城市轨道交通概述
城市轨道交通概述范文第1篇
关键词 新交通系统，城市轨道智能交通系统，综合监控系统，旅客向导系统
智能交通系统(IntelligentTransportationSys em，简称ITS)是最近十几年提出的新概念。从城市交通系统来看，无论是公共交通，还是非公共交通部分，ITS的研究还仅局限在道路交通，对于城市轨道交通鲜有涉及。
从另外角度讲，城市轨道交通系统作为先进的公共交通系统(APTS)组成部分，已被纳入ITS体系。但由于城市轨道交通的独特性，城市轨道智能交通系统(UrbanMassIntelligentTransportationSystem，简称UMITS)各组成要素与传统ITS不同，可以将其作为独立的系统进行研究。ITS(主要指道路)所解决的本质问题是:如何将交通高峰时期的车辆有效地分布在道路网中，尽量缩短人们的出行时间[1]。城市轨道智能交通系统的研究对这一本质问题的解决提供了新的思路。即将交通高峰时的部分人流有效地分布在城市轨道交通网中，并间接影响与之相关的城市道路交通网。这意味着，U MITS与道路ITS相结合，将构成相对完整的城市智能交通系统。对这一本质问题的解决将产生实质性的影响。
1 城市轨道智能交通系统及其基本构成
1.1城市轨道交通系统的特点
广义的城市轨道交通以轨道运输方式为主要技术特征，是城市公共客运交通系统中具有中等以上运量的轮轨交通系统，在城市公共客运交通中起骨干作用[2]。
城市轨道交通与地面常规交通方式相比，具有运量大、速度快、能耗低、污染少、可靠性强、舒适性佳、占地面积少等优点。另外，城市道路拥堵是世界性的通病。道路不可能无限地拓宽、增加，道路ITS也不可能从根本上解决交通拥堵。而城市轨道交通的建设，则可有效减少地面交通车辆，是缓减道路拥挤的方法之一。而随着城市交通中轨道交通客运份额的增大，对其智能化、系统化的研究也就日趋重要。
1.2 城市轨道智能交通系统的提出
城市轨道交通概述范文第2篇
关键词:城市轨道交通;空间资源;综合利用;经济效益
1城市轨道交通空间资源综合利用的相关概述
1．1城市轨道交通空间概述
根据相关的时间调查研究我们可以看出，城市轨道交通已经逐渐成为人们出行的重要工具，其作为一种公共客运交通方式，能够给人们的生活提供一定的便利，节省时间。所谓城市空间，主要是指城市中开展并进行的多种社会经济活动及人们日常生活共同组成的部分，从整体上来讲，是城市中的地表区域。从一定意义上来讲，城市空间应当是一种基于人们生活所分离出的面积，是人们生活、活动、工作、学习的空间，也是当前我国大多数城市结构的重要组成部分。但根据相关的调查研究我们得知，我国大多数城市地上空间开发基本处于饱和状态，在这样的背景下如何大力发展地下空间成为城市持续建设所面临的主要问题。基于此，地铁、轻轨的出现不仅仅减轻了地面交通压力，也在一定程度上改善了大多数城市中现存的拥堵问题，并且对我国传统的城市格局进行了创新改革，打破了传统单一的空间结构。
1．2城市轨道交通沿线的土地应用
1．2．1轨道交通对土地的影响一方面，轨道交通占地面积较大，比如车站轨道等等。从一定意义上来讲，相关管理人员及工作人员可以基于廊道效应对其效益进行深入分析。具体而言，其主要表现为由中心向外部递减，由此我们可以看出，在城市轨道交通空间结构划分的过程中，土地资源会直接影响轨道交通的沿线经济，土地开发商在进行开发的过程中，应当将集成化和多元化作为重点内容，使其更多的为商业及服务业服务;另一方面，轨道交通的快速发展在一定程度上加快了沿线城市的发展进步，使得人口流动及产业规模发展速度加快，因此对于这部分城市而言，应当集中开发房地产项目。
