基于E-Topsis的城市轨道交通新线试运行演练评估方法*

□ 王何鑫

(上海工程技术大学 城市轨道交通学院，上海 201620)

城市轨道交通新线试运行是该线路在建设阶段与试运营阶段之间必须通过的一环，主要围绕不载客列车运行过程中对线路设备进行调试验收以及对运营人员能力检验，在试运行期间提高人机磨合程度，合格验收之后才能正式由运营单位接收进行试运营[1]。因此试运行期间，需要完成相应演练科目并完成评估整改工作，以通过初期运营前安全评估并投入初期运营[2-3]。进行新线试运行演练，是对地铁线路系统功能的验证，通过对运营组织、应急场景处置、线路设施设备进行实操演练[4]，同时配合第三方评估结果整改，使人员、设备、文案等各方面通过评审验收标准，完成试运行。

第三方评估可以独立客观的评价线路能否满足初期运营的条件，2007年至今，上海地铁新线路开始由第三方独立机构进行试运营基本条件评审工作，从2014年4月1日起实施的GB/T 30013—2013《城市轨道交通试运营基本条件》开始，第三方评估有明确的国家标准作为评估依据，评估方式更加专业成熟[5]。对城市轨道交通新线试运行演练的评估结果是开展初期运营前安全评估的关键指标之一，第三方评估人员在试运行演练期间会对涉及到的人员、设备等相关方面进行评估，将结果反馈运营单位及时整改。由于我国演练评估工作起步较晚，目前对于演练评估的理论研究有限，多采用层次分析法确定评价指标权重[6-7],但层次分析法需结合专家经验给出的意见，对分析结果存在较多主观性影响，因此，本文采用Entropy法来对各评价指标进行客观赋权，建立E-Topsis评价模型运用于城市轨道新线路试运行评估工作，验证该模型的有效性。

1 轨道交通新线试运行演练及评估工作

1.1 试运行演练工作

在城市轨道交通试运行阶段，由运营单位组织全线路的试运行演练来检验工作人员对设备系统功能和规章制度的掌握程度、验证设备功能和系统稳定性、检查规章制度及故障处置预案的有效性。期间，运营单位应设立试运行演练组织机构来加强新线试运行演练的组织管理，实现对试运行演练的统一指挥。该组织机构由领导小组、工作小组和评估小组组成，领导小组工作职责为监督试运行演练完成情况，对阶段性演练检验指标进行整体把控，并定期对演练质量进行评估；工作小组工作职责为落实演练方案的组织实施、演练情况的分析总结以及对存在问题的跟踪协调与解决；评估小组工作职责为对专项科目演练中的人员操作、设备功能、演练完成质量进行评估打分，并出具评估报告。

其中，工作小组和评估小组成员定期召开演练工作小结会，对演练情况进行每日小结分析，通过及时发现问题并改善的方式来确保演练工作扎实推进,提升各运营岗位人员的业务水平及操作能力，充分检验设备系统功能状态及响应效果。

试运行演练科目根据《城市轨道交通初期运营前安全评估技术规范 第1部分：地铁与轻轨》要求，涵盖系统设备功能测试、运营组织、应急准备、防灾联动等各个方面，且演练用车数随着试运行演练的推进及每阶段评估整改工作的完成而逐步增加[3]。具体试运行演练工作计划安排示例如表1所示。

1.2 试运行评估工作

第三方评估人员在各科目演练期间，根据评估对象和评估内容进行分组分工，即对四个班组分别进行相同科目演练的执行情况及演练效果进行评估，并记录系统及车站设备功能响应情况、工具物资准备情况、人员对设备的操作、每个班组对运营组织方案和应急处置方案的执行情况等，整理发现问题。评估小组于每日演练工作小结会上提交前日评估表。每完成1项演练科目，由评估小组对该科目的演练情况进行评估总结，形成评估小结报告于次日提交工作小组；专项科目演练阶段完成后，评估小组对演练情况进行评估总结，形成专项科目演练评估总结报告，在规定时间内提交工作小组。

