基于蝴蝶结模型的高速铁路车站安全风险管理

程学庆，王 睿，李月，舒继承

CHENG Xue-qing, WANG Rui, LI Yue, SHU Ji-cheng

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

(School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， Sichuan， China)

基于蝴蝶结模型的高速铁路车站安全风险管理

程学庆，王 睿，李月，舒继承

CHENG Xue-qing, WANG Rui, LI Yue, SHU Ji-cheng

（西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 610031）

(School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， Sichuan， China)

高速铁路车站的开放式设计、统一候车、商业化及电子设备繁多等给旅客生命和财产安全带来隐患，进行风险分析具有实际意义。在概述蝴蝶结模型结构和特点的基础上，对现有高速铁路车站旅客进出站顺序和空间架构进行分析，提出恐怖袭击、拥挤踩踏、火灾爆炸及疾病卫生 4 个风险事件。通过安全屏障中控制措施分析构建高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型；阐释模型的应用领域和实际运用方法，以及在高速铁路风险管理中的适用性。

蝴蝶结模型；高速铁路车站；安全风险分析；控制措施

0　引言

目前，经过高速铁路建设和既有线提速改造，我国已经成为世界上高速铁路运营里程最长、运行速度最快、在建规模最大的国家。在高速列车速度日益增长的同时，高速铁路风险管理研究是我国高速铁路可持续发展的必要环节。安全风险管理的基本环节主要有危险源辨识、安全评价和危险源控制[1]，关于高速铁路的此类研究已有很多，张海燕等[2]分析我国高速铁路工程设计过程事故危险源并给出具体的预防措施；肖雪梅等[3]基于耗散结构和熵理论，通过构建高速铁路典型事故安全要素集进而判断事故演化；王欣等[4]分析高速铁路子系统对总系统的影响，构建系统动力学模型进行安全管理模拟。但是，现有高速铁路风险管理研究大多围绕整个高速铁路系统，而高速铁路风险管理是一项复杂的系统工程，每一个作业环节和地点都是研究对象，因而有必要对细节进行具体的风险管理分析研究。

高速铁路车站尤其是大型车站是每个城市的综合交通枢纽，渐渐成为城市的地标性建筑。但是，现代高速铁路车站的开放式设计、统一候车、商业化及电子设备繁多等为旅客生命和财产安全带来隐患，目前针对高速铁路车站风险研究较少，甄利贤[5]基于 FAGF 算法对大型高速铁路车站风险进行评估，安治业等[6]在研究中提及蝴蝶结模型在高速铁路中的应用，但没有进行深入具体研究。蝴蝶结模型已经广泛应用于石油、天然气等工程安全领域[7-9]，但在高速铁路运营安全风险分析及控制研究中涉及不广。因此，利用蝴蝶结模型风险分析方法对高速铁路车站进行风险分析具有实际意义，结合事故树与事件树定性风险分析方法找出高速铁路客运作业工作流程中的危险源，构建相应的事故树并提出事故前和事故后风险控制措施，进而形成高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型，以直观简明展示高速铁路车站安全风险分析的全过程，分析该模型推广与应用于实际工作中的可能性。

蝴蝶结模型最早由澳大利亚昆士兰大学提出，因其整体结构类似“蝴蝶结”而得名，经过多年的研究由壳牌石油公司引入商业实践中，近年来在国内外石油、天然气安全领域的风险管理研究中得以广泛应用[7-9]，其典型结构如图1 所示。

图1　典型蝴蝶结模型示意图

蝴蝶结模型将事故树分析方法与事件树分析方法结合，能够同时分析顶上事件的发生原因和导致事故后果[10-11]，主要由危险源、事故前预防措施、顶上事件、事故后控制措施 (即应急处理措施) 及事故后果 5 个部分组成。顶上事件作为核心的事故事件位于模型的中间，左侧为作业流程中导致事故事件发生的危险源与顶上事件构成的事故树，右侧为事故后果与顶上事件构成的事件树，在危险源、顶上事件和事故后果之间分别存在事故前预防措施与事故后控制措施，两者构成整个模型的安全屏障。图1 中，从左至右的控制措施应按照消除源头、风险预防、防止恶化及减轻后果的优先级加以实施，对于能够消除的危害应做到源头处消除；无法消除的危害应通过安全标准和安全设备加以预防；事故已经发生或无法预防的应做到迅速处理防止事态恶化；最后，当以上措施均无法实施时应妥善应急处理，做好善后工作，减轻事故后果。

