基于安全等級(jí)的鐵路與城市軌道交通安檢互認(rèn)研究

吳蒙，孟毅美，榮文竽

(1.大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，遼寧 大連 116028；2.南京地鐵運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司，江蘇 南京 211100)①

2019年10月，交通運(yùn)輸部印發(fā)了《城市軌道交通客運(yùn)組織與服務(wù)管理辦法》，從國家層面規(guī)定，與火車站、長(zhǎng)途客運(yùn)站、機(jī)場(chǎng)等相銜接的車站提供的安檢場(chǎng)地應(yīng)為安檢互認(rèn)提供便利，以減少重復(fù)安檢，提高通行效率和服務(wù)水平.這一辦法的印發(fā)，說明了政府正在努力將便民這一理念落到實(shí)處，安檢互認(rèn)勢(shì)在必行.

自2017年開始，成都東客站、北京南站、天津站等車站先后實(shí)行單向免檢或雙向安檢互認(rèn).這一系列舉措，都說明有關(guān)部門正在大力實(shí)施國家政策方針，努力提高旅客出行效率及滿意度，將便民思想落到實(shí)處.

國內(nèi)關(guān)于鐵路和城市軌道交通安全的研究有很多.苗長(zhǎng)俊[1]從人、設(shè)備、環(huán)境和管理4個(gè)方面，分析影響車站安全運(yùn)營(yíng)管理的因素，構(gòu)建基于多層次模糊綜合評(píng)價(jià)的鐵路車站安全運(yùn)營(yíng)管理評(píng)價(jià)模型，得到車站工作人員的身心狀況和車站內(nèi)部綜合環(huán)境指數(shù)是影響車站安全運(yùn)營(yíng)的重要因素.王寶寶[2]從現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)和管理兩個(gè)層面分析鐵路車站安檢查危工作存在的問題，并提出改進(jìn)措施.柳雪麗[3]分析了城市軌道交通系統(tǒng)安全可靠性影響因素，并提出建議. 韓一萱[4]通過對(duì)北京南站功能布局與換乘方式進(jìn)行分析，基于鐵路客運(yùn)車站與城市交通換乘組織的原則，從而找出存在的問題并提出建議.以往研究通常是對(duì)鐵路、城市軌道交通運(yùn)輸方式或從車站角度的單一探討，缺乏對(duì)兩者的綜合評(píng)價(jià)分析.

本文提出基于車站及其所屬的運(yùn)輸方式的安全等級(jí)評(píng)價(jià)法，構(gòu)建安全等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并基于可變模糊集理論對(duì)安檢互認(rèn)可行性展開相關(guān)研究，以此為實(shí)施安檢互認(rèn)提供理論依據(jù).

1 安檢互認(rèn)及其前提條件

對(duì)于安檢互認(rèn)，目前還沒有明確定義.根據(jù)運(yùn)輸行業(yè)實(shí)踐，可以將安檢互認(rèn)定義為：為了避免旅客在鐵路與城市軌道交通間換乘時(shí)的二次安檢，實(shí)現(xiàn)換乘互通，通過減少安檢次數(shù)，提高旅客換乘效率的方法.

實(shí)現(xiàn)安檢互認(rèn)，旅客在兩種運(yùn)輸方式間換乘時(shí)不需要二次安檢，有效提升旅客在換乘過程中的通行效率，避免出現(xiàn)大量旅客在安檢處擁堵的情況發(fā)生，提高旅客換乘效率的同時(shí)，提高旅客的出行滿意度，充分體現(xiàn)“以人為本”的理念.

軌道交通車站間實(shí)施安檢互認(rèn)，首先需要國家和社會(huì)層面的引導(dǎo)和具備旅客直接換乘的硬件條件；其次，通過對(duì)軌道運(yùn)輸方式在禁限運(yùn)物品方面的規(guī)定進(jìn)行比較分析[5-6]，發(fā)現(xiàn)兩者在禁限運(yùn)物品方面規(guī)定的內(nèi)容基本一致.原則上為鐵路與城市軌道交通實(shí)現(xiàn)安檢互認(rèn)提供了前提條件.

在此基礎(chǔ)上，有必要探索一種合理的、有效的方法，保證一次安檢條件下的旅客運(yùn)輸安全.通過引入安全等級(jí)，比較鐵路與城市軌道交通在安全方面的要求高低，判斷兩者間實(shí)施安檢互認(rèn)的可行性.

