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安全和可靠性是城市轨道交通运营中不可忽视的重要环节。
“安全第一”是乘客的基本需求和首要标准,也是轨道交通运营管理永恒的主题。
运营安全和可靠性水平综合反映了轨道交通运营管理水平和运输服务质量,是城市轨道交通系统实现顺畅、高效运营的前提。
高运营可靠性不仅是轨道交通运营管理追求的目标,也是满足乘客需求、获得良好社会和经济效益的根本保证。
在日常生活中,人们一听到地铁出现故障,就容易和地铁安全问题挂上钩。
其实,这是很容易引起混淆的两个概念。
安全同事故及突发事件相对应,而故障同可靠性相对应。
一般来说,有些故障是无法避免的,但是可以通过日常保障及维护来降低它的发生率。
就事故和突发事件而言,理论上是可以通过规章制度以及处置措施予以防范和杜绝的。
城市轨道交通日常运营管理中,涉及运营安全和可靠性的事件主要体现在两方面：
一是由于技术设备故障等原因，引起的列车运行中断；
二是由于城市轨道交通网络的运输能力与运输状况不匹配，引起的运输延误；
三是由于运营组织等原因,引起列车运行延误、列车运行中断等列车运行“大间隔”故障,造成乘客的出行延误；
四是由于恐怖袭击、自然灾害、等原因发生的突发事件,造成生命和财产的重大损失。
一般情况下,发生突发事件的概率很低。
相比较而言,故障的发生率是很高的,但是一般不会引起地铁的安全问题,只是降低了地铁运营的可靠性。
因此,理清运营安全和可靠性的一些基本定义及其相互关系,对确立城市轨道交通系统运营安全和可靠性的对策很重要。
1.1安全性与可靠性的相互关系
安全性与可靠性是两个不同但又有密切联系的概念。
在理论研究或应用研究领域,安全性与可靠性一般是分开来进行研究的,虽然它们的有些研究方法是一样的,但并没有统一的定义标准。
一般来讲,“安全”表示系统的“完整”与“稳定”状态,安全性是指系统保持这种状态的能力。
安全状态被破坏是因为意外事件的发生,即通常讲的“事故”发生,其特征指标是人员伤亡、设备财产损失或环境危害的程度。
“可靠”表示系统性能的“保证”与“可信赖”,可靠性是指系统性能“保证”与“可信赖”的能力。
可靠状态被破坏是因为自身某些能力的下降或消失,即通常讲的出现“故障”,其特征指标是系统某些性能下降或丧失的程度。
当某个系统的可靠性出现下降,则容易出现故障;
当故障出现后,不仅造成系统性能的下降,而且可能会导致事故的发生,即系统安全性下降。
反之,当有事故发生时,系统性能会下降或无法运转,此时的事故从可靠性角度讲就是故障。
所以有时人们将“事故”与“故障”混用,但一般在安全性研究中用“事故”来描述事件,在可靠性研究中用“故障”来描述事件。
1.2城市轨道交通安全性与可靠性
对于城市轨道交通系统，安全性指在系统运营过程中,保障“乘客和员工不受伤害以及设备（设施）不遭破坏”的能力；
可靠性指在系统运营过程中,保障“乘客准时到达目的地”的能力。
通常所讲的“保障乘客安全正点旅行”即包含了系统安全性与可靠性两方面的概念。
保障“乘客和员工不受伤害以及设备（设施）不遭破坏”的能力包含了两个方面,即不发生意外的安全和免遭破坏的安全;
对应的事故也有两种,即意外发生的事故和故意造成的事件。
保障“乘客准时到达目的地”的能力也包含了两个方面:
一是运输容量能力,二是列车按计划正点运行能力。
因乘车人多造成拥挤而导致无法登乘、列车无法准时出发,以及由此引发的后续列车运行延误和车底周转延误属于前者；
因技术或管理原因造成的运营中断、列车延误,以及由此引发的后续列车运行延误和车底周转延误，或维修延误造成的列车运行延误等属于后者。
另外,城市轨道交通系统的可靠性也可用保障“乘客方便舒适地旅行”的能力来表示。
如车站的乘客引导系统、自动售票机、兑币机、残疾人电梯、车箱内饰设施等,这些设备发生故障可能并不影响列车的正点运行,但会给乘客带来不便或不舒服。
