箱涵下穿既有鐵路施工風(fēng)險(xiǎn)評估方法

文 / 中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司濟(jì)南通信段 李儲星

箱涵下穿鐵路通信系統(tǒng)是高速鐵路運(yùn)營系統(tǒng)最重要的組成部分之一，是實(shí)現(xiàn)高速鐵路行車安全調(diào)度，確保鐵路運(yùn)輸效率及統(tǒng)一指揮管理的信息傳輸技術(shù)方式。因此，研究箱涵下穿既有鐵路施工通信風(fēng)險(xiǎn)評估方法。通過既有鐵路施工通信概述與風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)，提出了最低合理通行原則法、通信風(fēng)險(xiǎn)矩陣評估法、故障樹分析法的評估方法，對于防范潛在的通信風(fēng)險(xiǎn)起到了至關(guān)重要的作用。

引言

鐵路通信系統(tǒng)是高速鐵路運(yùn)營系統(tǒng)最重要的組成部分之一，是實(shí)現(xiàn)高速鐵路行車安全調(diào)度，確保鐵路運(yùn)輸效率及統(tǒng)一指揮管理的信息傳輸技術(shù)方式。高速鐵路無線通信系統(tǒng)通過傳輸語音、數(shù)據(jù)及圖像等信息確保鐵路的運(yùn)營行車調(diào)度管理，設(shè)備監(jiān)測，防災(zāi)預(yù)警等信息的正常傳輸；同時鐵路通信也可以為緊急情況下的緊急救援和救援提供更加有效和及時的信息傳輸渠道。鐵路通信系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，全國鐵路系統(tǒng)的運(yùn)營都將處于癱瘓狀態(tài)，這將直接給國民經(jīng)濟(jì)和人民的生命和財(cái)物生命安全帶來極大的危險(xiǎn)。

針對鐵路業(yè)務(wù)和通信相關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，鐵路無線通信系統(tǒng)的發(fā)展將跳過 3G技術(shù)而直接采用以4G移動通信為基礎(chǔ)的LTE（Long Term Evolution，長期演進(jìn)）技術(shù)。LTE-R鐵路專用移動通信系統(tǒng)所采用的主要技術(shù)有：MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多輸入多輸出）技術(shù)、OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交頻分復(fù)用）技術(shù)、自適應(yīng)技術(shù)、小區(qū)干擾控制技術(shù)等，能夠有效提高通信速率、頻譜效率，降低傳輸時延，系統(tǒng)較 GSM-R更為靈活且能夠承載更多的鐵路業(yè)務(wù)，所以鐵路專用通信系統(tǒng)的演進(jìn)是必然趨勢。

既有鐵路施工通信概述與風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)

既有鐵路施工通信潛在風(fēng)險(xiǎn)概述

鐵路通信安全管理對于整體的項(xiàng)目建設(shè)非常關(guān)鍵，在實(shí)際的建設(shè)進(jìn)程中，管理人才的安全素養(yǎng)的提升以及管理水準(zhǔn)的優(yōu)化，有助于有效控制多方面消極要素對于項(xiàng)目所構(gòu)成的負(fù)面影響。

在較長時間的發(fā)展過程中，建筑工程都被當(dāng)作項(xiàng)目管理的重要內(nèi)容。安全管理關(guān)系到后期使用人員與諸多項(xiàng)目參與人員的人身安全，無論是施工單位還是建設(shè)單位皆應(yīng)高度重視項(xiàng)目管理安全問題。尤其在項(xiàng)目施工中，安全生產(chǎn)責(zé)任制必須始終貫徹。有效確認(rèn)多個級別責(zé)任主體的具體責(zé)任與義務(wù)等信息，有效確認(rèn)各種主體在項(xiàng)目推進(jìn)中應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的責(zé)任，這也屬于基礎(chǔ)的安全管理制度之一。

對于實(shí)際的項(xiàng)目項(xiàng)目管理程序而言，基于宏觀以及微觀的兩大視角推進(jìn)配套的安全管理工作。宏觀層面的定義，重點(diǎn)基于政府以及主管機(jī)構(gòu)的視角著手工作，作為針對施工單位相關(guān)安全產(chǎn)出的有效管理。微觀層面的該部分工作，會影響工程建設(shè)的各個詳細(xì)進(jìn)程。其中主要涵蓋最初的確定階段，后續(xù)的實(shí)施以及管理等基本階段，通過各個階段的明確與深入研究，著手構(gòu)建更加詳盡與強(qiáng)力的安全責(zé)任規(guī)范，確保各個工序所產(chǎn)生的問題都能夠追責(zé)到相應(yīng)的個體，構(gòu)建適用于全體工人的安全認(rèn)知，所有工人在參與工作前要求開展配套的技術(shù)以及意識培訓(xùn)工作，確保所有參與項(xiàng)目的人員，都有符合要求的安全生產(chǎn)素養(yǎng)。

