城市轨道交通运营安全事故分析及评价

段海洋，许得杰，曾俊伟，巩 亮

（兰州交通大学 交通运输学院，甘肃 兰州 730070）

近年来,随着我国经济持续快速的增长,城市轨道交通建设得到迅速发展。截至2018年底,我国内地有35个城市5766.6 km城市轨道交通线路投入运营[1]。城市轨道交通以其大运量、高可靠性,逐渐成为城市通勤交通的主要方式,一旦发生事故,不仅会威胁乘客生命安全,而且会给运营企业造成巨大的社会舆论压力。一些学者对城市轨道交通运营安全问题进行研究,任星辰[2]通过统计分析国内城市轨道交通运营安全事故,得出设备因素是造成运营安全事故的主要因素；曾笑雨等[3]探讨造成城市轨道交通运营安全事故的原因,将其分为设备因素、人为因素和其他3类；刘书浩等[4]分析英国城市轨道交通安全制度建设、机构设置等；陈燕申等[5]阐述美国城市轨道交通安全统计报告和事故调查相关规定,对建立我国城市轨道交通安全相关统计和报告制度提出建议。因此,应加强城市轨道交通运营事故特征和发生规律的研究,确保城市轨道交通安全运营。

1 城市轨道交通运营安全事故统计分析

1.1 事故统计分析

根据某地铁公司编发的《重要故障分析报告》,整理得到该地铁公司2014年和2017年运营安全事故共63起。由于目前我国尚未制定城市轨道交通事故等级分类标准,根据城市轨道交通分类方法[6],一般将事故分为重大事故、大事故、险性事故和一般事故,其中险性事故和一般事故多为故障级事故。在此,将列车晚点5 min及以上列为一般事故,将导致事故的原因分为人员、设备、管理和环境4类。某地铁公司2014年和2017年运营安全事故统计如表1所示。

从表1可以看出,设备因素是导致运营安全事故发生的主要原因,占比为58.7%,人员因素是导致运营安全事故发生的次要原因,占比为29.0%,管理因素引发运营安全事故的比例为7.6%%,环境因素最低,占比为4.7%。

表1 某地铁公司2014年和2017年运营安全事故统计Tab.1 Statistics of operation safety accidents of a subway company in 2014 and 2017

1.2 事故时间分布特征

以季度、月为时间单位统计运营安全事故的数量。城市轨道交通运营安全事故数量季度变化如图1所示。从图1可以看出,2017年每季度发生的运营安全事故数量较为平稳,平均每季度为9.5起,2014年数据波动较大,平均为每季度6.25起。总体来看,第3季度为一年当中的事故高发期。

图1 城市轨道交通运营安全事故数量季度变化Fig.1 Quarterly changes in the number of operational safety accidents of urban rail transit

城市轨道交通运营安全事故数量月变化如图2所示。从图2可以看出,2017年1—5月发生的运营安全事故数量呈“N”型,8—12月呈“W”型；2014年平均每月发生的运营安全事故为3起。总体上,事故发生数量呈锯齿形变化,其中5月、7月和8月正值节假日和暑假,客流量较大,同时也是事故多发月份。

1.3 事故类型分布

通过对运营安全事故的类型进行统计分析,将所有63起事故分为6类,城市轨道交通各类运营安全事故所占比例如表2所示。从表2可以看出,在所有事故中,列车晚点所占比例高达54.0%,共发生34起；列车下线占34.9%,共22起；无法动车占比为4.9%,该类主要是接触网断电所致；人员伤亡和中断行车最少,占比均为1.5%。

图2 城市轨道交通运营安全事故数量月变化Fig.2 Monthly change of operational safety accidents of urban rail transit

表2 城市轨道交通各类运营安全事故所占比例 %Tab.2 Proportion of different operational safety accidents of urban rail transit

2 城市轨道交通运营安全评价分析

2.1 评价指标体系构建

城市轨道交通运营安全评价包含影响安全事故的人员、设备、管理和环境4类因素[7-8],考虑采用层次分析法对城市轨道交通运营安全进行评价,故选取这4类因素作为准则层；将与轨道交通运营安全有关的乘客、工作人员、基础设备、车辆系统、管理机构、法律法规、外部环境及内部环境共8个要素作为指标层,建立城市轨道交通运营安全评价指标体系如图3所示。