此项能力可作为更高一级的可靠性能力,即正点运营可靠性基础上的服务质量可靠性。
1.3影响城市轨道交通系统运营安全和可靠性的因素
影响城市轨道交通系统运营安全和可靠性的因素统称为事件。
根据其发生的原因、特点以及造成的后果和影响，可分为故障、事故和突发事件三类。
1）故障
故障是因设备质量原因或操作不当导致设备无法正常使用,须人工干预或维修的事件，根据表现和影响程度可分为轻微故障、一般故障和严重故障。
轻微故障可以迅速排除，一般不会影响运营可靠性；
一般故障将造成短时间的列车运行秩序混乱,部分列车运行延误;
严重故障则会导致较长时间的运营中断,严重影响系统运营可靠性。
按照设备类型和原因,故障又可分为列车车辆故障、线路故障、供电系统故障、通号系统故障、环控设备故障、车站客运设施故障等。
2）事故
事故是因故障或工作人员操作不当而造成人员伤亡、设备损坏,影响可靠性或危及运营安全的事件。
事故根据其表现、影响程度与范围,可分为一般事故、险性事故、大事故、重大事故等;
按其专业性质可分为行车事故、客运组织事故、电力传输事故等。
3）突发事件
突发事件是指由故障、事故或其他原因（人为、环境、社会事件等）引起的、突然发生的、严重影响或可能影响运营安全与秩序的事件。
突发事件根据其影响程度与范围可分为一般突发事件、险性突发事件、大突发事件和严重突发事件等;
根据其引发原因又可分为运营引发突发事件、外来人员引发突发事件、环境引发突发事件等。
故障、事故和突发事件的关系如图1所示。
事故中,有部分是由于故障引起的,突发事件中又有部分是由故障和事故所引起。
一般地,故障、事故、突发事件在城市轨道交通系统日常运营过程中的发生概率有很大差别。
故障可以认为是多发事件,大部分故障不会对运营安全造成很大的影响,但会影响运营的可靠性,降低运营质量。
事故和突发事件发生概率较小,严重的事故和突发事件可以认为是小概率事件,但是事故和突发事件对运营安全造成极大危害,甚至造成重大的人员伤亡和财产损失。
因此,在处置和预防不同的事件种类时,应有相应的侧重点。
对于一般性的故障,应侧重于设备的维护与保养、运营管理的优化等;
而对于可能造成重大人员伤亡和财产损失的严重事故或突发事件,则应侧重预防和应急处置。
2影响安全性与可靠性的主要因素
2.1技术设备
技术设备的日常管理和维护直接影响着系统的运营安全和可靠性。
城市轨道交通系统包含了以下主要设备:
线路及车站、车辆及车辆段、通信信号、供电、环控设施、售检票以及防灾监控报警设备等。
只有各项技术设备协同可靠工作,才能保证列车安全高效地完成运输任务。
城市轨道交通系统一般采用了高可靠性的元件、设备和软件,而且构成的系统具有“故障导向安全”的特征,使整个系统具有应对设备故障及突发事件的高度安全性。
城市轨道交通的线路长度、站间距离相对较短,列车种类单一,因此为了保持列车运行秩序稳定,列车运行控制系统在一定范围内可以自动调整列车的运行状态。
城市轨道交通车站一般不设置配线,列车在车站正线上办理客运作业,如果一列车出现故障,将直接影响到后续列车的正常运营。
因此,整个轨道交通系统的设备维护和管理是十分关键的。
2.2城市轨道网络的运输能力
城市轨道交通系统的网络运输能力体现了运输效率。
提高网络的运输能力,可以最大程度地满足乘客出行要求,安全高效地完成输送任务。
网络的运输能力主要影响轨道交通运行系统的可靠性,列车一旦发生延误不仅会影响到自身线路的正常运行,而且会影响到网络中其他列车的正常运行。
正是因为地铁运行延误具有传播性,在发生列车运行延误时,列车到达晚点或者取消车次都会降低线路与车站等设备的通过能力,限制系统设备能力的充分利用。
特别是在客流高峰时段的运行延误,将导致更大的能力损失,严重影响城市轨道交通系统的运营稳定性和可靠性。
因此,提高网络的运输能力,减少列车的运行延误对提高系统运行的可靠性是很重要的。
2.3运营组织方案
