（安全技术及工程专业论文）基于属性数学的铁路线路安全评价方法的研究与应用.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t r a i l w a yl i n ei st h eb a s i st ot r a i no p e r a t i o n , a n di th a st h ed i r e c ti n f l u e n c e o nr a i l w a ys a f e t y u s i n gs a f e t ya s s e s s m e 此y o uc a nn o to n l yf i n do u tt h eh i d d e n t r o u b l e sa n dt h e i rd e v e l o p m e n td i r e c t i o ne x i s t i n gi nr a i l w a yl i n es y s t e m , t h ea s s e s s m e n t r e s u l tc a na l s og i v eas c i e n t i f i cb a s i st or a i l w a yt r a c kd i v i s i o n s o ，r a i l w a yl i n es a f e t y a s s e s s m e n th a sav e r yi m p o r t a n te f f e c tt oi m p r o v et h el e v e lo f r a i l w a yl i n e n o w , t h em o s tc o m m o n l yu s e dm e t h o di ne v a l u a t t i n g ，t h et r a c k sq u a l i t yi st h e g r a d ep o i n tm e t h o d ”，w h i c hi sb a s e do nt h ed a t as t a t i c a l l ye x a m i n e db yt h et r a c k d i v i s i o n n 坨m e t h o di s s i m p l ea n dc o n v e n i e n t b u ti tc a nn o tr e f l e c tt h ed i f f e r e n c e s b e t w e e np r i n c i p a la n ds u b o r d i n a t ei n d e x e s ，t h e r e f o r ，i tc a l ln o tg i v ea no v e r a l l a s s e s s m e n tt or a i l w a yl i n e i no r d e rt os o l v et h e s ep r o b l e m s ，t h i sd i s s e r t a t i o na n a l y s e st h ee x i s t i n gs a f e t y a s s e s s m e n tm e t h o d s ，a n db r i n g sf o r w a r dt h ea t t r i b u t es y n t h e t i ce v a l u a t i o nm e t h o df o r r a i l w a yl i n es a f e t ya s s e s s m e n tb a s e do na t t r i b u t em a t h e m a t i c s ，b o t ha c c i d e n ti n d e xa n d p r o c e s si n d e xa r ei n t r o d u c e dt om a k eu po f t h es y n t h e t i ci n d e xs y s t e ma n dt h ea t t r i b u t e s y n t h e t i ce v a l u a t i o nm o d e l t 1 l i ss y s t e mi n c l u d e s2 5i n d e x e s a n dc a nm a k eg o o du s eo f t h ee x a m i n i n gd a t af r o mr a i l w a ys c e n e t ot h er a n kd e v i a t i o ni ne a c hi n d e xi nt h ee v a l u a t i o nm o d e l ，t h ec l u s t e r i n ga n a l y s i s m e t h o di si n t r o d u c e dt 0d e t e r m i n ei t i no r d e rt or e d u c et h ei n f l u e n c eo ft h eh