基于主動防控策略的城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集構(gòu)建方法研究

鄭鳳霞，李沖，蘇宏明，王艷輝，4，5，6

（1.北京京城地鐵有限公司，北京 101300；2.北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，北京 100044；3.北京交通大學(xué) 先進(jìn)軌道交通自主運(yùn)行全國重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044；4.北京交通大學(xué) 北京市城市交通信息智能感知與服務(wù)工程技術(shù)研究中心，北京 100044；5.北京交通大學(xué) 城市軌道交通運(yùn)營安全管理技術(shù)及裝備交通運(yùn)輸行業(yè)研發(fā)中心，北京 100044；6.運(yùn)營主動安全保障與風(fēng)險(xiǎn)防控鐵路行業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044）

0 引言

風(fēng)險(xiǎn)為不良后果的可能性和嚴(yán)重程度的組合，風(fēng)險(xiǎn)管理是風(fēng)險(xiǎn)管理人員為了降低風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生的可能性或造成的損失，采取的各種方法與措施［1］。相比傳統(tǒng)的事故管理和隱患治理，風(fēng)險(xiǎn)管理是安全管理的高級階段，特點(diǎn)是事前主動管理，可以從源頭處防范化解風(fēng)險(xiǎn)［2］。風(fēng)險(xiǎn)主動防控是風(fēng)險(xiǎn)管理的最終目的，可以理解為在事故發(fā)生前設(shè)立的層層安全屏障，是一種用于預(yù)防、控制、減輕事故發(fā)生的手段，采用積極主動的方法，通過對風(fēng)險(xiǎn)的主動辨識，提前判斷風(fēng)險(xiǎn)的狀態(tài)，防止風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，對風(fēng)險(xiǎn)的傳播進(jìn)行預(yù)測和預(yù)警，采取有效措施治理風(fēng)險(xiǎn)源頭并遏制其進(jìn)行傳播，從而實(shí)現(xiàn)安全關(guān)口前移，有效避免事故的發(fā)生。

在城市軌道交通方面，薛懷祖［3］面向治安防控，建立以風(fēng)險(xiǎn)為導(dǎo)向，圍繞社會協(xié)同防控、企業(yè)內(nèi)部自治、區(qū)域警務(wù)合作、智能安全技術(shù)和輿論防控建立城軌治安主動防控體系；秦勇等［4］面向城軌列車故障診斷方面，基于數(shù)據(jù)驅(qū)動和信息融合技術(shù)，實(shí)現(xiàn)列車的主動防控預(yù)警。王艷輝等［5］通過對現(xiàn)有的主動防控理念進(jìn)行綜合，確定以風(fēng)險(xiǎn)辨識、風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)、風(fēng)險(xiǎn)排查治理、反饋學(xué)習(xí)四階段為主的主動防控理念。

其中，風(fēng)險(xiǎn)辨識是風(fēng)險(xiǎn)主動防控的基礎(chǔ)，如今城市軌道交通行業(yè)已經(jīng)積累了大量的故障、事故數(shù)據(jù)，葉子陽等［6］利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型分析得到高風(fēng)險(xiǎn)情境下，不同事故類型的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)影響因素；王莉等［7］通過收集地鐵事故資料，抽取關(guān)鍵知識要素，分析事故形成的關(guān)聯(lián)路徑；Benner［8］建立自然語言處理模型，將事故調(diào)查非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為Web 結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。Pedro 等［9］利用事故關(guān)聯(lián)分析、本體和知識圖譜技術(shù)來自動處理事故案例數(shù)據(jù)，挖掘事故中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，主動防止此類事故在未來再次出現(xiàn)；Halabi 等［10］對事故數(shù)據(jù)進(jìn)行頻率分析，利用邏輯回歸方程建立事故預(yù)測模型，以此對風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行辨識和優(yōu)先級排序。

綜上所述，結(jié)合經(jīng)驗(yàn)和歷史事故數(shù)據(jù)，采用主客觀方法結(jié)合的條件判斷法從調(diào)研資料文件中辨識風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，力求達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)辨識的精確性和客觀性，為主動防控提供監(jiān)測主體。

1 風(fēng)險(xiǎn)主動防控

1.1 基本概念定義

1.1.1 風(fēng)險(xiǎn)

風(fēng)險(xiǎn)：經(jīng)過對風(fēng)險(xiǎn)和相關(guān)定義的分析可以得出［11-14］，風(fēng)險(xiǎn)就是發(fā)生不幸事件的概率，也就是一種不良后果的可能性和嚴(yán)重程度的組合，是事物本身所固有的一種屬性。風(fēng)險(xiǎn)R按式（1）計(jì)算：

式中：L為風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性；S為風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的嚴(yán)重程度。

