基于案例的地鐵運營突發事故規律性統計分析

岳一博 李啟明

東南大學土木工程學院 江蘇 南京 211189

自1969年我國開通首條地鐵線路以來，作為一種經濟、綠色、快速、準時、安全的交通方式，地鐵正被廣泛認可，并逐漸成為城市文明的符號和區域文化的風向標。截至2019年底，我國內地已有40個城市開通了地鐵，新增運營線路26條，新增運營線路長度共計832.72 km，總運營里程達5 187.02 km，與2010年1 167.3 km的總運營里程相比，10年時間增長4倍多，總運營里程世界第一。據預測，2021年北京地鐵的運營里程將突破1 000 km，2022年江蘇省地鐵運營城市達6座，2023年南京地鐵通車里程突破600 km。根據中國城市軌道交通協會的統計，在日均客運量方面，1978年，我國地鐵日均客運量為7.8萬人次，而2019年，我國內地地鐵日均客運量為6 552.75萬人次，有12座內地城市地鐵日均客運量超過100萬人次，北京、上海等城市日均客運量在1 000萬人次以上。

隨著地鐵開通城市和客運量的增多，地鐵運營過程中的突發事故數量不斷增加，部分突發事故不僅帶來了巨大的經濟損失，而且嚴重影響了乘客的乘坐體驗并對乘客的通勤造成了極大的影響。如2011年9月27日14：37，上海軌交10號線由于線路信號設備故障，在豫園站—老西門站下行區間百米標176處發生追尾碰撞，造成271人受傷，其中20人重傷。JT/T 1051—2016《城市軌道交通運營突發事件應急預案編制規范》指出，運營突發事件是指城市軌道交通運營過程中因列車撞擊、脫軌、設施設備故障、損毀以及大客流等情況，造成人員傷亡、行車中斷、財產損失的突發事件。為保證城市軌道交通的運營，GB/T 30012—2013《城市軌道交通運營管理規范》和GB/T 22486—2008《城市軌道交通客運服務標準》提出從列車服務可靠度、列車退出正線運營故障率、車輛系統故障率、信號系統故障率、供電系統故障率、屏蔽門故障率、自動扶梯可靠程度、電梯可靠度、售票機可靠度、儲值卡充值機可靠度、檢票閘機可靠度等11個方面對地鐵運營進行評價。由此可見，針對地鐵運營評價的所有指標均應基于事故數據統計開展，構建地鐵運營突發事故庫并對地鐵運營突發事故進行統計分析，有助于為地鐵運營階段的安全管理提供重點方向和數據支撐。現階段針對地鐵運營階段的事故分析統計主要有以下3種形式。

1）以某一地區、某一線路或某一事故類型為研究對象進行的專項研究。朱奧妮[1]針對2000—2019年國內外發生的52起地鐵火災事故案例，從事故原因、事故發生空間分布、發生時間分布、火災事故損失等方面進行了統計分析；魏凌瑤[2]以無錫地鐵運營期間事故為例，對事故造成的原因和相關應急救援措施進行了分析；杜寶玲[3]對國內外地鐵火災事故的起火原因、起火部位和死亡人數等方面進行了統計分析。

2）以搜集的地鐵運營事故數據為依托，結合某類理論進行的前瞻性研究。李偉等[4]基于2017年11月1日—2018年10月31日期間北京市地鐵年度安全生產責任保險案件報表，對其中1 180起事故中的946件事故進行了電梯傷害、摔傷、夾傷事件等聚類分析；雎羽等[5]基于能量轉移理論和多米諾效應理論，以北京地鐵2號線某站為例，對地鐵站臺因火災而引起的擁擠踩踏、坍塌、觸電等二次事故進行安全風險評估；李為為等[6]基于事故案例，從人、車輛、軌道、供電、信號及社會災害等方面對地鐵事故的原因進行分析，并提出事前預防（人員培訓教育、設備和檢測體系、自動監視及自動報警、應急預案及模擬演練）和事后處理（乘客疏散和組建事故處理專家系統）兩方面共6條改進建議；萬欣[7]通過案例對地鐵乘客的異常行為進行分類，提煉出乘客異常行為導致地鐵運營事故的形成機理。