1．2．2沿线土地价值的影响随着城市轨道交通的不断发展，车站距离的延长使得可达性不断下降，随之而来的是土地价值的不断降低，本文对轨道交通车站周围的土地价值最大影响范围进行了深刻分析与研究，这样的范围我们在一定程度上将其称之为合理区，主要是指人们通过步行或是骑行的方式能够达到车站的平均距离。从这个层面上来讲，大多数居住在合理区的人们由于可达性高，在日常的生活和工作中更希望通过步行的方式到达车站。基于此，相关研究人员应当科学合理的设定人们步行到达车站的时间与距离，根据相关调查研究显示，城市中心区域距离车站的最佳位置为325米，而郊区则在500米左右。
1．2．3区间土地价格一方面，区域内土地价格会上升。具体而言，城市轨道交通的建设范围表明了房产的集中性。在建设范围内的土地需求较高，同时价格也会随之上涨;另一方面，区间土地价格呈现出区位性的特征。具体而言，城市轨道交通的建设使得土地的区位从根本上发生了变化，区位的可达性在一定程度上缩短了距离，同时，交通网络的不断完善使得人们的出行时间大幅降低。在这样的背景下，人们越来越重视生活质量的提高及效率的提升，而城市轨道交通的出现充分满足了人们的多元化需求，缩短时间，提高效率，改变了土地特征。
1．3轨道交通站内空间的应用
一方面，经济效益的提升。根据相关实际调查研究我们可以看出，当前我国大多数地铁、轻轨在站内都设置了相应的广告，科学有效的对广告资源进行运用能够提高经济效益，进一步推动城市进程的发展建设。相比于普通的电视、传媒等等传播方式，地铁、轻轨在广告传播中的效果更为显著，常见途径主要包括户外广告、列车内广播，如LED屏、站内杂志、电梯扶手等等。另一方面，最大程度实现了商业的开发应用。从一定意义上来讲，对城市轨道交通商业价值的一种挖掘，也体现在对空间综合利用的维护上。第一，轨道交通站客流量增大，能够提高商业效果。例如，设置商业街店铺、换乘点，满足乘客购物、娱乐、处理其他业务等等的需求。通过这样的方式，换乘站能够实现商业经济效益的不断提升;第二，车站与城市建筑物之间的有效融合。众所周知，建筑物具有一定的交通枢纽能力，能够为人们提供更为便捷的出行方式。在这样的背景下，城市轨道设计人员可以根据周边建筑物的结构造型、层次高低，分析其平面、几何关系，并进行有效的连接，通过这样的方式使得客流量与交通流量充分发挥出其空间形态的价值。
2城市轨道交通空间资源综合利用的经济效益分析
2．1外部经济效益理论分析
所谓外部效应，主要是指某种商品，生产者与消费者以外的人也能从一定程度上获得收益，而这样的收益并不需要额外付出成本。根据上文我们可以看出，地铁、轻轨等交通工具的出现，缓解了路面压力，并且优化了城市环境，能够推动现代社会文明城市的建设。在这个过程中，如果相关的受益人能够将所获得的50%的收益进行轨道建设，那么可以在一定程度上减少使用者的投入，并获得更高的经济效益。
城市轨道交通概述范文第3篇
[关键词]城市轨道；交通设备；维修模式；现状
中图分类号：U284.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0063-01
引言
我国不断发展的城市轨道交通，已经成为市民出行的主要方式。轨道交通的可靠安全运行显得越来越重要。保证轨道交通的可靠安全性的一个重要环节就是运行设备的维修情况，但是数量巨大、品种繁多又分布广泛的运行设备，并且有些设备还具有较高的专业性与系统性、有些甚至还有极高的价值。采用哪一种方式对轨道交通运行设备的安全性给予保障，需要轨道交通的运营者认真思考。以下主要分析轨道交通设备维修模式的现状。
1 轨道交通维修模式现状
城市轨道交通设备维修模式，在长期实践中形成了定期、事后和状态维修三种模式。随着社会发展，国内外出现了多种维修模式或理念，包括RCM、TPM、维护、智能维护以及绿色设备管理与维修模式等。
2 维修设备情况的现状
（1）信息因为不能及时有效的共享，降低业务间的协同效率；
（2）维修设备的工具、人员使用效率下降；
（3）由于管控手段不足，人员素质不够造成维修管理层面不能实现精细化、标准化；
（4）物料消耗、人工成本高。因此，采用计算机维修管理一体化系统对城市轨道交通设备维修进行管理，对维修设备工作进行优化，将会成为未来城市轨道交通维修设备这一重要工作环节的发展趋势.