1.1.2 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：為了便于對風(fēng)險(xiǎn)的統(tǒng)計(jì)分析管理，將系統(tǒng)可能產(chǎn)生和傳播風(fēng)險(xiǎn)的組成成分節(jié)點(diǎn)稱為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，是風(fēng)險(xiǎn)研究中的最基本單位。

在城市軌道交通運(yùn)營過程中，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)需要按照一定方法，在組成成分節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行主動的辨識，如運(yùn)營環(huán)境中的風(fēng)、雪，基礎(chǔ)設(shè)施中的鋼軌、道岔，車站組織中的站務(wù)員、站區(qū)長等都可以作為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行研究。城軌運(yùn)營系統(tǒng)組成成分見圖1。

圖1 城軌運(yùn)營系統(tǒng)組成成分

1.1.3 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)關(guān)聯(lián)

風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)關(guān)聯(lián)：指2個或多個風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)之間在風(fēng)險(xiǎn)因素的作用下使其風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)發(fā)生變化引起的關(guān)聯(lián)傳播現(xiàn)象。

城市軌道交通的平穩(wěn)正常運(yùn)營過程，是需要設(shè)施、設(shè)備、人員、組織和環(huán)境等組成成分高度協(xié)同工作的，同時風(fēng)險(xiǎn)也會在上述組成成分中伴隨著工作協(xié)作而相互傳播影響，從風(fēng)險(xiǎn)視角來看，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)之間是存在關(guān)聯(lián)關(guān)系的。

1.1.4 關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)：指在城軌運(yùn)營過程中，狀態(tài)極易發(fā)生改變且容易影響周邊風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)狀態(tài)的組分節(jié)點(diǎn)，對嚴(yán)重事故的發(fā)生產(chǎn)生顯著性的影響，需要重點(diǎn)防控。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)主動防控內(nèi)涵

從安全管理角度來說，相比于事故的被動處理，主動防控是以風(fēng)險(xiǎn)為研究對象，采取積極主動的措施對風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行辨識、關(guān)聯(lián)、排查治理和反饋等一系列流程，防止風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)狀態(tài)的轉(zhuǎn)化，控制風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)傳播，通過全民參與力圖從風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)根源和路徑上避免事故的發(fā)生，主動防控與被動管理對比見圖2。

圖2 主動防控與被動管理對比

風(fēng)險(xiǎn)的主動防控理論上可以理解為風(fēng)險(xiǎn)辨識、風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)、風(fēng)險(xiǎn)排查治理、反饋學(xué)習(xí)4個階段閉環(huán)管理過程（見圖3）。以下重點(diǎn)針對風(fēng)險(xiǎn)辨識階段的辨識方法進(jìn)行討論。

圖3 風(fēng)險(xiǎn)主動防控閉環(huán)管控理念

風(fēng)險(xiǎn)辨識是主動防控的基礎(chǔ)，在城軌運(yùn)營的各個階段、各個專業(yè)部門中識別出能產(chǎn)生和傳播風(fēng)險(xiǎn)的組分節(jié)點(diǎn)作為重點(diǎn)監(jiān)控的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，為主動防控提供監(jiān)測的主體。主動防控的研究對象都是圍繞風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)展開的，所以風(fēng)險(xiǎn)辨識至關(guān)重要。風(fēng)險(xiǎn)辨識主要從2個角度來進(jìn)行，一個角度是主觀辨識，由城軌安全管理部門和業(yè)務(wù)部門中經(jīng)驗(yàn)豐富的專家人員，根據(jù)自己對風(fēng)險(xiǎn)的認(rèn)知和理解進(jìn)行判斷，從而辨識風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并進(jìn)行存儲；另一角度是客觀辨識，從業(yè)務(wù)部門檢修的故障記錄數(shù)據(jù)和歷史事故數(shù)據(jù)中提煉風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，從而進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的辨識并進(jìn)行存儲。

常見的風(fēng)險(xiǎn)辨識方法可以劃分為主觀分析法、流程推理法、事故分析法和歷史數(shù)據(jù)分析法，主要依據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)和智慧來進(jìn)行判斷生產(chǎn)經(jīng)營活動中可能造成事故的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)項(xiàng)，主觀性較強(qiáng)，不能全面和準(zhǔn)確地辨識風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。因此，目前更多的風(fēng)險(xiǎn)辨識采用主客觀相結(jié)合的方法，用來消除過強(qiáng)的主觀因素影響，例如對專家的意見進(jìn)行重要度甄別、利用歷史事故數(shù)據(jù)與專家意見做相似度對比等等，這樣能夠更加客觀、準(zhǔn)確地辨識出風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。對風(fēng)險(xiǎn)的辨識采取主客觀相結(jié)合的方法進(jìn)行，力圖建立完善的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫，日常風(fēng)險(xiǎn)排查中一定要重點(diǎn)監(jiān)測風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，提前感知防止其狀態(tài)發(fā)生變化。

