馬 毅，王希良，朱秀女曼

（1.石家莊鐵道大學 交通運輸學院，河北 石家莊 050043；2.石家莊鐵道大學 土木工程學院，河北石家莊 050043）

鐵路調車作業(yè)安全評價指標體系應用研究

馬 毅1，王希良2，朱秀女曼1

（1.石家莊鐵道大學 交通運輸學院，河北 石家莊 050043；2.石家莊鐵道大學 土木工程學院，河北石家莊 050043）

在分析鐵路調車作業(yè)安全管理特點的基礎上，基于科學性、系統(tǒng)性、可操作性、獨立性、動態(tài)性的設計原則，從人員因素、設備因素、環(huán)境因素3個方面構建了鐵路調車作業(yè)安全評價指標體系。結合基于熵權的未確知測度方法，以廣通站為實例，應用鐵路調車作業(yè)安全指標體系進行評價。結果表明：該指標體系能夠較好地反映車站調車作業(yè)安全狀況。

鐵路；調車作業(yè)；安全；評價指標體系

調車作業(yè)是鐵路運輸生產任務的重要組成部分，調車作業(yè)安全是鐵路安全生產的關鍵環(huán)節(jié)[1]，保障調車作業(yè)安全是鐵路安全防控的重點和難點。近年來，由于路網密度的增加、車輛周轉的加大、調車任務的加重，由調車工作引起的事故率居高不下，呈現反復多發(fā)的態(tài)勢。據統(tǒng)計，鐵路發(fā)生的調車事故占全路行車事故的50%以上[2]，調車作業(yè)安全問題尤顯凸出。

1 調車作業(yè)安全管理特點

調車作業(yè)安全管理屬于鐵路運輸安全管理的范疇，有其管理的特殊性。調車作業(yè)因其工作量大、參與工種多、技術環(huán)節(jié)復雜，涉及面廣，造成系統(tǒng)管理難度較大。因此，把調車作業(yè)安全管理放在系統(tǒng)的框架內考慮，分析調車作業(yè)安全管理各方面的特點，才能形成對調車作業(yè)安全的系統(tǒng)認識。調車作業(yè)安全管理的特點主要表現在以下方面。

（1）人員控制特點。調車作業(yè)由調車長、連接員、調車區(qū)長、信號員、調機司機、列檢等多個關鍵工種協(xié)作完成，各工種分別隸屬車務、機務、車輛部門管理，綜合管理難度大。調車作業(yè)過程中，需要耗費大量的體力與精力，對員工心理生理素質、技術業(yè)務能力、思想意識等方面有較高要求。員工技術業(yè)務能力低下，存在僥幸心理、麻痹心理、異常心理等不良心理，生理上過于疲勞都是導致調車事故發(fā)生的潛在隱患[3-4]。

（2）設備控制特點。調車作業(yè)設備種類繁多，包括機車、道岔、信號、駝峰牽出線等復雜關鍵設備。由于調車工作量大，關鍵設備不分晝夜地連續(xù)協(xié)作、沖擊劇烈，磨損、老化等有形損耗現象嚴重。為保證調車作業(yè)的安全，必須要求調車作業(yè)設備具有較高的可靠性，檢修工作到位。隨著一些高科技設備設入到調車工作中，調整好人—設備的耦合關系，增強職工對設備的使用熟悉程度也非常重要[5-9]。

（3）環(huán)境控制特點。調車工作對作業(yè)環(huán)境要求較高，站場布局、照明條件、行走路面等都是影響調車效率與安全的重要因素。惡劣自然環(huán)境，尤其是極端氣候條件對調車安全的影響極大；另外，由于調車過程中摘掛車輛、檢查線路、指示信號等操作都依賴于人員來完成，因此在管理上必須更加嚴格的執(zhí)行“以人為本”的管理方針，使作業(yè)人員保持較高的警惕。

2 構建調車作業(yè)安全評價指標體系

對車站調車作業(yè)安全狀態(tài)進行系統(tǒng)的認識、檢測、預報、評價研究是保障調車作業(yè)安全的重要手段。針對具體車站，必須明確與調車安全相關的各項指標，綜合測評后才能形成安全性的系統(tǒng)認識。因此，通過總結現有理論和實踐研究成果，綜合考慮影響調車安全的人員、設備和環(huán)境控制因素(包含管理環(huán)境)，建立系統(tǒng)化的鐵路調車作業(yè)安全綜合評價指標體系，為調車安全評價提供基礎依據。

2.1 評價指標選取的基本原則

（1）科學性原則。評價指標應建立在科學性的基礎上，指標內涵明確，測定方法標準，統(tǒng)計計算方法規(guī)范，能夠反映鐵路調車作業(yè)安全水平的實際情況。

