事故樹在車務(wù)段安全管理中的應(yīng)用

張曉龍，張 軍，曾俊偉，錢勇生

（蘭州交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，1.碩士研究生，2.助理工程師，3.講師，4.教授，甘肅 蘭州 730070）

2013年，鐵路大部制改革方案正式出臺(tái)，目前國內(nèi)對車務(wù)段安全管理的研究包括：文獻(xiàn)〔1.2〕利用閉環(huán)理論對車務(wù)段管理進(jìn)行分析；文獻(xiàn)〔3.4〕從具體車務(wù)段的人員、管理、設(shè)備等方面改良；文獻(xiàn)〔5.7〕提出車務(wù)段管理需要明確管理層次，提高自主管理權(quán)限。國外鐵路的管理方式文獻(xiàn)〔8.9〕更加突出了整體安全和系統(tǒng)安全的概念，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)對影響運(yùn)輸安全因素的預(yù)測和分析，制定了事故解決方案，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸安全信息的遠(yuǎn)程集中管理。

隨著改革的不斷推進(jìn)，鐵路的管理體制和運(yùn)行機(jī)制迫切需要引進(jìn)新的安全管理理念，本文從事故分析的角度著手，應(yīng)用事故樹分析法來分析車務(wù)段事故發(fā)生的直接和間接因素，并提出整改措施。

1 傳統(tǒng)車務(wù)段安全管理方式存在弊端

傳統(tǒng)的車務(wù)段安全管理組織結(jié)構(gòu)是從上到下、逐級負(fù)責(zé)的樹枝狀組織結(jié)構(gòu)。其中，根節(jié)點(diǎn)表示車務(wù)段管理系統(tǒng)中的最高管理者，負(fù)責(zé)把握全局安全管理工作；枝節(jié)點(diǎn)表示車務(wù)段管理系統(tǒng)的中層管理部門，負(fù)責(zé)協(xié)助最高管理者和決策者進(jìn)行車務(wù)段的相關(guān)管理工作；葉節(jié)點(diǎn)表示各個(gè)車站，負(fù)責(zé)車務(wù)段各項(xiàng)工作的具體落實(shí)和執(zhí)行，并將基層的相關(guān)信息篩選整理后逐級向上傳遞，具體流程如圖1所示。

這種將決策權(quán)集中，統(tǒng)一指揮的車務(wù)段的安全管理模式的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

1）各部門之間缺乏橫向聯(lián)系，各個(gè)部門間的工作是分散不連續(xù)的，各個(gè)部門不能從整體上提高管理效率；

2）信息流通不暢，上級的管理理念得不到充分理解和傳達(dá)，各部門間不能根據(jù)自身的需要和發(fā)展及時(shí)地調(diào)整工作計(jì)劃；

3）反饋機(jī)制不完善，使得現(xiàn)場的安全管理實(shí)際情況和執(zhí)行效果得不到及時(shí)反饋，導(dǎo)致現(xiàn)場作業(yè)中存在的安全問題和管理不足的問題不能及時(shí)糾正和改善。

圖1 車務(wù)段樹狀組織結(jié)構(gòu)示意圖

2 事故樹是現(xiàn)代安全管理的重要方式

事故樹分析法由美國貝爾電話研究所1961年提出，最初用來研究民兵式導(dǎo)彈發(fā)射控制系統(tǒng)，1974年美國原子能委員會(huì)運(yùn)用FTA對核電站事故進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的《拉姆遜報(bào)告》，使更多的人開始關(guān)注事故樹分析法，并將這種方法迅速推廣開來。中國開展事故樹分析方法的研究是從1978年開始的，目前已有很多部門和企業(yè)正在進(jìn)行普及和推廣工作，并已取得一大批成果，促進(jìn)了企業(yè)的安全生產(chǎn)。

事故樹分析采用從分析特定事故或故障（頂上事件）開始，層層分析其發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）為止，是一種可用來分析事故系統(tǒng)和原因關(guān)系的因果邏輯模型，能對系統(tǒng)的危險(xiǎn)性進(jìn)行識(shí)別和評價(jià)，并進(jìn)行定性分析和定量計(jì)算，具有應(yīng)用廣泛、邏輯性強(qiáng)、簡明和形象化的特點(diǎn)，體現(xiàn)了系統(tǒng)工程方法研究安全問題的系統(tǒng)性、準(zhǔn)確性和預(yù)測性。

3 事故樹在車務(wù)段安全管理中的應(yīng)用

3.1 車務(wù)段追尾事故事故樹編制 本文將利用事故樹分析技術(shù)，以鐵路典型追尾事故為例，分析導(dǎo)致車務(wù)段事故的各種可能途徑，并按主次關(guān)系制定相應(yīng)預(yù)防措施，以防止事故的發(fā)生。事故樹是由各種導(dǎo)致事故發(fā)生的事件按一定的邏輯關(guān)系相連接所形成的樹狀圖形，是一種事故發(fā)生和發(fā)展的邏輯推理圖。并用分析法來逐層分析事故發(fā)生的原因，最終確定影響車務(wù)段安全管理和危害鐵路日常生產(chǎn)的的直接和間接因素，逐層治理，以提高車務(wù)段安全管理水平。列車追尾事故樹如圖2所示。