2 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分類及辨識策略研究

2.1 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分類

現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分類研究中，大多是按照傳統(tǒng)安全綜合管理四要素“人、機(jī)、環(huán)、管”方法進(jìn)行分類［15-16］，該方法適用于不存在大規(guī)模調(diào)度組織和復(fù)雜設(shè)施設(shè)備的情況。而在城軌運(yùn)營過程中，具有設(shè)施眾多、設(shè)備協(xié)調(diào)運(yùn)作難度大、調(diào)度組織關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)，因此需要針對運(yùn)營過程的特點(diǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分類方法的優(yōu)化。

采用IFOSE 方法將風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分為5類，對每類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)以集合的形式進(jìn)行匯總，形成風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集合Rx：

式中：Im為基礎(chǔ)設(shè)施類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，主要包括路基、橋梁、車站、隧道等土木結(jié)構(gòu)類和鋼軌、道岔等鋼結(jié)構(gòu)，m={1，2，3，…，n}表示該類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的編號；Fm為運(yùn)營設(shè)備類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，主要包括運(yùn)營過程中車輛、供電、通信、信號、機(jī)電系統(tǒng)中設(shè)備；Om為運(yùn)行調(diào)度類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，主要包括參與調(diào)度指揮的人員、司機(jī)、乘務(wù)員和施工檢修管理等；Sm為車站組織類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，主要包括對維持車站正常運(yùn)轉(zhuǎn)的工作人員和乘客的管理；Em為運(yùn)營環(huán)境類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，主要包括自然環(huán)境、工作環(huán)境、社會環(huán)境等。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)辨識策略

為了全面地辨識城軌運(yùn)營過程中存在的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，從風(fēng)險(xiǎn)角度對公司員工日常排查內(nèi)容進(jìn)行完善，在對城軌運(yùn)營公司的管理進(jìn)行充分調(diào)研的基礎(chǔ)上，采取主觀和客觀相結(jié)合的方法，一是歷史事故報(bào)告記錄中出現(xiàn)的城軌運(yùn)營組分，要將其列為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測分析避免同樣的事故事件再次發(fā)生；二是在維修過程中故障率較高的組分單元；三是運(yùn)營過程中與其他組分關(guān)聯(lián)度較高，極其容易影響或受到影響導(dǎo)致狀態(tài)改變的組分節(jié)點(diǎn)，例如城軌運(yùn)營自然環(huán)境極其容易影響內(nèi)部組分，維修人員、調(diào)度人員和司機(jī)的行為也容易導(dǎo)致其他組分狀態(tài)發(fā)生改變，而路基也容易受到地質(zhì)環(huán)境的影響而造成狀態(tài)變化。

通過利用統(tǒng)計(jì)分析的條件判斷法從歷史數(shù)據(jù)中辨識風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)并構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集。組分節(jié)點(diǎn)是否判斷為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)需要通過以下3個條件進(jìn)行判斷，滿足任意一個條件即可將其歸類到對應(yīng)類別的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

（1）造成事故發(fā)生的組分。將出現(xiàn)在事故記錄中的組分節(jié)點(diǎn)，判斷為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的公式：

式中：ak為正在辨識的組分節(jié)點(diǎn)在事故記錄中出現(xiàn)的次數(shù)的最小值；si為遍歷的第i個事故記錄中是否存在當(dāng)前正在辨識的組分節(jié)點(diǎn)pk，如果存在則si= 1，反之si= 0；n為統(tǒng)計(jì)得到的事故記錄總數(shù)。

式（3）表明無論該節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)在哪一組事故報(bào)告中，只要其出現(xiàn)次數(shù)≥1 次，就會被歸為相應(yīng)類別的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。

（2）故障次數(shù)較高的組分。將組分節(jié)點(diǎn)中故障次數(shù)大于統(tǒng)計(jì)故障次數(shù)平均值的組分節(jié)點(diǎn)判斷為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的公式：

式中：bk為當(dāng)前正在辨識的組分節(jié)點(diǎn)pk的累計(jì)故障次數(shù)；bi為組分節(jié)點(diǎn)pi的累計(jì)故障次數(shù)；n為辨識過程中所統(tǒng)計(jì)到的組分節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

（3）關(guān)聯(lián)度較高的組分。對城軌運(yùn)營過程中影響周圍組分和被影響的次數(shù)，大于平均節(jié)點(diǎn)影響和被影響次數(shù)的節(jié)點(diǎn)判斷為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)公式：