（2）系統(tǒng)性原則。調車作業(yè)安全評價指標的選取必須放在人—機—環(huán)境的安全系統(tǒng)工程管理框架內，即要兼顧全面，又要突出目標對象的特點。

（3）可操作性原則。指標選擇應簡單明了，盡量利用現有數據和已有規(guī)范標準，相應指標量化及獲取數據容易，操作簡單，使之具有實際應用和推廣價值。

（4）獨立性。調車作業(yè)安全評價的指標與指標之間應相互補充、相互協(xié)調，充分考慮指標之間的相關性，避免指標之間的重復與沖突，實現指標體系的最優(yōu)化。

（5）動態(tài)性原則。選擇的評價指標應具有時間概念，堅持靜態(tài)指標與動態(tài)指標相結合，考慮動態(tài)完善的過程。

2.2 指標體系設計的實施步驟

調車作業(yè)安全評價的關鍵是深入研究調車安全控制因素，正確選擇敏感性參數。科學選取評價指標的主要步驟如下。

（1）分析現有調車事故案例，統(tǒng)計在特定環(huán)境、特定控制因素下調車事故發(fā)生的規(guī)律，并結合相關專家經驗，初步篩選出評價指標，保證指標體系的科學性與系統(tǒng)性。

（2）利用數據挖掘、交叉影響分析等手段對初步篩選的評價指標進行相關數學處理，以去除重復或交叉的因素，保證評價指標的獨立性。

（3）定量指標與定性指標相結合，區(qū)分評價指標的確定性與不確定性。定性指標能給予較準確的程度等級描述，盡量對其進行量化處理；對具有不確定性的指標采用恰當的不確定信息描述方法處理，建立模糊等級標準。

（4）采用專家打分法、層次分析法、熵權算法等方法確定各個評價指標的權重。

2.3 調車作業(yè)安全評價指標體系設計

決定調車安全的三大要素包括人員控制因素、設備控制因素和環(huán)境控制因素(包含管理環(huán)境)，調車安全評價指標的選取是針對3類控制因素提取全面信息。調車作業(yè)安全評價指標體系如表1所示。

3 調車作業(yè)安全評價指標體系的應用

廣通站位于成(成都)昆(昆明)鐵路南段，調車作業(yè)方式屬于平面牽出線調車的范疇。受地形條件、設備狀況和員工操作行為等諸多因素的影響，該站近幾年頻發(fā)調車沖突事故，使得調車安全控制被提升至重點控制議案。以下利用建立的評價指標體系，針對該站實際情況，對調車安全狀況進行綜合識別。

表1 調車作業(yè)安全評價指標體系

3.1 評價方法的選取

選取基于熵權的未確知測度方法[10]確定評價指標的權重，這種方法具有以下優(yōu)點：基于信息熵原理的指標權重求法具有較好的客觀性，能從側面反映指標對系統(tǒng)的貢獻程度；操作過程簡單，特別是過程中基于主觀概率式的測度求法能很好地解決定量指標數據難以獲取、定性指標難以量化的問題。

設待評價對象x評價指標體系為：I＝{I1，I2，…，IN}，評價等級標準為：C＝{c1，c2，…，cm，…，cM}，cm(1≤m≤M)為第m個評語等級，規(guī)定cm按照等級標準的高低順序排列，即c1＜c2＜…＜cM或c1＞c2＞…＞cM。

3.1.1 單指標測度評價矩陣

用xn表示樣本x在指標In下的觀測值。根據評估對象x關于指標In的觀測值xn不同，相應該指標使x處于某一評語等級的程度也不相同。設xn使x處于第m個評價等級cm的程度為μnm，μnm是對這種程度的一種測量結果，作為一種測度必需滿足有界性、可加性、歸一性等統(tǒng)計準則，即μnm應滿足以下條件：

式中：n＝1，2，…，N；m＝1，2，…，M。

滿足上述3條準則的μnm稱為未確知測度，簡稱測度。由此建立單指標測度評價矩陣U。

式中：μnm表示觀測值xn使x處于cm評語等級的未確知測度。

3.1.2 綜合評價系統(tǒng)

若關于對象x的單指標測度評價矩陣U與指標權重向量W都已明確，則關于對象x的評價向量計算公式為T＝WU。

式中：ωn(1≤n≤N)表示第n個指標的權重。則T＝(ε1,ε2,…,εM) 為評價對象x的綜合評價特征向量。

3.1.3 評價準則

對評語等級的劃分是有序的，第m個評語等級cm好于第m＋1 個評語等級cm+1，因此最大隸屬度識別準則不再適合，改用置信度識別準則。置信度λ(λ＞0.5)通常取 0.6 或 0.7，當λ取 0.6 時評價結果偏向于保守，令：