u m a n b e i n g s t h i sd i s s e r t a t i o ng i v e su pt h ec o n r n o nm e t h o ds u c h 嬲t h ea n a l y t i ch i e r a r c h y p r o c e s s ，b u tt ob s em a t h e m a t i c a lm e t h o dt oc a l c u l a t et h ew e i g h tc o e f f i c i e n tb a s e do n e a c hi n d e xa c t u a lv a l u e i nt h ef i n a lp a r t ，t h i sd i s s e r t a t i o ng i v e st w oe x a m p l e so fr a i l w a yl i n es a f e t y a s s e s s m e n t , t e s t i f i e st h ee f f e e t i v e n e s so ft h em e t h o da n dt h em o d e l n ee v a l u a t i o n r e s u l t ss h o wt h a ta t t r i b u t e s y n t h e t i ce v a l u a t i o n m e t h o dc a n g e t t h ee f f e c t i v e d i s t i n g u i s h a b i l i t ya n dm o r ed e t a i l e dc l a s s i f i c a t i o nt or a i l w a yl i n es a f e t y , w h i c hi sm o r e o b j e c t i v ea n ds c i e n t i f i cc o m p a r e dw i t l lt h eo t h e rp r e v i o u sm e t h o d s k e y w o r d s ：r a i l w a yl i n e ；s a f e t ya s s e s s m e n t ；a t t r i b u t es y n t h e t i ce v a l u a t i o n ； a t t r i b u t em e a s l l r e ；c l u s t e r i n ga n a l y s i s c i a s s n 0 ： 致谢 在北京交通大学交通运输学院两年半的硕士研究生学习和生活中，我得到了 许多老师和同学的无私帮助，在此向他们致以深深的谢意。 首先，我要感谢我的导师肖贵平教授，感谢她两年半来给予我学术上的谆谆 教诲和生活中的不断关心。在论文的写作过程中，从论文的选题、立意、构思、 成文到论文的修改、定稿，每一个环节都渗透着导师的关怀与爱护。肖老师学识 渊博，诲人不倦，总会给人营造很宽松的研究环境，循循善诱，给人以启迪、灵 感，与肖老师的每一次见面与交流，都使我获益匪浅。在肖老师的信任和耐心指 导下，我才取得了今天这样的成绩，肖老师严谨求实的治学态度、勤奋忘我的工 作精神以及高尚的品德修养更是我今后学习与做人的楷模，使我终生受益，在此 向尊敬的肖老师表示万分感谢并致以崇高的敬意! 其次，在我研究生学习和生活当中，我还得到了聂磊老师无微不至的关怀与 帮助，聂老师胸怀宽广，为人开朗，待人谦逊，无论在学术上还是生活中都堪称 典范，给了我极大的帮助和影响，值得我永远去学习、去感激，在此表示衷心的 感谢! 在我的论文撰写期间，蔡国强老师对于我的科研工作和论文提出了许多的宝 贵意见，给了我无私的指导和帮助，开拓了我的思路。蔡老师和蔼可亲，待人诚 恳，在百忙之中为我积极联系相关的指导老师，使我深受感动，特别感谢蔡老师， 我会永远铭记蔡老师的帮助。 同时，我还要感谢铁道科学研究院机车车辆研究所曾宇清博士的大力支持与 指导，对我论文的相关理论和方法提出了宝贵的意见及许多中肯的建议。 感谢实验室各位同门的兄弟姐妹，他们对我的学习、生活提供了无私的帮助 和关心，这两年半快乐共享的时光将使我终生难忘。 另外，感谢我的父母及家人，他们的理解、关怀与支持使我充满了动力，使 我能够在学校专心完成我的学业，顺利完成了求学过程。今后在新的起点上，我 将继续勤奋拼搏，决不辜负他们的殷切期望。 1 1 研究背景 1 绪论 随着我国经济的不断高速发展，交通运输能力不足已成为制约其发展的最主 要“瓶颈”，对于铁路运输部门而言，抓好安全生产，尽量减少或消灭行车事故、 货运事故和人身伤亡事故，对于提高运输质量，并在现有的设备和条件下充分挖 掘铁路运输潜力有着十分重要的意义，而且这也是尽量减少这一“瓶颈”制约的 可行性途径之一。 但是自从进入2 0 世纪9 0 年代以后，我国的铁路运输安全状况呈现出一种不 稳定的趋势，其间，既有许多综合治理、确保安全的成功经验，也有一些触目惊 心、损失惨重的事故教训。它们从正反两个方面留给人们众多的思考，为人们提 出了许多急待解决的问题。