通过第三方评估结果的反馈，线路设备、文本问题及时得到发现并改正，这两方面试运行的效果逐日提高(如图1)。而运营人员作为地铁运营极其关键的一环，由于地铁运营的特殊性，每阶段4天由4个班组轮流进行相同科目的演练，因此，4天中人员演练效果是相互独立的，需要客观合理的评估方法对每个班组的业务水平进行评价、找出每个班组存在的问题，最终形成每阶段的专项评估报告提交工作组以改进人员问题。

表1 新线试运行演练方案示例

图1 试运行2车演练阶段发现问题频次统计图

2 基于E-Topsis的试运行演练评价模型

2.1 E-Topsis法基本原理

Topsis法是从几何的角度出发，对每个解进行多属性评估，分析各个解与正负理想解之间的接近程度，以接近正理想解和远离负理想解的程度量化和排序解的优劣[8]。同时，由于Topsis法未将各评价指标的差异程度考虑到评价当中，因此，本文在Topsis法的基础上引入Entropy法即熵权法来确定各评价指标的客观权重，将E-Topsis法运用于试运行期间各班组人员演练情况评估中。

2.2 计算步骤

①参与试运行演练共n个班组，所建立评价指标体系中共m个指标，得到原始评价矩阵Qn×m，其中qij为第i个班组的第j个评价指标值。对Qn×m数据进行标准化，得到标准化指标矩阵Xn×m：

(1)

本文所采用评估班组演练情况的评价指标既包括正向指标即该指标以得分衡量、越大越好；又包括负向指标即该指标以时间衡量、越小越好。对Xn×m使用极值处理法进行无量纲化处理后得到归一阵Yn×m，其元素yij为：

(2)

(3)

②使用Entropy法确定每个评价指标的权重，首先计算第j项指标的熵：

(4)

因此，第j项演练评价指标的差异程度为：1-hj，由此可得出每个指标的权重为：

(5)

③进行Topsis评价，首先构造规范化加权矩阵Bn×m，其元素bij为：

bij=ωjxij

(6)

(7)

(8)

因此，每个班组与理想解的相对贴近度为：

(9)

根据相对贴进度对各班组试运行演练情况进行排序，并由此对各班组进行分析。

3 实例分析

3.1 上海地铁13号线三期延伸段试运行演练

上海轨道交通13号线三期(长清路站～张江路站)运营线路长度为16.545公里，共设12座车站(见图2)，分别为：长清路站、成山路站、东明路站、华鹏路站、下南路站、北蔡站、陈春路站、莲溪路站、华夏中路站、中科路站、学林路站、张江路站。其中换乘车站3座：成山路站与8号线换乘、东明路站与6号线换乘、华夏中路站与16号线换乘。延伸段所采用的信号系统制式、车辆、通信、屏蔽门等设备系统均与既有线相同。13号线延伸段试运行演练自2018年9月30日起，至开通试运营日止，历时3个月，期间分别进行了无车演练、2车演练、6车演练以及综合公共安全应急处置、大客流等科目的演练。

以2车演练场景为例，演练期间2列车进行华鹏路至张江路上下行套跑，根据需要转换ATP/ATO模式进行测试；中央及车站进行有车情况下的ATS基本操作并验证功能，并模拟相关故障，验证故障现象并进行简单故障处置；之后列车配合车站进行屏蔽门及紧急停车按钮功能测试；最后，模拟列车故障场景下进行列车故障救援应急处置的演练，如图3所示，学林路至张江路上行区间列车发生故障，全列车常用制动无法缓解，故障车司机“3+3”排故后申请救援，救援车清客完毕后行驶至故障车迫停地点进行连挂救援，连挂后将故障车推进至张江路上行站台清客，清客后将故障车推进至张江路上行存2线并解钩、故障车退出运营，救援车根据调令重新投入运营[9]。