城市轨道交通应为乘客提供满意的出行服务,良好的运营组织是这种供给的前提和保证。
在一定的网络结构和设备条件下,采用的运营方案应针对客流变化的情况,有利于提高网络系统的整体运输能力,适应客流需求,增加运营效益和运营可靠性,满足乘客在出行安全、舒适、准时等方面的要求。
2.4突发事件
除了系统本身可能影响城市轨道交通系统运营安全和可靠性的因素外,自然灾害、恐怖袭击、人为破坏等突发事件也是影响运营和可靠性的关键因素。
这些突发事件的发生,将会造成重大的人身伤亡、财产损失以及运营中断,产生轨道交通运营的安全问题。
因此,必须加强自然灾害、恐怖袭击或人为破坏事件的预警和发生后的应急处置,最大程度地降低人员伤亡和财产损失。
3提高城市轨道运营安全性与可靠性的途径
3.1加强工作管理人员的培训
城市轨道交通系统是一个包含土建、车辆、供电设备、通讯信号、运营管理等多学科、多专业、多工种的复杂大系统。
系统的安全与可靠性贯穿了从工程的前期决策、设计、施工到运营管理等各个阶段的全过程。
对每个有不同岗位要求的工作人员而言,高质量地完成本岗位的工作要求,是保证轨道交通系统安全高效运营的关键,因此,必须加强工作人员的职业素质和道德培养。
从已经发生的事故分析看,90%的事故和人的不安全行为有关。
加强安全培训,提高人员安全素质是防止事故发生的有效手段。
深圳地铁2004年完成了720人次的新员工安全教育与考核,1266人次的通用安全知识培训和考核;
北京地铁2004年以来共进行安全培训教育1161人次、职工培训1880人次,特种作业人员持证上岗率达100%;
上海和武汉汇编了国内外地铁事故案例,用案例教育档案强化安全三级教育培训,并定期进行考核和再教育。
各地普遍做到全员培训、持证上岗,并通过报刊、广告、知识竞赛、宣传栏、电视等各种形式对乘客进行安全和文明教育。
3.2完善系统日常维护工作
城市轨道交通运营所依赖的交通设施,虽然采用了较高的可靠性标准,列车运行控制软硬件系统也采用了冗余设计来增强系统工作的可靠性,但在长期复杂多变的外界因素干扰下,仍然难以保证运营设施与设备不产生功能失效,因而系统实际运营过程中发生随机故障在所难免。
为了降低故障发生率,就需要对系统的各种设施设备做好日常的维护和管理,发现问题及早解决,最大程度地消除发生故障的隐患,从而保证轨道交通系统安全高效的运行。
3.3改进轨道交通系统的设备水平
为了保证轨道交通系统中各种设备的正常运行,减少故障、事故和突发事件的发生,应尽可能地利用最先进的技术装备和高科技手段。
如采用高技术支持的信息管理、应急处置系统等来确保各种事件发生时的信息传输通畅以及应对措施的有效实施;
采用列车运行智能化调度系统,减少因人工疏忽所引发的各种故障或事故;
采用线网综合运营协调系统,保证网络中各车辆的高效、安全、可靠运行。
3.4应急预案的制定与实施
通过安全设计、操作、维护、检查等措施,可以预防事故、降低风险,但达不到绝对的安全。
因此需制定在发生轨道交通事故后所采取的紧急措施和应急处置预案,充分利用一切可能的力量,在事故发生后迅速控制事故发展并尽快排除事故,保护乘客和员工的人身安全,将事故对人员、设施和环境造成的损失降低至最低程度。
应急预案是应急救援系统的重要组成部分。
针对各种不同的紧急情况制定有效的应急预案,不仅可以指导各类人员的日常培训和演习,保证各种应急资源处于良好的准备状态,而且还可以指导应急救援行动按计划有序地进行,防止因行动组织不力或现场救援工作混乱而延误事故救援,降低人员伤亡和财产损失。
在预案演练时,可以与公安、消防、医院、公交等系统的相关部门实行联合演习,增加演练的实战性,更好地掌握演练技巧。
4.解决安全管理问题的长效机制
4.1建立完善法律法规体系
随着各城市的蓬勃发展,城市轨道交通正以其发展规模和自身所具有的鲜明特点,逐步形成一个新兴行业。
为了行业自身的健康发展和运营安全的需要,有必要制定统一的法律法规,以统筹全国城市轨道交通行业的管理,规范其建设和运营,进一步完善其运营安全管理法制建设,使城市轨道交通建设和运营走上依法管理的更高层次。