式中：dk為當(dāng)前正在辨識的組分節(jié)點(diǎn)dk對周圍組分造成影響和被造成影響的次數(shù)；di為組分節(jié)點(diǎn)pi影響和被影響的次數(shù)；n為辨識過程中組分節(jié)點(diǎn)總數(shù)。

綜上所述，基于統(tǒng)計(jì)分析方法的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)辨識流程見圖4：

圖4 基于統(tǒng)計(jì)分析的條件判斷法風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)辨識流程圖

3 城市軌道交通運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集構(gòu)建

根據(jù)前文所述的條件判斷法對風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行辨識后，按照運(yùn)營基礎(chǔ)設(shè)施類、運(yùn)營設(shè)備類、運(yùn)行調(diào)度類、車站組織類和運(yùn)營環(huán)境類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行歸類，從而構(gòu)建相應(yīng)類型的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集。

3.1 基礎(chǔ)設(shè)施類

基礎(chǔ)設(shè)施類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要包括橋梁、隧道、路基和車站建筑等土木結(jié)構(gòu)設(shè)施和線路等鋼結(jié)構(gòu)零件設(shè)施。該類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)一般不易出現(xiàn)問題，狀態(tài)的轉(zhuǎn)變概率較小，但是一旦轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的狀態(tài)極有可能造成脫軌、塌陷、碰撞等重大事故。依據(jù)條件判斷法辨識出了19 個風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)來構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集（見表1）。

表1 基礎(chǔ)設(shè)施類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集

3.2 運(yùn)營設(shè)備類

運(yùn)營設(shè)備類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要包括車輛、供電、通信、信號、機(jī)電設(shè)備等。該類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)涉及專業(yè)廣、種類復(fù)雜、數(shù)量龐大且相互之間耦合性強(qiáng)，風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)狀態(tài)不穩(wěn)定，且容易造成風(fēng)險(xiǎn)傳播擴(kuò)散，大范圍影響行車運(yùn)營。依據(jù)條件判斷法辨識出了41 個運(yùn)營設(shè)備類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)來構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集。以運(yùn)營設(shè)備類供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集進(jìn)行舉例說明，見表2。

表2 運(yùn)營設(shè)備類供電系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集

3.3 運(yùn)行調(diào)度類

運(yùn)行調(diào)度類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要包括調(diào)度指揮、列車運(yùn)行、行車作業(yè)、設(shè)施管理等過程中涉及到的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。該類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)一旦發(fā)生調(diào)度和其他指揮管理問題，很容易導(dǎo)致其他風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)改變狀態(tài)，從而對整個城軌運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)造成極大影響，采用條件判斷法辨識出8個風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)來構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集（見表3）。

表3 運(yùn)行調(diào)度類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集

3.4 車站組織類

車站組織類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要包括在進(jìn)行車站管理、客流疏導(dǎo)和乘客行為等過程中涉及到的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。車站管理指車站的日常運(yùn)營管理；客流疏導(dǎo)指進(jìn)出站和換乘過程中的乘客引導(dǎo)工作；乘客行為指打架、昏厥、尾隨等容易造成危害的異常行為。根據(jù)對車站違規(guī)操作記錄和乘客事故記錄進(jìn)行查閱，采用條件判斷法辨識出5個風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)來構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集（見表4）。

表4 車站組織類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集

3.5 運(yùn)營環(huán)境類

運(yùn)營環(huán)境類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)主要包括工作環(huán)境、自然環(huán)境、保護(hù)區(qū)環(huán)境、社會環(huán)境等。生產(chǎn)環(huán)境指工作人員維持每日城軌平穩(wěn)運(yùn)營工作的場所；自然環(huán)境指異常的天氣狀況等；保護(hù)區(qū)環(huán)境指線路和車站周邊一定距離的區(qū)域，確保線路結(jié)構(gòu)安全的環(huán)境；社會環(huán)境指節(jié)假日、大型活動和恐怖襲擊等事件。采用條件判斷法辨識出19個風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)來構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集（見表5）。

表5 運(yùn)營環(huán)境類風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集

4 結(jié)束語

解釋了風(fēng)險(xiǎn)的基本含義和主動防控的內(nèi)涵，為城軌運(yùn)營公司的風(fēng)險(xiǎn)管理工作提供理論指導(dǎo)。改進(jìn)傳統(tǒng)的“人、機(jī)、環(huán)、管”風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分類法，采用基礎(chǔ)設(shè)施、運(yùn)營設(shè)備、運(yùn)行調(diào)度、車站組織和運(yùn)營環(huán)境進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)分類，使分類更加明確具體。依據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)采用主客觀相結(jié)合的條件判斷法對不同組分中的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行辨識，構(gòu)建5種類別的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)集，為日常風(fēng)險(xiǎn)主動防控提供目標(biāo)對象，為主動防控的后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。