基于事故樹的列車調車脫軌事故及預防措施

于春天 顧天鴻 代宏 張昊

摘 要：為了提高鐵路調車作業的安全性，基于事故樹分析法繪制出調車脫軌事故的事故樹模型，對模型結果進行分析，找出造成脫軌事故的主要因素和潛在因素，對每個影響因素進行重要度排列。在作業人員、設備檢修與維護以及作業環境等方面提出了防止調車作業脫軌事故發生的預防措施。

關鍵詞：調車事故，事故樹分析法，影響因素，預防措施

0引言

近年來，隨著科技的發展人們的生產水平不斷提高，對物質的需求不斷增多以及出行活動的增多，造成對鐵路客運和貨運的需求量不斷增大，所以提高鐵路的運營質量勢在必行。在鐵路運營過程中會發生各種事故，其中調車脫軌事故是比較常見的列車事故，調車脫軌事故會造成設備損壞，財產損失，干擾鐵路的正常作業，甚至會危及人身安全并破壞環境。

為了降低調車脫軌事故的發生，必須對調車脫軌事故影響因素進行分析，提出相應的預防措施，從而有效的降低調車事故的發生率。Dindar S和Kaewunruen S[1]等人利用貝葉斯網絡對鐵路系統進行安全評估。他們研究了極端天氣導致的脫軌事故，其研究結果可以使鐵路在極端條件下能順利運營。門金勇[2]運用事故樹分析法對人為失誤造成的調車事故進行分析，得出研究結果并提出合理的措施。張琢[3]對沈陽鐵路局2005-2008年發生的調車事故進行統計分析，提出控制調車事故的相關措施。石小玉[4]用事故樹分析原理對列車脫軌事故的原因進行定性、定量分析，提出針對性的防范措施。高守安[5]對濟南鐵路局某編組站的調車作業事故特征和原因進行分析，提出避免調車事故可采取的相應措施;李慶云[6]對駝峰中對稱道岔引發的脫軌事故進行研究，對駝峰作業提出了安全措施。

以上研究對鐵路可能發生的各種作業事故起到了很好的預防作用，同時也說明脫軌事故是鐵路事故中比較常見的，其發生的概率遠高于擠道岔、車輛溜逸等作業事故，因此對脫軌事故進行重點分析和預防是十分重要的。

本文通過用事故樹分析法，對已經發生的列車調車脫軌事故進行總結分析，找出影響列車調車脫軌事故的主要因素，提前對可能發生的事故采取適當的預防措施，有效避免鐵路脫軌事故的發生。

1 列車調車脫軌事故分析

1.1 脫軌及其分類

脫軌亦稱出軌，脫軌會造成鐵路損壞、人員傷亡、列車掉道甚至顛覆。脫軌情況比較復雜，主要是車輪橫向力過大或垂向力減小引起的，另外，損壞或歪斜的鐵軌、列車超速、列車或鋼輪異狀或是軌道上的障礙物，都會造成脫軌，兩個以上列車相撞時也極易發生脫軌[7]。

按照脫軌過程，脫軌可分為爬上脫軌、滑上脫軌、跳上脫軌、掉軌四種類型。當車速低速通過曲線，且車輪與鋼軌沖角為正值時，由于一側輪重減小，側向力增大，車輪的輪緣在滾動中逐漸爬上鋼軌而引起的脫軌，稱為爬上脫軌。當車輛低速通過曲線，且車輪與鋼軌的沖角為負值時，車輪在足夠大的側向力作用下，輪緣旋轉邊滑上鋼軌而造成的脫軌，稱為滑上脫軌。車輛高速運行時，由于激烈的橫向振動，或者由于車輪受到大的側向沖擊力，使車輪跳上鋼軌后脫軌，稱作跳上脫軌。車輛在不良線路上高速運行以及長大貨車通過曲線時，由于輪軌之間過大的側向力使得鋼軌橫向移動，引起軌距擴大，因而使車輪掉入軌道內側，稱為掉軌。