3 当前维修决策建模与算法
对传统维修模式的创新，具体应该注重设备可靠性与安全性。设备的固有可靠性与安全性是由设计制造所赋予的特性， 有效的维修只能保持而不能提高。同时设备故障有不同的影响或后果， 应采取不同的对策。故障后果的严重性是确定是否做预防性维修工作的出发点。在设备的使用中， 故障是不可避免的， 但故障引发的后果却是不尽相同， 重要的是预防有严重后果的故障。设备的故障规律是不同的， 应采取不同的方式控制维修工作时机。具体的维修决策模式创新如下：
3.1 维修决策模型现状
维修决策建模和优化技术与上述的宏观维修理念不同采用定量化的方式描述系统或设备的工作状态并以追求最大维修效益为目标，优化和指导维修工作，使得维修决策结论更具科学性和可信性。
3.1.1 维修策略的分类
在地铁推行RCM 过程中， 综合考虑到现行的维修策略分类、各种策略间无概念叉或重叠，以及便于实施操作等几方面的因素， 在明确各种维修策略的适用条件、使用范围基础上， 对各种维修策略的逻辑关系进行了梳理，提出了以下维修策略的分类模式，如图1所示。
3.1.2 维修策略的决策原则
（1）以可靠性为中心。
（2）符合设备、系统固有的维修需求。RCM 策略是通过故障的严重程度（即故障后果） 和维修的可行性， 在定期维修、状态预防维修、事后维修和定期报废等方式中进行抉择。
（3）选择设备维修策略的一般原则是：通过维修， 恢复设备规定的功能， 提高设备可靠性或者消除设备维修前存在的缺陷， 并充分利用零部件的有效寿命；同时在保证可靠性的前提下， 力求使维修费用与设备停修造成的经济损失两者之和为最小。
（4）兼顾维修资源的优化配置， 提高维修价值。
3.2 维修策略决策方法及优选实例
目前对于维修策略选择的研究大部分还是从定性的角度进行论述， 针对性不够，模糊性较大，很少有定量的研究。比较实用的方法中提出的用逻辑决断图法进行决策，需要定量方法在策略决策时给予支撑。下面的实例以逻辑决断作为定性分析，灰色局势决策法作为定量评判，定性和定量相结合， 共同实现维修策略决策。
3.2.1 逻辑决断图法
对于有严重故障后果的关键设备， 首选状态检测维修，技术不可行时也必须采用定期计划维修策略； 对于故障后果一般或较重的主要设备， 除故障突发特殊情况下， 都应采用定期计划维修； 对于故障后果较小的次要设备， 采用事后维修的策略。
3.2.2 灰色局势决策法
灰色系统理论着重研究概率统计、模糊数学所难以解决的不确定性问题，是专门解决灰色系统多目标决策问题的一种方法，并据此进行方案的排序优选。
4 维修决策支持系统
随着计算机技术、传感技术的进步，对维修决策管理的信息化需求越来越迫切。智能决策支持系统，对多部件复杂设备在周期性预防维修和视情维修同时存在情况下，能够重新调整周期性预防维修时间，给出最优的维修时间和维修方案。
5 设备维修管理信息化模式的开发
科学性与可操作性的结合是维修管理实践中需要很好研究的问题， 大多数管理分析人员来自生产维修第一线， 虽然有着丰富的经验， 但对管理模式分析过程中具体的数学模型、计算方法缺乏研究， 因而开发界面友好、可操作性强的设备故障管理软件是解决实际维修管理的有效途径。同时， RCM 项目分析内容丰富， 数据量大， 处理过程相对繁琐，若纯粹以手工方式进行计算与分析， 也不利于工作效率的提高， 因此为实现RCM项目分析的程序化、可操作化而开发的设备故障管理信息化软件系统，也是现代维修的必然需求。
6 结语
总而言之，我国目前许多大中城市都在加速建设城市轨道交通系统，特别是在城市轨道交通迅猛发展的阶段，我国需要对城市轨道交通系统的维修决策体系进行深入研究，建立城市轨道交通系统维修管理规范以提高运营维修决策能力、设备运营安全可靠性及经济效益。同时，为使城市轨道交通设备维修管理实现智能化、信息化，提高维修决策的准确性和可靠性，维修决策支持软件在城市轨道交通系统中的开发应用方面也需要进一步深入研究。
参考文献
[1] 赵慧祥.城市轨道交通系统的运营安全性与可靠性研究[M].2012.2
[2] 王文义，张洪芬.维修策略的概念、方法和模型[J].运筹与管理.2013（2）：95-98.
