1、 分类号 ： U44， U45 10710-2010121089 硕 士 学 位 论 文 城市轨道交通运营安全评价体系研究 薛 旋 导师姓名职称 夏永旭 教授 申请学位级别 硕士 学科专业名称 桥梁与隧道工程 论文提交日期 2013年 4月 25日 论文答辩日期 2013 年 6 月 6 日 学位授予单位 长安大学 Study on Urban Rail Transit Operation Safty Assessment System A Dissertation Submitted for the Degree of Master Candidate： Xue Xuan Superviso
2、r： Prof. Xia Yongxu Changan University, Xian, China论文独创性声明 I 摘 要 近年来我国 轨道交通的运营里程迅速增加，但所面临的安全形势却日益严峻。 因此，尽快 建立一套切实可行的评价体系和评价方法，能够有效的识别轨道交通的薄弱环节和风险源，进而提出改进措施，来确保城市轨道交通的运营安全和运营质量 ，显得尤为重要 。 首 先 ， 本文总结了城市轨道交通各系统运行模式和故障、失效类型，在此基础上建立了以区段为基本元素的轨道交通 安全 评价模型，提出了全局性指标和局域性 评价 指标，参照国内外文献建立了以管理、供电、机电、车辆、土建、环境为准则层
3、的轨道交通指标体系，并采用层次分析法给出了各指标的权重。 其次 ， 本文在参考地铁运营安全评价标准评价内容的基础上，给出了各指标的评价内容，结合各系统的运行模式，划分了指标的属性。按照定性与定量相结合的办法，给出了各评价内容的最大安全得分。并依照安全检查表法和综合等级评定方法，给出了各系统安全得分的 合成方法，划分了各系统的风险等级标准。 最后 ， 本文通过综合等级评定的方法对区段和线路的风险等级进行了评价，并按照本文的评价体系对某城市轨道交通线路进行了评价。 关键词： 城市轨道交通运营安全、评价模型、风险等级、指标体系、评价方法 II Abstract In recent years, Ch
4、inas rail transit operating mileage increases rapidly, but the security situation is increasingly grim faced. It is necessary to establish a set of practical evaluation system and evaluation method, which can effectively identify rail transit weaknesses and risk, and then suggest improvements to ens
5、ure the security and operational quality of urban rail transit operators. At first, the paper summarizes the urban rail transit system operating mode and fault type of failure, on this basis, established the rail transportation section as the basic element Evaluation Model, Proposed the concept of g
6、lobal and local indicators. And with reference to domestic and foreign literature, rail transportation as a criterion layer management, electricity, electronics, vehicles, civil engineering, environmental indicator system, and given the weight of each index using the analytic hierarchy process. Seco
7、ndly, the paper based on the reference “ the subway operator safety evaluation” criteria evaluation content, given the content of the evaluation of each indicator, each operating mode of the system is divided indicators attributes. According to the combination of qualitative and quantitative methods
8、, the maximum safe score was given for the evaluation content In accordance with the safety check list method and comprehensive assessment method, gives the synthesis method of the system safety, divides the system risk grade standard. Finally, Section and risk grade was evaluated through comprehens
9、ive rating, and then a city rail transit lines were evaluated in accordance with the evaluation system. Keywords: urban rail transit operator safety; assessment model; risk grade; index system; evaluation methods III 目 录 第一章 绪论 . 1 1.1 概述 . 1 1.2 国内外城市轨道安全现状 . 2 1.2.1 国外城市轨道交通安全现状 2 1.2.2 国内城市轨道交通安全
10、现状 4 1.3 国内外轨道交通研究现状 . 4 1.3.1 国外轨道交通安全研究现状 5 1.3.2 国内轨道交通安全研究现状 6 1.4 主要研究内容及意义 . 7 1.4.1 主要研究内容 7 1.4.2 研究的意义 8 第二章 城市轨道交通运行模式与安全影响因素分析 . 9 2.1 管理系统 . 9 2.1.1 运营管理 9 2.1.2 安全管理 10 2.2 供电系统 . 11 2.2.1 城市轨道交通供电模式 11 2.2.2 供电系统的影响因素 13 2.3 机电系统 . 13 2.3.1 通信系统 13 2.3.2 信号系统 13 2.3.3 消防及火灾自动报警系统 15 2.