1.2 調車脫軌事故案例分析

以下調車脫軌事故案例由于其保密性，故引去具體的站名、車次及事故發生的具體日期。

案例一：某站二班一調第一批作業計劃是將第7勾801線1道摘掉10輛車（第一輛是隔離車），當機車推行到走行線3號道岔時，連接員發現該加鎖的道岔異常并立即停車。經檢查發現推進車輛的第一輛車左側第1輪，第2輪，第3輪，右側第3輪和第2輛車的左側第一輪均脫軌。事故原因：①設備因素造成列車脫軌，某局在該廠院內施工，將走行線3號道岔的枕木損壞，導致道岔連接桿彎曲，岔尖與基本軌位置偏移。②人為因素造成列車脫軌，站內的維修與檢查工作不夠仔細。

案例二：某站機務段DF51687機車擔當某場調車作業任務，司機在調車作業單機返岔時，未確認調車信號、未與車站進行調車聯控，不執行呼喚應答制度，盲目動車，越過關閉的D119號信號機，壓上正在轉動的129號道岔，引起機車前臺車進四股脫軌。事故原因：司機未執行調車聯控及傳呼應答制度，未確認調車信號開放，盲目動車。

案例三：某機務段某機車擔當該站乙調作業任務，由Ⅱ場6道掛兩輛工務軌道平車向南牽出運行時，因南頭第一輛軌道平車專用鐵鞋漏撤，調車列壓鞋運行至260號道岔轍叉心后引軌接頭處，鐵鞋卡滯，引發機后第一輛軌道平車脫軌。事故原因：違反基本調車制度，漏撤防溜鐵鞋。

1.3 調車脫軌事故因素分析

參照以上調車脫軌案例，并結合近年來國內外的研究總結，發現造成脫軌的三大主要影響因素如下：

（1）調車作業系統是一個龐大的工作系統，其涉及的部門較多，所以需要各個部門共同協作完成每一個調車作業，該系統中任何一個環節出現問題都可能引發調車事故。在調車工作中人占主導地位，雖然現在是信息化時代都是計算機在控制設備的運作，但是大多數環節還是得依靠人來完成的。如果調車人員能夠掌握足夠的技能、有良好的心里素質以及認真的態度是可以高效的完成調車工作的基礎[8]。

（2）設備因素

在調車系統中設備的好壞會影響調車的安全，即使鐵路對所應用的設備的標準有嚴格的要求，但是在實際情況下難免會有不當。所以各種設備在設計過程要嚴格把控，在保證設計安全性的同時也要保證使用的安全性，在應用的過程中要注意對設備的維修保養。駝峰、調出線、調車線、調機、調車信號機以及各種調速設備均是調車作業特定的設備。

（3）環境因素

影響調車的環境因素包括內部環境和外部環境，內部小環境指調車作業時的作業環境，也包括系統內的社會環境，即政治、經濟、文化等。外部大環境主要指自然環境，比如有些站段所處地區比較寒冷、地勢不平坦等現象會給調車工作帶來一定的影響。

2 調車脫軌事故樹建立與計算

2.1 建立調車脫軌影響因素的事故樹

基于某鐵路局調車脫軌事故統計整理，加上查找資料的過程中收集的事故類型對基本事件進行篩選，保證各基本事件相對獨立。列車調車脫軌事故的頂上事件（T）、中間事件（M）和基本事件（X），并通過事故樹的基本術語及符號將各事件間的邏輯關系通過樹的形式表示出來，各事件的情況詳見表1，脫軌事故樹模型如圖1。

脫軌事故樹如圖1所示：

2.2 事故樹模型的計算及結果

根據圖1的事故樹中頂上事件T，中間事件M，原因事件X之間的邏輯關系，建立調車脫軌事故樹函數，利用布爾代數法將函數化簡：

對事故樹函數T，運用布爾代數化簡法求出事故樹的最小割集：

根據事故樹函數T列出成功樹函數T'