圖2 列車追尾事故事故樹樹

3.1.1 頂上事件分析 頂上事件是指所要分析的對象，指不希望發(fā)生的事件，此處用符號T表示。本文中討論的頂上事件，可歸納為“列車事故出現(xiàn)并且值班人員失誤和預(yù)防設(shè)備故障情況下造成列車追尾事故的發(fā)生”，記作M1·M2=T。

3.1.2 中間事件分析 中間事件是指系統(tǒng)中可能造成頂上事件發(fā)生的事件，是可以繼續(xù)往下分析原因的事件，此處用符號Mi（i=1，2，3……）表示。如“列車存在追尾條件的發(fā)生”，記作M1=M4·X2；“司機(jī)未能通過制動(dòng)阻止的發(fā)生”，記作M2=M6+X1；從圖2中可知，該事故樹中的中間事件共有17個(gè)。

3.1.3 基本事件分析 基本事件是導(dǎo)致頂上事件發(fā)生的初始事件，是造成頂上事件發(fā)生的基礎(chǔ)原因，此處用符號Mi（i=1，2，3……）表示。與對中間事件的分析相同，通過從上到下，逐層深化，就可找出導(dǎo)致鐵路車務(wù)段事故的基本因素及其相互關(guān)系。

經(jīng)上述分析，得到如圖2所示事故樹中包括36個(gè)基本事件、17個(gè)中間事件、5個(gè)“與門”和12個(gè)“或門”，反映了“鐵路車務(wù)段事故”的因果關(guān)系。

通過對該事故樹的分析，可以清晰明了地了解鐵路車務(wù)段事故發(fā)生的所有可能途徑，并且可以分析出最值得注意和防范的途徑，從而有針對性地制定相應(yīng)的預(yù)防措施。

3.2 車務(wù)段事故定性分析 事故樹定性分析是將事故樹進(jìn)行適當(dāng)簡化，求出其最小割集，確定基本原因事件的重要度及最小徑集的過程。

3.2.1 最小割集 在安全系統(tǒng)工程中，割集是事故樹中某些基本事件的集合，當(dāng)這些基本事件發(fā)生時(shí)，頂上事件必然發(fā)生，它是系統(tǒng)的故障模式。求解最小割集和最小徑集，可用行列法和布爾代數(shù)法。根據(jù)分析得出車務(wù)段列車追尾事故事故樹，此處利用布爾代數(shù)法求解，有：

將上式展開，并進(jìn)一步化簡可知，該事故樹的最小割集有8646個(gè)，即該系統(tǒng)的36個(gè)基本事件（=1，2，3……32），存在8646種途徑必然導(dǎo)致頂上事件（列車追尾事故）的發(fā)生。這對全面掌握事故發(fā)生規(guī)律，找出隱藏事故的發(fā)生非常有效。

3.2.2 最小徑集 最小徑集體現(xiàn)了系統(tǒng)的安全性，表示當(dāng)最小徑集所包含的基本事件都不發(fā)生時(shí)，頂上事件必然不發(fā)生。最小徑集與最小割集具有對偶性，利用邏輯簡化法求解最小徑集：

從而求得事故樹的最小徑集為：

3.2.3 結(jié)構(gòu)重要度的求解與分析 求解第X個(gè)基本事件X的結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)可利用下述公式：

式中：Xi表示第i個(gè)基本事件；

Pj表示第j個(gè)最小徑集；

n表示第j個(gè)最小徑集中基本事件的總數(shù)；

Xi∈Pj表示 Xi屬于最小徑集中 Pj的事件。

逐項(xiàng)計(jì)算可得此事故樹的結(jié)構(gòu)重要度如下：

其中，結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大的基本事件對頂上事件的發(fā)生起著重要的作用，也是危險(xiǎn)性大的事件，需要重點(diǎn)防范。通過對結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)大的事件進(jìn)行重點(diǎn)控制即可提高系統(tǒng)的安全性。分析可知，此次造成鐵路列車事故的各種不安全因素中：信號輸出出錯(cuò)=前后車被派上同一鐵路區(qū)間=其它防撞技術(shù)系統(tǒng)失效>后車狀態(tài)決策與控制失效=后車距離決策與控制失效>調(diào)度員認(rèn)為防撞系統(tǒng)可靠>調(diào)度員險(xiǎn)情處理不當(dāng)>調(diào)度員脫崗>制動(dòng)系統(tǒng)失效>目視距離內(nèi)制動(dòng)不及>正常行駛中前后車存在速度差=司機(jī)未注意到險(xiǎn)情>調(diào)度員來不及處理險(xiǎn)情>前車狀態(tài)信號遺失或出錯(cuò)=獲取目標(biāo)位置出錯(cuò)。