导致铁路运输事故的原因很多，其中铁路线路安全状 况不理想是一个非常重要的因素。铁路线路是列车运行的基础，是铁路运输设备 中的主要构成部分。铁路线路设备由于常年裸露在大自然中，经受着风雨冻融和 列车载荷的作用，轨道几何尺寸不断变化，路基及道床不断产生变形，钢轨、联 结零件及轨枕不断磨损，因而使线路设备的技术状态不断地发生变化。如不及时 发现隐患并加以排除，极易引发行车事故，轻则影响线路行车，重则使列车脱轨、 颠覆，造成车毁人亡的严重后果。 安全评价作为当代铁路安全管理中最有成效并正在逐步完善的一种极为重要 的方法，已经得到了铁路各部门的高度重视，通过对铁路线路进行安全评价，可 以找出铁路线路设备中存在的各种隐患，客现反映出铁路线路安全管理现状，指 导铁路线路的维修与管理工作，提高铁路工务部门的安全管理水平，并有助于铁 路工务部门对铁路线路安全进行宏观的控制，使铁路线路设备始终处于完好状态。 虽然铁路安全评价由来已久，但目前针对铁路线路的安全评价还很少，而且国内 铁路安全评价大多是以安全检查表作为主要依据的定性或半定量评价，评价工作 量大，评价结果难以完全做到公证和客观。因此，非常有必要在铁路线路安全评 价方法上开展更进一步的研究，以找出一种更加适合于铁路线路的，合理的、有 效的安全评价方法，来对铁路线路的安全状况做出判断，并对多条线路的安全状 况作出优劣判别。 1 2 国内外铁路线路安全评价方法研究现状 安全评价( s a f e t ya s s e s s m e n t ) 也称危险性评价或风险评价( r i s k a s s e s s m e n t ) ，它是以实现系统安全为目的，按照科学的程序与方法，对系统中的 危险因素进行预先的识别、分析和评价，为制定基本防灾措施和管理决策提供科 学的依据“1 。理想的安全评价包括危险性辨识和危险性评价两部分。危险性辨识是 指利用系统工程的理论和方法，分析系统及其各要素所固有的安全隐患，揭示系 统的各种危险性，包括固有和潜在的危险、可能出现的危险及在一定情况下转化 生成的危险，并且对系统中已经查明的危险进行量化处理，为评价工作提供数量 依据。危险性评价是指根据危险性辨识的结果，采取各种措施减少或消除危险， 并同指定的安全目标比较，判明系统所具有的安全水平，直到达到所允许的危险 水平或规定的安全水平为止”。 随着高速、重载运输的发展，线路的负荷日益加重，线路状态恶化加剧，线 路维修作业量增加，同时由于行车密度加大，可供维修作业的列车间隔时间越来 越短，使运输与线路维修的矛盾更加突出，而且高速铁路对轨道的平顺性提出了 更高的要求，为适应铁路运输的发展，许多发达国家相继进行轨道维修体制的改 革，其中最重要的内容之一就是改变传统的周期性维修制式，研究采用根据轨道 实际状态实施预防性计划维修的制式。 现代化轨检车等检测设备的研制成功及广泛应用，为获得大量轨道状态的真 实信息提供了物质和技术条件。另一个重要环节就是如何利用所获得的大量离散 的轨道状态数据，采用什么方法客观评定轨道区段的质量状态。采用以局部测点 的幅值是否超过限界值的方法来评价轨道区段的质量状态存在明显的不足，英， 日，荷，加，美等国纷纷采用统计分析方法，使轨道区段中所有测点的测值都作 为轨道状态元素参与运算，用统计特征值指标来评价轨道区段的平均质量，解决 了科学评定轨道质量状态的方法问题。下面就介绍国外几种有代表性的运用铁路 轨道质量指数来评价铁路轨道几何状态的方法。一。 1 英国铁路的单项几何参数标准差( s d ) 英国铁路把单元轨道区段定为2 0 0 m ，采用超限峰值的统计个数及轨道区段的 单项几何参数的统计标准差来评价轨道区段的平均质量，并开发出了轨道质量计 算机管理系统t q s 。 2 荷兰铁路的轨道质量指数( q 指数) 荷兰铁路把单元轨道区段长度定为2 0 0 m ，采用b m s 轨检车测量高低、水平、 轨向、长波长轨向( 2 5 7 0 m ) 的标准差，并以此作为捣固和拨道的依据。1 9 8 3 年 荷兰铁路对全路进行普查，绘出了各项轨道不平顺项目的标准偏差的频数累积分 布，并考虑了把标准偏差转换成轨道质量指数，使各轨道不平顺项目的频数累积 分布曲线转变为尽可能相似的曲线。根据多年积累的资料分析，每年的维修作业 2 量控制在2 0 左右，因此把对应轨道不平顺的偏差d k 的轨道质量指数设定为 k = 6 7 5 ，且n = 1 0 e ”吒，式中，n 为轨道质量指数( o - 1 0 ) ，n 越大，表示轨 道质量越好；盯为2 0 0 m 区段的标准偏差；o - = 一t r s o l n 0 6 7 5 。 3 日本铁路的轨道不平顺指数( p 值) 日本国铁取5 0 0 m 为基本区段，对连续存在的轨道不平顺进行采样，采样间隔 为o 5 m ，采样数为10 0 0 点，并且在获得的数值分布曲线上引入+ _ 3 r a m 的限界线， 求出超过3 m m 限界线的轨道不平顺采样点占总采样点的比例。设轨道不平顺的 分布为正态分布，该比例即为轨道不平顺指数p 值。 4 美国铁路的轨道质量指数( t q i ) 美国轨道单元区段设为3 2 0 m 。t q i 的计算方法是先计算高低、轨向、水平单 项几何不平顺在单元区段中各测点偏差值之和，然后计算3 项参数之和。