2 安檢互認(rèn)可行性研究

2.1 安全等級(jí)的概念

由于安檢互認(rèn)是一個(gè)較為新穎的概念，目前，尚無確切的衡量標(biāo)準(zhǔn)及研判方法，更沒有明確的實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)章可依，基于此，本文提出基于車站及其所屬的運(yùn)輸方式的安全等級(jí)進(jìn)行可行性研究的方法，對(duì)比車站及其所屬的運(yùn)輸方式安全等級(jí)評(píng)價(jià)結(jié)果的高低，從而確定能否進(jìn)行安檢互認(rèn)，或確定單向免檢的免檢方向.

由于目前對(duì)軌道交通車站安全等級(jí)沒有明確的規(guī)定，本文將安全等級(jí)定義為：在考慮到影響車站及其所屬的運(yùn)輸方式安全的一系列因素基礎(chǔ)上，以不同的指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)將這些因素劃分為高低不同的等級(jí)，通過對(duì)各指標(biāo)再對(duì)安全程度要求方面的高低進(jìn)行綜合判定，以此確定車站安全等級(jí)的高低，并以安全等級(jí)的高低確定安檢互認(rèn)實(shí)施的可行性，或確定單向免檢的免檢方向.

2.2 安全等級(jí)的劃分

安全等級(jí)由高到低共劃分為五個(gè)等級(jí)，分別標(biāo)識(shí)為一至五級(jí).等級(jí)為一級(jí)，代表該車站及其所屬的運(yùn)輸方式非常安全；等級(jí)為二至五級(jí)，依次表示為安全程度較高、安全程度一般、安全程度較低、安全程度低.

根據(jù)上述安全等級(jí)的劃分，當(dāng)旅客經(jīng)過安全要求較高的運(yùn)輸方式 A 的檢查后，并在該種安全等級(jí)較高的運(yùn)輸方式的運(yùn)輸過程中，不出現(xiàn)危及自身或其他旅客生命財(cái)產(chǎn)安全的情況下，在直接換乘另一種安全要求等級(jí)相同或較低的運(yùn)輸方式 B 時(shí)，無須進(jìn)行二次安檢.

2.3 安全等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)構(gòu)建

基于安全等級(jí)確定車站安檢互認(rèn)可行性時(shí)，本文將兩種運(yùn)輸方式及其相連通的兩個(gè)車站進(jìn)行統(tǒng)一分析比較，進(jìn)行綜合的安全等級(jí)評(píng)價(jià).

本文通過借鑒管理學(xué)“人-機(jī)-環(huán)-管”的思想[7]，結(jié)合本文研究的內(nèi)容，將運(yùn)輸過程中評(píng)價(jià)安全等級(jí)的指標(biāo)分為：運(yùn)能運(yùn)量、人員及設(shè)備、環(huán)境及管理三方面，構(gòu)建本文的安全等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，如圖1所示.

圖1 安全等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)

3 可變模糊集理論

3.1 模糊性定義

客觀現(xiàn)象、事物處于共維條件下的差異，在中介過渡時(shí)所呈現(xiàn)的“亦此亦彼”性，稱為模糊性.符合模糊性定義的概念稱為模糊概念.

3.2 相對(duì)差異函數(shù)

(1)

(2)

3.3 可變模糊評(píng)價(jià)模型

根據(jù)可變模糊集理論，鐵路與城市軌道交通車站安全等級(jí)的評(píng)價(jià)模型的具體步驟如下：

根據(jù)上文提到的安全等級(jí)評(píng)價(jià)樣本的m個(gè)指標(biāo)，構(gòu)建評(píng)價(jià)對(duì)象的特征值向量為[9]：

X=(x1,x2,…,xm)

(3)

根據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定安全等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)區(qū)間矩陣Iab為：

(4)

式中:i=1,2,…,m；h=1,2,…,c.1級(jí)為最優(yōu)級(jí)，c級(jí)為最劣級(jí).

矩陣Iab即為各級(jí)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間矩陣，它是己知矩陣；對(duì)于級(jí)別h指標(biāo)i的范圍值區(qū)間[cih,dih]，可根據(jù)矩陣Iab中各級(jí)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)值區(qū)間兩側(cè)相鄰區(qū)間的上下限值確定.