11、3.4 电梯及屏蔽门系统 15 2.3.5 自动售检票系统 16 2.4 车辆系统 . 17 2.5 土建设施与线路 . 18 2.6 外部环境 . 18 2.7 本章小结 . 19 第 三 章 城市轨道交通安全评价体系 . 20 3.1 评价模型的建立 . 20 3.2 国内主要的评价方法 . 21 IV 3.3 评价方法的选取 . 23 3.3.1 层次分析法（ AHP）特点 23 3.3.2 层次分析法的一般步骤 23 3.4 评价体系建立 . 25 3.4.1 评价体系建立的原则 25 3.4.2 评价体系的确立 27 3.5 城市轨道交通安全评级体系指标权重 . 29 3.5.1 准
12、则层权重 30 3.5.2 子准则层权重的确定 31 3.6 本章小结 . 33 第四章 城市轨道交通安全评价方法和指标合成方法 . 34 4.1 概述 . 34 4.2 城市轨道交通管理 系统评价体系 . 35 4.2.1 运营管理评价体系 35 4.2.2 安全管理评价体系 37 4.2.3 指标的合成方法 39 4.3 供电系统 . 40 4.3.1 主变电站系统 40 4.3.2 牵引变电系统 40 4.3.3 降压变电系统 41 4.3.4 电力电缆与电力监控系统 42 4.3.5 供电系统指标合成方法 43 4.4 机电系统 . 44 4.4.1 通信系统评价体系 44 4.4.2
13、 信号系统评价 46 4.4.3 火灾自动报警与消防设施系统评价 47 4.4.4 电梯及屏蔽门系统评价 49 4.4.5 自动售检票系统评价 50 4.4.6 机电系统 指标合成方法 51 4.5 车辆系统 . 51 4.4.1 车辆故障 51 4.4.2 车辆运行 52 4.4.3 车辆安全性 53 V 4.4.4 列车系统指标合成方法 54 4.6 土建设施与线路 . 55 4.6.1 区间隧道衬砌结构 /桥梁结构 . 55 4.6.2 线路及轨道 58 4.6.3 综合地基 59 4.6.4 土建设施与线路指标合成方法 60 4.7 环境评价 . 60 4.7.1 内部环境 60 4.
14、7.2 外部环境 61 4.7.3 环境指标合成方法 62 4.8 本章小结 . 62 第 五 章 城市轨道交通综合安全 评价与实例分析 . 64 5.1 城市轨道交通安全综合评价 . 64 5.1.1 区段综合评价方法 64 5.1.2 风险等级划分 64 5.1.3 线路综合等级评价方法 65 5.1.4 评价实施程序 66 5.2 实例分析 . 66 5.2.1 概述 67 5.2.2 各系统评价实施 67 5.2.3 区段综合评价 72 5.2.4 结果分析及建议 73 5.3 本章小结 . 74 第 六 章 结论与展望 . 75 6.1 结论 . 75 6.2 主要创新点 . 75
15、6.3 展望 . 75 参考文献 . 77 攻读硕士期间参与的科研项目 . 80 致谢 . 81 长安大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 概述 随着我国城市化 进程的快速推进 ，城市地区道路交通拥挤、交通事故以及由于道路交通排放引起的交通污染已经成为备受各界 关注 的问题。作为发展中国家，我国人均资源稀缺，交通需求 量巨大。面对上述问题，公共交通被认为是最有效的解决方法，而 其中 具有容量大、安全、环保特性好等特点的城市轨道交通又是公共交通系统的骨架，所以过去 20 年来受到包括发达国家和发展中国家的在内的许多大城市的青睐。 我国从 1965 年北京地铁一期工程开工，到 1969 年正
16、式建成通车，此后的二十年间，城市轨道交通的发展基本处于停滞状态。自改革开放之后，我国经济快速、持续、稳定的增长，增强了城市的综合实力，加快了城市化进程。城市人口的聚集和城市面积的扩大，带来了城市出行总量的增加及出行里程的延长，常规的公共交通已经无法满足居 民的出行需求，交通的发展使得各个大城市都把建设大容量的快速轨道交通作为解决交通问题的最主要的技术政策。尤其是从上世纪 90 年代开始，我国的城市轨道交通取得了飞速的发展，到目前全国多个城市多条线路同步建设，而且根据国家的规划，在未来将会有更多的城市将拥有城市轨道交通。截止 2012 年年底 1，全国城市轨道交通运营里程达到了 2042 公里，