目前,建设部正在尽快出台《城市公共交通条例》,同时,各地也在加快制定针对性较强的地方性法规。
法规的制定要认真总结国内外城市轨道交通建设和运营的安全管理工作经验,针对本地存在的主要问题,明确规划、设计、施工、监理、运营单位的安全职责,依法规范乘客行为,保护城市轨道交通安全设施,确保城市轨道交通系统安全运营;
要因地制宜地制定城市轨道交通建设、运营等安全管理的地方标准,并加强对安全管理技术标准实施情况的监督管理,从源头上消除安全事故隐患;
要督促企业制定和完善企业标准,认真贯彻执行安全运行的各项措施。
4.2强化安全评价
安全评价的目的是查找、分析和预测城市轨道交通系统存在的危险、有害因素及可能导致的危险、危害后果和程度,提出合理可行的安全对策和措施,指导危险源控制和事故预防,以达到最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益。
在西方发达国家,轨道交通项目要经过第三方机构在建设前进行安全预评价和试运营前的验收评价才能投入运营,但是我国仅有广州、北京、深圳、南京几个城市2005年邀请专家对新建地铁进行验收评价。
针对这种情况,有必要制定轨道交通安全评价标准,制定相应的管理制度,以强化安全评价的作用。
一是要严格落实建立初步设计安全专项审查制度,确保各项安全设施与主体工程同时设计、同时施工、同时投入使用;
二是建立轨道交通运营安全验收制度,明确要求轨道交通建设项目在竣工验收后、投入运营前由独立的第三方进行安全评价,对评价合格的线路运营企业,由相关部门予以验收,确保乘客生命财产安全。
4.3综合发展政策
建设、运营等过程的安全监管,仅仅是对事故的有限控制,而要达到真正的本质安全就要从规划阶段着手考虑。
一个合理、协调的城市轨道交通体系是安全运营的基础,城市轨道交通发展政策的制定不能只着眼于解决城市交通问题,要统筹兼顾,把解决城市交通问题、促进城市合理布局、强化城市（区域）间协调发展、实现轨道交通的可持续发展作为首要选择。
4.3.1促进城市合理布局
应建设完善的城市轨道交通系统,以解决日趋紧张的城市交通状况,同时注重轨道交通建设对城市发展的引导作用。
4.3.2强化区域间协调发展
应对城市轨道交通和其他交通以及区域之间的快速轨道交通进行综合规划建设,并实现有机的衔接配合,加强轨道交通综合性枢纽的规划建设,加快大城市间文化和技术的交流,保障区域间的协调发展。
4.3.3坚持以轨道交通为骨干的公交优先发展政策
应针对我国大城市不同的发展时期,制定不同阶段的轨道交通发展政策。
对轨道交通实施投资倾斜,加快城市轨道交通的建设步伐,逐步确立轨道交通在公共交通中的骨干地位,最终改善公共交通系统的综合服务水平,建立多层次、立体化的城市交通体系。
5构建城市轨道交通综合安全管理体系
5.1目标和原则
城市轨道交通综合安全管理体系的目标是:
使城市轨道交通的安全生产与管理达到预先设定的标准,使事故等级和事故频率控制在预先规定的范围内。
建立城市轨道交通综合安全管理体系应遵循差异性、明晰性、法律性和程序性原则。
5.2内容
城市轨交交通综合安全管理体系的内容如图2所示。
其中法律法规体系是指专门针对城市轨道交通行业安全管理的法律法规或其他法律法规中的有关条款,具有规定性、稳定性和强制性特点,是城市轨道交通综合安全管理体系正常运作的前提和保证。
运营企业内部安全管理体系包括运营企业安全管理制度、行车组织安全管理、设备安全管理和人力资源安全培训等内容。
该体系贯穿于其他各体系之自然界的各种自然灾害以及各种软硬件设备故障都会引发城市轨道交通安全事故,各种社会政治经济矛盾和个别人的不健康心理也为城市轨道交通带来了不安全因素。
而城市轨道交通运输组织专业性强、技术设备复杂、客流量大、日周期性强、高峰低谷落差显著、时效性强,其建设一般又采取地下或高架形式,因此提高安全管理有效性和事故救援的难度均较大。