当t q i 超过0 3 时，该区段需进行维修。 5 加拿大国铁的轨道质量指数( t q i ) 加拿大国铁的单元轨道区段长度一般为4 0 0 m 。其轨道质量指数t q i 计算方法 是：首先计算高低，轨向、水平、轨距等单项几何参数的标准差仉，再计算各单 项的t q i 值，t q i , = 1 0 0 0 一c d ，式中c 为经验常数，主要干线取为7 0 0 。各单项 t q i 值的平均值作为综合轨道质量指数。 我国铁路从2 0 世纪8 0 年代开始探索根据轨道的实际状态进行预防性的计划 维修，即“状态修”。经过多年的研究，提出采用标准偏差法评定轨道几何状态， 标准偏差值即轨道质量指数t q i 。以2 0 0 m 的轨道区段作为单元区段，分别计算单 元区段上左右高低、左右轨向、轨水平、三角坑等七项几何不平顺幅值的标准差， 各单项几何不平顺幅值的标准差称为单项指数，将七个单项指数之和作为评价该 区段轨道平顺性综合质量状态的轨道质量指数b5 】。t q i 质量指数能较真实地反映 轨道几何质量状态及其恶化程度，可用数值明确表示各个轨道区段的好坏，能作 为各级工务管理部门对轨道状态进行宏观管理和质量控制的依据，能用于编制轨 道维修计划，指导养护维修作业。 各国采用评定轨道几何状态的方法虽不尽相同，但是应用统计特征值指标评 定轨道质量状态、制定维修计划、实现轨道科学管理的目标却是一致的。 另外，随着计算机技术在铁路工务领域中的应用，对于推动及改进铁路线路 安全评价方法上又起到了巨大的作用，并促使铁路线路安全评价方法不断发展。 在铁路工务信息化建设开展与深入的基础上，各国又陆续开展了铁路工务管理信 息系统的建设 6 1 。系统可以迅速、准确的提供设备资料，及时反映铁路轨道质量状 态和线路设备状态，快速报告突发工务安全隐患，指导工务设备维修，确保铁路 行车安全，使得铁路线路安全评价在指导铁路运输安全工作上的作用更加突出。 1 3 铁路工务事故分析 随着铁路改革的深入发展及全面提速战略的实施，工务部门将会在线路结构、 安全管理中不断加大技术含量，以确保铁路行车安全。通过对以往所发生的铁路 工务事故进行全面分析，以史为鉴，吸取以前的事故教训，对于工务部门进一步 做好安全工作，提高铁路线路的安全水平无疑具有很大的帮助。铁路工务事故虽 然只是铁路线路危险性在一定条件下的外在表现形式，但是，铁路线路的安全性 最终要通过事故得以体现，铁路线路的安全隐患越多，发生行车事故的可能性就 越大，如果铁路线路的安全状况好，是不可能经常发生事故的。此外，事故的后 果往往造成人员伤亡、财产损失，给铁路工务部门带来了极其不良的影响。因此， 分析铁路工务事故致因，有助于预防同类事故的再次发生，找出工务部门在安全 工作中的不足，这也能在一定程度上改善铁路线路的安全状况。 经过大量分析近几年的事故资料，可以看出，在铁路工务部门中，因为铁路 线路的原因所造成的行车事故占了相当大的比重，铁路线路安全状况的好坏直接 影响着铁路行车安全。例如，1 9 9 4 年2 月1 2 日1 7 时0 8 分，1 1 5 0 次货物列车由 东风。型1 2 1 7 号机车牵引( 现车4 4 辆，总重35 2 2 吨，计长5 3 6 ) ，运行至哈尔 滨铁路局牡丹江铁路分局管内滨绥线九江泡至一面坡间k 1 6 6 + 0 7 0 处，机后车辆 2 2 2 4 位脱轨，2 5 3 7 位颠覆，3 8 4 0 位脱轨。中断正线行车：上行4 5 小时4 2 分， 下行1 8 小时2 2 分。损坏钢轨2 7 根，报废钢筋混凝土轨枕8 0 8 根，货车报废3 辆、 中破1 4 辆、小破2 辆；直接经济损失1 0 0 万元。构成行车重大事故。经过对这起 事故进行分析，可知这起事故是由于钢轨严重侧磨、轨距过大及扣件松动、钢轨 弹性挤开等因素造成机后第2 2 位车辆的前台车8 位轮漏下轨面，7 位轮将钢轨由 内侧向外挤翻所致。该处线路长期存在钢轨严重侧磨，存在维修保养不落实的问 题，结果导致线路状态不良，线路存在的隐患没有及时被消灭，最终引发了重大 事故m 。 经十年全路工务行车重大、大事故分析书中资料统计，1 9 8 9 年至1 9 9 8 年 这十年间，全路工务部门共发生行车重大、大事故9 0 起4 1 ，通过对这些事故进行 分析，可得出结果如下： 1 事故数量及其变化趋势 1 9 8 9 年至1 9 9 8 年间，全路工务部门每年发生重大、大事故件数如图卜1 所示， 4 = 也塞壅迪盍堂亟：【堂焦丝塞绪地 图l11 9 8 9 1 9 9 8 年问全路上务部f 重人、大事故件数 f i g u r e l 一lt h en u m b e ro f t h ea c c i d e n t sf r o m1 9 8 9t o1 9 9 8o c c u r i n gi nt h ew h o l et r a c kd i v i s i o n 由图卜1 可知，全国工务部门发生重人、大事故件数在整体上是呈下降趋势， 但其间电存在着反复与波动，安伞形势依然严峻。 2 事故责任分析 对这十年所发生的事故进行责任分析，结果如图卜2 所示，可知工务部门的 责任占了大部分，这就为今后找出铁路工务安全的侧重点，制定安全工作政策， 进而改善铁路t 务安全状况提供了依据。 