城市轨道交通概述范文第4篇
关键词：城市轨道交通 安全事故 坍塌 乘客坠落和踩踏 预防措施
中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）05（a）-0154-04
近年来，随着国内经济的快速发展和城市规模的持续扩大，居民日益增长的出行需求与城市交通缓慢发展的矛盾逐渐加剧。在大中型城市，道路拥堵已对人们的日常生活造成了很大困扰，绿色出行被社会推崇。与客运轮渡、公共电汽车和出租汽车等其他交通方式相比，轨道交通具有运能大、效率高、低碳环保等突出优势，故引起了广泛关注[1， 2]。通过对各种交通方式承载客运量占总客运量的比例进行统计发现，与其他交通方式不同，轨道交通客运量的占比呈逐年上升趋势。因此，城市轨道交通的重要性将日益突出。
目前，多座城市纷纷规划轨道交通配置，共同掀起了轨道交通建设的热潮，使我国轨道交通运营线路总长、线路数量和车站数量等均呈快速发展、逐年递增的趋势。该种交通方式的高速发展也在一定程度上缩小了城市距离、刺激了交通客运量的快速增长。然而，轨道交通的快速发展伴随着安全事故频发，故对近年来城市轨道交通安全事故进行统计和分析，可以为今后轨道交通建设和运营阶段风险评估及预防提供参考。
1 城市轨道交通工程安全事故概述
城市轨道交通系统复杂、技术要求高、建设周期长，运营场所人员密集，一旦发生事故，易造成恶劣的社会影响[3， 4]。依据国家住房和城乡建设部建设工程事故快报，并结合相关公开报道，梳理了2003年―2016年共253起轨道交通事故案例。统计发现，近年来随全国城市轨道交通的快速发展，安全事故数量整体呈上升趋势，如图1所示。
从图1发现，2008年―2011年发生的事故数量相对较多，主要原因是该阶段全国各地轨道交通建设热潮爆发，线路数量和里程较之前显著增加，而建设与运营经验不足、企业安全意识淡薄和安全管理薄弱、行业安全监管力度不够。2012年以后事故数量有所回落，这与各地建设与运营经验的逐步积累、相关技术装备的升级与进步、行业安全监管力度以及企业自身安全管理能力的提高等密切相关，不仅有效控制了事故发生的概率，而且大幅提升了城市轨道交通建设施工和运营服务的安全水平。然而，随着更多城市加大轨道交通建设投入，线路网络化和制式多样化与技术和人才储备协调发展的矛盾日渐凸显，再加上压缩规划和建设工期现象普遍存在，致使2015年以后事故数量呈现略微增加趋势。不过可以预测，随着技术成熟度和事故应急处理能力的完善，事故数量将逐渐减少。
上述统计事故中，建设阶段的事故数量和死亡人数明显高于运营阶段（详见图2）。这主要是由于工程建设现场施工人员和机械设备种类繁多，多工种交叉并行作业，各施工单位自身管理水平参差不齐，交接界面不能始终做到整齐划一，多因素并存易导致事故的发生，甚至人员死亡。而轨道交通建成投入运营后，一般安全措施配置相对完善，管理更加系统化、精细化，故运营阶段的死亡人数大幅下降。然而，运营阶段人员密集、乘客安全意识不强和自我保护能力较弱、设备突发故障多、应急处理措施难以及时实施等，导致该阶段受伤人数激增。
2 工程建设阶段安全事故统计与分析
事故发生的位置可分为车站、区间和车辆基地。根据统计数据，177起建设阶段安全事故中，50.7%的事故发生在车站，42.8%的事故发生在区间，而发生在车辆基地的事故概率仅占6.5%。在轨道交通建设过程中，车站和区间作为工程主体，结构复杂，再加上地下结构作业空间小、设备设施多、作业人员密集、逃生不便以及受工程沿线地质环境影响较大，易引发事故，甚至造成严重后果。而车辆基地多为地面建筑施工，作业空间宽敞，作业环境和建筑结构相对简单，因此事故发生概率较低。
建设阶段发生的事故类型主要有坍塌、物体打击、高处坠落等12种，如图3所示。其中坍塌事故发生概率最高，约占事故总数的49%，事故后果也最为恶劣，共造成了166人伤亡。因此，坍塌应被列入工程建设阶段重点预防的事故类型。坍塌事故主要受勘察设计、施工、水文地质和环境等因素综合作用的影响，如图4所示。根据坍塌事故原因解析，提出预防措施及建议如下。
（1）工程勘察阶段，应重点探明工程沿线是否存在影响施工安全的断裂、淤泥、砂层、空洞、孤石等不良地质条件，是否存在上下地层软硬不均等地质突变情况以及暗渠、地下管线等构筑物，探明地下水位、地表水系与建设工程的相互位置关系，为工程的后续设计、施工和运营管理提供准确的参考依据。
（2）鉴于轨道交通线路里程一般较长，且多位于人口密集区域，线路穿、跨越建构筑物、桥梁、河流、地下管线等已成为普遍现象，故需重点关注此类特殊地段以及不同施工方法交界处的线路平面、纵断面和地下结构的施工技术方案设计，并对重大专项技术方案进行论证和评审，确保设计方案安全可行。
（3）对基坑、不同结构断面交界处等关键部位及周边建构筑物合理布置监测点，实时监测并对监测数据及时分析，发现隐患立即整改完善施工方案。
（4）轨道交通工程规模庞大，涉及专业多，建设过程中存在多单位交叉并行作业，建设单位应履行牵头职责，栏癜压兀选择有资质、负责任的施工和监理单位，做好各单位间的组织协调与管理工作，建立相关方诚信评价体系，积极督促各单位提升自身的安全管理水平。