1　高速铁路车站安全风险事件分析

有效准确进行安全风险分析研究的第一步是探究总结高速铁路车站内可能发生的安全风险事件。根据旅客进出站的活动顺序及高速铁路车站的空间架构将车站可能发生的安全风险事件分为恐怖袭击、拥挤踩踏、火灾爆炸事件及疾病卫生事件等。恐怖袭击事件包括纵火、投毒、爆炸及对旅客和公共设施故意伤害等，易发生于站前广场及候车大厅内，一旦发生将对旅客生命财产安全造成极大的伤害，并产生不良的社会影响；拥挤踩踏事件在开放式进站高速铁路车站的任何地点都有可能发生，旅客集中且急于乘降，设备故障等突发事件都将导致拥挤踩踏事件的发生；由于高速铁路车站具有自动化和商业化等特点，线路老化、自动化设施故障及工作人员不当操作都将可能引起火灾爆炸事件的发生，火灾爆炸常发生于设备集中的地点和候车大厅内的商业网点；大量旅客集散的高速铁路车站同时也是传染性疾病蔓延的高发区，车站内商业网点众多，饮食食品安全带来疾病卫生事件隐患。

1.1恐怖袭击事故树分析

恐怖袭击事件主要有火灾爆炸、人员伤害和设备破坏恐怖袭击 3 种，恐怖分子在车站附近出现是不可控因素，但恐怖袭击事件的发生可以通过工作人员和车站警务人员的提前排查、安保工作加以防范，事故树模型如图2 所示。

1.2拥挤踩踏事故树分析

拥挤踩踏事件的发生主要由 2 个因素导致，即人员密集和诱因事件，人员密集是高速铁路车站这一大型交通枢纽的特点之一，如果出现一些突发状况或车站本身存在设计缺陷，极容易导致拥挤踩踏事件的发生，事故树模型如图3 所示。

图2　恐怖袭击事故树模型

图3　拥挤踩踏事故树模型

1.3火灾爆炸事故树分析

火灾爆炸事件是高速铁路车站高发事件，一旦发生事故后果极其严重。电气化设备故障、工作人员工作不力、旅客的危险行为和商业网点的火源都可能导致火灾事件的发生，爆炸事件主要由站内危险品和电气化设备故障导致，事故树模型如图4 所示。

图4　火灾爆炸事故树模型

1.4疾病卫生事故树分析

疾病卫生事件主要由患病人员进站、流行性疾病出现、工作人员工作不力，以及天气及人员密集等诱因导致，事故树模型如图5 所示。

图5　疾病卫生事故树模型

高速铁路车站安全风险分析是一个动态的系统工程，车站现场中危险源复杂、众多，旅客、工作人员大量集散及外来人员众多等特点给研究带来极大的复杂性和难度。一般静态系统的风险分析方法不直接适用于高速铁路车站安全分析，而蝴蝶结模型中的安全屏障环节可以有效弥补不足，可以实时提供不同危险源处在不同阶段的相应控制措施。因此，通过高速铁路车站安全风险事件事故树分析、安全屏障设置及事件树分析构建高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型。

2　高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型研究

2.1高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型构建

高速铁路车站安全风险事件的发生一般经历 2个阶段，第一阶段是车站内安全风险事件危险源的单一或组合出现导致危险出现，第二阶段是危险出现后未经过事故前预防措施处理、情况恶化导致安全风险事件的发生。事故前预防措施根据阶段不同分为一级预防措施和二级预防措施，一级预防措施一般围绕危险源源头制定实施，二级预防措施一般是在危险发生情况下防止恶化而导致安全风险事件发生而制定的紧急预防措施，一级和二级预防措施构成事故前安全屏障。