4 5 4 0 3 5 鼎3 0 世2 5 辎2 0 懈1 5 1 0 5 0 陋亲撕1 图卜21 9 8 91 9 9 8 年间全路工务部门重大、大事故各部门责任件数 f i g u r e l - 2 t h e n u m b e ro f t h er e s p o n s i b l ea c c i d e n t so f e a c hd e p a r t m e n t f r o m l 9 8 9 t 0 1 9 9 8 3 事故原因分析 对工务事故进行原因分析，可以根据工务系统工作的特点，将事故原因分为 人为因素、设备因素、水害三大类，其中人为因素原因又可分为违章作业、大修 广部 业一豆一窒 垣厶堂亟堂焦诠塞堑迨 施工、旧轨侵限、路料卸车、坏人破坏等因素，设备因素可分为线路质量不良、 钢轨、夹板折断、路基下沉塌陷、山体塌方落石、悬浮脱轨等因素，具体分析结 果如图l _ 川行示 鼎 芒 辎 锦 - s ? 躺 因素 图系列1 图卜3 各因素导致事故什数示意图 f i g u r e l - 3t h e n u m b e ro f t h ea c c i d e n t sb ye a c hf a c t o r 由图卜3 可以看出，由于铁路线路安全状况不良所造成的事故达到了5 2 起， 占总事故数g o 起的5 7 8 ，这也从另一个侧而反映出了铁路线路安全状况在铁路 行车安全中的重要性。 i 季节环境对事故的影响分析 通过分析发现，如图卜4 所示，如果按季节利月份划分，夏季7 月、8 月、9 月发生的事故件数最多，尤其是7 月，共发生了1 9 起，占了全部的2 1 1 1 ；春季 4 月、5 月次之。夏季事故较多，显然是由于受到酷暑影响，人的思想放松，另外， 夏季为我国的雨季，雨水比较多，自然环境对铁路线路的影响也是其中一个重要 因素。所以，结合天气、日寸问、地理条件、人员、气候条件，制定合适的铁路工 务安全管理办法是不可忽视的。 二也夏建迫盔堂硒鲎焦 迨 塞 缝垒 阿卜41 9 8 91 9 9 8 年间各月份发生重大、火事故什数示意图 f i g u r c l 一4t h en u m b e ro f t h ea c c i d e n t sb ym o n t hf r o m1 9 8 9t o1 9 9 8 1 4 铁路线路安全评价的作用及意义 随着铁路的不断发展及五次大提速的完成，对于缓解我国铁路运输紧张状况， 促进圈民经济持续快速协调健康发展发挥了重要作用。但是，由于铁路线路对铁 路运输安全具有十分重要的影响，提速使得铁路安全管理工作电变得更加复杂和 严峻，铁路运输系统。p 所蕴涵的不安全冈素岜越来越多，一旦发生事故所造成的 损失也将大大增加。行车安全对铁路运输设备、人员素质、安全管理手段等提出 了更高的要求。铁路线路安全评价正是从这一现状出发，以管理作为施控主体， 着日艮于提高整个系统的安全性。铁路线路安全评价的主要作用有： ( 1 ) 它体现了“安全筛一，预防为主”的方针； ( 2 ) 铁路线路安全评价从安全技术角度出发，查找分析整个铁路线路系统存 在的各种隐患，危险、有害冈素及其发展趋势，帮助工务系统管理者和作业人员 辩识危险、有害因素分布的部位、可能导致事故的潜在隐患、触发凶素及事故概 率、后果和程度； ( 3 ) 铁路线路安全评价可以客现反映出铁路线路安全管理现状，查找、分析、 论证其在安全管理、技术管理方面存在的问题及漏洞，并提出完善安全管理、技 术管理的建议，有助于提高铁路工务部门的安全管理水平； ( 4 ) 经过对评价结果的分析与处理，还可为铁路部门特别是工务部门的安全 决策提供必要的科学依据。 铁路线路安全评价可以为改善铁路工务部门安全管理现状、提高安全管理水 平提供依据，为工务部门预防、控制事故的发生提供安全对策措施，为铁路运输 安全生产提供建议。因此，铁路线路安全评价对铁路运输安全生产具有十分重要 的现实意义并已经为铁路运输生产带来了较为明显的好处。 1 5 本文的主要研究内容 围绕铁路线路安全这一主题，本文对铁路线路的安全评价方法进行探讨与分 析，按照安全评价的程序与原理，遵循安全评价的权威性、科学性、公正性以及 针对性的原则，依据相关的铁路技术标准、规范，并参照已有铁路安全评价的相 关研究成果，提出研究思路及理论框架。本文的主要研究内容如下： ( 1 ) 在统计全路工务系统事故资料的基础上，本文对铁路工务1 9 8 9 年至1 9 9 8 年十年间所发生的重大、大事故进行分析，并从事故数量及其变化趋势、事故责 任、事故原因以及季节环境对事故的影响这四个方面进行总结； 。( 2 ) 在借鉴国内外铁路线路安全评价指标的基础上，结合铁路现场，建立适 合我国国情的铁路线路安全评价指标体系，即隐患指标与事故指标相结合的综合 的评价指标体系； ( 3 ) 根据属性数学理论基础，结合所建立的铁路线路安全评价指标体系，本 文建立了铁路线路安全评价的属性综合评价模型，并将铁路线路的安全等级划分 为“好”、“较好”、“一般”、“差”这四个级别。在模型各指标权重系数的确定上， 本文为了让人为的因素在整个评判过程中的影响较小，摒弃了常用的专家评分法 或层次分析法，根据评判体系中的各指标值的实际测量值，使用数学方法来计算 权重。