淺談事故樹在鐵路調(diào)車脫軌事故分析中的應(yīng)用

臺德清

（中國鐵路成都局集團(tuán)有限公司 成都北站，四川 成都 610512)

1 調(diào)車脫軌事故原因分析

調(diào)車作業(yè)是鐵路行車的重要組成部分，是確保完成運輸任務(wù)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。近年來，隨著社會物質(zhì)需求的增長和人們出行需要[1]，鐵路行車辦理輛數(shù)大幅增加，加上新線開通、新設(shè)備投入、新職人員不斷補(bǔ)充到調(diào)車作業(yè)崗位上及不良作業(yè)環(huán)境的影響，給調(diào)車作業(yè)帶來一定的安全隱患[2-4]。常見的調(diào)車事故主要有調(diào)車沖突、脫軌、火災(zāi)、爆炸、相撞、車輛溜逸等。調(diào)車脫軌是調(diào)車事故的一種主要表現(xiàn)形式，主要是指機(jī)車車輛車輪落下軌面，沖上、沖入車檔或脫軌后自行復(fù)軌的行為。調(diào)車脫軌可能造成不同程度的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失及中斷行車。因此，對常見的調(diào)車脫軌事故案例進(jìn)行搜集匯總，分類列出脫軌事故主要表現(xiàn)形式及原因分析如下。

（1）編組站駝峰溜放脫軌。一是調(diào)車機(jī)在牽引車輛上峰時，車列越過峰頂高柱信號機(jī)后，所越過的短進(jìn)路出現(xiàn)紅閃后留有白光帶。駝峰信號員對白光帶進(jìn)行解鎖，開放高柱信號機(jī)，進(jìn)行自動溜放作業(yè)。車輛未完全出清峰頂?shù)啦頃r，該道岔突然中途轉(zhuǎn)換，造成該車輛及后續(xù)車輛在峰下脫軌。二是駝峰溜放作業(yè)時，車輛在運行到三部位減速器下端，與減速頂滑動油缸體碰撞，輪對爬上減速頂活塞帽后，輪緣掉入減速頂與鋼軌間隙，造成車輛脫軌。主要原因分析：設(shè)備故障時盲目圖快、應(yīng)急處置不當(dāng)，車輛、線路檢查不徹底。

（2）拉鐵鞋運行造成車輛脫軌。一是中間站調(diào)車取送車作業(yè)時，由于調(diào)車人員作業(yè)檢查不到位，粗心大意，造成鐵鞋漏拆除，致使調(diào)車作業(yè)過程中拉鐵鞋運行，造成車輛脫軌。二是中間站到發(fā)線作業(yè)量較大時，由于調(diào)車人員作業(yè)互控不到位以及新職人員作業(yè)不熟悉，工作中顧此失彼、忘記拆除鐵鞋，致使進(jìn)出站車列拉鐵鞋脫軌。三是編組場有安設(shè)鐵鞋防溜規(guī)定的，調(diào)車作業(yè)人員檢查線路不徹底，導(dǎo)致鐵鞋未拆除，調(diào)車機(jī)牽車?yán)F鞋運行時，鐵鞋與轍岔根部發(fā)生作用力，造成車輛脫軌。主要原因分析：調(diào)車人員存有僥幸心理，檢查線路不徹底，作業(yè)聯(lián)控不到位。

（3）專用線取送車防護(hù)失效脫軌。一是調(diào)車機(jī)在接軌專用鐵路調(diào)車作業(yè)時，專用線及調(diào)車人員未確認(rèn)道岔開通位置，司機(jī)中斷瞭望未要道還道，導(dǎo)致機(jī)車車輛運行時擠岔脫軌。二是調(diào)車機(jī)在貨場推進(jìn)作業(yè)時，調(diào)車人員在與進(jìn)路操控人員聯(lián)系確認(rèn)道岔開通后，調(diào)車指揮人顯示推進(jìn)信號，壓上帶脫軌器的裝卸作業(yè)防護(hù)信號，致使車輛脫軌。三是調(diào)車作業(yè)推進(jìn)時，前端撞上盡頭線擋車器或盡頭站臺，導(dǎo)致車輛輪對脫軌。主要原因分析：防護(hù)脫軌器拆除不及時，調(diào)車領(lǐng)車人員觀察線路不仔細(xì)，調(diào)車聯(lián)控不到位，信令傳達(dá)不及時。

