陈文瑛1 沈雪1
（1 首都经济贸易大学安全与环境工程学院，北京丰台区花乡张家路口121号）
【摘要】介绍了北京地铁1号线运营安全的重要性及目前对于地铁运营安全风险评估研究的进展，提出北京地铁1号线运营过程中易发生五种安全事故：列车冒进事故、列车网压为零事故、列车挤道岔事故、人掉下站台被列车撞事故、列车夹人行车事故。以人掉下站台被列车撞事故为例，采用三角模糊评价方法进行研究，即将专家对基本事件评定的模糊语言转换为三角模糊数，以求得最终事故发生的三角模糊可能性，以此来对五种事故发生可能性进行计算评估，基于此对1号线地铁运营安全提出了相应的改进意见。
【关键词】北京地铁1号线；模糊事故树；三角模糊数；最小割集
1 引言
近年来，随着经济的快速发展，人民生活水平日益的提高，地铁也是突飞猛进的发展开来，地铁有运量大、快速正点、不堵车、时间间隔短、低能耗、少污染、乘坐舒适方便等优点[1]，故大多数人出行首选地铁。同时，地铁由于封闭性强、运行速度高、起停频繁、客流量大、人员复杂，应急疏散难度大等缺
点[2]，经常发生安全事故，造成人员伤亡，产生了严重的社会影响。通过近年来对国内外地铁安全事故的不完全统计，地铁共发生事故170余起，共造成死亡人数1000人以上，伤亡人数7000人以上[3]。
预计到2015年，北京轨道交通运营线路将达到19条561公里，形成“三环、四横、五纵、七放射”线网格局，轨道交通出行占公共交通出行的比例将达到49%，北京轨道交通将进入高度网络化的时代。北京地铁1号线是北京最古老的一条线路，它的前身可追溯到1969年1月15日开通了由公主坟到北京火车站的线路，距今已有40余年历史。根据2008年6月的统计，各线路中1号线客运量最大，全天共运送乘客106.43万人次[4]。由于北京地铁1号线贯穿于北京东西方向，沿途途径五棵松、复兴门、西单、国贸等人员密集场所，其已经处于超负荷运转状态，实际的载客量远远大于额定量，尤其在早晚高峰时更是拥挤不堪，这给北京地铁1号线的运营带来了一定的安全隐患，不仅增加了人掉下站台被撞、车门夹人、拥挤踩踏等事故的可能性，而且给车站综控人员站台维护、监督监控工作带来了一定的难度，最终导致大客流冲击，引发安全事故。据统计，1号线现今已成为北京地铁线路中的事故频发线路，曾发生过乘客跳轨自杀事故、道岔故障停运事故、溜车事故、列车网压为零事故等，地铁冒进事故更是较为频繁发生，仅2011年共发生冒进事故3起，造成1
号线运营中断，给人们出行回家带来了不便。以上事故的发生造成列车清人、人员伤亡，不仅影响1号线的正常运营，而且产生了不良的社会影响。
国内外在地铁运营系统风险识别及评价、管控方面已取得了一定的研究和应用成果。评价分析方法主要包括模糊数学综合评价方法、BP神经网络、基于数据包络分析的评价方法、基于集对分析原理的评价方法、多级可拓评价方法、故障类型与影响分析等[5-10]。文献[11]、[12]从灾前预防和灾后应急两方面针对地铁运营突发事件的应对措施进行了研究，文献[13]通过考察生产企业事故应急预案的研究成果，针对地铁运营过程中比较常见的几类事故给出了较为通用的响应预案，文献[14] 以南京地铁运营危险源管控为例，对地铁运营危险源查、识别、分析、评价、管控工作方法与流程进行介绍，Miltos Kyriakidis等在对地铁运营事故及其险兆因素历史数据统计分析的基础上，给出了地铁运营安全事故的27个、六类危险因素指标，分别是：人的绩效、技术失效、乘客因素、恶意行为、火灾和管理因素，同时建立了评估地铁系统运营安全的成熟度模型，该模型不仅考虑了人的行为和态度因素，还考虑了技术的、操作等因素[15], Tiankun Xu等分析了在网络化运营条件下北京地铁运营的特点，构建了基于人、设备、环境、管理系统四个方面的北京地铁运营安全风险管理系统，重点指出了威胁该系统的几个方面风险：大客流、火灾、和设备故障，并且提出了相应的控制策略和措施[16]。赵永春辨识了影响地铁运营安全的主要因素，建立了适合我国地铁运营安全的评价指标体系，采用专家咨询法与层次分析法相结合的方法计算相关指标权重。构建了以可拓学为核心的地铁运营安全的多级可拓评价模型。最后以北京地铁昌平线为实例，运用多级可拓评价模型对该线路运营安全水平进行评价，并针对评价结果提出预防地铁事故的相关对策与措施[17]。
目前为止，少有将模糊事故树安全评价方法应用到地铁运营事故中的相关研究，也没有从地铁运营系统安全角度分析事故发生原因的文献，本文从该角度试图分析影响地铁运营安全的主要原因并进行深入分析。
2 模糊事故树分析法
