城市軌道交通設施故障統計與分析

李平 方婷

摘 要：文章主要研究設施設備故障對我國城市軌道交通運營的影響，通過對近幾年國內外城市軌道交通運營中由于設施設備所引起的事故統計分析與分類，將事故分為四大要素：車輛原因、通信信號原因、供電原因、機電原因，將其進行了分級處理。通過構建城市軌道交通設施風險評估模型，建立風險因素指標體系，運用加權評分法和層次分析法確定因素指標的權重值。

關鍵詞：城市軌道交通;設施故障;加權評分法;層次分析法

中圖分類號：F127 文獻標識碼：A 文章編號：1005-6432（2022）04-0023-04

DOI：10.13939/j.cnki.zgsc.2022.04.023

1 國內外城市軌道交通運營現狀

我國城市軌道交通相對于國外來講發展較晚、發展速度過快，對城市軌道交通運營研究得還不夠深入，城市軌道交通安全運營體系還在不斷摸索和創新中。

國內城市軌道交通運營部分城市對安全管理系統不斷進行創新，構建了適合于各自城市軌道交通安全管控體系。上海等城市設立了管理方法，建立了地鐵安全責任風險責任抵押金，這激勵了工作人員對安全運營的重視，從而提高了防范能力。監控系統也是上海等城市的特點，可以實時對地鐵進行監控，這有效地降低了事故的發生。廣州等城市在城市軌道交通發展中不斷積累管理經驗，建立了風險管理平臺，實現了管理信息化。此外，我國城市軌道交通風險評估方法還在積極地研究當中。

國外地鐵相對于國內來說興起早，經驗富足，研究的更加深入。英國地鐵建成最早，他們將大量的地鐵事故進行數據統計，通過不斷地實驗與改進，確定了適合自己管理要求的地鐵安全管理與地鐵風險評估辦法。國外地鐵行情相對于國內來講已經成熟，但是國外還在不斷研究和摸索城市軌道交通安全運營。

2 國內城市軌道交通設施運營事故統計與分析

通過對2015—2019年北京、上海、廣州三地城市軌道交通設施運營事故原因的四大類和18個小類統計分析，事故發生率比較高的是車輛系統因素和通信信號系統因素導致的事故。具體統計如表1所示。

將事故發生率占10%以上的稱為A類事故;事故發生率在1%以上的稱為B類事故;事故發生率在1%以下的稱為C類事故。具體如表2所示。

通過大量調查統計發現，地鐵事故并非偶然，而是存在著一定的規律性。在不考慮人為和外在因素的情況下，對地鐵事故每年影響地鐵設備運營因素故障數據進行了分析。如圖1所示。

通過調查統計分析發現，地鐵事故具有突發性、規律性、多樣性、不確定性的特征。

突發性和規律性是由于地鐵設備自身不安全因素眾多，所以地鐵事故突發是在人們意料之中的。但也會發現，由于時間地理位置的不同，事故發生也似乎存在著某些規律。

事故種類的多樣性使地鐵事故種類繁多，如火災、屏蔽門故障、信號設備故障等，近幾年來，地鐵臥軌自殺、車門夾人等事故也常常出現。案例非常的多，人們每天乘坐的交通工具，看似安全無隱患，但其中事故種類非常之多。

事故的不確定性是指事故的發生是偶然的、不確定的，因為在許多地鐵事故中，都存在著人為的情況。所以地鐵安全運營是非常值得人們關注的。

3 城市軌道交通設施風險因素指標體系

城市軌道交通運營設備運營風險評估指標體系應在科學性、全面性、主導性、操作性及可比性原則的指導下，嚴格遵循評估指標體系的歩驟流程，建立綜合安全性水平結構體系。筆者將風險評估指標體系分為了三個層次：一級指標、二級指標、三級指標。根據統計得出了4個一級指標和18個二級指標，能夠更加有效地反映整個系統，具體數據統計如表3所示。

4 城市軌道交通設施風險因素指標權重

風險因素指標權重的確定方法有很多，如主觀賦權法、專家調查法、層次分析法、加權評分法、二項系數法、環比評分法、最小平方法等。文章主要運用了層次分析法和加權評分法對設施風險因素指標進行了權重的確定。