图3 城市轨道交通运营安全评价指标体系Fig.3 Evaluation index system structure of urban rail transit operation safety

2.2 层次分析法评价

层次分析法能够定量描述评价指标间的相对重要性,在处理目标因素结构复杂的问题上具有较强的实用性和有效性,适合于城市轨道交通运营安全评价。

（1）构造判断矩阵。对同一层中的各因素相对于上一层中某个因素的相对重要性进行打分,利用1-9标准尺度定量化,综合打分结果即可得到判断矩阵。用aij表示第i个因素相对于第j个因素的比较结果。构造判断矩阵为

（2）层次单排序及一致性检验。计算每个判断矩阵的最大特征值λmax及其特征向量W,计算一致性指标CI= (λmax-n) / (n- 1),n为判断矩阵A的阶数。根据随机一致性指标RI的值,计算一致性比率CR=CI/RI,若CR≤0.1,则一致性检验通过,否则修正判断矩阵直至满足条件。最后对W进行归一化,其对应的元素wi即为对应第i个因素单排序的权重。随机一致性指标取值如表3所示。

表3 随机一致性指标取值Tab. 3 Random consistency index test value

（3）层次总排序及一致性检验。按照评价指标体系由上而下逐层计算得到指标层相对目标层的组合权重,并进行一致性检验。若一致性通过,则可根据组合权重作为决策的定量依据。

3 案例分析

以某地铁公司为例,采用层次分析法对运营安全进行综合评价。邀请相关专业人员对该地铁运营安全评价指标进行重要性打分,综合打分结果,得出判断矩阵并进行综合评价。首先构造判断矩阵并计算特征向量,综合专家意见和打分结果,得到地铁公司运营安全评价指标的判断矩阵,其中准则层B对目标层A的判断矩阵为

通过计算,得到判断矩阵A的最大特征值λmax=4.04,并对矩阵A进行一致性检验,计算得到CI=0.0135,因判断矩阵阶数n= 4,即RI= 0.9,可得CR= 0.015 ＜ 0.1,通过一致性检验。最后计算A的特征向量并归一化,得到特征向量WA= (wi)1×4=(0.3304,0.5423,0.0790,0.0483)T。

同理,可得到指标层C对准则层B的判断矩阵Ci分别为

分别计算Ci的权向量WCi,有WC1= (0.1667,0.8333)T,WC2= (0.2500,0.7500)T,WC3= (0.3333,0.6667)T,WC4= (0.7500,0.2500)T,Ci的最大特征值均为λmax= 2。对矩阵进行一致性检验,有CR=0 ＜ 0.1,因而矩阵Ci具有完全一致性。

经计算组合权重,地铁公司运营安全评价指标权重如表4所示。由表4可知,造成该地铁公司运营安全事故的各类原因所占的比例分别为：设备因素54.23%,人员因素33.04%,管理因素7.9%,环境因素4.83%。具体原因依次是车辆系统、工作人员、基础设备、乘客、法律法规、外部环境、管理机构和内部环境。

表4 地铁公司运营安全评价指标权重Tab.4 Weights of evaluation index system for a subway company

评价指标体系中准则层权重与事故统计各因素比较如图4所示。从图4中可以看出,设备因素引发的运营安全事故最多,占比大于54%,环境因素最少,占比小于5%,设备和人员因素是引发城市轨道交通运营安全事故的2大主因,二者对运营事故的贡献率超过87%。准则层的各影响因素权重与地铁公司事故统计结果中各因素所占的比例相差较小,表明所建立的城市轨道交通运营安全指标体系是有效的,能够反映城市轨道交通运营安全的实际状况。

图4 准则层权重与事故统计各因素比较Fig.4 Comparison of the criteria layer weight and the factors of accident statistics

4 结束语

预防运营安全事故的发生是城市轨道交通系统安全运行的重要保障。通过分析城市轨道交通安全事故发生的时间分布特征和事故类型,可以更加系统地认识安全事故的发生规律。研究表明,可以通过提高员工的业务水平、建立科学的运营管理体系、完善城市轨道交通运营公司的各级管理机构、成立安全运营监督管理委员会等措施,不断提高城市轨道交通运营管理水平。