作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法在車輛檢修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評估中的應(yīng)用*

賈文崢劉 悅王 軍白雪翎

（1.交通運(yùn)輸部科學(xué)研究院，100029，北京；2.長春市軌道交通集團(tuán)有限公司，130022，長春∥第一作者，副研究員）

EN 50126《鐵路應(yīng)用：可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（RAMS）的技術(shù)規(guī)范和證明》規(guī)定了系統(tǒng)安全生命周期各階段在設(shè)計(jì)和技術(shù)實(shí)現(xiàn)方面對RAMS的管理要求。軌道交通車輛是保障行車安全的重要設(shè)備。車輛故障可能導(dǎo)致晚點(diǎn)、清客甚至行車事故，進(jìn)而影響客運(yùn)服務(wù)質(zhì)量。保持狀態(tài)良好、運(yùn)行安全可靠是車輛制造和運(yùn)用檢修工作的目標(biāo)。文獻(xiàn)［1］介紹了可靠性管理對車輛質(zhì)量控制的作用，闡述了車輛設(shè)計(jì)和制造階段的可靠性工作，提出了維護(hù)階段基于可靠性的維修模式。文獻(xiàn)［2］對車輛維修制度進(jìn)行了調(diào)查分析，提出了動態(tài)管理流程。文獻(xiàn)［3］利用故障樹對車輛維修安全故障因素進(jìn)行了分析，探討了風(fēng)險(xiǎn)累積效應(yīng)問題。文獻(xiàn)［4］基于上海軌道交通運(yùn)營實(shí)踐，提出了關(guān)鍵行車設(shè)備維護(hù)中基于測量測試分析的改善性預(yù)修模式、基于評估的預(yù)知性維修體系和綜合化設(shè)備管理等理念。

本文依托吉林省交通運(yùn)輸科技項(xiàng)目，針對長春軌道交通車輛檢修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理存在的問題，探討了作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法的應(yīng)用情況，并結(jié)合案例對該方法在評價過程中的不確定性進(jìn)行分析。

1 車輛檢修作業(yè)評估的重要性

利用先進(jìn)的監(jiān)測和檢測手段，通過對數(shù)據(jù)收集、整理和挖掘，分析設(shè)備狀態(tài)及變化規(guī)律，改善設(shè)備檢修管理，是軌道交通行業(yè)設(shè)備維護(hù)的熱點(diǎn)。軌道交通車輛檢修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評估是在積累故障數(shù)據(jù)和維修經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對車輛檢修作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度進(jìn)行估算，并結(jié)合實(shí)際條件提出預(yù)防措施。因此，軌道交通車輛檢修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評估至關(guān)重要。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，可提出獲取充分?jǐn)?shù)據(jù)的監(jiān)測技術(shù)需求，分析部件失效模型，開發(fā)故障診斷技術(shù)，為根據(jù)設(shè)備狀態(tài)安排檢修創(chuàng)造實(shí)施條件。

2 作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法

作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法，即LEC法，是利用發(fā)生事故/事件的可能性（Likelihood）、暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻繁程度（Exposure）和事故/事件所產(chǎn)生的后果（Consequence）3個參數(shù)，對危險(xiǎn)和有害因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價的方法［5］。我國學(xué)者［6-8］對該方法進(jìn)行了實(shí)踐，在礦產(chǎn)開挖、建筑施工、鉆井作業(yè)等危險(xiǎn)作業(yè)領(lǐng)域予以應(yīng)用，用于評價礦山開挖、建筑施工模板制作、固井作業(yè)等方面的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。近年來，該方法開始應(yīng)用于城市軌道交通行業(yè)，主要用于地鐵隧道盾構(gòu)施工作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評估等領(lǐng)域［9］。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對可能性、暴露頻率和后果進(jìn)行賦值，用這3個參數(shù)的乘積來評價風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度，即：

式中：

D——風(fēng)險(xiǎn)值；

L——發(fā)生事故/事件的可能性；

E——暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻繁程度；

C——發(fā)生事故/事件產(chǎn)生的后果。

可以看出，D值越大，表示風(fēng)險(xiǎn)嚴(yán)重程度越高，需要增加相應(yīng)的防護(hù)手段來降低事故/事件發(fā)生的可能性，或在事故/事件發(fā)生后采取有效手段控制可能導(dǎo)致的后果。

文獻(xiàn)［5］基于經(jīng)驗(yàn)給出了L、E、C的等級劃分和分值設(shè)置的推薦原則。表1為事故/事件發(fā)生的可能性L取值表，取值從0.1到10，劃分為7個等級，并將能夠完全預(yù)料會發(fā)生的事故/事件的分值規(guī)定為10，將完全出乎意料之外、極少可能發(fā)生的事故/事件的分值規(guī)定為0.1。表2為暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻繁程度E取值表，取值從0.5到10，劃分為6個等級，連續(xù)暴露的分值為10，非常罕見的暴露分值為0.5。表3為發(fā)生事故/事件產(chǎn)生的后果C取值，取值從1到100，劃分為6個等級，重大災(zāi)難的事故/事件取值為100，僅需要引起注意的事故/事件取值為1。

