基于E-Topsis的城市軌道交通新線試運行演練評估方法*

□ 王何鑫

(上海工程技術大學 城市軌道交通學院，上海 201620)

城市軌道交通新線試運行是該線路在建設階段與試運營階段之間必須通過的一環，主要圍繞不載客列車運行過程中對線路設備進行調試驗收以及對運營人員能力檢驗，在試運行期間提高人機磨合程度，合格驗收之后才能正式由運營單位接收進行試運營[1]。因此試運行期間，需要完成相應演練科目并完成評估整改工作，以通過初期運營前安全評估并投入初期運營[2-3]。進行新線試運行演練，是對地鐵線路系統功能的驗證，通過對運營組織、應急場景處置、線路設施設備進行實操演練[4]，同時配合第三方評估結果整改，使人員、設備、文案等各方面通過評審驗收標準，完成試運行。

第三方評估可以獨立客觀的評價線路能否滿足初期運營的條件，2007年至今，上海地鐵新線路開始由第三方獨立機構進行試運營基本條件評審工作，從2014年4月1日起實施的GB/T 30013—2013《城市軌道交通試運營基本條件》開始，第三方評估有明確的國家標準作為評估依據，評估方式更加專業成熟[5]。對城市軌道交通新線試運行演練的評估結果是開展初期運營前安全評估的關鍵指標之一，第三方評估人員在試運行演練期間會對涉及到的人員、設備等相關方面進行評估，將結果反饋運營單位及時整改。由于我國演練評估工作起步較晚，目前對于演練評估的理論研究有限，多采用層次分析法確定評價指標權重[6-7],但層次分析法需結合專家經驗給出的意見，對分析結果存在較多主觀性影響，因此，本文采用Entropy法來對各評價指標進行客觀賦權，建立E-Topsis評價模型運用于城市軌道新線路試運行評估工作，驗證該模型的有效性。

1 軌道交通新線試運行演練及評估工作

1.1 試運行演練工作

在城市軌道交通試運行階段，由運營單位組織全線路的試運行演練來檢驗工作人員對設備系統功能和規章制度的掌握程度、驗證設備功能和系統穩定性、檢查規章制度及故障處置預案的有效性。期間，運營單位應設立試運行演練組織機構來加強新線試運行演練的組織管理，實現對試運行演練的統一指揮。該組織機構由領導小組、工作小組和評估小組組成，領導小組工作職責為監督試運行演練完成情況，對階段性演練檢驗指標進行整體把控，并定期對演練質量進行評估；工作小組工作職責為落實演練方案的組織實施、演練情況的分析總結以及對存在問題的跟蹤協調與解決；評估小組工作職責為對專項科目演練中的人員操作、設備功能、演練完成質量進行評估打分，并出具評估報告。

其中，工作小組和評估小組成員定期召開演練工作小結會，對演練情況進行每日小結分析，通過及時發現問題并改善的方式來確保演練工作扎實推進,提升各運營崗位人員的業務水平及操作能力，充分檢驗設備系統功能狀態及響應效果。

試運行演練科目根據《城市軌道交通初期運營前安全評估技術規范 第1部分：地鐵與輕軌》要求，涵蓋系統設備功能測試、運營組織、應急準備、防災聯動等各個方面，且演練用車數隨著試運行演練的推進及每階段評估整改工作的完成而逐步增加[3]。具體試運行演練工作計劃安排示例如表1所示。

1.2 試運行評估工作

第三方評估人員在各科目演練期間，根據評估對象和評估內容進行分組分工，即對四個班組分別進行相同科目演練的執行情況及演練效果進行評估，并記錄系統及車站設備功能響應情況、工具物資準備情況、人員對設備的操作、每個班組對運營組織方案和應急處置方案的執行情況等，整理發現問題。評估小組于每日演練工作小結會上提交前日評估表。每完成1項演練科目，由評估小組對該科目的演練情況進行評估總結，形成評估小結報告于次日提交工作小組；專項科目演練階段完成后，評估小組對演練情況進行評估總結，形成專項科目演練評估總結報告，在規定時間內提交工作小組。

通過第三方評估結果的反饋，線路設備、文本問題及時得到發現并改正，這兩方面試運行的效果逐日提高(如圖1)。而運營人員作為地鐵運營極其關鍵的一環，由于地鐵運營的特殊性，每階段4天由4個班組輪流進行相同科目的演練，因此，4天中人員演練效果是相互獨立的，需要客觀合理的評估方法對每個班組的業務水平進行評價、找出每個班組存在的問題，最終形成每階段的專項評估報告提交工作組以改進人員問題。

表1 新線試運行演練方案示例

圖1 試運行2車演練階段發現問題頻次統計圖

2 基于E-Topsis的試運行演練評價模型

2.1 E-Topsis法基本原理

Topsis法是從幾何的角度出發，對每個解進行多屬性評估，分析各個解與正負理想解之間的接近程度，以接近正理想解和遠離負理想解的程度量化和排序解的優劣[8]。同時，由于Topsis法未將各評價指標的差異程度考慮到評價當中，因此，本文在Topsis法的基礎上引入Entropy法即熵權法來確定各評價指標的客觀權重，將E-Topsis法運用于試運行期間各班組人員演練情況評估中。

2.2 計算步驟

①參與試運行演練共n個班組，所建立評價指標體系中共m個指標，得到原始評價矩陣Qn×m，其中qij為第i個班組的第j個評價指標值。對Qn×m數據進行標準化，得到標準化指標矩陣Xn×m：

