基于E-Topsis的城市軌道交通新線試運(yùn)行演練評估方法*

□ 王何鑫

(上海工程技術(shù)大學(xué) 城市軌道交通學(xué)院，上海 201620)

城市軌道交通新線試運(yùn)行是該線路在建設(shè)階段與試運(yùn)營階段之間必須通過的一環(huán)，主要圍繞不載客列車運(yùn)行過程中對線路設(shè)備進(jìn)行調(diào)試驗收以及對運(yùn)營人員能力檢驗，在試運(yùn)行期間提高人機(jī)磨合程度，合格驗收之后才能正式由運(yùn)營單位接收進(jìn)行試運(yùn)營[1]。因此試運(yùn)行期間，需要完成相應(yīng)演練科目并完成評估整改工作，以通過初期運(yùn)營前安全評估并投入初期運(yùn)營[2-3]。進(jìn)行新線試運(yùn)行演練，是對地鐵線路系統(tǒng)功能的驗證，通過對運(yùn)營組織、應(yīng)急場景處置、線路設(shè)施設(shè)備進(jìn)行實操演練[4]，同時配合第三方評估結(jié)果整改，使人員、設(shè)備、文案等各方面通過評審驗收標(biāo)準(zhǔn)，完成試運(yùn)行。

第三方評估可以獨(dú)立客觀的評價線路能否滿足初期運(yùn)營的條件，2007年至今，上海地鐵新線路開始由第三方獨(dú)立機(jī)構(gòu)進(jìn)行試運(yùn)營基本條件評審工作，從2014年4月1日起實施的GB/T 30013—2013《城市軌道交通試運(yùn)營基本條件》開始，第三方評估有明確的國家標(biāo)準(zhǔn)作為評估依據(jù)，評估方式更加專業(yè)成熟[5]。對城市軌道交通新線試運(yùn)行演練的評估結(jié)果是開展初期運(yùn)營前安全評估的關(guān)鍵指標(biāo)之一，第三方評估人員在試運(yùn)行演練期間會對涉及到的人員、設(shè)備等相關(guān)方面進(jìn)行評估，將結(jié)果反饋運(yùn)營單位及時整改。由于我國演練評估工作起步較晚，目前對于演練評估的理論研究有限，多采用層次分析法確定評價指標(biāo)權(quán)重[6-7],但層次分析法需結(jié)合專家經(jīng)驗給出的意見，對分析結(jié)果存在較多主觀性影響，因此，本文采用Entropy法來對各評價指標(biāo)進(jìn)行客觀賦權(quán)，建立E-Topsis評價模型運(yùn)用于城市軌道新線路試運(yùn)行評估工作，驗證該模型的有效性。

1 軌道交通新線試運(yùn)行演練及評估工作

1.1 試運(yùn)行演練工作

在城市軌道交通試運(yùn)行階段，由運(yùn)營單位組織全線路的試運(yùn)行演練來檢驗工作人員對設(shè)備系統(tǒng)功能和規(guī)章制度的掌握程度、驗證設(shè)備功能和系統(tǒng)穩(wěn)定性、檢查規(guī)章制度及故障處置預(yù)案的有效性。期間，運(yùn)營單位應(yīng)設(shè)立試運(yùn)行演練組織機(jī)構(gòu)來加強(qiáng)新線試運(yùn)行演練的組織管理，實現(xiàn)對試運(yùn)行演練的統(tǒng)一指揮。該組織機(jī)構(gòu)由領(lǐng)導(dǎo)小組、工作小組和評估小組組成，領(lǐng)導(dǎo)小組工作職責(zé)為監(jiān)督試運(yùn)行演練完成情況，對階段性演練檢驗指標(biāo)進(jìn)行整體把控，并定期對演練質(zhì)量進(jìn)行評估；工作小組工作職責(zé)為落實演練方案的組織實施、演練情況的分析總結(jié)以及對存在問題的跟蹤協(xié)調(diào)與解決；評估小組工作職責(zé)為對專項科目演練中的人員操作、設(shè)備功能、演練完成質(zhì)量進(jìn)行評估打分，并出具評估報告。