对于评价模型中各指标的标准等级划分，本文尝试采用聚类分析法来进行 处理，结果显示这一方法具有可行性。属性综合评价模型在评价有序集方面具有 优势，实现了对铁路线路安全有效识别和更细微的区分，使得评价方法更加实用、 客观科学； ( 4 ) 最后，本文通过对铁路既有线路实际评价的两个实例，验证本文所提出 方法及模型的有效性。 8 韭塞銮道太堂亟堂僮监塞筮墅线路塞全迸俭的踅握住丕 2 铁路线路安全评价的指标体系 铁路线路安全是众多因素相互影响、相互作用的结果，是铁路工务部门工作 质量的综合体现。为了全面准确地衡量铁路线路的安全性，首先应确定一整套适 当的指标，组成一个考核指标体系。指标体系是否科学、合理，将直接关系到安 全评价的质量。因此，所确定的指标体系必须能够科学、客观、合理，并尽可能 全面地反映影响系统安全的所有因素。 2 1 安全评价中常用评价指标 归纳国内外现有的安全评价指标，大致可分为风险指标、事故指标以及隐患 指标三类【9 】。 1 风险指标 这类指标主要是以事故后果及后果发生概率作为计算风险的依据。 事故后果指标包括程度和费用： 人员受伤( 生理、心理) 可能的伤害人数 伤害程度 人员死亡 财产损失 赔偿有关费用 中断运行时间 以上这几个指标为直接损失指标 组织形象或声誉的损失 职工士气的丧失 环境污染 这几个指标为间接损失指标 后果发生概率指标包括： 暴露于危险的人数 暴露持续时间 事故发生的可能性 以事故后果及后果发生概率作为指标所计算的风险值均以数量的方式表示， 精确度很高。它的不足之处就在于由于风险指标对事故的分析仅限于已发生过的 9 或者可能预见到的事故类型，难以预见全部的风险，而且，在统计资料不充分的 情况下，所估计的风险值具有很大程度的不确定性。 2 事故指标 这类指标以一定时期内系统事故发生情况作为评价系统安全状况的依据。事 故指标可以分为绝对事故指标和相对事故指标两种 9 1 ，主要包括事故数量、事故率、 事故性质以及事故损失程度等。 事故指标是安全评价中经常用到的一种指标。 3 隐患指标 隐患指标也可称作过程指标，它是从系统的整体出发，对系统的人员、设备、 环境、管理等进行的综合安全评价。隐患指标完全不考虑系统的事故发生情况， 仅仅考虑构成系统的诸因素，以及因素间关系是否满足安全要求，满足程度等， 并据此作为衡量系统安全状况的依据。 以隐患指标评价安全，综合考虑了影响系统安全的所有因素，可以全面系统 地发现企业存在的潜在危险，适用于大型系统的安全评价。 2 2 国内现行铁路安全评价指标分析 目前，国内铁路行车安全考核的主要指标有行车事故件数、行车安全天数、 行车事故率和职工死亡事故率1 “。 1 行车事故件数 行车事故件数指在一定时期( 月、季、半年、年度) 内，全路、铁路局以及 各站段所发生的特别重大事故、行车重大事故、大事故、险性事故和一般事故的 总件数。事故总件数可以是全部行车事故的总件数，也可以按事故等级或事故种 类分别统计。 2 安全成绩 安全成绩指铁路局连续安全生产无事故天数。责任行车特别重大和行车重大 事故影响铁路局安全成绩；责任行车大事故影响站段安全成绩。安全成绩通常以 l o o d 为一个统计单位，开展百日安全生产无事故活动。 3 行车事故率 行车事故件数和行车安全无事故天数与行车工作量没有直接关系，较难反映 一个单位在一定时期内运输生产的质量和行车安全管理的水平，而行车事故率是 指全路、铁路局、机务段在一定时期内每百万机车走行公里所摊到的行车事故件 数。因而相对来说，能比较客观地反映一个单位的行车安全状态和管理水平。 4 职工死亡事故率 1 0 韭塞銮逼太堂亟堂焦j 金塞 迭堕缮疆塞全迁俭鲤指拯佳丕 职工死亡事故率是一个行车安全的相关指标，它是指在一定时期内，某单位 每一百万在册职工总数所发生的职工死亡总人数。 其中，在册职工总人数包括行车职工在内的全部职工人数，而职工死亡总人 数则指在统计期内，因生产和工作发生事故( 包括行车事故) 所造成的职工死亡 总人数。 铁道部对铁路局安全指标考核实行扣分，其考核成绩直接影响铁道部对铁路 局资产经营责任制完成情况进行等级评定。这几项指标目标明确，效果直观，可 以充分地起到激励人心、鼓舞士气、提高安全水平的作用，多年的实践证明这是 一种行之有效的考核方法，但它也存在着一些不足与缺陷。 2 3 国外现行铁路安全评价指标分析 从国外情况看，各国铁路部门通常采用国际铁路联盟( u i c ) 的两个指标：百万 列车公里事故率和百万旅客死亡率作为评价铁路安全的指标【1 2 1 3 o 就其可比性而 言，这两个指标都是相对指标，具有可比性，而且各国通用，有利于国际间安全 水平的比较。但实际应用起来有一定难度，主要原因是各国的铁路事故统计标准 不一致，所以影响了其横向可比性，再加上u i c 近年来未再公布这方面的资料， 这也为指标的应用带来困难。另外，这两项指标都未对影响安全的潜在因素进行 考查和评价，不适于对安全水平进行综合考评。 2 4 铁路线路安全评价指标体系的建立 铁路运输安全是一个复杂的系统工程问题，影响因素多，涉及范围广，对于 铁路线路安全来说更是如此。