通過歸類以上調(diào)車脫軌事故典型案例，結(jié)合現(xiàn)場實際，從人、設(shè)備、環(huán)境[5]3 方面分析得出調(diào)車脫軌事故主要影響因素如表1 所示。

表1 調(diào)車脫軌事故主要影響因素匯總表Tab.1 Summary of main factors influencing shunting derailment

2 基于事故樹模型的調(diào)車脫軌事故定性分析

構(gòu)建調(diào)車脫軌事故樹模型，獲得事故樹結(jié)構(gòu)函數(shù)式，利用求解安全樹最小割集的方法得出事故樹的最小徑集，通過對基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)求解排序，得出影響事故發(fā)生的基本事件及其邏輯關(guān)系，并進(jìn)行綜合判斷和分析[6-8]。

2.1 構(gòu)建調(diào)車脫軌事故樹模型

（1）事故樹的定義。根據(jù)系統(tǒng)分析原理，任何一個事故均由多層條件構(gòu)成，其本身有著更細(xì)的結(jié)構(gòu)。為此，根據(jù)因果邏輯關(guān)系，將不同層次的致因事件用邏輯門符號及連接線連接起來，建成的樹狀模型稱作事故樹。

（2）事故樹事件及邏輯門符號表示。事件分為頂事件、中間事件及基本事件。邏輯門分為與門、或門。事故樹結(jié)構(gòu)符號圖如圖1 所示。

圖1 事故樹結(jié)構(gòu)符號圖Fig.1 Diagram of the symbols for fault tree structure

（3）構(gòu)建調(diào)車脫軌事故樹模型。首先，確定調(diào)車脫軌事故頂事件T。其次，結(jié)合典型事故案例對事故發(fā)生的成因進(jìn)行分析，對造成事故的環(huán)境因素進(jìn)行全面的調(diào)查研究，列出的調(diào)車脫軌事故影響因素，即8 個中間事件(M1～M8)。然后，對發(fā)生的直接原因進(jìn)行邏輯判斷，找出發(fā)生事故的間接因素，即15 個基本事件(X1～X15)。最后，逐項確認(rèn)影響因素是否超出邊界范圍，確定各有關(guān)項目的邏輯關(guān)系，畫出調(diào)車脫軌事故樹模型如圖2 所示。

圖2 調(diào)車脫軌事故樹模型Fig.2 Fault tree model of shunting derailment

2.2 調(diào)車脫軌事故定性分析

（1）列出事故樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)。利用布爾代數(shù)的基本概念，結(jié)合各基本事件發(fā)生狀態(tài)，列出調(diào)車脫軌事故樹結(jié)構(gòu)函數(shù)為

(2）得出事故樹的最小割集。最小割集即導(dǎo)致頂事件發(fā)生的基本事件的集合。在調(diào)車脫軌事故中，最小割集就是能造成該事故發(fā)生的基本事件的集合，也就是每個割集中的基本事件發(fā)生時，頂事件就會發(fā)生。利用布爾代數(shù)的運算法則，對上述結(jié)構(gòu)函數(shù)式進(jìn)行簡化，得出最小割集為

（3）計算事故樹的最小徑集。最小徑集即保證頂事件不發(fā)生時所必須的、最低限度不發(fā)生的基本事件集合。在調(diào)車脫軌事故中，最小徑集即是保證不會發(fā)生調(diào)車脫軌事故的基本事件的集合。事故樹與安全樹對偶，事故樹的最小徑集即為安全樹的最小割集，計算公式為

式中：T"為T 該事件的對立面，即不發(fā)生該事件；M "i為Mi中間事件的對立面，i = 1，2，…，6；X "j為Xj基本事件的對立面，j = 1，2，…，15。

同樣，利用布爾代數(shù)運算法則，對安全樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)式進(jìn)行化簡得出安全樹的最小割集，即事故樹的最小徑集為