17、比 2011 年增长 21.76%。而根据 国家 发改委的数据 2， 2012 年度全国有 35 个城市在建轨道交通线路 ， 可以预想的是在不久的将来，我国投入运营的轨道交通里程将呈现出爆炸式的增长 。 城市轨道交通系统一般都处在地下或者高架桥的封闭或半封闭空间里，环境封闭，空间狭小，人员和设备高度密集，一旦发生 火灾 等破坏，人员疏散和救援难度极大，处置不当或者不及时将 造成 巨大的人身和财产损失，对社会经济和人民生活造成重大影响 。 2009 年 12 月 27 日 在长春市轻轨硅谷大街站点，正在线路上运行的 219 号轻轨客车上下乘客时，与相向 驶 来的 208 号清障车相撞，造成客车内
18、 200 余名乘客中 46 人不同程度受伤。 2003 年韩国发生人为地铁纵火案，造成 133 人死亡、 300 余 人失踪，财产损失高达 460 亿韩元。所以纵观国内外运营 现状，城市轨道交通的安全形势并不乐观。 鉴于轨道交通建设和运营期间的安全问题 (包括应对各种突发事件 )，国家和地方相应出台了相关文件，对建设和运营中的安全问题予以高度重视。建设部等九部委联合颁第一 章 绪论 2 发了关于进一步加强地铁安全管理工作的意见，建设部颁发了城市轨道交通运营管理办法，提出要加强轨道交通的安全管理工作，建立城市轨道交通安全评价制度，督促落实安全责任机制。 办法 还要求轨道交通项目的规划、设计、施工
19、环节上，都要求严格执行国家颁布的强制性标准，确保安全设施同步规划、设计和建设。 1.2 国内外城市轨道安全 现状 城市轨道交通作为一个城市公共交通的骨架，在城市的基础设施中扮演者非常重要的角色。然而随着运营时间的增加，运营模式的改变及客流量的增加，轨道交通中各种设备、设施必然会发生老化、劣化，而且城市轨道交通的相关工作人员如果处在长期的安全状态下，工作人员极易产生麻痹大意的思想，这些种种的因素，都会威胁到 乘客的安全。 1.2.1 国外城市轨道交通安全现状 地铁作为城市轨道交通的主要形式，最早出现在当时的世界经济中心英国的伦敦，到目前已经发展了 150 年了。然而在这期间，发生了多次非常严重的
20、事故，给人们留下了惨痛的教训 。表 1-13,4对国外城市轨道交通发生的事故进行了分类统计： 表 1-1 国外城市轨道交通事故分类统计 时间 地点 原因及后果 1、火灾事故 1971 年 12 月 加拿大蒙特利尔 火车与隧道端头相撞引起电路短路，造成座椅 起 火 ，36 辆车被毁，司机死亡 1972 年 10 月 德国东柏林 车站和四辆车被烧毁 1973 年 3 月 法国巴黎 车厢人为纵火，车辆被毁，两人死亡 1974 年 1 月 加拿大蒙特利尔 车辆内废旧轮胎引起电线短路， 9 辆车被毁毁 1975 年 7 月 美国波士顿 隧道照明线路被拉断，引发大火 1976 年 5 月 葡萄牙里斯本 机
21、车牵引失败，引发大火，毁车 4 辆 1976 年 10 月 加拿大多伦多 纵火造成四辆车被毁 1977 年 3 月 法国巴黎 天花板坠落引发火灾 1978 年 10 月 德国科隆 丢弃的未熄灭烟头引起火灾，伤 8 人 1979 年 1 月 美国旧金山 过失造成电路短路引发大火，死 1 人伤 56 人 1979 年 3 月 法国巴黎 车厢电路短路引发大火，伤 26 人 1979 年 9 月 美国费城 变压器火灾引发爆炸，伤 148 人 1979 年 9 月 美国纽约 烟头引燃油箱，造成 2 辆车燃烧，伤 4 人 长安大学硕士学位论文 3 1980 年 4 月 德国汉堡 车厢座 位着火， 2 辆车
