城市軌道交通信號設備風險識別和分析方法

肖添文，徐永能，許治威

（南京理工大學，江蘇 南京 210094）

城市軌道交通信號設備主要包括信號機、應答器、轉轍機和無線通信設備等。信號系統是城市軌道交通的重要組成部分，是保證列車安全運行的前提和基礎，如何正確選擇安全、可靠的信號系統成為了當前我國城市軌道交通的一項重要課題。本文以南京地鐵2號線出站兼調車信號機為例，通過實踐應用和成效分析，形成一系列城市軌道交通信號設備風險管理經驗，協助未來同類項目的項目團隊進行風險管理規劃，可作為城市軌道交通信號設備風險管理的參考依據。

1 總體構思

本文以南京地鐵2號線出站兼調車信號機為例，采用故障樹分析法、層次分析法和模糊綜合評價法三種方法進行風險分析。首先運用故障樹分析法識別出了常見的4大類共15種風險因素，然后運用層次分析法對這4大類因素單獨進行排序，最后運用模糊綜合評價法結合故障樹分析法識別出的各類因素，以及層次分析法綜合計算出的各因素權重，得出風險分析的結果，希望將此風險分析結果運用到實際中。風險管理總體構思如圖1所示。

圖1 風險管理總體構思

2 基于故障樹分析法的風險識別

本文從出站兼調車信號機出現的各種故障出發，以“地鐵不能正常安全運營”為頂事件，根據南京地鐵相關專家總結和數據分析，分別以信號機材質性能不佳、點燈單元老化、荷載反復作用和設計不合理為中間事件，分析引起這些事件的風險因素，并描述出這些安全風險因素之間的邏輯關系，故障樹如圖2所示，信號機材質性能不佳故障樹如圖3所示，點燈單元老化故障樹如圖4所示，荷載反復作用故障樹如圖5所示，設計不合理故障樹如圖6所示。

圖2 總故障樹

圖3 信號機材質性能不佳故障樹

3 基于層次分析法的風險排序

層次分析法簡單模型結構可劃分為目標層、準則層、指標層，如圖7所示。

根據專家評估意見和歷史經驗數據，建立評判矩陣，并計算各級權重。以A－[B1～B4]之間的關系為例，具體如圖8所示。

圖4 點燈單元老化故障樹

圖5 荷載反復作用故障樹

圖6 設計不合理故障樹

圖7 風險因素指標體系樹狀圖

圖8 以A－[B1～B4]之間的關系為例的評判矩陣

4 基于模糊綜合評價法的風險評價

以信號機材質性能不佳為例，信號機材質性能不佳風險因素U={制造缺陷，環境的腐蝕，養護維修引起的損壞，未能及時重修更換傷損部件，未能及時整修超限尺寸，聯結零件質量不佳｝，備擇集V=｛很低，較低，低，中，高，較高，極高｝，應用層次分析法計算得到的相對權重W=（0.359，0.056，0.182，0.202，0.072，0.129）。

根據收集的專家研究數據，確定風險評價等級，然后進行數據統計處理，建立信號機材質性能不佳風險隸屬度矩陣如下：

將信號機材質性能不佳各風險因素的相對權重與風險隸屬度矩陣相乘，結果為：

由上述結果可知，隸屬度最大的風險等級為“中”，是容許的風險，適當加以控制即可接受。根據以上結果分析可以看出，南京地鐵2號線出站兼調車信號機安全水平處于安全風險可接受范圍，部分需要加強管理，符合當前城市軌道交通信號設備的安全標準。

評價結果從理論上說明目前南京地鐵2號線出站兼調車信號機能較好地符合城市軌道交通安全運營的實際需要，滿足社會對城市軌道交通運營的安全需求。

5 結論

城市軌道交通信號設備風險因素多種多樣，本文根據其特點，研究了故障樹分析法、層次分析法和模糊綜合評價法在城市軌道交通信號設備風險管理中的應用，對各類型風險因素進行了排序和分析。與以前的信號設備風險評價相比，本文利用了更加直觀具體的方法和數據對各風險因素進行了分析，也對比了各風險因素的權重，對以后軌道交通安全運營中信號設備的維護提供了導向，降低了風險率，延長了設備的使用壽命，極大地提高了軌道交通的運營安全性。

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