城市軌道交通安全分析范文

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第1篇

關鍵詞：城市軌道交通；安全風險；分析；評價

引 言：隨著軌道交通項目的快速發展，在其建設和運營過程中的風險和安全問題日益突出。由于軌道交通項目具有投資大、建設周期長、技術復雜、影響范圍廣的特點，所以簡單的風險分析和規避已不能滿足其發展需求，必須要樹立風險管理的理念。

1 風險管理概述

關于風險管理的內在含義，有著很多不一樣的觀點。但是風險管理和所有控制系統有一個共性，那就是涵蓋了三個必備的要素：其一為管理目標；其二是資訊搜集及解釋；其三是相對應的解決措施。有學者研究表明：風險管理目標對風險而言，風險是存在客觀因素與主觀因素的。從客觀上的分析，管理的目標是盡可能地將風險降至最低，并且風險能夠以數理統計為基礎，進而加以測度[2]。此種思維模式極易被采納。從主觀上分析，管理的目標講究與風險同生共存，并將風險當作是人們在某種特定的文化社會背景下進而加以構成的。在不同的人及不同的背景下，風險也是有所不同的。雖然此種觀點看起來較為抽象，但是從目前關于風險管理的框架體系來看，對于風險管理當中的風險識別、風險分析、風險評估及風險應對而言，無論是客觀上的因素，還是主觀上的因素，都是必然存在的。并且，想要使風險管理能夠日益完善，就并且充分融合這兩方面的觀點，以此使風險管理的應用更加規范、更加科學。

城市軌道交通項目的風險分析與評價雖然逐漸被重視，但是還為形成一套成熟的理論，目前的評價分析方法大多是借鑒鐵路工程經濟評價或者建設項目經濟評價的方法，這兩者的側重點有所不同，但是均與城市軌道交通實際不符，另外針對項目安全的評價研究也較少。本文是針對影響項目安全的風險進行分析評價，并對典型風險給予相應的評價方法。

2 預先危險性分析

預先危險性分析是在進行某項工程活動（包括設計、施工、生產、維修等）之前，對系統存在的各種危險因素（類別、分布）、出現條件和事故可能造成的后果進行宏觀、概略分析的系統安全分析方法。其目的是早期發現系統的潛在危險因素，確定系統的危險等級，提出相應的防范措施，防止這些危險因素發展成為事故，避免考慮不周所造成的損失，屬定性評價。即：討論、分析、確定系統存在的危險、有害因素，及其觸發條件、現象、形成事故的原因事件、事故類型、事故后果和危險等級，有針對性地提出應采取的安全防范措施。

2.1預先危險性分析法的功能主要有：

（1）大體識別與系統有關的主要危險；

（2）鑒別產生危險的原因；

（3）估計事故出現對系統產生的影響；

（4）對已經識別的危險進行分級，并提出消除或控制危險性的措施。

2.2預先危險性分析步驟

（1）對分析系統的生產目的、工藝過程以及操作條件和周圍環境進行充分的調查了解；

（2）收集以往的經驗和同類生產中發生過的事故情況，判斷所要分析對象中是否也會出現類似情況，查找能夠造成系統故障、物質損失和人員傷害的危險性；

（3）根據經驗、技術診斷等方法確定危險源；

（4）識別危險轉化條件，研究危險因素轉變成事故的觸發條件；

（5）進行危險性分級，確定危險程度，找出應重點控制的危險源；

（6）制定危險防范措施。

3 城市軌道交通風險的分析評價與對策

3.1大客流輸運模擬評價

本評價主要針對典型地鐵突發大客流情況下的進出站控制、售檢票、疏散通道、行車組織等措施進行模擬研究分析和驗證。

評價采用模擬仿真的方法，利用基于個體的人員動力學模型，建立地鐵車站疏運模型，設定客流量時間曲線、進出站通道、閘機、售檢票模式、限流方案等，對最大極端客流和實際客流進行數值模擬分析。