安全等級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的范圍區(qū)間Icd即為：

(5)

根據(jù)矩陣Iab，確定M為吸引域區(qū)間[aih,bih]中相對(duì)隸屬度等于1的點(diǎn)值，點(diǎn)值矩陣M：

(6)

根據(jù)特征值x與M的位置關(guān)系，若x落在Mih的左側(cè)，得其相對(duì)隸屬函數(shù)計(jì)算公式為：

(7)

若特征值x落在Mih的右側(cè)，得其相對(duì)隸屬函數(shù)計(jì)算公式為：

根據(jù)式(7)、式(8)，求得各指標(biāo)對(duì)各安全級(jí)別的隸屬度，經(jīng)歸一化處理后，可得相應(yīng)的相對(duì)隸屬度矩陣jU：

(9)

根據(jù)可變模糊評(píng)價(jià)模型，則有樣本j對(duì)級(jí)別h的綜合相對(duì)隸屬度為：

(10)

式中：ju′h為評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)于安全級(jí)別h的綜合相對(duì)隸屬度；α為模型優(yōu)化準(zhǔn)則參數(shù)；ωi為指標(biāo)i權(quán)重；p為距離參數(shù)，p=1為海明距離，p=2為歐式距離.

當(dāng)α=1，p=1時(shí)，上式為模糊綜合評(píng)價(jià)線性模型；α=1，p=2時(shí)為理性模型；α=2，p=1時(shí)為S型函數(shù)；α=2，p=2時(shí)為模糊優(yōu)選模型.

對(duì)式(10)進(jìn)行歸一化處理，得到綜合相對(duì)隸屬度矩陣：

jU=(juh)

(11)

(12)

安全等級(jí)根據(jù)級(jí)別特征值法確定.設(shè)已知評(píng)價(jià)對(duì)象對(duì)于安全級(jí)別h的相對(duì)隸屬度分布列，稱：

(13)

為級(jí)別變量h的特征值.

由此可得最終的安全等級(jí)綜合評(píng)價(jià)結(jié)果為：

(14)

式中的i為參數(shù)的組合方式，i=1，2，3，4.由上式綜合評(píng)價(jià)樣本，根據(jù)級(jí)別判別的標(biāo)準(zhǔn)：

(15)

4 實(shí)例驗(yàn)證

目前，在大連區(qū)域內(nèi)能夠做到相銜接并有條件實(shí)施安檢互認(rèn)的只有大連北站與大連地鐵一號(hào)線的大連北站站.

4.1 初始參數(shù)確定

本文的指標(biāo)中既有定性指標(biāo)，也有定量指標(biāo)，本文選用相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大連北站與地鐵大連北站站的評(píng)價(jià)區(qū)間、權(quán)重及特征值的確定.

本文的定性指標(biāo)為旅客到達(dá)集中程度、車站工作人員工作情況、安檢等級(jí)、車站位置、車站旅客疏散能力、車站突發(fā)狀況應(yīng)急能力， 定性指標(biāo)的特征值根據(jù)客觀實(shí)際結(jié)合專家打分得出.

結(jié)合實(shí)際情況及專家意見，將這些定性指標(biāo)的評(píng)價(jià)區(qū)間以百分制劃分為(90，100)(80，90)(60，80)(40，60)(0，40)五個(gè)區(qū)間，分值越高代表處于越高的安全等級(jí)，并給出各個(gè)指標(biāo)的特征值.得到大連北站安全等級(jí)的定性指標(biāo)特征值為(80，96，90，92，94，95)，地鐵大連北站站安全等級(jí)的定性指標(biāo)特征值為(90，95，30，100，92，97).

本文的定量指標(biāo)為客流量、車內(nèi)旅客密度、開行頻次、旅客安全意識(shí)、運(yùn)行時(shí)速、列車運(yùn)行位置. 定量指標(biāo)的特征值通過數(shù)據(jù)收集及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方式得出.

(1)客流量

大連北站的日均客流量為4.1萬人，地鐵大連北站站日均客流量約為1.05萬人.

(2)車內(nèi)旅客密度

一般情況下，鐵路旅客列車內(nèi)旅客的立席密度保持在 0～3 人之間，本文綜合評(píng)定為 1 人；由于大連地鐵 1 號(hào)線在早晚高峰車內(nèi)旅客密度較大，存在擁擠的現(xiàn)象，其他時(shí)間旅客密度較低，綜合評(píng)定為 5.5 人.

(3)開行頻次

查閱大連北站及大連地鐵發(fā)車時(shí)刻表，可得大連北站平均發(fā)車間隔為14 min，大連地鐵1號(hào)線平均發(fā)車間隔為7.6 min.