当事故前安全屏障失效后，高速铁路车站安全事故发生直至最终的事故后果也经历 2 个阶段。第一阶段是事故的蔓延阶段，此间事故发生源头不断扩大蔓延并有可能引发其他事故 (拥挤踩踏等) 发生，因而此阶段的事故后控制措施主要围绕事故发生源头及现场形势控制制定实施；第二阶段是事故的爆发阶段，此间因第一阶段控制措施并未有效实施而导致事故的大规模井喷式爆发，此阶段的事故后控制措施主要是及时联控紧急救援单位，做好事故善后处理等。上述 2 个阶段控制措施分别为一级控制措施和二级控制措施，进而形成事故后安全屏障。综上所述，构建高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型，如图6 所示。

模型的左侧为根据高速铁路车站恐怖袭击、拥挤踩踏、火灾爆炸和疾病卫生 4 个安全风险事件的事故树分析得出的事故前一级和二级预防措施，一级事故前预防措施主要包括加强工作人员的日常业务学习及安检工作等，二级事故前预防措施即为事故的深入预防、应急安全处理 (旅客疏导、治安排查) 及进一步安检工作等。如果事故前安全屏障并未奏效而导致高速铁路车站安全事故发生后，车站工作人员应根据日常各种事故演习演练对照实际现场事故情况而采取相应的事故后控制措施，即为模型的右侧。因此，按照事故演化状态，可以依次采取以下措施：及时发现事故发生源头并立即处理，疏导安抚旅客防止并发事故的发生并处理事故现场(一级控制措施)，及时联系医疗救援部门、做好善后工作尽量减少事故损失等 (二级控制措施)。越早采取事故后控制措施、事故后安全屏障破坏的越少则事故后果越轻微，事故后安全屏障所起效果也越大，反之事故后果则越严重。

2.2高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型的推广与应用

图6　高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型

目前，在包括高速铁路运输在内的铁路运输领域内，实际工作中的安全教育和安全风险分析方法仍然停留在规章制度的文本阶段，并没有有效统一的风险分析方法或模型来规范整个风险管理过程中的具体细节和控制措施，安全教育在实际工作中效果并不明显。铁路行业的从业人员尤其是老职工大多教育程度不高，对于文本形式的内容相对排斥；现有的风险管理尤其是在基层站段，缺少具体方法或模型的指导，未形成规范有效的风险管理方法。研究构建的高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型可以解释已经发生的高速铁路车站安全事故，表达方式直观简洁，能够被大多数人所接受理解，并且可以通过事故树模型结合实际风险管理中的数据进行定性、定量的安全风险分析。因此，可以在铁路基层站段推广高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型，应用于车站的教育培训、突发情况的应急处理，以及事故发生后的调查分析总结等。

日常教育培训中，可以通过高速铁路车站安全风险蝴蝶结模型直观地了解不同事故类型发生的危险源和安全屏障中的不同阶段控制措施，既有利于提高职工学习的有效性，又有利于有针对性地进行安全风险管理。当突发情况正在发生或已经发生时，相关人员应立即根据现场事故情况，结合模型采取相应阶段的控制措施，尽量减少事故损失；事故发生后，安全分析人员可以对比模型的不同阶段对事故的整个过程进行分析，找出事故原因，总结经验教训，统计数据，并且可以根据实际情况对模型做出补充调整。

3　结束语

近年来我国高速铁路飞速发展，受到国内外广泛关注，其安全风险管理问题亟待完善。根据蝴蝶结模型风险分析方法的组织结构和特点，将其引入高速铁路车站的风险管理研究，构造的蝴蝶结模型可以应用于目前高速铁路车站风险管理的日常教育培训、突发情况的应急处理及事故发生后的调查分析，具有一定的实际意义和适用性。今后的研究是进行高速铁路大系统中其他工作部门 (如工务、电务及供电段等) 的安全风险分析，构建相应的蝴蝶结模型，在现有的铁路工作现场推广应用；与此同时，进行实际事故数据的统计工作，并且结合现场事故数据进行定性、定量分析，系统、完整、精确地针对高速铁路不同系统进行安全风险管理研究。

[1] 陈喜山. 系统安全工程学[M]. 北京：中国建材工业出版社，2006. CHEN Xi-shan. Safety System Engineering[M]. Beijing：China Building Materials Industry Press，2006.