此外,安全事故会降低轨道交通的可信赖度,形成社会疑惧心理,在一个长时间段内影响经济发展和居民生活。
为此,建立和完善城市中并将其有机结合起来,是城市轨道交通综合安全管理体系的核心和主体。
事故预防体系是指针对各种事故发生的可能性,对人、设备、管理以及环境的要求体系,包括对行车、设备、职工伤亡、旅客伤亡、火灾、水灾、震灾、风灾、爆炸、投毒等各种事故的预防。
事故处理与调查体系包括受伤人员抢救和死难人员善后处理、抢修和重建、勘测和分析、责任划分及事故报告等内容。
对运营企业的检查评估体系主要包括对安全管理体系的评估、对安全生产标准执行情况的检查以及相应的奖罚措施。
规划建设安全要求体系和设备质量安全要求体系主要是指城市轨道交通项目规划建设和设备制造必须达到安全要求,以及投入运营后一定时期内对这些要求符合程度的规定。
5.3机构和职能
针对城市轨道交通综合安全管理体系的内容,借鉴其他行业安全管理工作的经验,城市轨道交通综合安全管理体系的主要组成部门如图3。
图3城市轨道交通综合安全管理体系机构组成
国家和地方城市轨道交通安全监管部门:
出台行政法规;
制定行业安全管理政策和安全管理目标;
依法对运营企业、规划建设企业以及设备生产和进出口企业实施安全监管;
向运营企业颁发安全许可,向设备制造和进出口企业、规划建设企业颁发安全资质证书;
指导运营企业建立内部安全管理体系,定期对运营企业的安全管理工作进行检查和评估;
负责组织重大事故调查并提供事故调查报告;
负责对公安、消防、医疗等部门的组织协调工作。
运营企业:
建立健全企业内部各项安全管理制度;
科学合理的设置企业内部安全管理部门;
综合运用各种管理手段,围绕运营组织开展安全管理工作,主要包括行车安全管理、设备安全管理、人力资源安全培训等;
在法律法规规定的范围内,对乘客行使安全管理职能;
搜集、积累、分析城市轨道交通安全管理信息资料;
接受监管部门的检查和评估,按要求向其提交安全工作报告及其他与安全管理工作相关的文件,协助其做好重大事故处理和调查工作;
加强与公安、消防、医疗等部门的联系与合作,确保部门间的协作达到城市轨道交通综合安全管理体系的要求。
公安、消防和医疗部门:
负责各自职能范围内与轨道交通相关的安全管理工作,主要包括打击以城市轨道交通设施和乘客为目标或以城市轨道交通设施为主要场所的治安犯罪、火灾的预防和扑救以及救治各类事故中的受伤人员。
另外,消防部门还对运营企业实施消防监管。
规划建设企业:
在规划和建设过程中贯彻有关安全规定;
向城市轨道交通安全监管部门提交工程图纸或报告施工中有关安全设施的进展和完成情况。
设备生产和进出口企业:
按照有关安全要求组织产品的生产和进口;
将产品送检或提供产品质量检验报告。
6.结论
城市轨道交通系统是一个牵涉到多种技术领域,由多种设备、多种硬软件、多种设施组成的复杂系统。
根据国外经验,大型系统全面和完善的安全性、可靠性研究与应用,需要有数十年的经验积累,并且有专门的工作部门专项负责安全性或可靠性的研究与措施的落实。
我国在大力建设城市轨道交通系统的同时,必须不断地研究和提高整个系统的安全性与可靠性。
本文构建的城市轨道交通安全性与可靠性工程框架,旨在给出一种系统思想,为今后在我国城市轨道交通的建设和运营管理中研究、解决安全性与可靠性问题提供参考
致谢
在本论文的写作过程中，我的导师赵岚老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。
同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。
写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。
参考文献
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