3 工程运营阶段安全事故统计与分析
与客运轮渡、公共电汽车、出租车等客运方式相比，城市轨道交通在运营阶段具有快速高效、乘车环境舒适的独特优势，但也具有规模庞大、系统复杂、人员密集易引发事故的弊端。随着城市轨道交通线路网络逐渐建立，更易出现一条线路行车中断、多条线路列车延误的连锁效应，尤其在北京、上海等大型城市的客流高峰时段，会进一步扩大事故的后果和影响。
3.1 运营阶段事故类型及人员伤亡情况
根据统计数据，76起运营阶段安全事故中，类型主要有乘客坠落和踩踏、行车延误等6种，详见图5。可以发现，乘客坠落和踩踏事故不仅发生概率最高，而且伤亡人数也较多。行车延误一般不造成人员伤亡，然而发生概率较高，且一旦发生通常会造成乘客大面积滞留，若不能及时恢复，易导致群体恐慌，进而增加踩踏等二次事故的产生机率。列车相撞和脱轨事故虽然发生概率较小，但如果发生，易造成人员群死群伤、影响极为恶劣。另外，国内案例统计中的火灾事故仅发生4起，造成18人伤亡，结合国外典型火灾爆炸事故所造成的恶劣影响（例如2003年2月18日韩国大邱市地铁人为纵火事故造成198人死亡、146人受伤、289人失踪以及2010年3月29日莫斯科市地铁连环爆炸事故导致40人死亡、近百人受伤），则该类事故也应加以重视。
3.2 运营阶段典型事故原因分析及预防措施
（1）乘客坠落和踩踏
乘客坠落和踩踏主要包括乘客由站台坠落至车站轨行区（简称坠轨）、乘客从电扶梯上坠落并导致的踩踏。自轨道交通运营以来，乘客坠轨事故时有发生。这不仅与现代社会生活节奏快、精神压力大导致部分人滋生厌世情绪有关[5]，而且也与车站未设置站台门有很大关系。未设置站台门不仅为部分有厌世情绪的乘客有意坠轨提供了客观条件，也导致了客流高峰时段部分乘客被无意挤下站台而受伤甚至死亡。因此，站台门的设置并正常运营至关重要。目前，国内部分轨道交通线路由于建设较早而未设置站台门（如武汉市轨道交通1号线）或后期已加装站台门但尚未投入使用（如北京地铁1号线和2号线），导致几乎每年均有坠轨事故发生，故应引起充分重视，积极推进站台门的安装与使用，并加强对乘客安全乘车的宣传提示和对站台的监控、巡查，发现乘客出现异常状况时，及时采取应急处理措施。此外，电扶梯的安全运行同等重要。乘客从电扶梯上坠落主要有两方面原因，一是电扶梯本身的故障或缺陷引发电扶梯急停或突然逆行，造成乘客难以站稳而坠落、踩踏；二是乘客违反安全乘梯规定而造成人员或大件行李的坠落，并引发踩踏。所以可通过进一步提升对车站电扶梯的安全管理与维保力度，加强对车站客流量的监控和乘客安全乘梯的宣传教育，在事故易发时间段或客流量较大时，采取专人看守、引导等措施来降低事故的发生概率。
（2）行车延误
据统计，行车延误事故多由供电系统、信号系统或车辆系统故障引起。随着城市轨道交通行业的蓬勃发展，国内信号、车辆等专业技术得到了显著提升，但各项技术之间的衔接尚存在一些预先考虑不到的问题，导致信号、车辆等关键系统故障频发，进而引发行车延误。此外，异物侵限、结构渗漏水、地下水位过高等其他因素也会直接或间接地造成行车中断或延误。因此，可从技术升级、提高施工质量、加强线路巡检与维护等方面着手预防行车延误事故。
（3）列车相撞、脱轨
统计的列车相撞和脱轨事故仅3起，分别由供电故障、调度人员违章操作、因施工质量差引发异物侵限等造成。该类事故发生概率虽然不高，但影响不容忽视，共造成273人伤亡，故应在各个环节严把质量关、加强人员培训和线路巡检，以最大限度降低事故发生的概率。
（4）火灾爆炸
统计的国内火灾爆炸事故共4起，事故原因主要为电气火灾、乘客携带易燃物品乘车以及人为纵火等。杜宝玲[6]统计国外典型地铁火灾事故时，发现11%的事故是由纵火、爆炸等人为破坏引起的。因此，应充分吸取国内外相关事故的经验教训，优化轨道交通消防系统的设计，完善应急救援体系，并加强轨道交通安检和反恐能力的建设，实现防患于未然的最终目的。
4 结语
与客运轮渡、公共电汽车和出租汽车等其他交通方式不同，轨道交通客运量占客运总量的比值呈逐年增加趋势，其重要性日益突出。统计发现，轨道交通工程建设阶段的事故数量和伤亡人数明显高于工程运营阶段。在工程建设阶段的各类事故中，坍塌事故发生概率最高，约占统计事故数量的49%，事故后果也最为严重，故从工程勘察、方案设计、过程监测以及完善相关安全评价体系方面提出了相应的A防措施和建议。在工程运营阶段，针对发生概率和伤亡人数均较突出的乘客坠落和踩踏事故，提出了车站设置站台门并保证正常使用，加强安全宣传教育、增加监控巡查以及应急处理等措施。对于其他典型事故类型，也进行了相应的原因分析及建议。
综上所述，随着各地城市轨道交通建设的日益推进，线路网络化运营趋势逐渐加强，轨道交通建设和运营安全就更为重要。所谓以史为鉴，可以知兴替，只有认真总结并充分吸取以往的事故经验教训，才能为今后城市轨道交通行业安全生产工作的进步保驾护航。
参考文献
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[2] 冉茂平.绿色交通理念在城轨规划中的运用研究[J]. 现代城市轨道交通，2008（2）：27-29.