22、被毁，伤 4 人 1980 年 6 月 英国伦敦 烟头引发大火，死亡 1 人 1980 一 1981 美国纽约 共发生 8 此大火，死亡 53 人，重伤 50 人 1981 年 6 月 俄罗斯莫斯科 电路引起火灾，死亡 7 人 1981 年 9 月 德国波恩 操作失误引发火灾，机车报废 1982 年 3 月 美国纽约 传动装置故障引发火灾，伤 86 人 1982 年 8 月 英国伦敦 电路短路引起火灾伤 15 人， l 辆车被毁 1983 年 9 月 德国慕尼黑 电路着火， 2 辆车被毁，伤 7 人 1984 年 9 月 德国汉堡 列车座位着火， 2 辆车被毁，伤 1 人 1984 年 11
23、月 英国伦敦 车站站台引发大火，车站损失巨大 1985 年 4 月 法国巴黎 垃圾引发大火，伤 6 人 1987 年 6 月 比利时布鲁塞尔 自助餐厅引起火灾 1987 年 11 月 英国伦敦 售票处大火，死亡 31 人 1991 年 4 月 瑞士苏黎士 地铁机车电线短路，重伤 58 人 1995 年 10 月 阿塞拜疆巴库 电动机车电路故障，死 558 人，伤 269 人 2003 年 2 月 韩国大丘 人为纵火，导致 198 人死亡， 147 人受伤 2、列车出轨 /列车相撞 1991 年 5 月 日本地铁 列车相撞事故，造成 42 人死亡， 527 人受伤 1991 年 8 月 美国纽约
24、 列车脱轨事故，造成 6 人死亡， 100 多人受伤 1999 年 8 月 德国科隆 地铁列车撞击， 67 人受伤 2000 年 3 月 日本地铁 列车发生出轨意外，死 3 人， 44 人受伤 2003 年 1 月 英国伦敦 地铁列车出轨事故， 32 名乘客受伤 2003 年 10 月 英国伦敦 地铁列车出轨事故， 7 人受伤 2005 年 4 月 日本地铁 发生脱轨事故， 91 人死亡， 456 人受伤 3、恐怖袭击 1993 年 2 月 英国伦敦 伦敦桥站发生爆炸， 29 人死亡 1994 年 阿塞拜疆巴库 共发生 2 次爆炸， 27 人死亡， 91 人受伤 1995 年 3 月 日本东京
25、 邪教分子释放毒气， 12 人死亡， 5500 人中毒 1995 年 7 月 法国巴黎 发生炸弹爆炸， 8 人死亡， 117 人受伤 1995 年 10 月 阿塞拜疆巴库 第三次恐怖袭击， 269 人烧死， 300 人烧伤 1996 年 6 月 俄罗斯莫斯科 列车行进途中发生爆炸， 4 人死亡， 7 人受伤 2001 年 8 月 英国伦敦地铁 发生地铁爆炸意外， 6 人受伤 2004 年 2 月 俄罗斯莫斯科 列车发生爆炸，造成 30 多人死亡， 70 人受伤 4、地震 1985 年 9 月 墨西哥 墨西哥地震 (8.1 级 )，车 站侧墙与地表向结处发生结构分离 1995 年 1 月 日本阪
26、神 阪神发生 7.2 级地震，公有 5 个车站和约 3Km 的地铁隧道发生破坏 5、停电 2003 年 8 月 英国伦敦 停电之后，近 2/3 的地铁列车停运，约 25 万人被困在地铁中 第一 章 绪论 4 6、其他 1996 年 5 月 白俄罗斯 地铁车站人数过多意外， 54 人被踩死 1996 年 6 月 俄罗斯圣彼得堡 地铁车站意外，造成 6 人死亡 1.2.2 国内城市轨道交通安全现状 随着我国国民经济的持续快速发展，城市轨道交通建设事业也得到了空前发展，尤其是在十二五期间，城市轨道交通的建设达到了 空前的规模。但是我国城市轨道交通运营管理和人才培养的速度远远落后于城市轨道建设的速度，
27、运营中的各种事故经常发生，城市轨道交通的安全问题日益突出。表 1.2 列举了我国公路隧道的一些事故及其发生的原因。 表 1.2 国内城市轨道交通事故分类统计 时间 地点 原因及后果 1995 年 10 月 北京 电缆击穿接地中断内环行车 2 小时 47 分 1997 年 7 月 北京 变电站突发短路事故千余人被困隧道 2001 年 5 月 台北 轨道发生裂缝，地铁被迫减速，并改为手动加上 10 万旅客上班受阻 2002 年 4 月 上海 二号线因机械故障 车门无法开启停运半小时 2003 年 2 月 上海 二号线自动信号系统发生故障停运 20 分钟 2003 年 3 月 上海 一号线自动信号系