（4）對基本事件進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度分析。結(jié)構(gòu)重要度是指事故樹中基本事件的發(fā)生對頂事件的影響程度。事故樹中最小割集由多個集合組成，通過科學(xué)方法對每個基本事件進(jìn)行重要度系數(shù)排序，排在前面的，結(jié)構(gòu)重要度較高，排在后面的結(jié)構(gòu)重要度較低。通常用到的計算結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)的方法有直接排序法、粗略計算法和結(jié)構(gòu)函數(shù)法。直接排序法簡單易行，精確度不高，適用于較簡單的事故樹直觀定性分析。粗略計算法是假定事故樹中每個最小割集發(fā)生概率相等，再對每個基本事件在每個最小割集中所占比重求和加權(quán)得到的。結(jié)構(gòu)函數(shù)法，是利用事故樹的結(jié)構(gòu)函數(shù)，根據(jù)基本事件發(fā)生與否對頂事件的發(fā)生影響計算結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)的方法，該方法較為精確。采用結(jié)構(gòu)函數(shù)法對調(diào)車脫軌事故樹進(jìn)行基本事件定性分析。根據(jù)結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，計算調(diào)車脫軌事故基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)，然后對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)重要度排序。

調(diào)車脫軌事故基本事件結(jié)構(gòu)重要度系數(shù)IΦ(i)可以表示為

式中：n 表示基本事件個數(shù)；Mi表示第i 種X 事件發(fā)生和不發(fā)生時導(dǎo)致頂事件發(fā)生的狀態(tài)組合數(shù)；2n-1表示第n 個X 事件發(fā)生和不發(fā)生時導(dǎo)致頂事件發(fā)生，其余n - 1 種X 事件狀態(tài)組合數(shù)；1i表示第i種X 事件處于發(fā)生狀態(tài)；0i表示第i 種X 事件處于不發(fā)生狀態(tài)；Xjk表示狀態(tài)表中序號為k 時第j 種X事件發(fā)生與否狀態(tài)；(1i，Xjk)分別表示第i 種X 事件發(fā)生時序號為k 時狀態(tài)表中其他X 事件發(fā)生與不發(fā)生狀態(tài)組合；(0i，Xjk)分別表示第i 種X 事件不發(fā)生時序號為k 時狀態(tài)表中其他X 事件發(fā)生與不發(fā)生狀態(tài)組合；φ (1i，Xjk)表示第i 種X 事件發(fā)生時序號為k 時狀態(tài)表中頂事件發(fā)生的狀態(tài)；φ (0i，Xjk)表示第i 種X 事件不發(fā)生時序號為k 時狀態(tài)表中頂事件發(fā)生的狀態(tài)。

通過對15 個基本事件狀態(tài)值進(jìn)行列表，得出頂事件的結(jié)構(gòu)函數(shù)值，計算出現(xiàn)導(dǎo)致頂事件由不發(fā)生變?yōu)榘l(fā)生這種情形的狀態(tài)個數(shù)，經(jīng)公式計算得出

由此得出調(diào)車脫軌事故樹各基本事件結(jié)構(gòu)重要度排序為I (1) ＞ I (14) ＞ I (11) ＞ I (5) = I (6) ＞ I (10) ＞I (2) = I (3) = I (4) = I (12) ＞ I (7) = I (8) = I (13) ＞ I (15) ＞ I (9)

由以上計算結(jié)果得出，在調(diào)車脫軌事故中，調(diào)車人員檢查不徹底、司機(jī)沒有采取制動措施、減速信令按壓不及時是導(dǎo)致事故發(fā)生的主要原因，培訓(xùn)針對性不強(qiáng)、培訓(xùn)形式單一、停車信令按壓不及時、計劃編制標(biāo)注缺項、重點盯控不到位、風(fēng)險研判缺陷、減速頂故障是事故發(fā)生的次要原因，專項整治開展不力、對規(guī)對標(biāo)檢查不深入、司機(jī)瞭望不徹底也會導(dǎo)致事故發(fā)生，脫軌器沒及時拆除及新職人員作業(yè)不熟悉也可能導(dǎo)致事故發(fā)生。

3 防止調(diào)車脫軌的對策

（1）深刻吸取典型事故教訓(xùn)。一是召開安全事故反思會，組織調(diào)車人員對典型調(diào)車脫軌事故案例進(jìn)行學(xué)習(xí)，反思自身存在的問題，及時填補(bǔ)漏洞，做到舉一反三，對規(guī)對標(biāo)全力查找自身存在的風(fēng)險研判缺陷。二是開展安全大檢查專項整治活動，明確檢查計劃內(nèi)容，包括檢查時間、項點和對象，抓好檢查問題整改銷號。三是對調(diào)車人員開展培訓(xùn)教育。培訓(xùn)教育內(nèi)容要有針對性，培訓(xùn)形式可采取脫產(chǎn)或半脫產(chǎn)學(xué)習(xí)、網(wǎng)絡(luò)考試等多種方式，確保培訓(xùn)質(zhì)量和效果。