3）基于某段時間跨度的針對某個或多個地區事故案例的宏觀統計分析。劉雙慶等[8]針對某城市地鐵近5年（2011—2015年）所發生的392起事故，從事故數量、事故類別、事故月份分布、事故致因分析等維度進行了統計分析，并從“人、機、環、管”等方面提出了對策建議；劉文疆[9]對一個世紀以來美國紐約、英國倫敦、法國巴黎等地的地鐵事故和21世紀以來北上廣等地的1 825起鐵路事故進行了統計，并對國內外事故進行了對比；汪志紅等[10]收集整理了《廣州地鐵經營年報》（1999—2008年）中的93起地鐵運營事故，并將事故類型分為短時停運、火災、相撞、脫軌、水災、停電和其他等7種類型，而將造成事故的主要因素分為人（乘客）因素、車輛因素、軌道系統因素、電路因素、信號因素及自然災害因素。

1 數據來源和數據分類

現階段，我國還沒有針對地鐵運營事故的統一的資料數據庫，只有部分研究對地鐵運營事故進行了宏觀的統計分析，但相關統計數據比較早，數據并未得到及時補充和更新。因此，本文以上海、北京、廣州、深圳、重慶和南京等6個城市地鐵為研究對象，運用網絡和文獻搜索，搜集整理相關城市2014—2018年間地鐵運營突發事故案例1 230例，其中網絡搜索主要來源于政府與媒體官網，如眾多城市地鐵部門開通的官網或微博等，而文獻查閱則主要來源于期刊、碩博論文等。之后，運用統計分析的方法，按事故發生的年份、月份、旬、時間段以及造成的延誤時間等5個方面，從總體分布、城市分布和事故類型分布3個維度進行了分析整理，以揭示我國地鐵運營突發事故的規律。

2 數據統計情況說明

2.1 事故分類說明

目前，我國已經有相關文件對地鐵運營事故進行分類，相關分類主要依據為事故造成的人員傷亡、行車中斷時間和財產損失等，但分類的結果并不統一。《國家城市軌道交通運營突發事件應急預案》（國辦函〔2015〕32號）（以下簡稱“32號文”）將運營突發事件分為特別重大、重大、較大和一般4個級別，并根據嚴重程度和發展態勢，將應急響應設定為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級4個等級。JT/T 1051—2016《城市軌道交通運營突發事件應急預案編制規范》將運營突發事件分為設施設備故障、突發大客流和火災等3大類15小類。而在《上海地鐵運營故障（突發事件）晚點社會告知宣傳分類詳解》中，地鐵故障與突發事件分為車門故障、車輛故障、列車緊急裝置異常啟動（導致列車迫停）、信號設備故障、異物侵入線路、供電設備故障、線路設備故障、人員進入線路、屏蔽門故障及其他因素共10項23個故障癥狀類型，并顯示了預計處置時間。除此之外，交通運輸部發布的《城市軌道交通運營突發事件應急演練管理辦法》（交運規〔2019〕9號）中，對地鐵運營事故也有分類。在學術研究中，劉雙慶等將地鐵運營事故分為車輛故障、道岔故障、設備故障、車門故障、供電故障等類型。汪志紅等將事故類型分為短時停運、火災、相撞、脫軌、水災、停電和其他等7種類型。因此，根據JT/T 1051—2016《城市軌道交通運營突發事件應急預案編制規范》和《上海地鐵運營故障（突發事件）晚點社會告知宣傳分類詳解》中針對突發事件的分類信息，并參考GB/T 30012—2013《城市軌道交通運營管理規范》、GB/T 22486—2008《城市軌道交通客運服務》和GB/T 30013—2013《城市軌道交通試運營基本條件》中針對地鐵運營情況的評價指標，本研究將地鐵運營階段突發事故分為：車輛故障、信號系統故障、供電系統故障、線路設備故障、特種設備故障、機電設備故障、車輛和設施侵限、火災和其他因素等9類，具體如表1所示。其中，特種設備故障包括自動扶梯故障和電梯故障兩類，本研究只將造成人員傷亡或行車中斷等情況的故障考慮在內，如2014年4月2日早高峰時段，上海軌交2號線和7號線在靜安寺站換成通道內的自動扶梯突發故障逆行，造成13名乘客受傷（其中1人重傷）。