28、统发生故障停运 8 分钟 2004 年 3 月 上海 站厅意外停电影响运营 2004 年 7 月 广州 供电网短线短路造成区间停运 2 小时 2006 年 3 月 南京 列车无法正常牵引列车晚点 1 小时 2006 年 10 月 南京 车辆常用制动失灵正线行驶晚点 25 分钟 2007 年 9 月 南京 供电故障造成接触网断电停运 1 小时 37 分 2010 年 12 月 深圳 地铁一号线上行扶梯突然逆行 23 人受伤 2011 年 7 月 北京 地铁四号线电梯突发逆行事故 1 人死亡， 3 人重伤， 27人轻伤 2012 年 10 月 广州 地铁三号线速到被 被钻机刺穿 ，列车受损，造成两
29、次运营中断，总计 75 分钟 2012 年 12 月 广州 地铁八号线受电弓接地短路产生烟雾及响声，乘客被困隧道， 4 人受伤 1.3 国内外轨道交通研究现状 长安大学硕士学位论文 5 针对城市轨道交通运营安全的评价问题，国内外很多学者和研究机构都做了大量的研究，并取得了一系列的研究成果，对城市轨道交通的运营安全和运营质量提供了重要的帮助。 1.3.1 国外轨道交通安全研究现状 国外城市轨道交通安全评价历 史悠久，评价管理方法也比较先进。在欧美城市轨道交通运营历史较长的国家，一般建有评价的数据库，能够为定量评价提供足够充足的数据，同时计算事故危险性并将其准确地通过图形或者数值表达出来 。 另外
30、 ， 在评估的同时也提出了最优化的风险防预方案。 伦敦地铁风险评价方法 5主要是预测和分析某种重大危险因素对工作人员及乘客可能造成的各种伤害，它通过人员伤亡与主要危险因素的定量关系，来确定风险因素的伤害程度，从而更好地掌握发生危险有害因素的原因，进而采取相应的措施进行改进，用这种方法需要用大量的原始数据作为 基础 。 纽约城市轨道 交通由美国交通部及官方运输管理部进行安全评定 6，评定完成后，由国家交通系统中心提交一份安全风险认证报告，即 SSC(Safely and Security Certification)。首先它通过识别城市轨道交通中所有对人员安全产生影响的因子。查明这些影响因子的影
31、响范围，在对某个机体进行使用前，要对这些因子逐个进行安全认证，验证完成后提交一份报告。接下来就是制定安全标准，它遵照制定标准一确定实施细则一需求测试一标准执行，然后再不断改进，重复而行的路线。各个标准都要与前一步的影响因子相结合，有利于结合实际情 况进行判断。 日本的城市轨道交通 7主要是通过加强管理的方法来提高轨道交通的安全水平 ,主要 措施 为：及时 更 跟交通设施设备；注重提高交通设施设备的科技含量；加强轨道交通应急措施。在安全防护薄弱的地点增加救援设施的数量，增加应急演练的次数，提高员工和乘客的应急处置能力。 哥本哈根城市轨道交通的安全评估 8理论基础是由安全专家的理论发展而来，安全专
32、家在原来分析模型的基础上，发展了一套有关系统的进程和风险因素的模型理论，包括：未预计事件，损害和损失，管理因素，后援及时因素，外部原因。将建设中的风险因素和事后原因根 据己有规则进行分类。同时，他们也非常注重对乘客安及员工安全意识和自救能力的培养，通过举办一系统的活动，让乘客掌握一些轨道交通在发生事故条第一 章 绪论 6 件下逃生的技巧和员工疏散的方法。 1.3.2 国内轨道交通安全研究现状 风险评估虽然在我国发展的的时间不长，但是在电子、航空、公路等领域已经形成了比较成熟的评估理论和方法。但是鉴于我国城市轨道交通的发展时间并不长，轨道交通的风险评估也未得到应有的重视，所以直到现在还是处于起步
33、阶段。 今年来 国内的一些学者和研究机构也对轨道交通的风险评估理论作了一些研究，取得到一些成果，对我国轨道 交通风险评估理论的发展做了很多铺垫，也对城市轨道交通的运营安全有很强的指导意义。 北京交通大学的任星辰 9通过对近些年来国内发生的运营事故的分析，得出了由设施设备造成的运营事故占总事故数的 70%以上。文章通过对城市轨道交通设施设备的安全风险进行全面的分析，在此基础上得出了设施设备安全评级的指标集，并利用层次分析法对确定各指标的权重。文章 还运用 综合模糊评价法对北京某条轨道交通进行了实例分析，并探讨了评价的实施程序和最终结果反馈方法。 北京交通大学的徐田坤 4基于城市轨道交通网路化运营
