事故樹在車務段安全管理中的應用

張曉龍，張 軍，曾俊偉，錢勇生

（蘭州交通大學 交通運輸學院，1.碩士研究生，2.助理工程師，3.講師，4.教授，甘肅 蘭州 730070）

2013年，鐵路大部制改革方案正式出臺，目前國內對車務段安全管理的研究包括：文獻〔1.2〕利用閉環理論對車務段管理進行分析；文獻〔3.4〕從具體車務段的人員、管理、設備等方面改良；文獻〔5.7〕提出車務段管理需要明確管理層次，提高自主管理權限。國外鐵路的管理方式文獻〔8.9〕更加突出了整體安全和系統安全的概念，通過計算機技術、網絡通信技術對影響運輸安全因素的預測和分析，制定了事故解決方案，實現了運輸安全信息的遠程集中管理。

隨著改革的不斷推進，鐵路的管理體制和運行機制迫切需要引進新的安全管理理念，本文從事故分析的角度著手，應用事故樹分析法來分析車務段事故發生的直接和間接因素，并提出整改措施。

1 傳統車務段安全管理方式存在弊端

傳統的車務段安全管理組織結構是從上到下、逐級負責的樹枝狀組織結構。其中，根節點表示車務段管理系統中的最高管理者，負責把握全局安全管理工作；枝節點表示車務段管理系統的中層管理部門，負責協助最高管理者和決策者進行車務段的相關管理工作；葉節點表示各個車站，負責車務段各項工作的具體落實和執行，并將基層的相關信息篩選整理后逐級向上傳遞，具體流程如圖1所示。

這種將決策權集中，統一指揮的車務段的安全管理模式的缺點主要表現在：

1）各部門之間缺乏橫向聯系，各個部門間的工作是分散不連續的，各個部門不能從整體上提高管理效率；

2）信息流通不暢，上級的管理理念得不到充分理解和傳達，各部門間不能根據自身的需要和發展及時地調整工作計劃；

3）反饋機制不完善，使得現場的安全管理實際情況和執行效果得不到及時反饋，導致現場作業中存在的安全問題和管理不足的問題不能及時糾正和改善。

圖1 車務段樹狀組織結構示意圖

2 事故樹是現代安全管理的重要方式

事故樹分析法由美國貝爾電話研究所1961年提出，最初用來研究民兵式導彈發射控制系統，1974年美國原子能委員會運用FTA對核電站事故進行了風險評價的《拉姆遜報告》，使更多的人開始關注事故樹分析法，并將這種方法迅速推廣開來。中國開展事故樹分析方法的研究是從1978年開始的，目前已有很多部門和企業正在進行普及和推廣工作，并已取得一大批成果，促進了企業的安全生產。

事故樹分析采用從分析特定事故或故障（頂上事件）開始，層層分析其發生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）為止，是一種可用來分析事故系統和原因關系的因果邏輯模型，能對系統的危險性進行識別和評價，并進行定性分析和定量計算，具有應用廣泛、邏輯性強、簡明和形象化的特點，體現了系統工程方法研究安全問題的系統性、準確性和預測性。

3 事故樹在車務段安全管理中的應用

3.1 車務段追尾事故事故樹編制 本文將利用事故樹分析技術，以鐵路典型追尾事故為例，分析導致車務段事故的各種可能途徑，并按主次關系制定相應預防措施，以防止事故的發生。事故樹是由各種導致事故發生的事件按一定的邏輯關系相連接所形成的樹狀圖形，是一種事故發生和發展的邏輯推理圖。并用分析法來逐層分析事故發生的原因，最終確定影響車務段安全管理和危害鐵路日常生產的的直接和間接因素，逐層治理，以提高車務段安全管理水平。列車追尾事故樹如圖2所示。

圖2 列車追尾事故事故樹樹

3.1.1 頂上事件分析 頂上事件是指所要分析的對象，指不希望發生的事件，此處用符號T表示。本文中討論的頂上事件，可歸納為“列車事故出現并且值班人員失誤和預防設備故障情況下造成列車追尾事故的發生”，記作M1·M2=T。

3.1.2 中間事件分析 中間事件是指系統中可能造成頂上事件發生的事件，是可以繼續往下分析原因的事件，此處用符號Mi（i=1，2，3……）表示。如“列車存在追尾條件的發生”，記作M1=M4·X2；“司機未能通過制動阻止的發生”，記作M2=M6+X1；從圖2中可知，該事故樹中的中間事件共有17個。

3.1.3 基本事件分析 基本事件是導致頂上事件發生的初始事件，是造成頂上事件發生的基礎原因，此處用符號Mi（i=1，2，3……）表示。與對中間事件的分析相同，通過從上到下，逐層深化，就可找出導致鐵路車務段事故的基本因素及其相互關系。

經上述分析，得到如圖2所示事故樹中包括36個基本事件、17個中間事件、5個“與門”和12個“或門”，反映了“鐵路車務段事故”的因果關系。

通過對該事故樹的分析，可以清晰明了地了解鐵路車務段事故發生的所有可能途徑，并且可以分析出最值得注意和防范的途徑，從而有針對性地制定相應的預防措施。

3.2 車務段事故定性分析 事故樹定性分析是將事故樹進行適當簡化，求出其最小割集，確定基本原因事件的重要度及最小徑集的過程。

3.2.1 最小割集 在安全系統工程中，割集是事故樹中某些基本事件的集合，當這些基本事件發生時，頂上事件必然發生，它是系統的故障模式。求解最小割集和最小徑集，可用行列法和布爾代數法。根據分析得出車務段列車追尾事故事故樹，此處利用布爾代數法求解，有：