(1)

本文所采用評估班組演練情況的評價指標既包括正向指標即該指標以得分衡量、越大越好；又包括負向指標即該指標以時間衡量、越小越好。對Xn×m使用極值處理法進行無量綱化處理后得到歸一陣Yn×m，其元素yij為：

(2)

(3)

②使用Entropy法確定每個評價指標的權重，首先計算第j項指標的熵：

(4)

因此，第j項演練評價指標的差異程度為：1-hj，由此可得出每個指標的權重為：

(5)

③進行Topsis評價，首先構造規范化加權矩陣Bn×m，其元素bij為：

bij=ωjxij

(6)

(7)

(8)

因此，每個班組與理想解的相對貼近度為：

(9)

根據相對貼進度對各班組試運行演練情況進行排序，并由此對各班組進行分析。

3 實例分析

3.1 上海地鐵13號線三期延伸段試運行演練

上海軌道交通13號線三期(長清路站～張江路站)運營線路長度為16.545公里，共設12座車站(見圖2)，分別為：長清路站、成山路站、東明路站、華鵬路站、下南路站、北蔡站、陳春路站、蓮溪路站、華夏中路站、中科路站、學林路站、張江路站。其中換乘車站3座：成山路站與8號線換乘、東明路站與6號線換乘、華夏中路站與16號線換乘。延伸段所采用的信號系統制式、車輛、通信、屏蔽門等設備系統均與既有線相同。13號線延伸段試運行演練自2018年9月30日起，至開通試運營日止，歷時3個月，期間分別進行了無車演練、2車演練、6車演練以及綜合公共安全應急處置、大客流等科目的演練。

以2車演練場景為例，演練期間2列車進行華鵬路至張江路上下行套跑，根據需要轉換ATP/ATO模式進行測試；中央及車站進行有車情況下的ATS基本操作并驗證功能，并模擬相關故障，驗證故障現象并進行簡單故障處置；之后列車配合車站進行屏蔽門及緊急停車按鈕功能測試；最后，模擬列車故障場景下進行列車故障救援應急處置的演練，如圖3所示，學林路至張江路上行區間列車發生故障，全列車常用制動無法緩解，故障車司機“3+3”排故后申請救援，救援車清客完畢后行駛至故障車迫停地點進行連掛救援，連掛后將故障車推進至張江路上行站臺清客，清客后將故障車推進至張江路上行存2線并解鉤、故障車退出運營，救援車根據調令重新投入運營[9]。

圖2 故障救援過程圖

2車演練階段參演運營崗位包括OCC調度員、車站運營人員以及列車司機，且都為四班組輪轉，因此，本文將同一天參演的運營人員設為1個班組，4天演練分別為4個不同班組，使用E-Topsis模型分析不同班組演練情況。根據2車演練方案設計相應的評價指標體系如表2所示，指標值根據現場演練情況給分，其中，部分關鍵操作考察操作時間，以時間作為評價指標。

3.2 E-Topsis模型評估各班組演練情況

①根據試運行演練現場評估情況統計得初始指標見表3，每項指標的得分情況由現場第三方評估人員按照滿分10分的方式，根據演練人員對每項關鍵操作的執行和失誤情況、演練目標完成度、標準化作業程度、明文規定標準處置及作業流程掌握情況等方面做出扣分后給出。

表2 城市軌道新線試運行2車演練評價指標體系

表3 初始指標數據

②將初始數據通過公式(1)轉化為標準化矩陣X，通過公式(2)、(3)轉化為歸一陣Y，則可使用公式(4)計算得出每個評價指標的熵為：

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)

根據公式(5)可得到個指標權重為：

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對數據進行Topsis評價，通過公式(6)得到規范化加權矩陣B，結果見表4。

表4 規范化加權結果

因此，可得到每個指標下的正負理想解分別為：

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}

由此根據公式(7)、(8)計算每個班組演練情況與正理想解、負理想解的歐式距離為：

因此，每個班組與理想解的相對貼進度為：

Ci=(0.531 0.191 0.791 0.430)

所以，本次2車試運行演練中，班組三表現最好，之后依次為班組一、班組四，班組二表現最差。從各項指標來看，班組二在多項關鍵操作上存在一定失誤，且操作不夠熟練導致扣分，各崗位均需要加強基礎操作的實操訓練；班組一與班組四演練的總體表現接近，但班組四的司機崗位在故障救援階段幾項關鍵操作中耗時相比班組一要高，因此，相對貼進度低于班組一，班組四需要加強故障救援應急處置能力、班組一車站人員需要加強對車站客運設備操作的熟練度；班組三應更進一步提高信息匯報等細節處理的能力，完善各崗位人員專業素質。

4 總結

①通過基于E-Topsis的試運行演練評價方法對運營人員的評估，可有效評價各班組人員的演練情況，通過對比快速找出各崗位人員必須盡快改正以及提高的關鍵環節能力，在下一階段試運行開始前及時完成整改，從而有效幫助運營單位提高運營人員業務水平及操作能力，推動試運行工作的進行，同時，使用Entropy法對評價指標賦予客觀的權重，能夠減少人為主觀評價的影響，且不受指標性質不同的限制，使得評估結果更加科學合理。

②全國各地城市軌道交通新線評估采用不同評估方法及指標下產生的評估結果也可作為初始數據代入本模型計算，具備較好的適用性。