34、的特点，建立了运营事故 影响因素的 ISM 模型，探讨了网络化运营条件下事故发生的原因、类型及时间、空间的分布规律，并得出了城市轨道交通运营事故的直接、间接和深层次的影响因素。文章还通过 6 理论建立了单因素多属性的安全评价模型，并在北京轨道交通的评价过程中取得了比较好的效果。最后文章运用可拓理论，并结合层次分析法、熵权法等理论对城市轨道交通各指标的危险等级进行了划分。 北京交通大学的张霖 10通过视频实时处理技术，对城市轨道交通网络化运营北京下的大客流进行了分析。文章对大客流的了界 定分类与特征进行了概述，并对不同客流的特征值进行了实地调研，结合群体客流的特征和行人的个体特征，建立了安全评价
35、体系，实现了对客流的动态监视。 香港的张伟 11通过对对香港、台湾和内地城市轨道交通安全评价模式的介绍，分析对比了两岸三地评估制度的优缺点，并结合深圳地铁 3 号线的安全独立评估的实施步骤进行了实例分析，总结了实施评估过程中了经验，对我国城市轨道交通风险评估开拓了新的思路和方法。 西南交通大学曾笑雨 12等通过统计城市轨道交通事故，将事故原因分为设备故障、长安大学硕士学位论文 7 人为因素、其它三大类，并统计出各原因所占的比 例，得出人的因素所占比例最大，达到了 51%，设备因素占 31%。基于以上统计数据和原因建立了城市轨道交通评价体系，具有很好的指导意义。 广大工业大学的杨春山 13结合铁
36、路运营隧道衬砌安全等级评价暂行规定得出了城市轨道交通衬砌安全的评价体系，并通过数值计算对评价的标准进行了验证，得出了基本符合实际的效果。文章最后通过层次分析法确定了评价的实施程序，并对广东地铁的衬砌做了安全评价。 西南交通大学的曾德荣 14通过可靠性理论，建立了可靠性评价体系，将牵引变电系统分为牵引变电所、接触网与供电分区三个主要部分进 行可靠性分析，采用故障树法对故障模型进行定量和定性的分析，得出了顶事件的失效概率。文章通过层次分析法和综合模糊判断法对供电系统的安全性进行了评价，并提出了提高城市轨道交通供电系统可靠性和安全性的措施。 许多研究机构通过研究欧洲现行的铁路运营规范 15,16,1
37、7，将规范里面很多概念和思想引用到城市轨道交通系统中，提出了城市轨道交通 可靠性、可用性、可维护下和安全性的 RAMS 评价体系。它从系统中各部件的设计、施工到安装都给出了标准，但是由于我国建立行业规范和标准起步比较晚，所以该思想并未得到大面积的推广，但 是对我国的城市轨道交通安全评价有很强的指导意义。 1.4 主要研究内容及意义 1.4.1 主要研究内容 1、搜集、整理和分析国内外城市轨道交通各系统运行模式和主要故障及失效类型，确立城市轨道交通安全评价体系中的评价指标。 2、 建立城市轨道交通运营安全评级体系的模型，这个模型要有很强的代表性和可操作性，不仅能够对某个区段进行安全评价，并且能够
38、对整条线路或者整座城市的轨道交通系统能进行安全评价。 3、通过查询相关资料和文献，并咨询相关方面专家，确立各评价指标的权重，并用相关的方法对各指标进行量化。 4、确定评价的实 施程序并进行实例分析。 第一 章 绪论 8 1.4.2 研究的意义 本文从城市轨道交通运营安全出发，建立城市轨道交通的评价模型，在此模型的基础上提出一套科学、合理、可操作性强的安全评价体系和评价方法，借此对城市轨道交通系统中的各种安全、风险因素进行分析，包括管理 、 设施设备、车辆、环境等，给出各系统的风险等级判定标准，最终形成包含评价模型、评价方法、评价指标、评价内容、风险等级划分的城市轨道交通安全评价体系。寄希望借此