現階段國內外針對大客流輸運公認的模擬軟件為人員動力學模型Legion進行模擬仿真研究。Legion模型為人員疏散的矢量模型，最大的特點就是基于個體行為（agent-based）和矢量連續空間（Vector）解析，能夠兼顧人員個體行為描述、人員規模和空間區域三個方面，可適用于大規模大區域的人群模擬仿真。模型以每個行人個體為單位，行人的每一步在行走平面路線和方向上都通過計算機算法計算，即每個行人個體有決定自身行動的決策權，在決策時考慮周圍環境（建筑及障礙物等）和與其他行人相互作用和影響，進行信息交流，做出相應的決策。該模型主要用于研究人群疏散行為、疏散時間、疏散策略與技術等。

3.2人員疏散模擬分析評價

城市軌道交通應對突發事件的能力一般采用人員疏散速度來衡量，可以通過人員疏散模擬來進行評價。評價方法為BuildingExodus模型，即模擬人員疏散的精細網格模型。該模型針對大型空間及大量人群逃生設計，適用于模擬大型超級市場、醫院、電影院、車站、機場航站樓、危險建筑物、學校等場所。可輸入各種人員行為特征（如逃生人員生理、心理、行為屬性），及火災危險特性（如濃煙、溫度、毒氣危害屬性）等逃生影響參數進行模擬，以展現更符合實際情況的較佳化人員逃生模擬結果。Exodus輸入緊急情況下有關人類行為的各種信息，資料來源包括火災的影像記錄、已公布的調查報告和與受傷害者的交談資料等。在建筑空間充分利用前提下，以擁擠人群、內部存在座椅等障礙物與設有警報設備等狀況下進行疏散模擬。

3.3火災風險分析方法

對火災風險采用FDS（Fire Dynamics Simulator 火災動力學模擬）評價方法。FDS一種火災驅動流體流動的計算流體動力學軟件，其原理是火災的場模擬計算，場模擬是利用計算機求解火災過程中狀態參數的空間及其隨時間變化的模擬方式，場是指狀態參數如速度、溫度、各組分的濃度等的空間分布。場模擬的理論依據是自然界普遍成立的質量守恒、動量守恒、能量守恒以及化學反應的定律等。火災過程中狀態參數的變化也遵循著這些規律，因而可以用場模擬方法求解火災過程。FDS通過大渦模型對連續方程、動量、能量方程以及壓力收斂方程進行求解，可得到溫度、壓力、氣體成分、可見度等參數的空間分布。

火災風險分析采用大渦場模擬模擬軟件FDS version 3進行數值模擬，對車站隧道火災情況進行模擬，其分析評價內容為：

（1）針對典型站臺和通道結構，研究火災的發生和發展，獲得站臺的通道內不同局部位置的溫度和煙濃度分布等；

（2）研究不同傳熱狀況（輻射、對流、導熱等）下典型站臺和通道內的熱效應和作用區域；

（3）火災條件下煙氣的動態擴散和傳遞特征，獲得煙氣在站臺和通道內的分布規律和對人員的影響；

（4）火災、煙氣條件下典型站臺和通道內的人員疏散模擬；

（5）基于對典型站臺和通道內火災和煙氣的發生、發展、擴散和傳遞的規律的研究，獲得防范安全事故、人員疏散和救援的操作預案。

4 結語

總之，由于城市軌道交通建設與運營系統的復雜性，必然帶來生產建設和運營風險的多變性。因此，我們應不斷深入研究風險管理方法和標準，總結安全風險管理與評價經驗，持續提高安全風險管理水平，為建設和運營提供良好的安全環境。

參考文獻：

[1]鄧云峰. 城市軌道交通危險因素分析[J].中國安全生產科學技術， 2005（3）.