因此，很有必要设计一套新的指标体系对铁路线路 安全进行全面分析与考核，对其安全状况做出正确估计，以便针对其薄弱环节采 取措施，提高运输安全的可靠性。本节在分析国内外铁路运输安全评价方法的基 础上，根据国情、路情和国内外有关资料，编制了铁路线路安全评价的指标体系。 2 4 1铁路线路安全评价指标建立的依据 铁路工务部门工作接触面广，工作环节多，细致复杂，影响铁路行车安全的 因素是多方面的。而且，对于行车系统而言，铁路线路的任何隐患均可能最终导 致行车事故。为了使评价工作真正起到揭示行车安全薄弱环节，改进铁路线路的 安全工作，同时，也为了使指标的建立符合系统性、科学性的原则，本文以铁路 韭峦奎逐太堂亟堂建i 盆塞筮墅线隧塞全透俭敛趱拯焦丕 线路各组成要素及其组合中不安全隐患的存在和发展变化为依据，并参考以往发 生的事故资料，选用能反映铁路线路潜在危险性的隐患指标以及反映事故发生情 况的事故指标来建立综合的评价指标体系。 隐患指标与事故指标相结合，既考察了铁路工务系统在一定时期内实际安全 绩效，又考察了各组成要素及其组合中的安全隐患，可以避免单独一类指标评价 的片面性，能够较为全面正确地反映系统的安全状况【9 】。 2 4 2隐患指标 隐患指标的选取，本文是根据铁路工务部门在线路设备检查中的各项指标而 制定的。线路设备检查是线路维修工作的主要环节，也是获得线路设备状态信息 的主要依据。但是目前，我国的线路检测数据还仅是用来提供指导线路的养护维 修，这些数据仅被用来作为消灭严重病害的依据，这造成了这些数据资源的重大 浪费。以线路设备检查的数据及结果为依据制定隐患指标，可以综合的考虑影响 铁路线路安全的所有因素，较为全面的反映线路系统的潜在危险性，进而预防事 故的重复发生。 线路的检查方法按检查方式的不同，可以分为动态检查方法和静态检查方法 两种【1 4 1 。因此，评价指标的制定也可按检查结果获取方式的不同，分为动态指标 和静态指标。动态指标和静态指标由于在检测方法、手段，侧重点上的不同，不 同数据从不同的角度反映了线路的状态，它们之间具有非常强的互补性。动态指 标反映了线路在有列车通过时的状态，静态指标反映了线路在静态时的状态，因 此，综合这两种数据，就能充分发挥每种数据的特点，从而能更好的掌握铁路线 路的状态。 2 4 2 1 动态指标 线路的动态检查，主要是由轨道检查车来进行的。轨道检查车的检查，检查 结果真实可靠，通过检查了解和掌握线路局部不平顺( 峰值管理) 和线路区段整 体不平顺( 均值管理) 的动态质量，用以指导线路养护维修工作。 铁路线路安全评价的动态指标，根据轨道检查车所得出的数据不同分为两类， 一个是线路局部不平顺指标，即峰值管理指标，一个是线路区段整体不平顺指标， 即均值管理指标。 1 线路局部不平顺指标【 1 5 l 线路局部不平顺指标是根据轨检车对线路局部不平顺( 峰值管理) 检查评定 j e 壶銮通太堂亟堂焦逾塞熬隧缮缝塞全迁盆殴蕴握佳丕 标准制定的，检查评定项目包括高低、轨向、轨距、水平、三角坑、车体垂直加 速度和车体横向加速度七项，因此线路局部不平顺指标又可分为高低、轨向、轨 距、水平、三角坑、车体垂直加速度和车体横向加速度这七项指标。 轨检车对这七项指标的评分实行罚分制，其各级偏差管理值见表2 - 1 所示。 其中i 级误差为保养标准，每处扣1 分；i i 级误差为舒适度标准，每处扣5 分； i 级误差为临时修补标准，每处扣1 0 0 分；级误差为限速标准，每处扣3 0 1 分。 在评价时，按照轨检车区段总结报告表中对这七项检测项目所提供的数 据，以千米为单位，将各指标每千米的各级扣分相加，然后求出各指标在整条线 路中的平均扣分，即是评价时所用的数值。 表2 1 轨道动态检查几何尺寸容许误差管理值 1 2 0 k n y h v 1 6 0 k m h 1 0 0 k m h v 1 2 0 k m hy l o o k m h 项目 i 级i i 级i i i 级级i 级i i 级l n 级级i 级i i 级i i i 级级 高低 61 01 581 22 02 41 21 62 22 6 m m 轨向 581 28l o1 6 2 0 1 01 42 0 2 3 m m 轨距 + 6+ 1 0+ 1 5+ 3 + 1 2 十2 0+ 2 4+ 1 2 + 1 6+ 2 4十2 8 r a m - 478- 6- 81 0 - 1 2 681 0 1 2 水平 61 01 481 2】82 21 2z 62 22 5 m m 三角坑 ( 基长 581 28l o1 41 61 01 21 6 1 8 2 4 m ) m m 车体垂 0 1 0o 1 5 o 2 0 o 1 0o 1 5 o 2 d o 2 5o 1 0o 1 5 0 2 0 o 2 5 直加速 度，g 车体横 o 0 60 1 0o 1 5o 0 6o 1 0o 1 50 2 0 0 0 6 0 1 0o 1 5 0 2 0 向加速 度，g 韭立銮适太堂亟堂鱼迨室筮堕线整塞全迸盐鳇指握住丕 说明：表中不平顺各种偏差限值为实际幅值的半峰值； 高低、轨向不平顺按实际值评定； 水平限值不含曲线上按规定设置超高及超高顺坡量i 三角坑限值包含曲线超高顺坡造成的扭曲量； 固定型辙叉的有害空间部分不检查轨距、轨向，其他检查项目及检查标准 与线路相同。 