[3] 姚国伟，吕高峰，杨永平，等.某地铁车站基坑坍塌引发的施工安全问题[J].都市快轨交通，2008，21（2）：71-74.
[4] 陈菁菁.城市轨道交通重大运营事故和灾害分析[J].城市轨道交通研究，2010（5）：41-45.
城市轨道交通概述范文第5篇
关键词 城市轨道交通,安全性,可靠性
虽然城市轨道交通的安全性与可靠性要远高于其他交通方式[1],但由于城市轨道交通系统的运营工作牵涉到城市千百万乘客安全正点出行,对建设和谐社会的影响重大,所以必须不断地研究和提高整个系统的安全性与可靠性水平。城市轨道交通系统是人-机-环境三方面相互作用的包含多种专业设备(设施)的结构非常复杂的客运系统,它的安全性与可靠性不仅要在规划、设计、建造时给予充分考虑,并且在运营管理中也要不断研究、改进和提高;不仅要考虑单个设施(设备)的安全性与可靠性,还需要从系统的角度整体研究其安全性与可靠性问题,发现各种潜在的不安全因素和故障模式,为整个系统的安全运营管理工作和设施(设备)改造计划提供理论依据。
对于我国城市轨道交通系统的安全性与可靠性研究,目前无论是理论研究还是应用实践层面,均尚未形成完整的体系[2]。本文采用系统工程的观点,阐述城市轨道交通系统安全性与可靠性的概念,探索整体研究轨道交通系统安全性与可靠性的方法,构建城市轨道交通系统安全性与可靠性工程框架以及管理组织结构和信息流程框架。
1 城市轨道交通系统安全性与可靠性概念
1.1 安全性与可靠性及其相互关系
安全性与可靠性是两个不同但又有密切联系的概念。在理论研究或应用研究领域,安全性与可靠性一般是分开来进行研究的,虽然它们的有些研究方法是一样的,但并没有统一的定义标准。一般来讲,“安全”表示系统的“完整”与“稳定”状态,安全性是指系统保持这种状态的能力。安全状态被破坏是因为意外事件的发生,即通常讲的“事故”发生,其特征指标是人员伤亡、设备财产损失或环境危害的程度。“可靠”表示系统性能的“保证”与“可信赖”,可靠性是指系统性能“保证”与“可信赖”的能力。可靠状态被破坏是因为自身某些能力的下降或消失,即通常讲的出现“故障”,其特征指标是系统某些性能下降或丧失的程度。
当某个系统的可靠性出现下降,则容易出现故障;当故障出现后,不仅造成系统性能的下降,而且可能会导致事故的发生,即系统安全性下降。反之,当有事故发生时,系统性能会下降或无法运转,此时的事故从可靠性角度讲就是故障。所以有时人们将“事故”与“故障”混用,但一般在安全性研究中用“事故”来描述事件,在可靠性研究中用“故障”来描述事件。
1.2城市轨道交通系统的安全性与可靠性
对于城市轨道交通系统,安全性指在系统运营过程中,保障“乘客和员工不受伤害以及设备(设施)不遭破坏”的能力;可靠性指在系统运营过程中,保障“乘客准时到达目的地”的能力。通常所讲的“保障乘客安全正点旅行”即包含了系统安全性与可靠性两方面的概念。
保障“乘客和员工不受伤害以及设备(设施)不遭破坏”的能力包含了两个方面,即不发生意外的安全(safety)和免遭破坏的安全(security);对应的事故也有两种,即意外发生的事故(accident)和故意造成的事件(incident)。
保障“乘客准时到达目的地”的能力也包含了两个方面:一是运输容量能力,二是列车按计划正点运行能力。因乘车人多造成拥挤而导致无法登乘、列车无法准时出发,以及由此引发的后续列车运行延误和车底周转延误属于前者;因技术或管理原因造成的运营中断、列车延误,以及由此引发的后续列车运行延误和车底周转延误,或维修延误造成的列车运行延误等属于后者。
另外,城市轨道交通系统的可靠性也可用保障“乘客方便舒适地旅行”的能力来表示。如车站的乘客引导系统、自动售票机、兑币机、残疾人电梯、车箱内饰设施等,这些设备发生故障可能并不影响列车的正点运行,但会给乘客带来不便或不舒服。此项能力可作为更高一级的可靠性能力,即正点运营可靠性基础上的服务质量可靠性。