其中，工作小組和評估小組成員定期召開演練工作小結(jié)會，對演練情況進(jìn)行每日小結(jié)分析，通過及時發(fā)現(xiàn)問題并改善的方式來確保演練工作扎實推進(jìn),提升各運(yùn)營崗位人員的業(yè)務(wù)水平及操作能力，充分檢驗設(shè)備系統(tǒng)功能狀態(tài)及響應(yīng)效果。

試運(yùn)行演練科目根據(jù)《城市軌道交通初期運(yùn)營前安全評估技術(shù)規(guī)范 第1部分：地鐵與輕軌》要求，涵蓋系統(tǒng)設(shè)備功能測試、運(yùn)營組織、應(yīng)急準(zhǔn)備、防災(zāi)聯(lián)動等各個方面，且演練用車數(shù)隨著試運(yùn)行演練的推進(jìn)及每階段評估整改工作的完成而逐步增加[3]。具體試運(yùn)行演練工作計劃安排示例如表1所示。

1.2 試運(yùn)行評估工作

第三方評估人員在各科目演練期間，根據(jù)評估對象和評估內(nèi)容進(jìn)行分組分工，即對四個班組分別進(jìn)行相同科目演練的執(zhí)行情況及演練效果進(jìn)行評估，并記錄系統(tǒng)及車站設(shè)備功能響應(yīng)情況、工具物資準(zhǔn)備情況、人員對設(shè)備的操作、每個班組對運(yùn)營組織方案和應(yīng)急處置方案的執(zhí)行情況等，整理發(fā)現(xiàn)問題。評估小組于每日演練工作小結(jié)會上提交前日評估表。每完成1項演練科目，由評估小組對該科目的演練情況進(jìn)行評估總結(jié)，形成評估小結(jié)報告于次日提交工作小組；專項科目演練階段完成后，評估小組對演練情況進(jìn)行評估總結(jié)，形成專項科目演練評估總結(jié)報告，在規(guī)定時間內(nèi)提交工作小組。

通過第三方評估結(jié)果的反饋，線路設(shè)備、文本問題及時得到發(fā)現(xiàn)并改正，這兩方面試運(yùn)行的效果逐日提高(如圖1)。而運(yùn)營人員作為地鐵運(yùn)營極其關(guān)鍵的一環(huán)，由于地鐵運(yùn)營的特殊性，每階段4天由4個班組輪流進(jìn)行相同科目的演練，因此，4天中人員演練效果是相互獨(dú)立的，需要客觀合理的評估方法對每個班組的業(yè)務(wù)水平進(jìn)行評價、找出每個班組存在的問題，最終形成每階段的專項評估報告提交工作組以改進(jìn)人員問題。

表1 新線試運(yùn)行演練方案示例

圖1 試運(yùn)行2車演練階段發(fā)現(xiàn)問題頻次統(tǒng)計圖

2 基于E-Topsis的試運(yùn)行演練評價模型

2.1 E-Topsis法基本原理

Topsis法是從幾何的角度出發(fā)，對每個解進(jìn)行多屬性評估，分析各個解與正負(fù)理想解之間的接近程度，以接近正理想解和遠(yuǎn)離負(fù)理想解的程度量化和排序解的優(yōu)劣[8]。同時，由于Topsis法未將各評價指標(biāo)的差異程度考慮到評價當(dāng)中，因此，本文在Topsis法的基礎(chǔ)上引入Entropy法即熵權(quán)法來確定各評價指標(biāo)的客觀權(quán)重，將E-Topsis法運(yùn)用于試運(yùn)行期間各班組人員演練情況評估中。

2.2 計算步驟

①參與試運(yùn)行演練共n個班組，所建立評價指標(biāo)體系中共m個指標(biāo)，得到原始評價矩陣Qn×m，其中qij為第i個班組的第j個評價指標(biāo)值。對Qn×m數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，得到標(biāo)準(zhǔn)化指標(biāo)矩陣Xn×m：

(1)

