城市轨道交通信号设备风险识别和分析方法

肖添文，徐永能，许治威

（南京理工大学，江苏 南京 210094）

城市轨道交通信号设备主要包括信号机、应答器、转辙机和无线通信设备等。信号系统是城市轨道交通的重要组成部分，是保证列车安全运行的前提和基础，如何正确选择安全、可靠的信号系统成为了当前我国城市轨道交通的一项重要课题。本文以南京地铁2号线出站兼调车信号机为例，通过实践应用和成效分析，形成一系列城市轨道交通信号设备风险管理经验，协助未来同类项目的项目团队进行风险管理规划，可作为城市轨道交通信号设备风险管理的参考依据。

1 总体构思

本文以南京地铁2号线出站兼调车信号机为例，采用故障树分析法、层次分析法和模糊综合评价法三种方法进行风险分析。首先运用故障树分析法识别出了常见的4大类共15种风险因素，然后运用层次分析法对这4大类因素单独进行排序，最后运用模糊综合评价法结合故障树分析法识别出的各类因素，以及层次分析法综合计算出的各因素权重，得出风险分析的结果，希望将此风险分析结果运用到实际中。风险管理总体构思如图1所示。

图1 风险管理总体构思

2 基于故障树分析法的风险识别

本文从出站兼调车信号机出现的各种故障出发，以“地铁不能正常安全运营”为顶事件，根据南京地铁相关专家总结和数据分析，分别以信号机材质性能不佳、点灯单元老化、荷载反复作用和设计不合理为中间事件，分析引起这些事件的风险因素，并描述出这些安全风险因素之间的逻辑关系，故障树如图2所示，信号机材质性能不佳故障树如图3所示，点灯单元老化故障树如图4所示，荷载反复作用故障树如图5所示，设计不合理故障树如图6所示。

图2 总故障树

图3 信号机材质性能不佳故障树

3 基于层次分析法的风险排序

层次分析法简单模型结构可划分为目标层、准则层、指标层，如图7所示。

根据专家评估意见和历史经验数据，建立评判矩阵，并计算各级权重。以A－[B1～B4]之间的关系为例，具体如图8所示。

图4 点灯单元老化故障树

图5 荷载反复作用故障树

图6 设计不合理故障树

图7 风险因素指标体系树状图

图8 以A－[B1～B4]之间的关系为例的评判矩阵

4 基于模糊综合评价法的风险评价

以信号机材质性能不佳为例，信号机材质性能不佳风险因素U={制造缺陷，环境的腐蚀，养护维修引起的损坏，未能及时重修更换伤损部件，未能及时整修超限尺寸，联结零件质量不佳｝，备择集V=｛很低，较低，低，中，高，较高，极高｝，应用层次分析法计算得到的相对权重W=（0.359，0.056，0.182，0.202，0.072，0.129）。

根据收集的专家研究数据，确定风险评价等级，然后进行数据统计处理，建立信号机材质性能不佳风险隶属度矩阵如下：

将信号机材质性能不佳各风险因素的相对权重与风险隶属度矩阵相乘，结果为：

由上述结果可知，隶属度最大的风险等级为“中”，是容许的风险，适当加以控制即可接受。根据以上结果分析可以看出，南京地铁2号线出站兼调车信号机安全水平处于安全风险可接受范围，部分需要加强管理，符合当前城市轨道交通信号设备的安全标准。

评价结果从理论上说明目前南京地铁2号线出站兼调车信号机能较好地符合城市轨道交通安全运营的实际需要，满足社会对城市轨道交通运营的安全需求。

5 结论

城市轨道交通信号设备风险因素多种多样，本文根据其特点，研究了故障树分析法、层次分析法和模糊综合评价法在城市轨道交通信号设备风险管理中的应用，对各类型风险因素进行了排序和分析。与以前的信号设备风险评价相比，本文利用了更加直观具体的方法和数据对各风险因素进行了分析，也对比了各风险因素的权重，对以后轨道交通安全运营中信号设备的维护提供了导向，降低了风险率，延长了设备的使用寿命，极大地提高了轨道交通的运营安全性。

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