、調(diào)查、處理等,都是平安性研究的內(nèi)容。城市軌道交通系統(tǒng)有許多保障平安運營的技術(shù)和管理措施。如上海地鐵運營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(hù))措施;

8、管理層面有分級平安管理組織、平安管理制度、運營質(zhì)量管理體系、設(shè)備維護(hù)管理系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)、應(yīng)急預(yù)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)工程的原那么建立一個統(tǒng)一的體系。本文針對城市軌道交通系統(tǒng)的構(gòu)造與運轉(zhuǎn)特點,構(gòu)建了城市軌道交通系統(tǒng)平安性工程框架,如圖1所示。2.1 平安技術(shù)體系平安技術(shù)體系包含了各種平安保障或事故預(yù)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施行,主要有設(shè)備(設(shè)施)的固有可靠性進(jìn)步、冗余、監(jiān)控、檢測、維護(hù)、維修、保護(hù)等技術(shù)措施;按專業(yè)可分為車輛、線路、通號、供電、客運等的平安技術(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

9、、車輛段、通號基地等的平安技術(shù)措施。2.2 平安管理體系平安管理體系包含了平安管理組織構(gòu)造、各種平安活動方案、平安制度等內(nèi)容。本文根據(jù)城市軌道交通系統(tǒng)管理組織構(gòu)造的現(xiàn)狀,提出了軌道交通系統(tǒng)平安性與可靠性管理組織的構(gòu)造框架(見圖2)。圖中的平安組織構(gòu)造為三級平安組織管理體制:公司決策層有分管平安性與可靠性的負(fù)責(zé)人;中間管理層有專門負(fù)責(zé)平安性與可靠性的職能部門;各專業(yè)分公司操作層有專職平安性與可靠性的責(zé)任小組。職能部門負(fù)責(zé)平安性與可靠性管理制度的制訂及施行情況監(jiān)視、平安性與可靠性信息管理系統(tǒng)的管理、平安性與可靠性分析評估及預(yù)警系統(tǒng)的管理等工作。責(zé)任小組負(fù)責(zé)事故與故障信息的錄入、相關(guān)制度執(zhí)行情況監(jiān)視

10、等工作。通過平安性與可靠性綜合信息平臺實現(xiàn)平安性與可靠性的動態(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(yù)案)組成,主要有應(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 平安性 研究 體系對于城市軌道 交通 系統(tǒng),平安性研究體系主要有五個方面的內(nèi)容:平安技術(shù)研究;平安管理研究;事故應(yīng)急機制及預(yù)案研究;事故調(diào)查 分析 ;系統(tǒng)平安性分析與評價。平安性研究的核心是發(fā)現(xiàn)、分析和評價系統(tǒng)中存在的不平安因素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(yù)防和應(yīng)急措施,制定防

11、止不平安因素轉(zhuǎn)化為事故發(fā)生和事故發(fā)生后減少損失的平安管理規(guī)章制度,以及對這些規(guī)章制度的施行、檢查及評價等。在平安性研究的所有內(nèi)容中,最根本的是平安性分析和平安性評估4。 目前 國內(nèi)外研究及 應(yīng)用 得較成熟的平安性分析和評估 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、平安檢查表法、事故致因理論、平安行為論、綜合平安評價、平安管理體系評估法等。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,即確定危險程度或平安程度。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,確定出各種不平安行為或狀態(tài)的危險程度上下

12、,給平安管理工作提供 參考 ;另一類是比較評價,即確定 影響 系統(tǒng)平安性各個因素的重要程度和好壞程度,用于平安性評比。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。可靠性工程是指依靠相關(guān)的可靠性理論,對詳細(xì)系統(tǒng)進(jìn)展的可靠性與維修性設(shè)計、分析、試驗、評估、改進(jìn)、進(jìn)步等工作。對這些工作制定的一系列方案、安排、施行、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(jìn)展的理論或應(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(xué)、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(yù)測與增長、可靠性與維修性試驗、可靠性與維修性管理等。而可靠性應(yīng)用研究是指

13、依靠相關(guān)的可靠性理論,對詳細(xì)系統(tǒng)進(jìn)展的可靠性設(shè)計、分析、試驗、評估、改進(jìn)、進(jìn)步等。對于城市軌道交通系統(tǒng),在設(shè)計建造時為了進(jìn)步各種設(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(yán)格的定期或狀態(tài)維修(維護(hù))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)的固有可靠性進(jìn)步,診斷(檢測、監(jiān)測),可靠性試驗(驗證)等技術(shù)措施。固有可靠性技術(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

14、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構(gòu)造,設(shè)備(設(shè)施)的驗收、維修、維護(hù)制度,故障統(tǒng)計、分析、匯報制度等方面?？煽啃怨芾眢w系的組織構(gòu)造和信息流程通道可以與平安性的共享(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)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(hù))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

15、析、試驗、驗證、評估、改進(jìn),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,最根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形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(fù)雜系統(tǒng)。根據(jù)國外經(jīng)歷,大型系統(tǒng)全面和完善的平安性、可靠性研究與應(yīng)用,需要有數(shù)十年的經(jīng)歷積累,并且有專門的工作部門專項負(fù)責(zé)平安性或可靠性的研究與措施的落實。我國在大力建立城市軌道交通系統(tǒng)的同時,必須不斷地研究和進(jìn)步整個系統(tǒng)的平安性與可靠性。本文構(gòu)建的城市軌道交通平安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立和運營管理中研究、解決平安性與可靠性 問題 提供參考。參考 文獻(xiàn) 2陳 鐵,管旭日,孫力彤.城市軌道交通綜合平安管理體系研