本文所采用評估班組演練情況的評價指標(biāo)既包括正向指標(biāo)即該指標(biāo)以得分衡量、越大越好；又包括負(fù)向指標(biāo)即該指標(biāo)以時間衡量、越小越好。對Xn×m使用極值處理法進(jìn)行無量綱化處理后得到歸一陣Yn×m，其元素yij為：

(2)

(3)

②使用Entropy法確定每個評價指標(biāo)的權(quán)重，首先計算第j項指標(biāo)的熵：

(4)

因此，第j項演練評價指標(biāo)的差異程度為：1-hj，由此可得出每個指標(biāo)的權(quán)重為：

(5)

③進(jìn)行Topsis評價，首先構(gòu)造規(guī)范化加權(quán)矩陣Bn×m，其元素bij為：

bij=ωjxij

(6)

(7)

(8)

因此，每個班組與理想解的相對貼近度為：

(9)

根據(jù)相對貼進(jìn)度對各班組試運(yùn)行演練情況進(jìn)行排序，并由此對各班組進(jìn)行分析。

3 實例分析

3.1 上海地鐵13號線三期延伸段試運(yùn)行演練

上海軌道交通13號線三期(長清路站～張江路站)運(yùn)營線路長度為16.545公里，共設(shè)12座車站(見圖2)，分別為：長清路站、成山路站、東明路站、華鵬路站、下南路站、北蔡站、陳春路站、蓮溪路站、華夏中路站、中科路站、學(xué)林路站、張江路站。其中換乘車站3座：成山路站與8號線換乘、東明路站與6號線換乘、華夏中路站與16號線換乘。延伸段所采用的信號系統(tǒng)制式、車輛、通信、屏蔽門等設(shè)備系統(tǒng)均與既有線相同。13號線延伸段試運(yùn)行演練自2018年9月30日起，至開通試運(yùn)營日止，歷時3個月，期間分別進(jìn)行了無車演練、2車演練、6車演練以及綜合公共安全應(yīng)急處置、大客流等科目的演練。

以2車演練場景為例，演練期間2列車進(jìn)行華鵬路至張江路上下行套跑，根據(jù)需要轉(zhuǎn)換ATP/ATO模式進(jìn)行測試；中央及車站進(jìn)行有車情況下的ATS基本操作并驗證功能，并模擬相關(guān)故障，驗證故障現(xiàn)象并進(jìn)行簡單故障處置；之后列車配合車站進(jìn)行屏蔽門及緊急停車按鈕功能測試；最后，模擬列車故障場景下進(jìn)行列車故障救援應(yīng)急處置的演練，如圖3所示，學(xué)林路至張江路上行區(qū)間列車發(fā)生故障，全列車常用制動無法緩解，故障車司機(jī)“3+3”排故后申請救援，救援車清客完畢后行駛至故障車迫停地點進(jìn)行連掛救援，連掛后將故障車推進(jìn)至張江路上行站臺清客，清客后將故障車推進(jìn)至張江路上行存2線并解鉤、故障車退出運(yùn)營，救援車根據(jù)調(diào)令重新投入運(yùn)營[9]。

圖2 故障救援過程圖

2車演練階段參演運(yùn)營崗位包括OCC調(diào)度員、車站運(yùn)營人員以及列車司機(jī)，且都為四班組輪轉(zhuǎn)，因此，本文將同一天參演的運(yùn)營人員設(shè)為1個班組，4天演練分別為4個不同班組，使用E-Topsis模型分析不同班組演練情況。根據(jù)2車演練方案設(shè)計相應(yīng)的評價指標(biāo)體系如表2所示，指標(biāo)值根據(jù)現(xiàn)場演練情況給分，其中，部分關(guān)鍵操作考察操作時間，以時間作為評價指標(biāo)。

3.2 E-Topsis模型評估各班組演練情況

①根據(jù)試運(yùn)行演練現(xiàn)場評估情況統(tǒng)計得初始指標(biāo)見表3，每項指標(biāo)的得分情況由現(xiàn)場第三方評估人員按照滿分10分的方式，根據(jù)演練人員對每項關(guān)鍵操作的執(zhí)行和失誤情況、演練目標(biāo)完成度、標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)程度、明文規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)處置及作業(yè)流程掌握情況等方面做出扣分后給出。