1.3 城市轨道交通系统安全性与可靠性指标
系统安全性指标可以用整个系统或某条线路的人员伤亡率和设备(设施)损失率来反映保障“乘客和员工不受伤害以及设备(设施)不遭破坏”的能力。
系统可靠性指标可以用整个系统或某条线路的运营可靠度、运营恢复度及运营利用率等来表示保障“乘客准时到达目的地”的能力(具体定义与计算另文阐述)。
2 城市轨道交通系统的安全性工程框架
安全性工程也可称为安全系统工程或安全保障体系,内容包括了安全生产、安全管理、安全技术、劳动保护、事故应急与调查处理以及安全性研究等各个方面。对这些工作制定的一系列计划、安排、实施、检查等措施方案或规章制度统称为安全性工程大纲[2]。与这些安全工作相关的理论或应用研究都可以称为系统安全性研究。所有针对人不安全行为和物不安全状态的分析、发现、评价、监控、预防, 以及变为事故后的应急、救援、调查、处理等,都是安全性研究的内容。
城市轨道交通系统有许多保障安全运营的技术和管理措施。如上海地铁运营有限公司管辖的轨道交通系统,技术层面上采用了大量的监视与控制系统(ats,atp,fas,scada,bas等)及各种维修(维护)措施;管理层面有分级安全管理组织、安全管理制度、运营质量管理体系、设备维护管理系统、管理信息系统、应急预案等机制。这些技术和管理措施以及对它们的研究工作应该按照系统工程的原则建立一个统一的体系。本文针对城市轨道交通系统的结构与运转特点,构建了城市轨道交通系统安全性工程框架,如图1所示。
2.1 安全技术体系
安全技术体系包含了各种安全保障或事故预防的技术措施,一般在线路设计建造时实现,也可在既有线改造时实施,主要有设备(设施)的固有可靠性提高、冗余、监控、检测、维护、维修、保护等技术措施;按专业可分为车辆、线路、通号、供电、客运等的安全技术措施;按区域可分为控制中心、列车运行、车站、隧道、桥梁、变电站、车辆段、通号基地等的安全技术措施。
2.2 安全管理体系
安全管理体系包含了安全管理组织结构、各种安全活动计划、安全制度等内容。本文根据城市轨道交通系统管理组织结构的现状,提出了轨道交通系统安全性与可靠性管理组织的结构框架(见图2)。图中的安全组织结构为三级安全组织管理体制:公司决策层有分管安全性与可靠性的负责人;中间管理层有专门负责安全性与可靠性的职能部门;各专业分公司操作层有专职安全性与可靠性的责任小组。职能部门负责安全性与可靠性管理制度的制订及实施情况监督、安全性与可靠性信息管理系统的管理、安全性与可靠性分析评估及预警系统的管理等工作。责任小组负责事故与故障信息的录入、相关制度执行情况监督等工作。通过安全性与可靠性综合信息平台实现安全性与可靠性的动态管理。
2.3 事故应急体系
事故应急体系由应急技术与应急管理(应急预案)组成,主要有应急救援、应急运营、应急装备、事故处理等方面的内容。由于事故应急的重要性以及必须具备快速响应和联动调度的机制[3],所以列为单独的一个体系。
2.4 安全性研究体系
对于城市轨道交通系统,安全性研究体系主要有五个方面的内容:安全技术研究;安全管理研究;事故应急机制及预案研究;事故调查分析;系统安全性分析与评价。安全性研究的核心是发现、分析和评价系统中存在的不安全因素[4],研究和开发各种针对高危险状态的监控系统、检测技术、事故预防和应急措施,制定防止不安全因素转化为事故发生和事故发生后减少损失的安全管理规章制度,以及对这些规章制度的实施、检查及评价等。