第2篇

關鍵詞：城市軌道交通；信息安全；六西格瑪理論；衡量因素

引言

現代城市建設的發展，以及私家車的普及和城市擴大化的發展，人們上班的地方和居住的地方距離并不是很近，因此在出行方面，就會采用多種方式。而由于城市軌道自身的優點，使之成為城市主流的出行工具。避免了開私家車在路面上遇到的擁堵現象。2015年，我國有28個城市建成了近百條地鐵線路，線路里程4000多公里，城市軌道[1]也明顯增多。隨著網絡系統及工業設備遭受ATP攻擊、后門利用、網絡監聽和Dos攻擊的日趨激烈，城市軌道網絡信息系統遭受著嚴重的考驗，軌道運營的安全實用性受到社會的廣泛關注。在歐美等國家現在都將城市軌道交通公共安全作為國家關鍵基礎設施，高度重視其安全和應急響應工作。在我國城市軌道網絡通信系統中的信息安全保護方面，存在系統梳理難、安全定級難、從而導致信息安全隱患問題突出，同時會隨著數據流量每天的增長對整個系統構成極大的安全威脅。在大數據處理信息蓬勃發展的今天，城市軌道交通信息可以有效的利用大數據的處理方式，對如何合理確定城市軌道網絡系統中信息安全的方法進行有效的研究，對促進交通安全運行，維護公共秩序起到重大作用。

1現狀分析

城市軌道交通實現網絡化運營后，網絡信息安全面臨著嚴峻的考驗。為了保證安全運營、有序發展，實現平安運行的目標，必須加強網絡安全管理[2]。涉及物理范圍廣、業務領域多、運行管理流程復雜。從未在信息安全等級界定方面比較復雜。同時，其網絡信息系統的邊界問題較為龐大。而等級保護級別和保護要素中，要明確到確定的網絡節點上具有一定的難度。因此，確定交通軌道網絡系統中信息安全的評估方法就成了一項重要工作。

1.1城市軌道交通網絡系統分析

城市軌道交通信息網絡系統建設規劃主要是針對目前新建的道路交通工程的網絡信息系統升級改造提供指導，旨在實現數據集中和安全保障[3]。網絡安全是信息網絡安全運行的基本保障，需要借助一整套安全防護設備對現有網絡信息系統進行安全防護。首先，在安全防護設備上，可在互聯網與內網之間設置防火墻、IPS插卡及ACC插卡等安全隔離裝置，用以隔離來自互聯網的不法攻擊。安全隔離裝裝置投運后，應指派專人定期觀測用戶的使用情況。在網絡交換機中安裝防火墻，運用虛擬防火墻技術在交換機與內網之間建起一道安全防護屏障，能夠大大提高內網信息的安全性。最終，在PC終端上設置安全準入系統，對接入信息進行安全認證和動態監測，實現隱患隔離，從而大大提網絡信息安全。

1.2網絡化運營特點

車站是最基本的網絡運營單元，也是本文的重點研究對象。整個乘客出行完成活動的起始點，也是工作人員進行各項工作的場所。在城市軌道交通網絡中，車站、線路、車輛段、控制中心之間相輔相成，共同組成了一套完善的交通網絡運行系統。因此，他們之間的相互關系、相互作用以及所呈現出的內在規律，都會形成表征網絡特性的度量[4]。由此，軌道網絡運營系統的特點就顯而易見了：①網絡的成長擴大性，使客運量大幅增大。近年來，城市軌道交通規模逐步擴展，人們在出行方面越來越關注軌道交通的便捷性、時效性和連通性。地鐵作為城市軌道交通系統中最主要的出行方式，隨著基礎設施和軌道運營設備的不斷完善，近年來對客流的吸引力不斷增大，線路負荷強度不斷增大。②規模越來越大，使管理的復雜度持續上升。隨著國內各大一，二線城市軌道交通的不斷投入運營，覆蓋范圍和建設規模都在不斷拓展，運用管理尤其是安全管理方面的工作壓力越來越大。以北京為例，北京地鐵全網在役車輛共8000余輛，設車輛基站22處，變電站30座，員工人數超過3萬多，網絡運營規模就覆蓋了整座北京城，管理難度相當大。③網絡交叉關聯，錯綜復雜，協調和組織難度加速呈現。網絡化運營規模的持續擴張[5]使得站點之間、線路之間以及系統之間聯系更加緊密，一旦其中某一站點運營異常，就會迅速波及整個網絡運營系統，并對其產生嚴重的安全威脅，若不及時處理，就有可能引發嚴重后果。在軌道交通網絡運營系統中，換乘站作為線路中的連接點，如果運行異常，必然對相鄰線路客流情況以及網絡運營造成嚴重的安全威脅。④網絡依賴的程度越高，使得安全保障要求空前提高。根據交通客流研究報告顯示，以北京為例，軌道交通的客流量占全市公交客運量在2016年可能會超過50%，將對提升城市交通網絡運營效率起到至關重要的作用。相比于單線路運營模式來講，安全穩定是網絡化運營首先要考慮的因素，因為其影響程度往往是全局性的。網絡化運營的安全性和可靠性，主要體現在城市軌道交通系統是否能快速應對急劇增加的客流量以及各類突發性運營事件。為此，北京，上海等城市軌道交通管理部門，提出了建立一個信息安全評估方法，根據運營數據提前解決不安全事故的發生。1.3國內事故分析根據對國內收集的1200起故障/事故，按照北京地鐵運營公司的事故指標，將運營延誤5分鐘以上事件定位運營事故，則國內共計發生運營事故459起，具體可劃分為9大類，53小類。從大類來看，發生事故次數排在前三的依次為通信系統、車體系統和制動系統，三者合計達到總運營事故數的71%。從小類上看，排在前五位的具體事故類型主要有信號故障、乘客跳下站臺、道岔故障、列車故障等，占總數的48.8%。