事故樹最小徑集為鐵路車務(wù)段安全工作提供了一個(gè)新的思路，就是盡最大努力去消除最小徑集事件。對于事件X4（前后車被指派同一區(qū)間）、X27（調(diào)度員擅自脫崗）、X35（調(diào)度人員分心未發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情）等，因車務(wù)段工作人員的疏忽和對規(guī)章制度的漠視而造成事故的這類問題，應(yīng)該通過定期培訓(xùn)和不定期的抽檢業(yè)務(wù)能力來保證工作人員具有較高的業(yè)務(wù)水平；同時(shí)制訂崗位責(zé)任制，明確各個(gè)崗位的責(zé)任和業(yè)務(wù)范圍；采用系統(tǒng)性能更穩(wěn)定的移動(dòng)閉塞設(shè)備來實(shí)行閉塞區(qū)間的連鎖，實(shí)行各個(gè)班組間的互控和聯(lián)防，從設(shè)備和制度兩個(gè)層次上杜絕此類事件的發(fā)生。對于事件X3（制動(dòng)系統(tǒng)失效）、X11（其他防撞系統(tǒng)失效）、X15（環(huán)境因素）、X16（信號燈輸出錯(cuò)誤）這類問題，應(yīng)該嚴(yán)格執(zhí)行路局有關(guān)設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)和檢修制度，并實(shí)行嚴(yán)格登記制度和檢修員簽字制度，使責(zé)任具體到個(gè)人，從源頭上杜絕由于人員的懶散而未發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障或過度損耗而引發(fā)事故，同時(shí)與車輛等其他零部件設(shè)備設(shè)計(jì)和加工部門有效的溝通和反饋，減少設(shè)備的故障率，繼而減少鐵路事故。

4 結(jié)束語

隨著鐵路系統(tǒng)的新一輪改革，各個(gè)基層車務(wù)段的職責(zé)將更多，任務(wù)也將更重。但影響鐵路車務(wù)段安全管理的因素較多，而且其中的人為因素?zé)o法量化，致使無法對事故進(jìn)行準(zhǔn)確定量分析。通過事故樹簡明形象的定性分析，不但可以分析出導(dǎo)致鐵路事故的直接原因，而且還能揭示事故發(fā)生的潛在危險(xiǎn)，基本滿足事故分析的需要。事故樹最小割集預(yù)示出系統(tǒng)發(fā)生事故的途徑，而其最小徑集則提供了消滅頂上事件最經(jīng)濟(jì)省事的方案。因此，應(yīng)用事故樹對鐵路車務(wù)段安全管理意義重大，努力減少事故樹最小割集所預(yù)示出系統(tǒng)發(fā)生事故的途徑，盡可能采用最小徑集提供的最經(jīng)濟(jì)省事的方案，對加強(qiáng)車務(wù)段安全管理作業(yè)保證鐵路運(yùn)輸安全暢通具有十分重要的意義。

〔1〕馮碩，錢勇生，曾俊偉，等.基于閉環(huán)系統(tǒng)的車務(wù)段安全管理模式研究〔J〕.中國公共安全·學(xué)術(shù)版.2011（3）：43-46.

〔2〕陳涵.鐵路車務(wù)段安全管理研究〔D〕.北京：清華大學(xué).2011.

〔3〕李偉.車務(wù)段中間站安全管理現(xiàn)狀及對策〔J〕.鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì).2011（9）：93-94.

〔4〕谷海，藍(lán)丹.提高車務(wù)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理的對策探討〔J〕.知識(shí)和科技.2012（07）：101-103.

〔5〕李洪河.車務(wù)段安全管理控制分析〔J〕.鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì).2010（8）：54-58.

〔6〕張曙.車務(wù)段安全管理機(jī)制探討〔J〕.鐵道運(yùn)營技術(shù).2011（4）：10-15.

〔7〕馮良.柳州車務(wù)段黔桂線運(yùn)輸安全管理的難點(diǎn)與對策〔J〕.廣西鐵道.2010（1）：43-45.

〔8〕JoseLuisEspinosa-Aranda，Ricardo García-Ródenas.A Dis?crete Event-Based Simulation Model for Real-Time Traffic Management in Railways〔J〕.Journal of Intelligent Transpor?tation Systems，2012（2）：94-107.

〔9〕Ryu SH，Cho BK，Park CH，Part JH，Gee IC（2008）Ac?cident prevention and damage reduction technology devel?opment through intelligence of highway-railroad grade crossing〔J〕.Korea Railroad Research Institute Report