在地铁运营大系统中, 由于各基本事件的发生原因很复杂，同时, 其发生的可能性也很小, 在通常的情况下, 各基本事件的概率是依据统计资料来确定。但对于没有统计资料的基本事件, 就需要通过专家打分、调查问卷的办法来对这些非确定因素进行评价。为了尽可能准确地描述地铁运营事故发生的可能性, 本文通过专家评定法获得基本事件发生可能性，用三角模糊数表示基本事件发生的可能性，在保留一定误差的情况下体现较大的灵活性和适应性[18-20]。
本文采用地铁专业人士评定调查问卷法获得各基本事件的三角模糊数。评定调查工作由25位地铁专业人士组成，这些地铁专业人士都是地铁资深人员，在地铁工作的平均年限在5年以上，包括乘务司机、乘务中心负责人、地铁运营公司安质部安全负责人等，对地铁运营事故有深刻的了解与认识。基于每位专业人士的工作有所交叉，设定所有专业人士的权重均为1[21]。
由25位地铁专业人士根据经验用模糊语言评估事故树中各基本事件的发生可能性，然后将模糊性语言转化为三角模糊数形式。考虑到计算方便与实际的合理性，将模糊性语言划分为5个等级，即：极小、
较小、中等、较大、很大[22]。对应模糊数形式如表1所示：
表1 模糊语言和三角模糊数形式
模糊语言三角模糊数形式
极小（0，0，0.2）
较小（0.1，0.25，0.4）
中等（0.3，0.5，0.7）
较大（0.6，0.75，0.9）
很大（0.8，1，1）以基本事件的三角模糊数作为横坐标，隶属度作为纵坐标作图，如图1所示：
图1 三角模糊数
3 事故树的建立
通过实地调研发现，北京地铁1号线相比之下较容易发生的事故有列车冒进事故、列车网压为零事故、列车挤道岔事故、列车夹人行车事故、人掉下站台被列车撞事故；本文以人掉下站台被列车撞事故为例说明应用模糊事故树对1号线地铁运营安全事故进行分析的过程。具体的事故树分析见图2所示。
图2 人掉下站台被列车撞事故树
4 事故发生可能性计算
根据表1分别将列车冒进、列车挤道岔、列车网压为零、列车夹人行车、人掉下站台被列车撞等五个事故树的基本事件的发生可能性转化为模糊语言，制作调查问卷，调查问卷采用不记名形式，分别对25位地铁运营操作和管理人员进行了模糊语言评定工作。本文以人掉下站台被列车撞事故为例说明模糊数计算事故发生可能性的过程。
4.1 基本事件三角模糊可能性确定
根据表1分别将五种事故的模糊语言转化为三角模糊数，由于25位专业人士的权重都为1，对25位专家评定结果的三角模糊数求平均，最终确定了五种事故基本事件的三角模糊数，如表2
所示：
表2 人掉下站台被列车撞事故发生可能性的三角模糊数 基本事件
三角模糊数 人主动跳下站台
（0.30，0.45，0.64） 人失足掉下站台
（0.25，0.43，0.60） 人被推下站台
（0.15，0.28，0.46） 人未被及时救起
（0.11，0.20，0.39） 司机注意力不集中
（0.06，0.13，0.32） 综控员注意力不集中
（0.18，0.28，0.45）
监控设备原因
（0.10，0.20，0.38） 传输装置故障 (0.05，0.10，0.34)
制动控制装置故障 (0.04，0.10，0.28)
空气制动装置故障
(0.05，0.13，0.31)
4.2事故可能性计算
经模糊数计算化简求得人掉下站台被列车撞事故发生可能性为：
3845910161(1)11(1(1)(1)(1)D i i i i P p p p p p p ==⎧⎫⎧⎫⎡⎤⎡⎤=×−−×−−−−×−−⎨⎬⎨⎬⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎩⎭⎩⎭∏∏ 公式（1）
将表2中10个基本事件的三角模糊数代入公式得：
把模糊数转换为确定的数值的目标是用一个合适的数值来恰当估计这个模糊变量，有很多方法实现这个解模糊的过程，如中心区域法、重心法、加权平均法，这里应用加权平均法的思想确定基本事件发生可能性数值[23]。
事故发生可能性模糊数转换为数值的公式为：
22A A B C C A C
L L L L μμμμ×+×+×=++ 公式（2） 式中，A μ，C μ：模糊数左右两边边界的置信度，这里选取0.8；
北京汽车牌照选号A L ，C L ：在置信度为A μ，C μ水平下的模糊数左右两边取值；
B L ：在置信度为1水平下的模糊数的顶点值；
L ：事故发生可能性模糊数的估计值。
将列车冒进事故、列车网压为零事故、列车挤道岔事故、人掉在站台被列车撞事故、列车夹人行车事故的三角模糊数分别代入公式（2），计算求得五种事故发生的可能性模糊数估计值由大到小排序如表3所示：
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