城市轨道交通设施故障统计与分析

李平 方婷

摘 要：文章主要研究设施设备故障对我国城市轨道交通运营的影响，通过对近几年国内外城市轨道交通运营中由于设施设备所引起的事故统计分析与分类，将事故分为四大要素：车辆原因、通信信号原因、供电原因、机电原因，将其进行了分级处理。通过构建城市轨道交通设施风险评估模型，建立风险因素指标体系，运用加权评分法和层次分析法确定因素指标的权重值。

关键词：城市轨道交通;设施故障;加权评分法;层次分析法

中图分类号：F127 文献标识码：A 文章编号：1005-6432（2022）04-0023-04

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.04.023

1 国内外城市轨道交通运营现状

我国城市轨道交通相对于国外来讲发展较晚、发展速度过快，对城市轨道交通运营研究得还不够深入，城市轨道交通安全运营体系还在不断摸索和创新中。

国内城市轨道交通运营部分城市对安全管理系统不断进行创新，构建了适合于各自城市轨道交通安全管控体系。上海等城市设立了管理方法，建立了地铁安全责任风险责任抵押金，这激励了工作人员对安全运营的重视，从而提高了防范能力。监控系统也是上海等城市的特点，可以实时对地铁进行监控，这有效地降低了事故的发生。广州等城市在城市轨道交通发展中不断积累管理经验，建立了风险管理平台，实现了管理信息化。此外，我国城市轨道交通风险评估方法还在积极地研究当中。

国外地铁相对于国内来说兴起早，经验富足，研究的更加深入。英国地铁建成最早，他们将大量的地铁事故进行数据统计，通过不断地实验与改进，确定了适合自己管理要求的地铁安全管理与地铁风险评估办法。国外地铁行情相对于国内来讲已经成熟，但是国外还在不断研究和摸索城市轨道交通安全运营。

2 国内城市轨道交通设施运营事故统计与分析

通过对2015—2019年北京、上海、广州三地城市轨道交通设施运营事故原因的四大类和18个小类统计分析，事故发生率比较高的是车辆系统因素和通信信号系统因素导致的事故。具体统计如表1所示。

将事故发生率占10%以上的称为A类事故;事故发生率在1%以上的称为B类事故;事故发生率在1%以下的称为C类事故。具体如表2所示。

通过大量调查统计发现，地铁事故并非偶然，而是存在着一定的规律性。在不考虑人为和外在因素的情况下，对地铁事故每年影响地铁设备运营因素故障数据进行了分析。如图1所示。

通过调查统计分析发现，地铁事故具有突发性、规律性、多样性、不确定性的特征。

突发性和规律性是由于地铁设备自身不安全因素众多，所以地铁事故突发是在人们意料之中的。但也会发现，由于時间地理位置的不同，事故发生也似乎存在着某些规律。

事故种类的多样性使地铁事故种类繁多，如火灾、屏蔽门故障、信号设备故障等，近几年来，地铁卧轨自杀、车门夹人等事故也常常出现。案例非常的多，人们每天乘坐的交通工具，看似安全无隐患，但其中事故种类非常之多。

事故的不确定性是指事故的发生是偶然的、不确定的，因为在许多地铁事故中，都存在着人为的情况。所以地铁安全运营是非常值得人们关注的。

3 城市轨道交通设施风险因素指标体系

城市轨道交通运营设备运营风险评估指标体系应在科学性、全面性、主导性、操作性及可比性原则的指导下，严格遵循评估指标体系的歩骤流程，建立综合安全性水平结构体系。笔者将风险评估指标体系分为了三个层次：一级指标、二级指标、三级指标。根据统计得出了4个一级指标和18个二级指标，能够更加有效地反映整个系统，具体数据统计如表3所示。

4 城市轨道交通设施风险因素指标权重

风险因素指标权重的确定方法有很多，如主观赋权法、专家调查法、层次分析法、加权评分法、二项系数法、环比评分法、最小平方法等。文章主要运用了层次分析法和加权评分法对设施风险因素指标进行了权重的确定。

4.1 运用加权评分法确定指标的权重值

加权评分法是综合考虑成本因素和非成本因素的评价方法。找到设施选择的各种影响因素，根据各因素的重要程度确定相应的权重;对各因素由优到劣分成相应等级，并相应规定各等级的分数。将每个因素中各方案的排队等级分数乘以该因素的相应权数，得到各候选方案的总得分，得分最高的候选方案所对应的位置即是设施的地址。