[2] 张海燕，李家稳，曾学贵，等. 高速铁路事故预防措施的研究[J]. 中国安全科学学报，2002，12(1)：56-59. ZHANG Hai-yan，LI Jia-wen，ZENG Xue-gui，et al. Study on Measures for Preventing Accident on Express Railway[J]. China Safety Science Journal，2002，12(1)：56-59.

[3] 肖雪梅，王艳辉，张思帅，等. 基于耗散结构和熵的高速铁路事故演化机理研究[J]. 中国安全科学学报，2012，22(5)：99-105. XIAO Xue-mei，WANG Yan-hui，ZHANG Si-shuai，et al. Evolution Mechanism of High-speed Railway Accident based on Dissipative Structure and Entropy Theory[J]. China Safety Science Journal，2012，22(5)：99-105.

[4] 王 欣，左忠义. 基于系统动力学的高铁安全管理研究[J].中国安全科学学报，2013，23(10)：158-163. WANG Xin，ZUO Zhong-yi. Research on High-speed Rail Safety Management based on System Dynamics[J]. China Safety Science Journal，2013，23(10)：158-163.

[5] 甄利贤. 大型高速铁路车站客运安全风险分析[D]. 成都：西南交通大学，2014.

[6] 安治业，戴贤春，刘敬辉，等. 高速铁路运营安全风险控制研究[J]. 铁道运输与经济，2014，36(1)：22-27. AN Zhi-ye，DAI Xian-chun，LIU Jing-hui，et al. Study on Safety Risk Control of High-speed Railway Operation[J]. Railway Transport and Economy，2014，36(1)：22-27.

[7] 吴枝国，汪文军. 基于蝴蝶结模型的钻井现场井控作业风险分析[J]. 甘肃科技，2008，24(12)：50-53. WU Zhi-guo，WANG Wen-jun. Risk Analysis of Well Drilling Site based on Bow-tie Model[J]. Gansu Science and Technology，2008，24(12)：50-53.

[8] Saud Y E，Israni K，Goddard J. Bow-tie Diagrams in Downstream Hazard Identification and Risk Assessment[J]. Process Safety Progress，2014， 33(1)：26-35.

[9] Visser K V T. Bow-tie Risk Assessment Combining Causes and Effects Applied to Gas Oil Storage in an Abandoned Salt Cavern[J]. Engineering Geology，2014，168(16)：149-166.

[10] DIANOUS. ARAMIS Project：A More Explicit Demonstration of Risk Control through the Use of Bow-tie Diagrams and the Evaluation of Safety Barrier Performance[J]. Journal of Hazardous Materials，2006，130(3)：220-233.

[11] Aqlan F，Ali E M. Integrating Lean Principles and Fuzzy Bow-tie Analysis for Risk Assessment in Chemical Industry[J]. Journal of Loss Prevention in the Process Industries，2014(29)：39-48.

责任编辑：何 莹

Risk Management of High-speed Railway Station based on Bow-tie Model

For the open design, unified waiting, commercialization and diversified electronic equipments of high-speed railway station will bring hidden troubles for passenger life and property safety, so risk analysis has actual meaning. Based on summarizing the structure and characteristics of bow-tie model, this paper makes analysis on passengers entry & exit sequence and spatial framework in high-speed railway station, and puts forward 4 risk events like terrorist attack, crowd trample, fire and explosion as well as disease and health. Through analyzing the control measures of safety barrier, the bow-tie model of safety risk of high-speed railway station was established, and the application area and actual utilization method of the model as well as the applicability of the model application on high-speed railway risk management were expounded in the paper.

Bow-tie Model; High-speed Railway Station; Safety Risk Analysis; Control Measure

1003-1421(2015)12-0077-06

U291.6；U298.2

A

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2015.12.16

2015-09-06

中国铁路总公司科技研究开发计划重点课题(2014D001-B)；郑州铁路局科技计划课题 (2014Q1)