既有鐵路施工通信潛在風(fēng)險(xiǎn)表現(xiàn)

綜合上文的闡述分析，通過對當(dāng)下鐵路改造項(xiàng)目中人員、機(jī)械設(shè)備、資源設(shè)備等多個方面的安全風(fēng)險(xiǎn)分析，可以觀察到發(fā)現(xiàn)此次項(xiàng)目一共面臨著15個可能性的安全風(fēng)險(xiǎn)，比如人員因素、材料因素、機(jī)具因素、環(huán)境因素、組織管理因素等等。在項(xiàng)目開始前以及推進(jìn)的環(huán)節(jié)中，我們需要對存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行針對性風(fēng)險(xiǎn)識別與研究，同時對可能造成的事故問題進(jìn)行積極面對，這樣才能保障工程項(xiàng)目得到穩(wěn)定推進(jìn)。

高鐵項(xiàng)目目前的安全風(fēng)險(xiǎn)管理問題中，最主要的是組織結(jié)構(gòu)的問題，當(dāng)前高鐵通信工程風(fēng)險(xiǎn)管理中所實(shí)施的組織結(jié)構(gòu)是直線職能式結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，組織各個部門之間在橫向交流和聯(lián)系方面比較差，很容易發(fā)生與實(shí)際脫節(jié)的情況。此外，公司項(xiàng)目組的各個職能部門之間或者直線部門之間往往會存在著目標(biāo)不統(tǒng)一的現(xiàn)象，這就造成了在實(shí)際的工作中會發(fā)生各種矛盾。尤其是那些需要多部門進(jìn)行配合和合作的事項(xiàng)，很難明確對相關(guān)的職責(zé)進(jìn)行劃分，這就加大了安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率。

在高鐵通信工程風(fēng)險(xiǎn)管理中，如何解決效率與安全的問題是風(fēng)險(xiǎn)管理中存在的一個主要矛盾，如何保證整個項(xiàng)目的安全、高效運(yùn)行是當(dāng)前組織結(jié)構(gòu)中非常重要的一項(xiàng)考驗(yàn)。

尤其是在應(yīng)對一些突發(fā)事件或特殊情況的時候，組織內(nèi)部必須要樹立起安全風(fēng)險(xiǎn)的意識，按照組織的相關(guān)規(guī)定開展相應(yīng)的工作，保證組織的上下級之間進(jìn)行有效的配合和合作，盡快解決風(fēng)險(xiǎn)問題，以使整個項(xiàng)目能夠正常運(yùn)行。高鐵通信工程風(fēng)險(xiǎn)管理中，由于組織架構(gòu)存在著這些問題，往往可能會導(dǎo)致組織如果發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)事故，在后期的事件分析以及責(zé)任人的追究方面也會難以有效進(jìn)行，責(zé)任的相關(guān)人不能得到確定。而且，追查流程不明也會使得工作人員在工作中有很大的僥幸心理，員工難以從整個事件中得到教育，項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生率不能得到明顯控制。

既有鐵路施工通信潛在風(fēng)險(xiǎn)評估方法

通信風(fēng)險(xiǎn)矩陣評估法原理

針對施工鐵路通信系統(tǒng)的特定經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)，人們通常通過風(fēng)險(xiǎn)矩陣對其加以評估，根據(jù)經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)的等級以及落在經(jīng)營風(fēng)險(xiǎn)矩陣的范圍確定了對其采用的對策。其評估方式分為輕微、次要、嚴(yán)重、災(zāi)難性4個等級。

對于風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率、危險(xiǎn)的嚴(yán)重等級和對危險(xiǎn)的接受程度，都采用了數(shù)字化的語言表述。風(fēng)險(xiǎn)的評估方法按照以下步驟進(jìn)行。1.確定風(fēng)險(xiǎn)的模糊指標(biāo)集合；2.確定評價(jià)專家組，給出每一名專家的評價(jià)結(jié)果權(quán)重；3.專家進(jìn)行評價(jià)；4.通過帶權(quán)重系數(shù)的平均法，對研究結(jié)論加以綜合；5.判別結(jié)果對于發(fā)生次數(shù)的隸屬度，最大隸屬度即為該風(fēng)險(xiǎn)的等級。