图2 故障救援过程图

2车演练阶段参演运营岗位包括OCC调度员、车站运营人员以及列车司机，且都为四班组轮转，因此，本文将同一天参演的运营人员设为1个班组，4天演练分别为4个不同班组，使用E-Topsis模型分析不同班组演练情况。根据2车演练方案设计相应的评价指标体系如表2所示，指标值根据现场演练情况给分，其中，部分关键操作考察操作时间，以时间作为评价指标。

3.2 E-Topsis模型评估各班组演练情况

①根据试运行演练现场评估情况统计得初始指标见表3，每项指标的得分情况由现场第三方评估人员按照满分10分的方式，根据演练人员对每项关键操作的执行和失误情况、演练目标完成度、标准化作业程度、明文规定标准处置及作业流程掌握情况等方面做出扣分后给出。

表2 城市轨道新线试运行2车演练评价指标体系

表3 初始指标数据

②将初始数据通过公式(1)转化为标准化矩阵X，通过公式(2)、(3)转化为归一阵Y，则可使用公式(4)计算得出每个评价指标的熵为：

hj=(0.834,0.876,0.472,0.860,0.698,0.865,0.701,0.865,0.701,0.865,0.870,0.865,0.827,0.701,0.698,0.698,0.857,0.876,0.819,0.861,0.753,0.701,0.877,0.860,0.849,0.876)

根据公式(5)可得到个指标权重为：

ωj=(0.031,0.024,0.100,0.027,0.057,0.026,0.057,0.026,0.057,0.026,0.025,0.026,0.033,0.057,0.057,0.057,0.027,0.023,0.034,0.026,0.047,0.057,0.023,0.027,0.029,0.024)

③对数据进行Topsis评价，通过公式(6)得到规范化加权矩阵B，结果见表4。

表4 规范化加权结果

因此，可得到每个指标下的正负理想解分别为：

S+={0.009,0.006,0.027,0.007,0.015,0.007,0.016,0.007,0.017,0.007,0.008,0.007,0.010,0.016,0.015,0.015,0.009,0.004,0.006,0.004,0.008,0.016,0.005,0.006,0.009,0.006}

S-={0.006,0.005,0.024,0.006,0.013,0.006,0.013,0.006,0.013,0.006,0.004,0.006,0.007,0.013,0.014,0.013,0.004,0.008,0.011,0.009,0.015,0.013,0.008,0.008,0.006,0.005}

由此根据公式(7)、(8)计算每个班组演练情况与正理想解、负理想解的欧式距离为：

因此，每个班组与理想解的相对贴进度为：

Ci=(0.531 0.191 0.791 0.430)

所以，本次2车试运行演练中，班组三表现最好，之后依次为班组一、班组四，班组二表现最差。从各项指标来看，班组二在多项关键操作上存在一定失误，且操作不够熟练导致扣分，各岗位均需要加强基础操作的实操训练；班组一与班组四演练的总体表现接近，但班组四的司机岗位在故障救援阶段几项关键操作中耗时相比班组一要高，因此，相对贴进度低于班组一，班组四需要加强故障救援应急处置能力、班组一车站人员需要加强对车站客运设备操作的熟练度；班组三应更进一步提高信息汇报等细节处理的能力，完善各岗位人员专业素质。

4 总结

①通过基于E-Topsis的试运行演练评价方法对运营人员的评估，可有效评价各班组人员的演练情况，通过对比快速找出各岗位人员必须尽快改正以及提高的关键环节能力，在下一阶段试运行开始前及时完成整改，从而有效帮助运营单位提高运营人员业务水平及操作能力，推动试运行工作的进行，同时，使用Entropy法对评价指标赋予客观的权重，能够减少人为主观评价的影响，且不受指标性质不同的限制，使得评估结果更加科学合理。

②全国各地城市轨道交通新线评估采用不同评估方法及指标下产生的评估结果也可作为初始数据代入本模型计算，具备较好的适用性。