（2）強(qiáng)化設(shè)備“用、管、修”制度執(zhí)行。一是在調(diào)車作業(yè)前，調(diào)車人員要對減速頂、停車器、減速器、脫軌器、鐵鞋、道岔、信號燈等線路設(shè)備情況進(jìn)行檢查，確保良好的調(diào)車環(huán)境及設(shè)備正常使用。二是按照設(shè)備管理分工，各設(shè)備管理部門要建立設(shè)備管理制度。例如，鐵鞋使用部門，要對鐵鞋涂有編號并對鐵鞋的安撤實施動態(tài)管理，通過防溜警示牌使用、防溜登記簿填記、記錄儀攝錄等方式來提示提醒鐵鞋所處位置及安撤狀態(tài)。三是對過期設(shè)備要及時清理并進(jìn)行維修，不具備維修價值的，要申請報廢及時更換。各設(shè)備管理部門要掌握調(diào)車設(shè)備性質(zhì)、用途、使用年限、維保期限等關(guān)鍵項點，完善設(shè)備信息報告制度，特別針對減速頂、鐵鞋等行車自管設(shè)備開展報廢期常態(tài)監(jiān)控。

（3）嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)車作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。一是調(diào)車領(lǐng)導(dǎo)人要嚴(yán)格按照《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》《普速鐵路行車組織規(guī)則》《車站行車工作細(xì)則》進(jìn)行調(diào)車作業(yè)計劃編制，詳細(xì)標(biāo)注注意事項，做好交接班作業(yè)檢查，確保調(diào)車人員具有良好的精神狀態(tài)和熟練的操作技能，重點加大對新職調(diào)車人員的作業(yè)動態(tài)掌控。二是調(diào)車人員要明確各自分工，按照調(diào)車指揮人的安排，嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)車取送、溜放作業(yè)，做好調(diào)車聯(lián)控確認(rèn)，特別是在軌道電路分路不良區(qū)段調(diào)車作業(yè)、到發(fā)線及專用線聯(lián)控時用語要規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)及時。三是在往安設(shè)脫軌器的貨場取送車時，前方領(lǐng)車人員要加強(qiáng)對進(jìn)路、信號的瞭望檢查，加強(qiáng)聯(lián)控確認(rèn)，確定防護(hù)脫軌器安設(shè)狀態(tài)。

（4）做好調(diào)車脫軌事故應(yīng)急處置。一是調(diào)車人員在調(diào)車作業(yè)過程中，發(fā)現(xiàn)有拉鐵鞋或壓脫軌器風(fēng)險時，及時按壓停車信令按鈕，指揮機(jī)車車輛及時制動，把事故影響控制到最小狀態(tài)。二是在駝峰溜放作業(yè)時，確認(rèn)進(jìn)路道岔加鎖開通正確，發(fā)現(xiàn)有車輛溜放后脫軌，及時排查周邊環(huán)境，有無影響傷及人員，及時報告上級安排救援起復(fù)。三是機(jī)車乘務(wù)員要做好調(diào)車作業(yè)進(jìn)路、信號瞭望檢查，嚴(yán)格執(zhí)行調(diào)乘聯(lián)控制度，動車前全面排查可能造成脫軌事故的潛在隱患，發(fā)現(xiàn)異常情況及時采取制動措施，盡可能地防止事故發(fā)生。

4 結(jié)束語

研究通過大量案例分析查找調(diào)車脫軌事故主要因素，利用科學(xué)的分析方法，得出有效防范調(diào)車脫軌應(yīng)采取的主要措施，加強(qiáng)安全培訓(xùn)，強(qiáng)化設(shè)備監(jiān)督，堅持作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，做好應(yīng)急處置，以避免調(diào)車脫軌事故。由于調(diào)車脫軌事故案例的局限性，調(diào)車脫軌影響因素分析不夠全面，致使事故樹層次結(jié)構(gòu)和理想模型存在差距。然而，從安全預(yù)防的角度出發(fā)，對調(diào)車脫軌事故樹進(jìn)行最小割集、最小徑集及結(jié)構(gòu)重要度分析是安全事故分析的一種有效方法，對預(yù)防和減少調(diào)車脫軌事故有一定的啟發(fā)意義。今后，應(yīng)強(qiáng)化對事故案例的搜集研究，增加事故因素數(shù)量，強(qiáng)化事故因素質(zhì)量，更加科學(xué)地分析影響事故的主要因素。