判斷xi處于第m0個評價等級cm0。

3.2 安全等級劃分

安全等級劃分上，基于心理學家米勒的實驗結論：在某個屬性上對等級進行判別時，普通人能正確區(qū)別屬性的等級在 5～9 級之間[11]。因此為提高安全水平優(yōu)劣的識別準確度，將安全等級劃分為 5級，如表2所示。

3.3 指標安全等級原始數據的獲取

邀請調車作業(yè)安全評價相關專家 10 位，在專家學者對指標體系與等級論域進行總體了解的基礎上，經過對車站調車工作的整體考查后，對指標安全狀態(tài)進行投票打分，每項指標以 10 分計，分布于5個等級上，廣通站調車工作安全評價指標安全等級打分結果如表3所示。

3.4 測度矩陣與指標權重計算

用測度的主觀概率式求法計算測度矩陣，即測度μnm。

表2 安全等級劃分情況

表3 廣通站調車工作安全評價指標安全等級打分結果

式中：ηnm表示指標In在cm上的投票統(tǒng)計總數。則

由于存在指標隸屬于某一等級得票為0的情況，因此對廣通站指標體系得票數分別累加 1，此時利用熵權計算公式[10]。

式中：gn(1≤n≤N)表示第n個指標的差異因素；ωn(1≤n≤N)表示第n個指標的權重。

計算得指標體系的權重向量：W＝(0.020 7，0.028 4，0.054 8，0.097 9，0.047 1，0.038 8，0.072 8，0.081 1，0.036 7，0.010 4，0.020 7，0.052 6，0.054 8，0.010 4，0.097 9，0.054 8，0.028 4，0.036 7，0.022 7，0.028 4，0.010 4，0.054 8，0.028 4，0.010 4)。

3.5 安全等級識別

根據公式⑴計算綜合評價特征向量T：

＝(0.106 6，0.164 1，0.287 6，0.357 4，0.0867)

根據置信度識別準測，取置信度λ＝0.6(保守情況)，對評價特征向量所涵蓋的評價特征分量依次求和：k＝3 時，0.106 6＋0.164 1＋0.287 6＝0.558 3＜0.6；k＝4 時，0.106 6＋0.164 1＋0.287 6＋0.357 4＝0.915 7＞0.6，意味著安全水平已大于所給置信度，因此該站的安全等級為c4級，即廣通站調車作業(yè)安全級別隸屬于“較差”狀態(tài)。此外，由熵權可以看出：調車人員心理狀態(tài)，職工作業(yè)認真程度，疲勞，天氣、氣象情況是導致該站安全等級較差的主要原因，車站應作重點整改。結合廣通站近幾年調車事故發(fā)生情況，本例測評結果比較符合客觀實際，在一定程度上表明建立的指標體系能夠運用于實際工作中。

4 結束語

在分析調車安全管理特點的基礎上，挖掘出包括人員、設備、環(huán)境類共 24 個評價指標，初步構建了調車作業(yè)安全評價指標體系，該指標體系考慮了影響調車安全管理的各方面因素，并在實例應用中取得了較為可靠的評價結果，說明該指標體系能夠較全面地刻畫車站調車作業(yè)安全水平的實際情況，能夠用于對調車作業(yè)安全性的系統(tǒng)認識、檢測、評價、預測研究，完善了調車安全管理工作。此外，調車作業(yè)安全評價指標體系的建立是一個動態(tài)的過程，在今后的工作中還應深入研究，并統(tǒng)計量化指標等級標準。

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Study on Application of Safety Evaluation Index System of Railway Shunting Operation

MA Yi1,WANG Xi-liang2,ZHU Xiu-man1

(1. School of Traffic and Transportation,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,Hebei,China;
2. School of Civil Engineering,Shijiazhuang Tiedao University,Shijiazhuang 050043,Hebei,China)

Based on analyzing safety management characteristics of railway shunting operation,as well as the design principle of sciences,system,maneuverability,independence and dynamics,the safety evaluation index system of railway shunting operation was established from three aspects of person performance,equipment factor and environment factor. Combined with unascertained measure method based on entropy weight,and taken Guangtong Station as example,the evaluation was taken by using safety index system of railway shunting operation. The results shown the system could preferably refl ect the safety status of shunting operation in station.

Railway; Shunting Operation; Safety; Evaluation Index System

1003-1421(2011)10-0032-06

U292.2+5

A

2011-05-16

宋小滿