39、评价体系能够降低城市轨道交通的风险等级，为我国城市轨道交通安全运营提供 技术支持 。 长安大学硕士学位论文 9 第二章 城市轨道交通 运行模式与 安全影响因素分析 城市轨道交通系统建设和运营的目的是为市民提供快速、安全、准时、舒适、便利的运输服务，使乘客能够便利地进站购票乘车、安全而舒适的旅行、快速而准确地到达目的地。基于以上的 内容 并结合城市轨道交通自身的特点，其运营主要包含以下特性 18： （ 1）系统的联动性：在城市轨道交通建设时期，各设施、设备系统为各自独立的个体，一旦建成投入运营，它们可喻为链轮和链条，共同维持地铁这一大联动机的正常运行； （ 2）时空关联性：城市轨道交通系统的产品
40、是人的移动而不是物的加工，更使得时间和空间的概念变得尤 为重要。由于时间和其相对应的空间是城市轨道交通运营中不可储存的，一旦失去势必造成列车与运行的晚点，严重的就会发生事故； （ 3）调度指挥集中性：一条完整交通运行的现代化城市轨道交通线路设一调度所。列车在运行时由行车调度人员、电力调度员、环控调度员分别担任行车系统、供电系统及环控系统的调度指挥； （ 4）管理的严格性：城市轨道交通运营企业会有严格的企业规章制度，这些规章制度中明确规定企业的技术规范、服务要求、指挥系统等运营系统中的规则及带有规律性的问题，以统领和规范列车运行、客运服务、检修保障三大系统的生产活动； （ 5）服务的安全可靠性：
41、城市轨道交通每天面临这数十万乃至百万的乘客，把这些乘客安全快速的运送到目的地，这是城市轨道交通的宗旨。 2.1 管理系统 2.1.1 运营管理 现代化的城市轨道交通系统是一个系统工程，是通过人员组织管理和设施的维护与使用实现对乘客的承运和送达，从而创造社会效益和企业效益。目前各企业均按照自己的经营特色设置自己的运营管理模式，但是不管管理模式怎样设置，运营管理的设置均是在下图 2.1 的管理模式 18的基础上演变和发展的。 按照 下 图的基本管理模式，运营管理部门主要有两方面的职责：一是组织列 车运行和进行客运服务；另一方面是对运营设施设备进行维护。这两方方面相互协作保证城市城市轨道交通安全、可
42、靠、高效的运行。 第二章 城市轨道交通运行模式与安全影响因素分析 10 运 营 管 理旅 客 运 输 管 理运 营 设 备 维 修 管 理车辆票务管理车站管理调度指挥乘务管理供电机电土建图 2.1 城市轨道交通的运营管理模式 根据之前的统计数据，地铁事故中有 70%以上是有人的因素引起的，而内部工作人员引起的事故更是占到了绝大部分。主要表现为： 1） 行车组织： 在行车组织过程中调度管理部门人员违章违纪、违章指挥、误用关键指令、部门管理不到位等 2) 乘客组织：客运上乘客过多产生拥挤现象，若不及时采取措施，管理不当，可能会 使乘客跌倒而造成踩踏事故，影响乘客的生命财产安全；车站乘客疏散区，疏散
43、通道管理不当 ，地下商业区位置设置及应急设备设施不合理 ，也会是潜在的危险隐患，且会造成连锁事故；车站安检力度不够或管理上不重视，导致乘客违反城市轨道交通运营安全管理 的相关规定 ，携带易燃易爆、有毒 等危险品乘坐车辆 ，造成各种潜在的事故隐患。 3) 运营设施设施维修 :主要表现为维护和检修人员违章违纪、漏检漏修、专业技术水平不足等 。 2.1.2 安全管理 “安全第一，预防为主”是我国城市轨道交通运营安全管理的基本方针 18。这就要求运营企业在组织生 产、指挥生产时，坚持把安全放在企业生存和发展的第一要素和保证条件，并要求企业增强安全保障系统的整体功能，把事故遏制在萌芽状态，做到防患于未然
44、。安全管理的基本模式 18如图 2.2： 长安大学硕士学位论文 11 安全信息管理安全组织管理安全法规管理安全技术管理安全教育管理安全资金管理运营事故过程处置人员安全重点管理设备安全重点管理环境安全重点管理作业安全重点管理运营事故调查处理运 营 安 全 总 体 管 理 运 营 安 全 重 点 管 理运 营 安 全 事 后 管 理运营事故应急处理安 全 管 理图 2.2 城市轨道交通的安全管理模式 安全管理引发事故 19主要是因为安全管理人员安全意识不高、人员处理突发事件能力不足、安全规章制度不完善、应急预案缺失或预案演习不到位、安全教育水平不高或安全教育缺失等 ，且在发生事故后，不及时总结经验