表1 地鐵運營突發事故分類

雖然社會安全災害（如恐怖襲擊、群體性事件等）也是地鐵事故的組成部分，但我國自1969年開始地鐵建設至今，還沒出現過類似事故。自然災害引起的地鐵事故一般比較嚴重（如1972年北京地鐵事故），但自然災害并不會直接對地鐵造成影響，且目前國內地鐵在臺風、暴雨等自然災害發生的時段，多采用主動停運的方式規避風險，因此本研究并未考慮自然災害和社會安全災害帶來的事故。

2.2 延誤時間劃分說明

32號文中對事件進行等級劃分時，除考慮人員傷亡、經濟損失外，還將連續中斷行車時間納入考量。其中，連續中斷行車2～6 h為一般運營突發事件，連續中斷6～24 h為較大運營突發事件，而連續中斷行車24 h以上的則為重大運營突發事件。GB/T 30012—2013《城市軌道交通運營管理規范》通過統計車輛故障造成2 min以上晚點事件的次數和5 min以上延誤次數，對地鐵車輛系統故障率和列車服務可靠度進行評價。GB/T 22486—2008《城市軌道交通客運服務》中則認為一年內列車發生5 min及以上（至15 min）延誤之間平均行駛的車公里數，數值越大，列車服務的可靠度越高。廣州、深圳企業標準中，將5～15 min、15～30 min、30 min以上分別作為列車服務可靠度的計算界限，并規定“因同一原因引起的多個5 min（15 min、30 min）晚點，作為1個5 min（15 min、30 min）晚點事件統計”。

在學術研究中，針對延誤時間的界定主要在于事故發生時，乘客進行逃生的時間長度。班希翼等[11]認為火災逃生的最佳時間為5 min左右，當火災事故發生在隧道內運行的列車上時，車內乘客衣物一旦被引燃，車內火勢將會在短時間內擴大，允許逃生的時間更短。劉文疆將運營貽誤時間超過5 min以上的事故均稱為運營事故。萬欣在總結國家標準和上海市標準后對地鐵安全事故等級進行分類時，在晚點和停運事件方面，以10、30和60 min為分界點。

綜上所述，本研究將事故延誤時間按5、15、30、60、120和360 min進行界限劃分。

3 數據統計結果分析

相關國際地鐵運營事故的研究表明，火災和恐怖襲擊是地鐵運營事故的首要原因。朱奧妮認為，地鐵火災事故多發生在城市軌道交通線網規模較大和經濟發達的城市。這與本研究的地鐵運營事故統計結論存在較大差異。劉文疆發現國外事故中脫軌、恐怖襲擊、相撞、火災等事故占有很大比重，而國內發生事故的原因多為信號、車輛、車門等故障或乘客跳下站臺這類質量或意識上的問題。劉雙慶等認為信號故障、車輛故障和車載故障是發生最頻繁的事故，合計占事故總數的64%。與之相似，在本研究中，從事故類型來看，車輛故障和信號系統故障是造成地鐵運營事故的最主要原因，火災引起的事故則占比極小。

從城市上來看，2014年，北京和上海的地鐵運營里程分別為527 km和548 km，遠超其他4個城市。近5年來，每個城市的地鐵運營里程雖均有大幅增加，且廣州、深圳、重慶、和南京的地鐵運營里程接近翻倍，但仍然遠少于北京和上海地鐵的運營里程。因此，本研究中的事故仍以上海地鐵和北京地鐵運營過程中產生的事故為主，其中上海地鐵運營事故758起，約占總事故數量的6成。南京的事故數量最少，僅26起，這與地鐵運營里程小有較大關系。

3.1 按照事故發生的年份統計

2014—2018年間，6個城市的地鐵運營里程呈現穩步上升的趨勢（圖1），5年間運營里程從1 700.0 km增加至2 416.4 km，但從事故數量上來看，地鐵運營事故并未因此而增加，反而略有下降（圖2），從2014年的223起降至2018年的215起。具體而言，2015年是地鐵運營事故發生的高發時期，全年發生地鐵運營事故291起，遠超5年間事故的平均數（246起）。