在安全性研究的所有内容中,最基本的是安全性分析和安全性评估[4]。目前国内外研究及应用得较成熟的安全性分析和评估方法或理论主要有初步危害分析、事故树分析、事件树分析、因果分析图法、安全检查表法、事故致因理论、安全行为论、综合安全评价、安全管理体系评估法等。这些理论或方法主要可归纳为两大类:一类为分析类,即发现隐患,识别危险性,寻找原因;另一类为评价类,即确定危险程度或安全程度。而评价又可分为两类:一类是系统内部各危险行为或状态的分析评价,确定出各种不安全行为或状态的危险程度高低,给安全管理工作提供参考;另一类是比较评价,即确定影响系统安全性各个因素的重要程度和好坏程度,用于安全性评比。
3 城市轨道交通系统的可靠性工程框架
可靠性工程包括了可靠性与维修性两方面。可靠性工程是指依靠相关的可靠性理论,对具体系统进行的可靠性与维修性设计、分析、试验、评估、改进、提高等工作。对这些工作制定的一系列计划、安排、实施、检查等方案或规章制度统称为可靠性与维修性工程大纲。对这些工作进行的理论或应用研究统称为可靠性研究。可靠性理论的研究主要有可靠性数学、可靠性与维修性模型、可靠性与维修性分析、可靠性与维修性预测与增长、可靠性与维修性试验、可靠性与维修性管理等。而可靠性应用研究是指依靠相关的可靠性理论,对具体系统进行的可靠性设计、分析、试验、评估、改进、提高等。
对于城市轨道交通系统,在设计建造时为了提高各种设备(设施)的可靠性,尤其是列车运行的可靠性,采用了大量的冗余技术和监控系统,在使用时制定有严格的定期或状态维修(维护)制度,以保障设备(设施)的使用可靠性。本文针对城市轨道交通系统的特点,构建了城市轨道交通系统可靠性工程框架,如图3所示。
3.1 可靠性技术体系
可靠性技术体系包含了设备(设施)的固有可靠性提高,诊断(检测、监测),可靠性试验(验证)等技术措施。固有可靠性技术包含了冗余、备份等技术措施。城市轨道交通系统按专业可分为车辆设备、线路(车站)设施、通号系统、供电系统、列车自动控制系统等可靠性技术措施。
3.2 可靠性管理体系
可靠性管理是系统可靠性工程的一个重要组成部分。城市轨道交通系统的可靠性管理体系主要包含可靠性管理组织结构,设备(设施)的验收、维修、维护制度,故障统计、分析、汇报制度等方面。可靠性管理体系的组织结构和信息流程通道可以与安全性的共享(见图2)。
3.3维修性技术体系
维修性技术体系包含了设备(设施)的维修策略,故障的检测、诊断、隔离、维修技术措施,以及维修性验证等内容。城市轨道交通系统按专业可分为车辆、线路、供电、通号、车站等的维修(维护)措施。
3.4 可靠性研究体系
城市轨道交通系统的可靠性研究体系主要包括对设备(设施)的可靠性设计、分析、试验、验证、评估、改进,以及对整个系统或各子系统的可靠性分析、评估,维修性试验、验证,建立可靠性模型等内容。
在可靠性研究的所有内容中,最基本的是可靠性分析和可靠性评估[6]。目前国内外研究及应用得较成熟的可靠性分析和评估方法或理论主要有故障模式影响及危害性分析、事故树分析、潜在状态分析、共因故障分析、维修性分析等。
4 结语
城市轨道交通系统是一个牵涉到多种技术领域,由多种设备、多种硬软件、多种设施组成的复杂系统。根据国外经验,大型系统全面和完善的安全性、可靠性研究与应用,需要有数十年的经验积累,并且有专门的工作部门专项负责安全性或可靠性的研究与措施的落实。我国在大力建设城市轨道交通系统的同时,必须不断地研究和提高整个系统的安全性与可靠性。本文构建的城市轨道交通安全性与可靠性工程框架,旨在给出一种系统思想,为今后在我国城市轨道交通的建设和运营管理中研究、解决安全性与可靠性问题提供参考。
参考文献
[1]孙 章,何宗华,徐金祥.城市轨道交通概论[m].北京:中国铁道出版社,2000.
[2]陈 铁,管旭日,孙力彤.城市轨道交通综合安全管理体系研究[j].城市轨道交通研究,2004(1):16.
[3]张殿业,金 键,杨京帅.城市轨道交通安全研究体系[j].都市快轨交通,2004(4):1.
[4]崔艳萍,唐祯敏,武 旭.地铁行车安全保障系统的研究[j].城市轨道交通研究,2004(5):23.
