城市軌道交通設(shè)施故障統(tǒng)計(jì)與分析

李平 方婷

摘 要：文章主要研究設(shè)施設(shè)備故障對(duì)我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)的影響，通過(guò)對(duì)近幾年國(guó)內(nèi)外城市軌道交通運(yùn)營(yíng)中由于設(shè)施設(shè)備所引起的事故統(tǒng)計(jì)分析與分類(lèi)，將事故分為四大要素：車(chē)輛原因、通信信號(hào)原因、供電原因、機(jī)電原因，將其進(jìn)行了分級(jí)處理。通過(guò)構(gòu)建城市軌道交通設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，建立風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)體系，運(yùn)用加權(quán)評(píng)分法和層次分析法確定因素指標(biāo)的權(quán)重值。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通;設(shè)施故障;加權(quán)評(píng)分法;層次分析法

中圖分類(lèi)號(hào)：F127 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-6432（2022）04-0023-04

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.04.023

1 國(guó)內(nèi)外城市軌道交通運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀

我國(guó)城市軌道交通相對(duì)于國(guó)外來(lái)講發(fā)展較晚、發(fā)展速度過(guò)快，對(duì)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)研究得還不夠深入，城市軌道交通安全運(yùn)營(yíng)體系還在不斷摸索和創(chuàng)新中。

國(guó)內(nèi)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)部分城市對(duì)安全管理系統(tǒng)不斷進(jìn)行創(chuàng)新，構(gòu)建了適合于各自城市軌道交通安全管控體系。上海等城市設(shè)立了管理方法，建立了地鐵安全責(zé)任風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任抵押金，這激勵(lì)了工作人員對(duì)安全運(yùn)營(yíng)的重視，從而提高了防范能力。監(jiān)控系統(tǒng)也是上海等城市的特點(diǎn)，可以實(shí)時(shí)對(duì)地鐵進(jìn)行監(jiān)控，這有效地降低了事故的發(fā)生。廣州等城市在城市軌道交通發(fā)展中不斷積累管理經(jīng)驗(yàn)，建立了風(fēng)險(xiǎn)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了管理信息化。此外，我國(guó)城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法還在積極地研究當(dāng)中。

國(guó)外地鐵相對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)興起早，經(jīng)驗(yàn)富足，研究的更加深入。英國(guó)地鐵建成最早，他們將大量的地鐵事故進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，通過(guò)不斷地實(shí)驗(yàn)與改進(jìn)，確定了適合自己管理要求的地鐵安全管理與地鐵風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估辦法。國(guó)外地鐵行情相對(duì)于國(guó)內(nèi)來(lái)講已經(jīng)成熟，但是國(guó)外還在不斷研究和摸索城市軌道交通安全運(yùn)營(yíng)。

2 國(guó)內(nèi)城市軌道交通設(shè)施運(yùn)營(yíng)事故統(tǒng)計(jì)與分析

通過(guò)對(duì)2015—2019年北京、上海、廣州三地城市軌道交通設(shè)施運(yùn)營(yíng)事故原因的四大類(lèi)和18個(gè)小類(lèi)統(tǒng)計(jì)分析，事故發(fā)生率比較高的是車(chē)輛系統(tǒng)因素和通信信號(hào)系統(tǒng)因素導(dǎo)致的事故。具體統(tǒng)計(jì)如表1所示。

將事故發(fā)生率占10%以上的稱為A類(lèi)事故;事故發(fā)生率在1%以上的稱為B類(lèi)事故;事故發(fā)生率在1%以下的稱為C類(lèi)事故。具體如表2所示。

通過(guò)大量調(diào)查統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，地鐵事故并非偶然，而是存在著一定的規(guī)律性。在不考慮人為和外在因素的情況下，對(duì)地鐵事故每年影響地鐵設(shè)備運(yùn)營(yíng)因素故障數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。如圖1所示。

通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，地鐵事故具有突發(fā)性、規(guī)律性、多樣性、不確定性的特征。

突發(fā)性和規(guī)律性是由于地鐵設(shè)備自身不安全因素眾多，所以地鐵事故突發(fā)是在人們意料之中的。但也會(huì)發(fā)現(xiàn)，由于時(shí)間地理位置的不同，事故發(fā)生也似乎存在著某些規(guī)律。

事故種類(lèi)的多樣性使地鐵事故種類(lèi)繁多，如火災(zāi)、屏蔽門(mén)故障、信號(hào)設(shè)備故障等，近幾年來(lái)，地鐵臥軌自殺、車(chē)門(mén)夾人等事故也常常出現(xiàn)。案例非常的多，人們每天乘坐的交通工具，看似安全無(wú)隱患，但其中事故種類(lèi)非常之多。