圖1 2014—2018年間相關城市地鐵運營里程統計

圖2 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故數量統計

在城市分布方面，上海和北京是地鐵事故的高發城市，超過8成的運營事故發生在上海和北京，這與2個城市地鐵運營里程較大相對應，其中上海地鐵發生運營事故758起，占總數的一半以上。從城市事故分布來看，6個城市的事故發生量與總的事故發生量或地鐵運營里程的增長變化情況并不相同（圖3）。如上所述，2015年是總運營事故發生最多的年份，但2015年上海地鐵事故數量與2014年持平，并無增長，2016年的事故數量卻是上升的。北京地鐵的運營事故數量變化趨勢與總事故數量變化趨勢相同，但2015年事故數量（104起）是北京5年事故數量平均值（50.8起）的1倍多，與前后2年相比，波動率明顯高于所有城市同期事故數量的變化情況。廣州地鐵的運營事故數量則逐年增加并在2017年達到最高（13起）。重慶地鐵在2016年和2017年的事故數量顯著偏低，不足重慶年均事故數量（16.8起）的1/3。而南京地鐵的前期事故數量較低，但2018年有15起，超過其他4年事故數量的總和。

圖3 2014—2018年間相關城市歷年地鐵運營突發事故數量統計

在事故類型方面，車輛故障和信號故障分別以49.47%和21.69%的占比成為地鐵運營事故中最主要的兩大事故類型（圖4）。國際地鐵事故中，脫軌、恐怖襲擊（或群體性事件）、相撞、火災占有很大比重，但我國地鐵運營過程中并無恐怖襲擊、相撞、脫軌等事件發生，且火災的占比也低于1%，為極小比例事件。從事故數量的變化趨勢來看，由信號系統故障引起的運營事故數量與總事故數量的變化呈現相同趨勢，但線路設備故障和機電設備故障引起的事故數量卻在不斷增加，分別從2014年的7起和19起，增加至2018年的15起和36起，更是成為2018年度第3和第4大事故類型。此外，線路設備故障和機電設備故障事故數量變化波動也比較大，事故數量最大值均超過最小值的2倍。供電系統故障、特種設備故障、車輛和設施侵限和火災引起的事故則在逐年減少，其中車輛和設施侵限的事故數量排名更是從2014年的第3降至2018年的第5。此外，2016年是車輛故障引起事故發生最多的年份（157起）。

圖4 2014—2018年間相關城市各類地鐵運營突發事故數量年度統計

3.2 按事故發生的月份統計

總體而言，運營階段發生的地鐵事故數量波動不大（圖5），每月約發生事故102起，3月和5月是運營事故發生數量最少的月份，僅有不到90起。而4月、6月、7月和12月發生的地鐵事故則超過110起，尤其是12月，以115起事故成為事故最高發月份。

圖5 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故數量的按月統計情況

從單個年份來看（圖6），2014年全年事故數量呈現波動性上升趨勢，但波動幅度較小，從16起（1月）增至21起（12月）。同時，3月最低（14起），11月則最多，有22起。而2015年和2016年事故數量按月波動較大，其中事故發生最多的月份分別在9月（34起）和7月（33起），這也是5年內單月事故發生量超過30起的2個月份。此外，2015年事故發生最多的9月是2016年事故發生最少的月份（14起），而2015年事故發生最少的7月（16起）則是2016年事故發生最多的月份。同2014年相比，2017年整體呈現波動性上升趨勢，2017年1月（15起）是所有年度中1月事故發生量最少的月份，2017年12月（28起）則是全年其他月份和其他年份同期中事故發生量最高的月份。但是2017年事故發生最少的5月（13起），同時也是其他年份同期中事故最少的月份。相比其他年份，12月和1月的事故發生量處于全年事故數量的中間位置，2018年的1月（23起）和12月（25起）則是全年事故發生較多的月份，而2月和9月則是事故發生最少的月份，分別為9起和12起，這也是5年內事故發生最少的月份。