同理運用布爾代數化簡法求出成功樹函數的兩個最小徑集為：

根據得到的最小割集對事故樹結構重要度排序，從上訴30個最小割集中可以發現每個割集都有兩個基本事件，X1和X2的結構重要度最大，其次是X3，X4…X17，則有：

2.3 概率重要度分析

根據上面得到的各基本概率重要度系數計算臨界重要度系數：

通過對事故樹的重要度分析中可以看出，基本事件結構重要度中司機未注意險情臆測行車和司機超速或調速不當的結構度所占比重最大，所以這兩個基本因素對列車調車脫軌的影響程度較大。概率重要度分析主要依靠X1、X2等這些基本事件的概率重要度系數大小對脫軌事故的發生進行定量分析，結果顯示除X1和X2這兩個基本事件的概率重要度最大且相等外其他事件都相等。在臨界重要度結果分析中可以發現，人員因素導致的脫軌概率最大，其次是設備因素，環境因素最小。

3防范脫軌事故的措施

3.1 提高職工的安全意識以及培養職工素質

為了培養職工的素質就需要有適應調車工作的教育培訓體系，車站可定期聘請專家舉辦安全講座，加強職工的安全責任意識。定期組織職工間交流典型事故案例，讓其認識到事故造成的嚴重后果，增強其責任感和使命感。同時，實施動態監控，確保安全檢查和監管到位。

3.2 加強作業技能培訓

借助車站現有的設備，定期組織工作人員進行實地操作演練，在條件允許的情況下可以定期進行安全崗位考試、定期總結學習安全事故教訓，加強一線職工的安全教育。其次要嚴格執行操作技能培訓及標準化操作規程，減少職工違規違章等不安全行為，減少事故的發生。

3.3 加強設備檢修與維護

車站的各種設備在日常應用時會出現老化、損壞、不靈敏等問題。因此，要加強日常檢查力度，保證設備養護正常，發現問題及時維修，并做好檢修記錄，定期對記錄內容進行專項排查整治。車站還可以加大資金投入力度，確保設備先進可靠。

3.4 改善作業環境

在所調查的事故中可以發現因環境因素造成的調車脫軌概率相對較小，但是這并不意味著可以將此問題忽略。在日常工作的過程中要為職工一個安全的工作環境，確保職工人身安全，減輕職工心理負擔，使其可以高度集中注意力地做好有關工作，降低人為失誤造成事故的概率。

4 結語

調車脫軌事故不僅對基礎設施、車輛和貨物造成損害，擾亂服務，甚至造成人員傷亡并危害環境，也會對經濟造成一定的損失。所以對于造成調車脫軌事故的影響因素的分析應該引起有關人員的高度重視。

通過建立事故樹查清事故因素，研究各種因素的內在聯系并進行深入分析，有針對性地作出防范措施，從而高效率的防止鐵路脫軌事故的發生。

參考文獻

[1]Dindar S.Kaewunruen S.An M.et al.Bayesian Network-based probability analysis of train derailments caused by various extreme weather patterns on railway turnouts[J].Safety Science.2017.12（28）：20-30.

[2]門金勇.鐵路調車人因事故的控制與管理研究[D].北京：清華大學.2008.

[3]張琢.鐵路調車作業事故分析及對策研究[J].中國鐵路.2009.2（3）：26-30.

[4]石小玉.列車脫軌事故樹分析[J].浙江焦化煤氣集團有限公司.2011.4（39）：52-54.

[5]高守安.車站調車作業事故原因及對策[J].中外企業家，2017（11）：224.

[6]李慶云.駝峰6#對稱道岔調車慣性脫軌防控技術的研究[J].上海鐵道科技，2017，000（002）：43-45.

[7]周新力.基于灰色系統與事故樹的列車調車脫軌事故預測與評價研究[D].南昌：華東交通大學.2018.

[8]門金勇.鐵路調車人因事故的控制與管理研究[D].北京：清華大學.2008.