將上式展開，并進一步化簡可知，該事故樹的最小割集有8646個，即該系統的36個基本事件（=1，2，3……32），存在8646種途徑必然導致頂上事件（列車追尾事故）的發生。這對全面掌握事故發生規律，找出隱藏事故的發生非常有效。

3.2.2 最小徑集 最小徑集體現了系統的安全性，表示當最小徑集所包含的基本事件都不發生時，頂上事件必然不發生。最小徑集與最小割集具有對偶性，利用邏輯簡化法求解最小徑集：

從而求得事故樹的最小徑集為：

3.2.3 結構重要度的求解與分析 求解第X個基本事件X的結構重要度系數可利用下述公式：

式中：Xi表示第i個基本事件；

Pj表示第j個最小徑集；

n表示第j個最小徑集中基本事件的總數；

Xi∈Pj表示 Xi屬于最小徑集中 Pj的事件。

逐項計算可得此事故樹的結構重要度如下：

其中，結構重要度系數大的基本事件對頂上事件的發生起著重要的作用，也是危險性大的事件，需要重點防范。通過對結構重要度系數大的事件進行重點控制即可提高系統的安全性。分析可知，此次造成鐵路列車事故的各種不安全因素中：信號輸出出錯=前后車被派上同一鐵路區間=其它防撞技術系統失效>后車狀態決策與控制失效=后車距離決策與控制失效>調度員認為防撞系統可靠>調度員險情處理不當>調度員脫崗>制動系統失效>目視距離內制動不及>正常行駛中前后車存在速度差=司機未注意到險情>調度員來不及處理險情>前車狀態信號遺失或出錯=獲取目標位置出錯。

事故樹最小徑集為鐵路車務段安全工作提供了一個新的思路，就是盡最大努力去消除最小徑集事件。對于事件X4（前后車被指派同一區間）、X27（調度員擅自脫崗）、X35（調度人員分心未發現險情）等，因車務段工作人員的疏忽和對規章制度的漠視而造成事故的這類問題，應該通過定期培訓和不定期的抽檢業務能力來保證工作人員具有較高的業務水平；同時制訂崗位責任制，明確各個崗位的責任和業務范圍；采用系統性能更穩定的移動閉塞設備來實行閉塞區間的連鎖，實行各個班組間的互控和聯防，從設備和制度兩個層次上杜絕此類事件的發生。對于事件X3（制動系統失效）、X11（其他防撞系統失效）、X15（環境因素）、X16（信號燈輸出錯誤）這類問題，應該嚴格執行路局有關設備維護保養和檢修制度，并實行嚴格登記制度和檢修員簽字制度，使責任具體到個人，從源頭上杜絕由于人員的懶散而未發現設備故障或過度損耗而引發事故，同時與車輛等其他零部件設備設計和加工部門有效的溝通和反饋，減少設備的故障率，繼而減少鐵路事故。

4 結束語

隨著鐵路系統的新一輪改革，各個基層車務段的職責將更多，任務也將更重。但影響鐵路車務段安全管理的因素較多，而且其中的人為因素無法量化，致使無法對事故進行準確定量分析。通過事故樹簡明形象的定性分析，不但可以分析出導致鐵路事故的直接原因，而且還能揭示事故發生的潛在危險，基本滿足事故分析的需要。事故樹最小割集預示出系統發生事故的途徑，而其最小徑集則提供了消滅頂上事件最經濟省事的方案。因此，應用事故樹對鐵路車務段安全管理意義重大，努力減少事故樹最小割集所預示出系統發生事故的途徑，盡可能采用最小徑集提供的最經濟省事的方案，對加強車務段安全管理作業保證鐵路運輸安全暢通具有十分重要的意義。

〔1〕馮碩，錢勇生，曾俊偉，等.基于閉環系統的車務段安全管理模式研究〔J〕.中國公共安全·學術版.2011（3）：43-46.

〔2〕陳涵.鐵路車務段安全管理研究〔D〕.北京：清華大學.2011.

〔3〕李偉.車務段中間站安全管理現狀及對策〔J〕.鐵道運輸與經濟.2011（9）：93-94.

〔4〕谷海，藍丹.提高車務系統安全風險管理的對策探討〔J〕.知識和科技.2012（07）：101-103.

〔5〕李洪河.車務段安全管理控制分析〔J〕.鐵道運輸與經濟.2010（8）：54-58.

〔6〕張曙.車務段安全管理機制探討〔J〕.鐵道運營技術.2011（4）：10-15.

〔7〕馮良.柳州車務段黔桂線運輸安全管理的難點與對策〔J〕.廣西鐵道.2010（1）：43-45.

〔8〕JoseLuisEspinosa-Aranda，Ricardo García-Ródenas.A Dis?crete Event-Based Simulation Model for Real-Time Traffic Management in Railways〔J〕.Journal of Intelligent Transpor?tation Systems，2012（2）：94-107.

〔9〕Ryu SH，Cho BK，Park CH，Part JH，Gee IC（2008）Ac?cident prevention and damage reduction technology devel?opment through intelligence of highway-railroad grade crossing〔J〕.Korea Railroad Research Institute Report