事故的不確定性是指事故的發(fā)生是偶然的、不確定的，因?yàn)樵谠S多地鐵事故中，都存在著人為的情況。所以地鐵安全運(yùn)營(yíng)是非常值得人們關(guān)注的。

3 城市軌道交通設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)體系

城市軌道交通運(yùn)營(yíng)設(shè)備運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系應(yīng)在科學(xué)性、全面性、主導(dǎo)性、操作性及可比性原則的指導(dǎo)下，嚴(yán)格遵循評(píng)估指標(biāo)體系的歩驟流程，建立綜合安全性水平結(jié)構(gòu)體系。筆者將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系分為了三個(gè)層次：一級(jí)指標(biāo)、二級(jí)指標(biāo)、三級(jí)指標(biāo)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)得出了4個(gè)一級(jí)指標(biāo)和18個(gè)二級(jí)指標(biāo)，能夠更加有效地反映整個(gè)系統(tǒng)，具體數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如表3所示。

4 城市軌道交通設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)權(quán)重

風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)權(quán)重的確定方法有很多，如主觀賦權(quán)法、專家調(diào)查法、層次分析法、加權(quán)評(píng)分法、二項(xiàng)系數(shù)法、環(huán)比評(píng)分法、最小平方法等。文章主要運(yùn)用了層次分析法和加權(quán)評(píng)分法對(duì)設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)進(jìn)行了權(quán)重的確定。

4.1 運(yùn)用加權(quán)評(píng)分法確定指標(biāo)的權(quán)重值

加權(quán)評(píng)分法是綜合考慮成本因素和非成本因素的評(píng)價(jià)方法。找到設(shè)施選擇的各種影響因素，根據(jù)各因素的重要程度確定相應(yīng)的權(quán)重;對(duì)各因素由優(yōu)到劣分成相應(yīng)等級(jí)，并相應(yīng)規(guī)定各等級(jí)的分?jǐn)?shù)。將每個(gè)因素中各方案的排隊(duì)等級(jí)分?jǐn)?shù)乘以該因素的相應(yīng)權(quán)數(shù)，得到各候選方案的總得分，得分最高的候選方案所對(duì)應(yīng)的位置即是設(shè)施的地址。

研究城市軌道交通設(shè)施事故風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，通過(guò)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，根據(jù)確定的18個(gè)因素指標(biāo)，在這18個(gè)指標(biāo)中運(yùn)用加權(quán)評(píng)分法來(lái)篩選出10個(gè)主要指標(biāo)。統(tǒng)計(jì)結(jié)果整理如表4所示。

通過(guò)加權(quán)評(píng)分法構(gòu)建的城市軌道交通設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，得出權(quán)重值。由表4不難看出，三級(jí)指標(biāo)之間的權(quán)值相差不大，占比相對(duì)比較均衡。供電設(shè)備故障指標(biāo)、制動(dòng)故障指標(biāo)以及車(chē)輛設(shè)備故障指標(biāo)，在整個(gè)系統(tǒng)中權(quán)值占比重相對(duì)較低。

4.2 運(yùn)用層次分析法確定指標(biāo)的權(quán)重值

加權(quán)評(píng)分法相對(duì)于層次分析法來(lái)講不夠?qū)I(yè)，所得權(quán)重值還不夠精確，不能作為唯一衡量的評(píng)估方法。所以接下來(lái)筆者運(yùn)用層次分析法來(lái)確定因素指標(biāo)的權(quán)值。

層次分析法是指將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，其特征是合理地將定性和定量的決策結(jié)合起來(lái)，按照思維規(guī)律把決策過(guò)程層次化、數(shù)量化。層次分析法適用于多因素、多層次且復(fù)雜的問(wèn)題，其結(jié)構(gòu)為：目標(biāo)層、中間層（又稱準(zhǔn)則層）、方案層（又稱措施層）。層次分析法的理論核心：復(fù)雜系統(tǒng)可以簡(jiǎn)化為有序的遞階層次結(jié)構(gòu)，決策問(wèn)題表現(xiàn)為一組方案優(yōu)先排序的問(wèn)題。這種排序可以通過(guò)簡(jiǎn)單地兩兩比對(duì)的形式導(dǎo)出。