2基于六西格瑪理論的信息安全評估方法

六西格瑪管理理論[6]是一種以顧客需求為導向，以事實和數據為基礎，遵循DMAIC方法準則，運用統計技術、實驗設計和管理方法進行平復，實現信息質量持續改進，達到以降低缺失率為目的的綜合優化管理方法。對交通網絡中的信息提出了六西格瑪設計改進流程，重新對數據進行定義、測量、分析、改進和控制。構建衡量指標：首先建立靜態衡量因子空間，其中由Im（因素信息），Sm（故障后果危害度），Dm（因素故障難檢度），Pm（故障嚴重度）等四項衡量因子組成，來分析整體網絡的安全等級。其中k為因素評估的公職幅度參數，風險管理者可以根據各個不同的安全因素設定不同k，來表達因素監控的目的[7]。然后根據每個因素指標的上下限值分別組合起來就可對該系統中的因素梯度指標進行衡量。并根據上下限值繪制坐標圖，圖中的每個空間點代表單個因素對安全影響指標的大小，離原點或最小衡量點越遠，表示該因素安全指數越大，圖1中G點（標準化后）表示最不安全狀態的最大點，簡言之，就是說離G越近，該因素對安全情況起的作用就越關鍵。

3仿真驗證

根據北京上海兩地地鐵運營公式2009-2012年的車輛運營故障統計，得出車輛在運營過程中的故障比例如表1所示。從表1可以看出，地鐵各系統故障中，通信系統的故障率最高占43%，最低的是牽引系統占9%，其次是車體系統占25%，以及制動系統和輔助電源系統。地鐵系統復雜，并位于城市的地下，各個系統相互關聯，故障比較多，風險因素也分廠多。本文通過事故統計分析，根據系統故障率，結合安全評估的需要，利用六西格瑪理論的信息安全評估方法對選取的地鐵系統進行安全評價。如表2所示。根據六西格瑪隨機賦權法公式（1）、（2）的計算上下限門檻值的范圍，產生隨機數為0.60，歸一化得到的權重向量[Dm，Sm，Im]=[0.218，0.287，0.337]。根據故障率和因素屬性的累計率和權重可知，在此次測試的地鐵車輛安全水平的下、上限制分別為XLmi=0.322，XUmi=0.371。說明在檢查過程中，該車輛的安全評估為安全狀態。只需在平時安全檢查時注意牽引系統對重要度的影響即可。根據權重向量和安全水平的限制，可以了解各系統故障所處的安全風險水平，同時根據其所處的安全風險水平采取相應的措施，可以實現事前預控，保證地鐵運營安全。

4結論

本文通過對城市軌道系統，網絡化運營的分析研究，提出了基于六西格瑪理論的單因素多屬性安全評估方法，并通過該方法計算實現了不同系統對車輛安全風險故障率評估。該方法以六西格瑪理論、坐標組合、隨機賦權法等理論與方法為基礎，結合動態和靜態因素衡量因子，實現系統安全評估，以此可以為車輛進行事前故障定位、檢修，并以此為車輛運行提供有效的安全控制監測提供參考和指導。

參考文獻：

[1]中國城市軌道交通年度報告課題組.中國城市軌道交通年度報告2011[R].北京：北京交通大學出版社，2011.