2 线路区段整体不平顺指标【5 1 4 , 1 5 l 在线路区段整体不平顺( 均值管理) 的动态质量评价中，工务部门是用轨道 质量指数( t q i ) 来评定的，因此，线路区段整体不平顺指标选用轨道质量指数来 衡量。在评价时，根据轨检车所提供的轨道质量指数报告表中的数值，求出 所评价线路的轨道质量指数的平均值，即是评价时所用的数值。 综上所述，可以得到铁路线路安全评价中的动态评价指标如图2 一l 所示： 图2 - 1 铁路线路安全评价中的动态指标 f i g u r e 2 1d y n a m i ci n d e xo f r a i l w a yl i n es a f e t ya s s e s s m e n t 2 4 2 2 静态指标 静态指标的制定，本文根据铁道部颁布的维修规则中关于线路保养质量评定 的指标及扣分标准，按照铁路线路的各组成部分( 即线路、道岔、隧道、路基) 分别实施进行。因此，铁路线路安全评价的静态指标体系由线路部分指标、道岔 部分指标、桥隧部分指标、路基部分指标等这四个指标组成。在评价时，各工务 段每季采用抽样检查的办法，根据铁道部所颁布的维修规则中的规定，对各养路 工区进行保养质量评定，从而获得数据。 铁道部颁布的铁路线路大修维修规则中，对线路部分的保养质量评定评 1 4 韭立銮逼左堂亟堂僮监塞筮齄线堕塞全透俭曲指握佳丕 分标准规定如附录a 所示【1 6 】，在评定时以千米为单位，将指标每千米的各处扣分 相加，然后求出指标在整条线路中的平均扣分，即是评价时所用的数值。 铁道部颁布的铁路线路大修维修规则中，对道岔部分的保养质量评定评 分标准规定如附录b 所示i “，在评定时以组为单位，将指标每组的各处扣分相加， 然后求出指标在整条线路中的平均扣分，即是评价时所用的数值。 铁道部颁布的铁路桥隧建筑物大修维修规则中，对铁路线路桥隧部分的 保养质量评定评分标准规定如附录c 所示1 1 ”。根据所评价设备各部分存在的问题， 将每座设备扣分的总和除以该设备的维修长度o r 整数) 即为该设备的保养质量 平均分( i r 小数点后一位) ，也即是评价时所用的数值。 铁道部颁布的铁路路基大修维修规则中，对铁路线路路基部分的保养质 量评定评分标准规定如附录d 所示【1 8 1 。路基的评定单位为k m ，评定分为路基本体、 排水设备、防护加固设备、检查道四部分，按照线路公里标分段进行，每部分设 备缺点扣分总和除以该部分设备数量( 均取整数，路基本体、排水设备、检查道 按维修延长m ，防护加固设备按维修i n _ 2 ，路基本体延长m 应扣除桥梁、隧道、明 洞设备全长) 即为该部分设备保养质量平均分( 取小数点后一位) ，也即是评价时 所用的数值。 综上所述，可以得到铁路线路安全评价中的静态评价指标如图2 2 所示： 图2 - 2 铁路线路安全评价中的静态指标 f i g u r e 2 - 2s t a t i ci n d e xo f r a i l w a yl i n es a f e t ya s s e s s m e n t 2 4 3事故指标 事故指标是针对事故发生频率、性质及后果制定的安全评价指标，本文所采 用的事故指标，是在借鉴国内铁路行车安全考核的主要指标基础之上而建立的【1 0 “】。指标的选取以一定时期内铁路线路上事故发生情况作为评价的依据，这里的事 故是指由于铁路线路的原因而造成的事故，非工务线路原因的事故不在考虑范围 1 5 i b 塞蛮遭太堂亟堂僮j 金塞毯堕缮堕塞全迸盐酸擅拯佳丕 之内。根据铁路线路发生事故后所造成的后果及损失程度来制定事故指标，事故 指标体系在一定程度上反映了铁路线路在该时期的安全状况。常用的事故指标可 分为绝对事故指标和相对事故指标两类，在本文中，将根据各指标意义的不同而 分别采取不同的处理。经过上述分析，可以制定出铁路线路安全评价的事故指标， 主要包括以下指标：特别重大事故件数、重大事故件数、大事故件数、险性事故 件数、一般事故件数、职工伤亡人数、路外伤亡人数、旅客伤亡人数、中断行车 时间、钢轨损坏程度、轨枕损坏程度、道岔损坏程度、尖轨损坏程度这1 3 个指标 【9 ，l o ，1 1 1 9 1 。 其中特别重大事故件数、重大事故件数、大事故件数、险性事故件数、一般 事故件数为事故件数指标，职工伤亡人数、路外伤亡人数、旅客伤亡人数为人员 伤亡指标，中断行车时间、钢轨损坏程度、轨枕损坏程度、道岔损坏程度、尖轨 损坏程度为事故损失程度指标，具体的指标体系如图2 3 所示。考虑到铁路线路的 实际情况，选用相对指标由于需要考虑百万机车走行公里或旅客周转量及职工总 数，对于某条线路来说这些相对指标较难刻画，所以选取事故件数指标及人员伤 亡指标这两个绝对指标；而对于事故损失程度指标来说，则需要考虑线路长度的 影响，所以应当选用相对指标。 图2 - 3 铁路线路安全评价中的事故指标 f i g u r e 2 - 3a c c i d e n ti n d e xo f r a i l w a yl i n es a f e t ya s s e s s m e m 1 6 拯壶窑逼鑫堂亟堂焦逾塞筮竖缮堕塞全透盆鳆j 萱拯焦丕 各指标的具体含义为：事故件数指标是指考察期内该线路所发生的各等级