準(zhǔn)則層的指標(biāo)選擇，根據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)選擇出了5個(gè)最重要的準(zhǔn)則作為準(zhǔn)則層的指標(biāo)。構(gòu)建層次分析法模型如圖2所示。

aij為要素i與要素j重要性比較結(jié)果，表5中列出9個(gè)重要性等級(jí)及其賦值。按兩兩比較結(jié)果構(gòu)成的矩陣稱作判斷（成對(duì)比較）矩陣。判斷矩陣元素aij的標(biāo)度方法如表5所示。判斷矩陣具有以下性質(zhì)。

通過(guò)模型構(gòu)建，可以看到筆者一共確立了五個(gè)準(zhǔn)則，首先需要構(gòu)造每?jī)蓚€(gè)準(zhǔn)則之間的比較矩陣（A矩陣），其次構(gòu)造出一個(gè)5×5的判斷矩陣如下。橫向縱向依次代表：車(chē)門(mén)故障、車(chē)輛故障、信號(hào)故障、信號(hào)設(shè)備故障、供電設(shè)備故障。

已知上述所示的A矩陣，為正互反陣。為了求解首先檢驗(yàn)該矩陣是否為一致陣。一致陣滿足aij×ajk=aik（i，j，k=1，2，…，n），經(jīng)過(guò)運(yùn)算檢驗(yàn)以上A矩陣為不一致矩陣。需要運(yùn)用最大特征根λ的特征向量作為權(quán)向量。

已知CI值，CI的大小與性質(zhì)如表6所示。

根據(jù)表6所示，CI=0.0543，無(wú)法確定是接近于0 還是CI值過(guò)大。于是筆者構(gòu)造了CR變量，CR=CIRI。定義當(dāng)CR變量大于0.1時(shí)，一致性檢驗(yàn)不通過(guò)，當(dāng)CR變量小于0.1時(shí)，一致性檢驗(yàn)通過(guò)。RI是一個(gè)特定的指標(biāo)，其隨機(jī)一致性指標(biāo)具體數(shù)值如表7所示。n表示為n×n的矩陣。

根據(jù)表7所示，已知矩陣n為5，RI應(yīng)為1.12。CR=0.05431.12=0.0484<0.1，一致性檢驗(yàn)通過(guò)。

5 基于層次分析法對(duì)城市軌道交通設(shè)施因素指標(biāo)的權(quán)值確定

通過(guò)以上計(jì)算過(guò)程，筆者確定因素指標(biāo)權(quán)值，如表8所示。

根據(jù)權(quán)值分析，可以看出權(quán)值相差較大，其中車(chē)輛故障占比最重（0.52），超過(guò)了一半。其次是車(chē)門(mén)故障（0.22）和信號(hào)設(shè)備故障（0.134），占比重最小的是信號(hào)故障（0.093）。相對(duì)于加權(quán)評(píng)分法來(lái)講，層次分析法更為主觀一些，而層次分析法相對(duì)于加權(quán)評(píng)分法來(lái)講更加客觀一些。

6 結(jié)論

綜上所述，在城市軌道交通設(shè)施故障統(tǒng)計(jì)與分析中構(gòu)建了設(shè)施風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)體系，將以上統(tǒng)計(jì)出來(lái)的18個(gè)指標(biāo)分為了三個(gè)等級(jí)并且進(jìn)行了編碼。加權(quán)評(píng)分法與專家調(diào)查法相似，具有主觀隨意性，客觀性差。層次分析法將系統(tǒng)分層，分為了目標(biāo)層和準(zhǔn)則層。層次分析法能夠使人們明確結(jié)構(gòu)關(guān)系，通過(guò)運(yùn)算，權(quán)重值相差較大，車(chē)輛故障和車(chē)門(mén)故障占比重較大。通過(guò)加權(quán)分析法和層次分析法對(duì)指標(biāo)進(jìn)行了權(quán)重確定，雖然有差異，但都得出相同的結(jié)論，車(chē)輛故障因素占比最大，車(chē)門(mén)設(shè)備故障和信號(hào)設(shè)備故障占比較高，是城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理的應(yīng)急物資科學(xué)儲(chǔ)備的關(guān)注重點(diǎn)。

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[基金項(xiàng)目]北京聯(lián)合大學(xué)2019年校級(jí)委托科研項(xiàng)目“基于城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理的應(yīng)急物資科學(xué)儲(chǔ)備”（項(xiàng)目編號(hào)：WZ20201901）。

[作者簡(jiǎn)介]李平（1964—），男，漢族，河北人，北京聯(lián)合大學(xué)現(xiàn)代物流研究所所長(zhǎng)，研究方向：物流工程;方婷（1998—），女，漢族，北京人，北京聯(lián)合大學(xué)物流專業(yè)2016級(jí)。

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