[2]曾笑雨,劉蘇,張奇.基于事故統計分析的城市軌道交通運營安全和可靠性研究[J].安全與環境工程，2012，19（1）：90-94.

[3]蘇旭明,王艷輝,祝凌曦.改進的故障模式及影響分析在城市軌道交通運營安全評價中的應用[J].2011，5：65-69.

[4]賈水庫，溫曉虎，林大建，蔣仲安.基于層次分析法地鐵運營系統安全評價技術的研究[J].中國安全科學學報，2008，18（5）：137-141.

[5]何大韌，劉宗華，汪秉宏.復雜系統與復雜網絡[M].北京：高等教育出版社，2009.

[6]李文超.六西格瑪管理的理論基礎和創新[J].湖北工業大學學報，2007年，22（6）：40-43.

第3篇

【關鍵詞】城市軌道；交通；電氣系統；安全研究

近年來人們的出行率相對于過去提高了好多，而各城市特別是各省省會的交通狀況卻令人望而生畏，尤其是天氣狀況不好的時候更是擁堵的水泄不通。此時城市軌道交通應運而生，并且憑借較高的行駛速度及龐大的載客量而受到廣大市民的認可。城市的軌道交通不僅能夠代表該城市具有過硬的科技實力，而且對于城市環境的美化及整體布局的優化都具有輔助作用。因此要加強城市軌道交通整個系統的安全性以保障廣大市民的經濟利益，而其中核心工作就是保障各類電氣系統安全運行。

1 安全研究概述

城市軌道交通作為人們出行的公共客運新種類，車輛系統中涉及了種類繁多的電氣設施，而每一項電氣設備都有可能給交通增加很多安全隱患。不論實在軌道交通最初的設計階段，還是有專門施工人員進行建造階段，亦或是工程竣工之后的運行階段，因為結構復雜的原因都有可能引起事故的發生。現如今各類交通事故層出不窮而且原因多種多樣，城市軌道是一種專業性較強的客運種類，其中電氣設備設置也比較復雜，載客量也相當大，因此對于整個軌道交通系統的安全研究不能從單一角度考慮。必須充分考慮系統的時效性等特點，從多角度出發，不論是從理論技術支持上還是從政策法規管理上都應該不斷加強，以此來不斷完善城市軌道交通安全管理系統。

2 關乎城市軌道交通安全的電氣系統

城市軌道交通的組成設備比較復雜，但是電氣系統是其核心組件，并且按照功能的不同可以分為以下四部分：

第一，用以控制車輛牽引及制動的系統，它是城市軌道交通中不可或缺的部分，也是車輛能夠正常運行的基本前提，更是車輛核心技術。通常情況下這種復合系統可以分為多個種類，例如利用設備各組件之間的摩擦進行制動、或者是利用組件與空氣之間的摩擦力進行制動及專門制動系統等。在軌道交通正常行駛過程中車輛的牽引力能夠直接影響其運行效果，比如牽引力過弱時車輛的運輸能力就會下降，牽引力過大時又不利于系統控制，在距離相對較短的兩站點之間會由于牽引力過大而引發意外事故。

第二，用以輔助車輛供電的系統。軌道交通設備相當復雜，而車輛能夠正常運行的前提就是具有充足的電量。供電系統不僅要給車輛各項設備進行電量提供，同時還要給車輛內部一些需求電量的設備進行供電，例如照明燈、空調及牽引裝置等所需的電量。而該供電系統主要根據設備所需電流類型的不同進行分別供電，例如在給充電機及蓄電池進行供電時主要輸出直流電，再給電熱器等設備進行供電時要輸出三相交流電。由此可知車輛輔助供電系統也是必不可少的。

第三，用以控制車輛車門的系統。該系統所控制的就是為乘客上車和下車設置的各車門，由于車輛在城市中行駛時，特別是在站點密集度比較大的地方停車較為頻繁，乘客上下車流量也比較大，因此為保障該過程的安全性車門的控制主要是由專業的控制電路、機構及控制開關等控制。