采用LEC法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估時，普遍采用表4中D值的劃分方法：將D值小于20的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)定為可接受風(fēng)險(xiǎn)；將D值大于160的風(fēng)險(xiǎn)規(guī)定為不可接受風(fēng)險(xiǎn)，要立即整改；當(dāng)D值大于320時表明極其危險(xiǎn)，不能繼續(xù)作業(yè)。研究［5］表明，這種基于經(jīng)驗(yàn)的劃分方式是相對保守的，這樣可以避免風(fēng)險(xiǎn)被忽略。

表1 發(fā)生事故/事件的可能性L取值

表2 暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻繁程度E取值

表3 發(fā)生事故/事件產(chǎn)生的后果C取值

表4 風(fēng)險(xiǎn)值D取值

3 案例分析

長春輕軌3、4號線采用70%低地板C型車。3號線2017年日均客運(yùn)量14.4萬人次，配置了56列列車，分別在2002年投入10列，2004年增投入1列，2006年增投入12列，2010年增投入33列。截至2018年4月，3號線共配備了列車駕駛員150名。4號線2017年日均客運(yùn)量6.4萬人次，配置21列車，分別在2012年投入7列，2017年增投入14列。截至2018年4月共計(jì)配備列車駕駛員120余名。按照車輛維修規(guī)程，3、4號線20余列列車已完成架修。

2014年起，為進(jìn)一步滿足運(yùn)營需要，長春軌道交通集團(tuán)開始進(jìn)行短編組列車重聯(lián)改造工作，即通過車鉤將兩組車輛連接，將車輛重聯(lián)端插板式救援車鉤更換為密接棒式車鉤。2016年，輕軌3號線某短編組列車由于重聯(lián)車鉤螺紋銹蝕、松動，導(dǎo)致兩組車輛不能有效連接，發(fā)生分離事件。事件發(fā)生后車輛由工程車救援回庫，未造成人員傷亡。

3.1 危險(xiǎn)和有害因素分類與作業(yè)活動劃分

根據(jù)城市軌道交通運(yùn)營特性以及設(shè)施設(shè)備運(yùn)行和檢修經(jīng)驗(yàn)，為使生產(chǎn)過程危險(xiǎn)和有害因素分類在實(shí)際操作中更有針對性，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13861—2009《生產(chǎn)過程危險(xiǎn)和有害因素分類與代碼》，分別從人、物、環(huán)境和管理等4方面提出長春軌道交通危險(xiǎn)和有害因素分類表，包含12類二級代碼和54類三級代碼，具體見表5。

表5 長春市軌道交通危險(xiǎn)和有害因素分類表

3.2 風(fēng)險(xiǎn)識別

根據(jù)城市軌道交通檢修作業(yè)模塊，對車輛檢修活動作業(yè)進(jìn)行劃分，主要包括檢查作業(yè)、電焊作業(yè)、架車作業(yè)、切割作業(yè)、砂輪機(jī)作業(yè)、探傷作業(yè)、充電作業(yè)等。

風(fēng)險(xiǎn)識別通常從兩方面入手：一是依據(jù)軌道交通車輛的運(yùn)行和檢修數(shù)據(jù)，對運(yùn)營過程發(fā)生的因車輛故障引起的事故/事件以及檢修發(fā)現(xiàn)的車輛設(shè)備故障進(jìn)行總結(jié)分析；二是搜集整理其他城市車輛故障情況，比較車輛設(shè)備和修制修程，提煉危險(xiǎn)和有害因素，或依賴評估人員經(jīng)驗(yàn)，預(yù)判可能存在但尚未表現(xiàn)的危險(xiǎn)和有害因素。

對于此次列車分離事件，事后評估人員進(jìn)行了分析，主要原因?yàn)橹剡B連接處螺紋副銹蝕，導(dǎo)致防松失效，螺紋副松動。同時存在螺紋尺寸加工超差可能，經(jīng)過近2年的交變載荷作用及磨損，螺紋副逐漸失效，導(dǎo)致中心軸螺母與中心軸相對脫出。事故發(fā)生前，長春輕軌3號線檢修人員一般通過目測方式對重聯(lián)部位進(jìn)行檢查，該方式難以發(fā)現(xiàn)螺紋副松動問題，最終導(dǎo)致了車輛出現(xiàn)分離事故。因此，確定危險(xiǎn)和有害因素為重聯(lián)連接處螺紋副銹蝕，屬于檢查作業(yè)，分類為B1-3設(shè)備故障。

3.3 風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)分析的主要步驟如下：

（1）評估人員分別獨(dú)立確定發(fā)生事故/事件的可能性L、暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻繁程度E，以及發(fā)生事故/事件產(chǎn)生的后果C；

（2）全體評估人員對分析結(jié)果進(jìn)行多輪討論和探討，最終形成一致意見；

（3）根據(jù)表1～3中的取值規(guī)定，對3個參數(shù)分別賦值。

風(fēng)險(xiǎn)分析流程如圖1所示。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)分析流程圖