4.1 運用加權評分法確定指標的權重值

加權評分法是綜合考慮成本因素和非成本因素的評價方法。找到設施選擇的各種影響因素，根據各因素的重要程度確定相應的權重;對各因素由優到劣分成相應等級，并相應規定各等級的分數。將每個因素中各方案的排隊等級分數乘以該因素的相應權數，得到各候選方案的總得分，得分最高的候選方案所對應的位置即是設施的地址。

研究城市軌道交通設施事故風險評估，通過調查統計，根據確定的18個因素指標，在這18個指標中運用加權評分法來篩選出10個主要指標。統計結果整理如表4所示。

通過加權評分法構建的城市軌道交通設施風險評估模型，得出權重值。由表4不難看出，三級指標之間的權值相差不大，占比相對比較均衡。供電設備故障指標、制動故障指標以及車輛設備故障指標，在整個系統中權值占比重相對較低。

4.2 運用層次分析法確定指標的權重值

加權評分法相對于層次分析法來講不夠專業，所得權重值還不夠精確，不能作為唯一衡量的評估方法。所以接下來筆者運用層次分析法來確定因素指標的權值。

層次分析法是指將與決策有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，其特征是合理地將定性和定量的決策結合起來，按照思維規律把決策過程層次化、數量化。層次分析法適用于多因素、多層次且復雜的問題，其結構為：目標層、中間層（又稱準則層）、方案層（又稱措施層）。層次分析法的理論核心：復雜系統可以簡化為有序的遞階層次結構，決策問題表現為一組方案優先排序的問題。這種排序可以通過簡單地兩兩比對的形式導出。

準則層的指標選擇，根據數據統計選擇出了5個最重要的準則作為準則層的指標。構建層次分析法模型如圖2所示。

aij為要素i與要素j重要性比較結果，表5中列出9個重要性等級及其賦值。按兩兩比較結果構成的矩陣稱作判斷（成對比較）矩陣。判斷矩陣元素aij的標度方法如表5所示。判斷矩陣具有以下性質。

通過模型構建，可以看到筆者一共確立了五個準則，首先需要構造每兩個準則之間的比較矩陣（A矩陣），其次構造出一個5×5的判斷矩陣如下。橫向縱向依次代表：車門故障、車輛故障、信號故障、信號設備故障、供電設備故障。

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

已知CI值，CI的大小與性質如表6所示。

根據表6所示，CI=0.0543，無法確定是接近于0 還是CI值過大。于是筆者構造了CR變量，CR=CIRI。定義當CR變量大于0.1時，一致性檢驗不通過，當CR變量小于0.1時，一致性檢驗通過。RI是一個特定的指標，其隨機一致性指標具體數值如表7所示。n表示為n×n的矩陣。

根據表7所示，已知矩陣n為5，RI應為1.12。CR=0.05431.12=0.0484<0.1，一致性檢驗通過。

5 基于層次分析法對城市軌道交通設施因素指標的權值確定

通過以上計算過程，筆者確定因素指標權值，如表8所示。

根據權值分析，可以看出權值相差較大，其中車輛故障占比最重（0.52），超過了一半。其次是車門故障（0.22）和信號設備故障（0.134），占比重最小的是信號故障（0.093）。相對于加權評分法來講，層次分析法更為主觀一些，而層次分析法相對于加權評分法來講更加客觀一些。

6 結論

綜上所述，在城市軌道交通設施故障統計與分析中構建了設施風險因素指標體系，將以上統計出來的18個指標分為了三個等級并且進行了編碼。加權評分法與專家調查法相似，具有主觀隨意性，客觀性差。層次分析法將系統分層，分為了目標層和準則層。層次分析法能夠使人們明確結構關系，通過運算，權重值相差較大，車輛故障和車門故障占比重較大。通過加權分析法和層次分析法對指標進行了權重確定，雖然有差異，但都得出相同的結論，車輛故障因素占比最大，車門設備故障和信號設備故障占比較高，是城市軌道交通風險管理的應急物資科學儲備的關注重點。

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[3]何理，鐘茂華，鄧云峰.城市軌道交通危險因素分析[J].中國安全生產科學技術，2005（3）.

[基金項目]北京聯合大學2019年校級委托科研項目“基于城市軌道交通風險管理的應急物資科學儲備”（項目編號：WZ20201901）。

[作者簡介]李平（1964—），男，漢族，河北人，北京聯合大學現代物流研究所所長，研究方向：物流工程;方婷（1998—），女，漢族，北京人，北京聯合大學物流專業2016級。

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