研究城市轨道交通设施事故风险评估，通过调查统计，根据确定的18个因素指标，在这18个指标中运用加权评分法来筛选出10个主要指标。统计结果整理如表4所示。

通过加权评分法构建的城市轨道交通设施风险评估模型，得出权重值。由表4不难看出，三级指标之间的权值相差不大，占比相对比较均衡。供电设备故障指标、制动故障指标以及车辆设备故障指标，在整个系统中权值占比重相对较低。

4.2 运用层次分析法确定指标的权重值

加权评分法相对于层次分析法来讲不够专业，所得权重值还不够精确，不能作为唯一衡量的评估方法。所以接下来笔者运用层次分析法来确定因素指标的权值。

层次分析法是指将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，其特征是合理地将定性和定量的决策结合起来，按照思维规律把决策过程层次化、数量化。层次分析法适用于多因素、多层次且复杂的问题，其结构为：目标层、中间层（又称准则层）、方案层（又称措施层）。层次分析法的理论核心：复杂系统可以简化为有序的递阶层次结构，决策问题表现为一组方案优先排序的问题。这种排序可以通过简单地两两比对的形式导出。

准则层的指标选择，根据数据统计选择出了5个最重要的准则作为准则层的指标。构建层次分析法模型如图2所示。

aij为要素i与要素j重要性比较结果，表5中列出9个重要性等级及其赋值。按两两比较结果构成的矩阵称作判断（成对比较）矩阵。判断矩阵元素aij的标度方法如表5所示。判断矩阵具有以下性质。

通过模型构建，可以看到笔者一共确立了五个准则，首先需要构造每两个准则之间的比较矩阵（A矩阵），其次构造出一个5×5的判断矩阵如下。横向纵向依次代表：车门故障、车辆故障、信号故障、信号设备故障、供电设备故障。

已知上述所示的A矩阵，为正互反阵。为了求解首先检验该矩阵是否为一致阵。一致阵满足aij×ajk=aik（i，j，k=1，2，…，n），经过运算检验以上A矩阵为不一致矩阵。需要运用最大特征根λ的特征向量作为权向量。

已知CI值，CI的大小与性质如表6所示。

根据表6所示，CI=0.0543，无法确定是接近于0 还是CI值过大。于是笔者构造了CR变量，CR=CIRI。定义当CR变量大于0.1时，一致性检验不通过，当CR变量小于0.1时，一致性检验通过。RI是一个特定的指标，其随机一致性指标具体数值如表7所示。n表示为n×n的矩阵。

根据表7所示，已知矩阵n为5，RI应为1.12。CR=0.05431.12=0.0484<0.1，一致性检验通过。

5 基于层次分析法对城市轨道交通设施因素指标的权值确定

通过以上计算过程，笔者确定因素指标权值，如表8所示。

根据权值分析，可以看出权值相差较大，其中车辆故障占比最重（0.52），超过了一半。其次是车门故障（0.22）和信号设备故障（0.134），占比重最小的是信号故障（0.093）。相对于加权评分法来讲，层次分析法更为主观一些，而层次分析法相对于加权评分法来讲更加客观一些。

6 结论

综上所述，在城市轨道交通设施故障统计与分析中构建了设施风险因素指标体系，将以上统计出来的18个指标分为了三个等级并且进行了编码。加权评分法与专家调查法相似，具有主观随意性，客观性差。层次分析法将系统分层，分为了目标层和准则层。层次分析法能够使人们明確结构关系，通过运算，权重值相差较大，车辆故障和车门故障占比重较大。通过加权分析法和层次分析法对指标进行了权重确定，虽然有差异，但都得出相同的结论，车辆故障因素占比最大，车门设备故障和信号设备故障占比较高，是城市轨道交通风险管理的应急物资科学储备的关注重点。

参考文献：

[1] 刘双庆，尤秋菊，张世杰.基于事故统计分析的地铁运营安全管理研究[J].安全，2019（1）.

[2] 代宝乾，汪彤，秦跃平，等.基于事故理论的城市轨道交通风险评价模型研究[J].中国安全科学学报，2007（10）.

[3]何理，钟茂华，邓云峰.城市轨道交通危险因素分析[J].中国安全生产科学技术，2005（3）.

[基金项目]北京联合大学2019年校级委托科研项目“基于城市轨道交通风险管理的应急物资科学储备”（项目编号：WZ20201901）。

[作者简介]李平（1964—），男，汉族，河北人，北京联合大学现代物流研究所所长，研究方向：物流工程;方婷（1998—），女，汉族，北京人，北京联合大学物流专业2016级。

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