第四，用以負責車輛牽引的傳動系統。軌道交通之所以能夠安全快速的運營與牽引傳動系統有著密切的聯系，這種系統要想滿足車輛的各種需求就必須具有較高的穩定性及安全可靠性。城市交通結構相對復雜，客流量較大的地方站點之間的距離相對較短，因此車輛從發動到停車之間的時間也較短，但是車輛的運行模式卻是固定編好的，因此傳動系統要想滿足這些復雜情況的需求就必須具有較強的斷續工作能力。

3 電氣系統相關安全研究

為了保證使用軌道交通出行人的生命安全，車輛上安裝的復雜電氣裝置必須與整個系統的電磁等具有良好的兼容能力，要做到這一點就必須將電氣裝置與地面進行連接。因為大地具有良好的導電性，在這個過程中地面可以作為等電位面或點進行使用，也可以為車輛運行的電路提供點位參考面或點，以供車輛釋放運行時所產生的靜電。只有將系統運行時產生的電流進行很好地釋放，車輛才能夠安全運行，二者要求電氣設備的設置具有較高的科學性，一般情況下電路的安全設置可以分為以下三種形式：

第一，工作接地，主要有車輛高壓回流接地及車輛低壓接地。首先高壓回流接地是為了保障車輛運行電路的暢通而將接觸網處的電流進行合理引入運行軌道，該過程要求電路的設計要具有嚴謹性，并且電纜的電阻要盡量小以保障電流能夠完全回歸到電源，而不會給車輛造成觸電隱患。鐵路車輛相關安全要求中也明確表明為了電流不產生泄露或者某一電路的損壞，一定要保證有兩條及以上接通的電路。其次是低壓接地，它主要為系統中的低壓電路設置一個電位基準，以保障系統中散雜信號能夠正常回流通道。低壓工作接地在最初設計時要盡可能的將會產生干擾的電路進行分開，同高壓回流電路設計一樣要盡量采用阻抗較低的電纜進行接地。

第二，安全接地。該項工作主要是為了保障乘客及設備的安全而做，經分析直流電在接近0.1安并接觸人體時會感覺到四肢發熱，與電流直接接觸的皮膚也會感覺到疼痛。隨著電流的加大會對人體造成更大的傷害，甚至會出現休克或死亡現象。人體自身對電流的阻抗能力會因個人身體素質的不同而略有差異，并且會隨著電壓及施壓面積的增大而逐漸減少，因此為了放置交通車輛內人員不被通電設備所傷害，一定要將易于接觸的設備進行安全放置，例如裝在防電箱里或者外加其它防電措施。而車內其它金屬材質的物體都要與接地線相連接，這樣將車輛、軌道及車內箱體連接成同一點位，而軌道又與大地相連接，即使某設備在車輛運行中漏電也會在人體可接受范圍內，而不會對人產生更大的威脅。

第三，屏蔽接地。對信號頻率較高電纜接地的接地線選取時，要采用表面積較大的編制類型，因為這樣電流通過時會有很明顯的肌膚效應。對電場進行屏蔽時要選用盡可能密的電纜，此外對磁場的設計也要充分考慮接地保護。對于不同電路為了防止意外事故的發生都要根據具體情況而設置相應的屏蔽。

除了以上安全措施，城市內相關部門還要對從事軌道交通行業的工作人員進行培訓以增強安全意識，對廣大市民也要嚴格要求不能隨便觸碰車輛內設施，都要為交通出行安全做出力所能及的事。

4 結束語

軌道交通相關技術伴隨著國內科技實力的上升而不斷進步，電氣系統作為軌道交通的核心組成對于交通的安全運行有著重大影響。為保障交通乘客的人身安全，必須加大對電氣系統的安全研究。在實際應用中也要將電氣設備進行更科學、更智能的安置方式以擴大其應用范圍，以此來不斷滿足軌道交通的安全需要。

參考文獻：

[1]徐浩，王建.探究城市軌道交通電氣系統安全[J].城市建設理論研究，2014（12）.