通信風(fēng)險(xiǎn)矩陣評估法應(yīng)用

通信風(fēng)險(xiǎn)矩陣評估法主要包括矢量長度法(平方和法)、乘積矩陣主分量法、概率矩陣主分量法，具體應(yīng)用如下：

矢量長度法(平方和法)：其思想基礎(chǔ)是變量與其它變量的關(guān)聯(lián)性越強(qiáng)，變量就越重要。用變量之間的匹配數(shù)作為變量之間關(guān)聯(lián)性的度量指標(biāo)，即可確定變量兩兩之間的關(guān)聯(lián)性大小。

乘積矩陣主分量法：該方法的思想基礎(chǔ)是，矩陣R的行表現(xiàn)了某個變量與其它變量的密切程度。如果把單元看作m維空間中的點(diǎn)，則可以找到那樣一個向量，它使所有點(diǎn)在它上面的投影平方和達(dá)到最大，該向量反映了諸地質(zhì)變量所表征的m維空間的一個特征方向。如果將該向量看成是m維空間中的一個特殊點(diǎn)，該點(diǎn)與所有模型單元都最大程度地相似。

概率矩陣主分量法：以上兩種方法均是建立在變量匹配數(shù)的基礎(chǔ)上，概率矩陣方法是考慮變量之間的匹配概率，通過變量之間的匹配概率計(jì)算，形成匹配概率矩陣P，它的元素反映了第i個變量和第J個變量的匹配概率大小。這也是兩變量關(guān)聯(lián)性的一種度量，仿照乘積矩陣主分量法，求匹配概率矩陣P的最大特征值所對應(yīng)的特征向量。該特征向量的各個分量即可作為諸變量的權(quán)系數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用中，用變量之間的匹配頻率代替匹配概率即可計(jì)算出匹配概率矩陣P。

用以上三種方法求得變量權(quán)后，即可用特征分析模型計(jì)算統(tǒng)計(jì)單元聯(lián)系度，再對比模型單元與預(yù)測單元的單元聯(lián)系度相對大小，進(jìn)而確定預(yù)測單元的通信有利程度。本次預(yù)測工作采用的是其中的矢量長度法，取值采用二態(tài)取值方式。

通信風(fēng)險(xiǎn)矩陣評估法結(jié)果

通信風(fēng)險(xiǎn)矩陣評估法是能夠?qū)ο到y(tǒng)中的危險(xiǎn)進(jìn)行識別并進(jìn)行定性定量分析的安全分析評價(jià)方法。矩陣分析法不僅能夠?yàn)榘踩治鲈u價(jià)中分析出系統(tǒng)所存在故障的主要原因，還可以分析得到影響系統(tǒng)產(chǎn)生故障的潛在因素。

矩陣分析法是一種邏輯分析的方式，對于系統(tǒng)中所處的任意子系統(tǒng)產(chǎn)生故障導(dǎo)致系統(tǒng)整體產(chǎn)生高危險(xiǎn)性的故障后果進(jìn)行分析。在安全分析領(lǐng)域中，針對由多子系統(tǒng)構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)，任意非嚴(yán)重子系統(tǒng)故障因子多個組合導(dǎo)致對于系統(tǒng)整體產(chǎn)生不可挽救的影響，危害整個系統(tǒng)的運(yùn)營安全。

矩陣分析法可以通過對系統(tǒng)所能造成危害最大具有嚴(yán)重性破壞的事故作為子事件，分析得到可能導(dǎo)致其發(fā)生的所有子事件的集合，對其進(jìn)行安全控制以此來保證系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性，降低系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，矩陣分析法在安全風(fēng)險(xiǎn)分析中的有如下作用：1.在子系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)能夠使系統(tǒng)整體安全產(chǎn)生致命故障危害的概率；2.在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時，從安全的角度對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析；3.針對系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)缺陷以及導(dǎo)致系統(tǒng)故障的主要致命性缺點(diǎn)進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化；4.對于不同的系統(tǒng)優(yōu)化方案進(jìn)行故障分析安全評價(jià)，為系統(tǒng)的安全改進(jìn)提供方案選擇。

結(jié)論

綜上所述，運(yùn)用模糊理論對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估的方法在現(xiàn)代鐵路信號控制系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析中，有著很重要的應(yīng)用前景。無論是在通信控制器的研究階段，或是在通信控制器的工程階段，模糊理論中對風(fēng)險(xiǎn)做出評估的方式都可以破解傳統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果所欠缺的困難，并且還可以發(fā)揮專家的技術(shù)經(jīng)驗(yàn)優(yōu)勢，把有限的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果和專家經(jīng)驗(yàn)以及專家的理論推理組合起來，對通信控制器的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行合理評估。