圖6 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故數量的年份和月份分布

在城市地鐵事故分布方面（圖7），北京、上海和重慶的地鐵事故數量呈現較大波動，其中，上海呈現階段上升趨勢，從1月的60起增加至12月的86起。此外，4月、7月、10月和12月的事故數量則均較前后月份多，為階段事故數量上升的高點。相比而言，北京地鐵的運營事故數量在2月份達到最多，之后呈現較為平穩的降低趨勢，并在12月份事故數量降低至約為2月的1/3（13起）。重慶地鐵事故主要發生在4月和6月，12月則是最少的月份，僅有2起，占4月事故數量的1/7。雖然1月份深圳地鐵事故數量（3起）是所有城市中最少的，但深圳地鐵事故按月呈現逐步上升趨勢，至12月單月事故數量已經超越廣州、重慶和南京，成為第3大事故發生城市，且僅比北京少4起。此外，7月和10月深圳地鐵事故數量也排第3。廣州地鐵和南京地鐵的事故數量月度變化并不明顯，且南京地鐵在10月并無運營突發事故發生。

圖7 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故數量的城市和月份統計

在事故類型方面，除事故總量占比較少的特種設備故障和火災引起的事故外，其他原因引起的安全事故在各月均有較大波動，但各類事故的發生規律并不一致（圖8）。雖然前兩大事故類型（車輛故障和信號系統故障）上半年月度事故總量的變化趨勢基本一致，且1月和4月均為兩大事故類型高發時期。但從全年事故數量來說，車輛故障、信號系統故障、供電系統故障、線路設備故障及車輛和設施侵限等5類故障類型的下半年事故數量明顯高于上半年。

圖8 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故數量的月份和類型統計

具體而言，車輛故障發生次數最多的是8月、9月和12月（均為57起），而事故最少的月份則是3月和5月。同時，雖然信號系統故障的1月事故數量（28起）為全年最高，但其前半年僅1月和4月的事故數量多余20起（平均值22起），而后半年的事故數量波動較小且均高于20起。針對供電系統故障類事故，其下半年事故數量（28起）是上半年（17起）的1.65倍，且發生事故最多的月份為7月（8起）。2月、7月和12月是車輛和設施侵限類事故的高發月份，其事故數量更是成為繼車輛故障和信號系統故障之后的第3大事故類型。線路設備故障在11月（8起）最容易發生，同時6—8月也是事故高發月份。與之相反，事故總量排在第3的機電設備故障，上半年事故數量高于下半年，且年初和年末的事故數量均在本類型事故數量的平均值（9.75起）附近，但中間月份波動較明顯，3月（15起）和6月（16起）的事故數量為9月（6起）事故數量的2倍多。

3.3 按照事故發生的上中下旬統計

上中下旬事故發生量與年度事故數量大體呈相似趨勢，事故總量在2015年后均有不同程度下降（表2）。具體而言，上旬和下旬的事故變化波動最為突出，2014年上旬事故數量最多而下旬最少，但自2015年起下旬事故數量超過上旬成為高發時段，而上旬則逐步成為事故發生最少的時段。此外，2017年下旬事故數量是上旬事故總數的近1.5倍，是兩者差距最大的年份。

表2 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故的按旬統計情況

在城市地鐵事故分布方面，6個城市事故數量按旬統計的年度變化趨勢與總量按年度進行統計的變化趨勢基本相同（圖9）。另外，所有城市上旬的事故發生量均不是當月最多，廣州和重慶的中旬事故數量分別以19起和34起為本地區事故數量最高，而上海、北京、深圳和南京4個城市下旬發生的事故則較多。

圖9 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故按旬和城市統計情況

在事故類型方面（圖10），線路設備故障容易發生在上旬（19起），特種設備故障和機電設備故障容易發生在中旬，而車輛故障、信號系統故障、供電系統故障和火災容易發生在下旬。 此外，信號系統故障、供電系統故障和其他因素引起的事故數量按旬逐步增加，而線路設備故障事故數量則在逐漸減少。

圖10 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故按類型和旬統計情況

當事故數量按日進行統計時（圖11），每月4日（29起）是地鐵發生事故最少的一天，其次是每月20日和30日（因31日并不是每月都有，故不予考慮）。與之相對，每月21日和27日則是當月事故發生率最高的一天（51起）。