短編組列車重聯(lián)連接處螺紋副銹蝕事件在長春軌道交通運(yùn)營中尚屬首次，同時由于短編組列車重聯(lián)技術(shù)在城市軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用時間較短，國內(nèi)采用類似技術(shù)的城市軌道交通系統(tǒng)較少，也未見有類似事件報(bào)道。因此，評估認(rèn)為：短編組列車重聯(lián)連接處螺紋副銹蝕這一危險(xiǎn)和有害因素發(fā)生概率較低，綜合評定其出現(xiàn)的可能性L為“可能，但不經(jīng)?！保≈禐?；暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻繁程度取值E為1；考慮到可能由于列車分離出現(xiàn)人員死亡或重傷、重大財(cái)產(chǎn)損失，后果C取值為15。

3.4 風(fēng)險(xiǎn)評價與應(yīng)對

根據(jù)式（1）進(jìn)行計(jì)算，短編組列車重聯(lián)連接處螺紋副銹蝕這一危險(xiǎn)和有害因素風(fēng)險(xiǎn)值D為45，在風(fēng)險(xiǎn)等級為4的取值范圍內(nèi)，即為一般危險(xiǎn)，可以容忍。

風(fēng)險(xiǎn)評估工作可以指導(dǎo)責(zé)任單位正確認(rèn)識事故/事件性質(zhì)，制定合理的管控措施。車輛檢修風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對措施通常包括技術(shù)措施和管理措施：技術(shù)措施包括調(diào)整修制修程、提升檢修儀器自動化和智能化程度等；管理措施包括建立檢查監(jiān)督和獎懲機(jī)制、加強(qiáng)員工教育培訓(xùn)等。風(fēng)險(xiǎn)控制措施應(yīng)具有可行性、可靠性、先進(jìn)性、安全性和經(jīng)濟(jì)性，并確?？蓪?shí)施。

基于以上因素，長春市軌道交通集團(tuán)綜合考量后更換了相應(yīng)部件，未調(diào)整相關(guān)修制修程，將此項(xiàng)危險(xiǎn)和有害因素納入企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評價表，見表6。技術(shù)措施調(diào)整后，至今未再次發(fā)生類似事件。

表6 風(fēng)險(xiǎn)評價表

4 不確定性分析

作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法簡單易懂、使用方便，在數(shù)據(jù)不充分條件下可依賴評估人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行初步風(fēng)險(xiǎn)分析。但也應(yīng)注意到，作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法的風(fēng)險(xiǎn)評價過程存在以下不確定性。

一是評估人員能力可能導(dǎo)致評價結(jié)果存在偏差。作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法的實(shí)施對評估人員經(jīng)驗(yàn)依賴性較高，對相同的危險(xiǎn)與有害因素，經(jīng)驗(yàn)豐富人員的評估更貼近實(shí)際情況。評估人員如果發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)分析問題和預(yù)見問題的能力不足，可能給出過于樂觀或悲觀的意見，這會導(dǎo)致評價結(jié)果偏差。

二是應(yīng)用場景可能導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)分析結(jié)果不同。功能不同、客運(yùn)量差異較大的線路，即使存在相同的危險(xiǎn)和有害因素，其引發(fā)的后果大多也會有差異。例如城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)中的骨干線路，突發(fā)事件會在線網(wǎng)內(nèi)傳播，造成影響比較大；相較而言，對尚未形成網(wǎng)絡(luò)的城市軌道交通系統(tǒng)，突發(fā)事件造成的后果可能小一些，C的取值也會較小，從而風(fēng)險(xiǎn)等級相對較低。

三是可能造成對后果嚴(yán)重但發(fā)生可能性較低的危險(xiǎn)和有害因素重視程度不足。在某些情況下，一些后果嚴(yán)重但發(fā)生可能性較低的危險(xiǎn)和有害因素，與后果輕微但發(fā)生可能性較高的危險(xiǎn)和有害因素相比，計(jì)算得到的風(fēng)險(xiǎn)等級要低。這樣可能導(dǎo)致對后果嚴(yán)重但發(fā)生可能性較低的危險(xiǎn)和有害因素的管理資源不足、監(jiān)管意識不夠，導(dǎo)致災(zāi)難性事故的發(fā)生。

5 結(jié)語

利用作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法，對車輛檢修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析和評價，探討了該方法在城市軌道交通車輛檢修作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評價中存在的不確定性。研究結(jié)果表明，作業(yè)條件危險(xiǎn)性評價法可用于數(shù)據(jù)不充分條件下依賴評估人員經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行車輛檢修作業(yè)的初步風(fēng)險(xiǎn)分析。該方法對評估人員經(jīng)驗(yàn)有較高要求，必須具備一定的知識儲備、實(shí)踐和管理經(jīng)驗(yàn)，同時應(yīng)做好車輛運(yùn)行及維修數(shù)據(jù)的收集和分析，為風(fēng)險(xiǎn)評估提供更多證據(jù)。此外，還應(yīng)根據(jù)場景不同進(jìn)行合理分析，對后果嚴(yán)重但發(fā)生可能性較低的危險(xiǎn)和有害因素要給予足夠重視。