(4)旅客安全意識(shí)

通過實(shí)地發(fā)放的旅客安全意識(shí)調(diào)查問卷計(jì)算得，大連北站內(nèi)的旅客平均得分為0.86分，地鐵大連北站站內(nèi)的旅客得分為0.82分.

(5)運(yùn)行時(shí)速

本文根據(jù)列車運(yùn)行速度與列車設(shè)計(jì)最高時(shí)速的比值，確定特征值得分.目前，我國高鐵的設(shè)計(jì)時(shí)速為350 km/h，運(yùn)行時(shí)速為300 km/h；大連地鐵1號(hào)線的設(shè)計(jì)時(shí)速為100 km/h，運(yùn)行時(shí)速為80 km/h.因此大連北站發(fā)車的列車運(yùn)行速度的特征值為0.86；地鐵大連北站站發(fā)車的列車運(yùn)行速度的特征值為0.80.

(6)列車運(yùn)行位置

本文通過分析列車運(yùn)行位置的整條線路中在地上運(yùn)行的長(zhǎng)度和地下(山下)運(yùn)行的長(zhǎng)度所占比例來確定列車運(yùn)行位置的特征值.計(jì)算得鐵路列車運(yùn)行位置的特征值得分為90分，地鐵列車運(yùn)行位置的特征值得分為100分.

根據(jù)重要性排序一致性定理確定指標(biāo)權(quán)重，得到通過檢驗(yàn)的指標(biāo)權(quán)重重要性排序一致性標(biāo)度矩陣E，運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行關(guān)于重要性程度的二元比較判斷，并利用語氣算子與模糊標(biāo)度、相對(duì)隸屬度關(guān)系，見表2，得到各個(gè)指標(biāo)的權(quán)向量，作歸一化處理[10].

表2 模糊語氣算子與模糊標(biāo)度、相對(duì)隸屬度關(guān)系

E為通過檢驗(yàn)的一級(jí)指標(biāo)運(yùn)能運(yùn)量、人員及設(shè)備、環(huán)境及管理的重要性排序一致性標(biāo)度矩陣.

運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)知識(shí)及表2，分別判斷各指標(biāo)的重要性程度以及模糊標(biāo)度，進(jìn)而得到相對(duì)隸屬度ω.經(jīng)歸一化處理后的權(quán)重ω=(0.47，0.31，0.22).同理得到二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重及各指標(biāo)在整體中的權(quán)重[11].整理得大連北站及地鐵大連北站站的各指標(biāo)權(quán)重及特征值見表3.

表3 車站指標(biāo)權(quán)重及特征值表

4.2 車站安全等級(jí)評(píng)價(jià)

根據(jù)式(4)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)的吸引區(qū)間矩陣為：

根據(jù)式(5)、式(6)可確定相應(yīng)的排斥區(qū)間及點(diǎn)值區(qū)間矩陣.

根據(jù)式(7)～式(14)，計(jì)算兩者的級(jí)別特征值.計(jì)算結(jié)果如表4所示.

表4 車站安全等級(jí)的級(jí)別特征值

大連北站的安全等級(jí)的評(píng)價(jià)結(jié)果為1.73，根據(jù)式(15)，安全等級(jí)歸屬于2級(jí)，偏向1級(jí)；地鐵大連北站站的安全等級(jí)的評(píng)價(jià)結(jié)果為2.26，根據(jù)式(15)，安全等級(jí)歸屬于2級(jí)，偏向3級(jí).

由此可見，大連北站的安全等級(jí)要高于地鐵大連北站站，因此，旅客在大連北站下車后，在不與外界接觸的情況下，單方向免檢換乘地鐵的是可行的.

5 結(jié)論

(1)以大連北站及地鐵大連北站站為實(shí)例，運(yùn)用基于可變模糊集理論的安全等級(jí)評(píng)價(jià)法進(jìn)行評(píng)價(jià).計(jì)算結(jié)果表明：乘坐高鐵到達(dá)大連北站的旅客下車后，在不與外界接觸的條件下，可單方向免檢進(jìn)入城市軌道交通車站乘車；

(2)本文的研究方法可以為擬實(shí)施安檢互認(rèn)的鐵路和城市軌道交通車站提供理論依據(jù)，對(duì)已實(shí)施安檢互認(rèn)的車站的實(shí)施情況研判、方案優(yōu)化提供借鑒.