表2 城市軌道新線試運(yùn)行2車演練評價指標(biāo)體系

表3 初始指標(biāo)數(shù)據(jù)

②將初始數(shù)據(jù)通過公式(1)轉(zhuǎn)化為標(biāo)準(zhǔn)化矩陣X，通過公式(2)、(3)轉(zhuǎn)化為歸一陣Y，則可使用公式(4)計算得出每個評價指標(biāo)的熵為：

hj=(0.834,0.876,0.472,0.860,0.698,0.865,0.701,0.865,0.701,0.865,0.870,0.865,0.827,0.701,0.698,0.698,0.857,0.876,0.819,0.861,0.753,0.701,0.877,0.860,0.849,0.876)

根據(jù)公式(5)可得到個指標(biāo)權(quán)重為：

ωj=(0.031,0.024,0.100,0.027,0.057,0.026,0.057,0.026,0.057,0.026,0.025,0.026,0.033,0.057,0.057,0.057,0.027,0.023,0.034,0.026,0.047,0.057,0.023,0.027,0.029,0.024)

③對數(shù)據(jù)進(jìn)行Topsis評價，通過公式(6)得到規(guī)范化加權(quán)矩陣B，結(jié)果見表4。

表4 規(guī)范化加權(quán)結(jié)果

因此，可得到每個指標(biāo)下的正負(fù)理想解分別為：

S+={0.009,0.006,0.027,0.007,0.015,0.007,0.016,0.007,0.017,0.007,0.008,0.007,0.010,0.016,0.015,0.015,0.009,0.004,0.006,0.004,0.008,0.016,0.005,0.006,0.009,0.006}

S-={0.006,0.005,0.024,0.006,0.013,0.006,0.013,0.006,0.013,0.006,0.004,0.006,0.007,0.013,0.014,0.013,0.004,0.008,0.011,0.009,0.015,0.013,0.008,0.008,0.006,0.005}

由此根據(jù)公式(7)、(8)計算每個班組演練情況與正理想解、負(fù)理想解的歐式距離為：

因此，每個班組與理想解的相對貼進(jìn)度為：

Ci=(0.531 0.191 0.791 0.430)

所以，本次2車試運(yùn)行演練中，班組三表現(xiàn)最好，之后依次為班組一、班組四，班組二表現(xiàn)最差。從各項指標(biāo)來看，班組二在多項關(guān)鍵操作上存在一定失誤，且操作不夠熟練導(dǎo)致扣分，各崗位均需要加強(qiáng)基礎(chǔ)操作的實操訓(xùn)練；班組一與班組四演練的總體表現(xiàn)接近，但班組四的司機(jī)崗位在故障救援階段幾項關(guān)鍵操作中耗時相比班組一要高，因此，相對貼進(jìn)度低于班組一，班組四需要加強(qiáng)故障救援應(yīng)急處置能力、班組一車站人員需要加強(qiáng)對車站客運(yùn)設(shè)備操作的熟練度；班組三應(yīng)更進(jìn)一步提高信息匯報等細(xì)節(jié)處理的能力，完善各崗位人員專業(yè)素質(zhì)。

4 總結(jié)

①通過基于E-Topsis的試運(yùn)行演練評價方法對運(yùn)營人員的評估，可有效評價各班組人員的演練情況，通過對比快速找出各崗位人員必須盡快改正以及提高的關(guān)鍵環(huán)節(jié)能力，在下一階段試運(yùn)行開始前及時完成整改，從而有效幫助運(yùn)營單位提高運(yùn)營人員業(yè)務(wù)水平及操作能力，推動試運(yùn)行工作的進(jìn)行，同時，使用Entropy法對評價指標(biāo)賦予客觀的權(quán)重，能夠減少人為主觀評價的影響，且不受指標(biāo)性質(zhì)不同的限制，使得評估結(jié)果更加科學(xué)合理。

②全國各地城市軌道交通新線評估采用不同評估方法及指標(biāo)下產(chǎn)生的評估結(jié)果也可作為初始數(shù)據(jù)代入本模型計算，具備較好的適用性。