圖11 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故按日統計情況

3.4 按照事故發生的時間段統計

北京地鐵4號線、上海地鐵3號線和南京地鐵10號線均在5：00—6：00發出首班地鐵，且多數地區的末班地鐵在24點左右能夠到達，因此，考慮到地鐵首末班發車時間，本研究在進行事故發生的時間段統計分析時，將統計時段從5：00— 23：59按小時劃分為20段。

所有運營事故的發生時間呈現明顯的規律性變化，早上7：00—9：59和晚上17：00—19：59這2個早晚出勤高峰時段也是事故的高發階段（圖12），尤其是8：00—8：59。該時段的地鐵運營故障數遠高于晚上，接近17：00—19：59間事故發生量的總和，也是7：00—7：59所發生事故數量的近1.5倍。

圖12 2014—2018年間相關城市地鐵運營突發事故的發生時間段統計

在對事故類型分析（圖13）后發現，8：00—8：59是車輛故障（157起）的高發時段；7：00—7：59是信號系統故障（52起）的高發時段；10：00—10：59是供電系統故障（9起）的高發時段；7：00—8：59是線路設備故障（13起）和機電設備故障（44起）的高發時段；8：00—8：59是特種設備故障（3起）的高發時段；13：00—14：59是車輛和設施侵限（20起）的高發時段；11：00—11：59則是火災（2起）的高發時段。

圖13 2014—2018年度相關城市地鐵運營突發事故的類型和發生時間段分布

從城市維度分析可知，上海、廣州和深圳的事故高發時間為8：00—8：59，而北京、重慶和南京的7：00—7：59也是高發時段（圖14）。所有城市晚間的事故雖集中在18：00左右，但數量相比早上要少很多。此外，重慶事故發生時段比較分散，14：00—14：59和16：00—16：59也是重慶地鐵運營事故的突發時段。

圖14 2014—2018年度相關城市地鐵運營突發事故的城市和發生時間段統計

3.5 按照事故延誤時間統計

本次統計事故造成的地鐵運營時間延誤主要集中在5～30 min，占事故總量的6成以上，而近9成的事故都能在1 h內給予處理。在城市層面，上海、深圳和南京的事故一般在6～15 min內就能解決并恢復線路運行（圖15），而北京、廣州和重慶則一般在6～60 min中內完成處理，31～60 min內事故處理量相對較多。此外，雖然本次統計中，深圳地鐵的突發運營事故僅有67起（占總量的5.45%），但有近4成地鐵延誤360 min以上。

圖15 2014—2018年度相關城市地鐵運營突發事故的城市和延誤時長統計

統計結果表明，車輛故障、線路設備故障、機電設備故障引起的延誤多在6～30 min，信號系統故障和車輛設備侵限引起的延誤則較長，主要在16～60 min。供電系統故障造成的延誤集中在16～120 min。特種設備故障由于多發生在通道和站廳，故對地鐵延誤的影響較小，一半以上的特種設備故障對地鐵運營造成的延誤影響在5 min以內。相比國際市場，國內地鐵發生火災的情況較少且危險性較低，所以在此次統計中，火災帶來的地鐵延誤能夠在1h內給予處理并恢復地鐵線路的運營。

4 結語

隨著我國城市交通網絡的不斷構建和補充，城市地鐵建設項目的穩步和快速推進，地鐵的運營里程正在不斷上升，地鐵運營突發事故也將居高不下。本文針對我國地鐵突發運營事故的統計分析，從不同角度對地鐵運營事故發生的特點和規律進行了總結，不僅能夠預見未來地鐵運營中的事故，有助于新建地鐵城市在進行地鐵運營管理時抓住重點，進而降低運營事故的發生率，也能為我國地鐵運營事故數據庫的構建提供借鑒。

相關媒體資料和文獻中對地鐵運營事故的報道有限，使得相關數據統計不夠全面，因而本文主要側重從時間指標方面進行分析。現階段大型城市地鐵網絡復雜程度不斷提高，地鐵網絡中某一線路的事故不可避免地會對相關換乘線路的運行產生影響。本研究未能將事故所發生的具體線路及對線路的影響程度、線路已運營里程或時長對事故數量的影響等進行考慮和分析，因此相關數據有待進一步挖掘并提高其準確性。