45、，对不足的地方不能及时进行更正 。 2.2 供电系统 目前按照我国轨道交通供电模式，电源一般由 城市电网 提供 ， 只需经过 一 次城市电网和轨道交通电网之间的转换，然后经过传输并 以适当的电压等级供给城市轨道交通各类用电设备。 2.2.1 城市轨道交通供电模式 供电系统 18按照区域划分可分为集中供电、分散供电和混合供电三种方式；按电压等级划分可分为二级电压供电和三级电压供电两种方式。目前，我国新建和在建的城市轨道交通项目，主要是运用集中式供电的模式进行。所以本文对电力系统的评估主要是按照集中式供电的思路进行，其他两种供电方式可参考集中式供电。 集中式供电 方式 即在 城市轨道交通沿线 根据
46、需求 设置几座主变电站，每座主变电站所分别从城市电网引进 110kV 或其他电压等级的电源，引入的电压等级越高，主变电所的数量就越少。由于城市 110kV 或 220kV 公用变电站容量较大，供电能力较强，因此轨道交通主变电站接引电源时，对城市公用变电站的改造工程量最小。 城市轨道交通供电系统 主要 由以下几个部分：主变电所（对于集中式供电）、 环网电缆、牵引 /降压变电所、牵引网、车站及区间动力照明配电系统、电力监控系统、杂散电流防护系统、防雷及接地系统等。如图 2.3 所示 第二章 城市轨道交通运行模式与安全影响因素分析 12 图 2.3 集中式供电 1）主变电所： 在集中式供电系统中，城
47、市主变电所将城市电网的高压 110kV（或220 kV）电压降压后以 35 kV 或 10 kV 的电压等级供给牵引变电所和降压变电所。 图 2.4 南京城市轨道交通站点分布及供电设备设施分布图 20 2） 牵引变电所 ： 将地铁主变电所送来的 35kV（ 10 kV）的电能经过降压和整流变成车辆牵引所需要的 1500V/750V 直流电源。由于沿线存在着电压下降的问题，牵引变电站的设置间隔为 23km20，沿线一牵引变电站发生故障，则由两侧相邻的牵引变电所承担供电任务。牵引变电所主要是 为地铁列车提供动力。 长安大学硕士学位论文 13 3） 降压变电所 ： 将主变电所送来的 35kV（ 10
48、 kV）的电能经过降压 (400V)变成地铁车站的设备和照明提供电源。降压变电所在每个车站均有设置。 图 2.4所示 为南京轨道交通供电设施分布图 ：南京地铁一号线南延有段有 16个车站；两个主变电所负责整个南延段的供电，五个牵引供变电所将南延段分成五个牵引供电分区，十六个降压变电所负责各个车站的动力照明。 2.2.2 供电系统的影响因素 徐天坤 4等人通过对主变电站基于故障树的事故模型，结合国内近五年内的主变电站故障事故研究，得出了上级电源事故、上 级系统波动、母线人为接地、绝缘零件损坏、异物短路和瓷瓶表面脏造成闪络在事故树中具有最高相同等级层次。 牵引变电系统的临界重要度排序为：瓷瓶表面脏
49、造成闪络、人为误操作、维护检修不周、电缆绝缘损坏、设备误动作、绝缘零件损坏、人为使框架带电在此事故树中的重要度相对最大；异物短路、人为盗窃电缆、瓷瓶损坏次之。 动力照明系统的临界重要度排序为上级电源事故、上级系统波动、母线人为接地、绝缘零件损坏、异物短路和瓷瓶表面脏造成闪络在事故树中具有最高相同等级层次，母线人为接地、绝缘零件损坏、异物短路和瓷瓶表面脏造成闪络等事件 应做重点控制 2.3 机电系统 2.3.1 通信系统 通信系统是 21轨道交通运营指挥、企业管理、公共安全治理、服务乘客的网络平台，为列车运行的快捷、安全、准点提供了基本保障。通信系统在正常情况下应保证列车安全高效运营、为乘客出行提供高质量的服务保证，在异常情况下能迅速转变为供防灾救援和事故处理的指挥通信系统。 通信系统主要由传输、有线电话（包括公务电、专用电话）、无线通信、闭路电视监视、广播、时钟、公用通信、公安（消防）通信等子系统构成。 2.3.2 信号系统 城市轨道交通的信号系统包含两大部分：（ 1）联锁装 置（ 2）列车自动控制系统（ ATC，Automatic
