（机械工程专业论文）基于模糊综合评价法的专用铁路线安全评价.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着我国铁路运输向着“快速度、大重量、高密度的方向迅猛发展，其 安全这一重大课题也已经成为国家铁路相关部门亟待关注的重要方面。而专用 铁路( 线) 作为铁路路网的一个重要组成部分，考虑到其自身的特点，存在着 各种安全隐患因素，因此对专用铁路( 线) 采取行之有效的安全评价显得尤为 重要。 本文围绕专用铁路( 线) 安全这一主题，对专用铁路( 线) 进行分析研究。 对影响专用铁路( 线) 的安全因素进行的全面、系统的分析，有效辨识危险有 害因素。本文采用模糊综合评价的方法对专用铁路( 线) 实施安全评价，首先 依据评价指标建立的原则和指标筛选的方法，建立专用铁路( 线) 的安全评价 指标，并对各指标进行详细的说明和分析。然后运用a h p 法确定指标的权重， 并采用熵权法对权重加以修正，并在模糊综合评价研究中，利用基于集值统计 理论确定了圆型分布隶属函数方法；最后，以某一具体的专用铁路( 线) 为实 例，运用建立的模糊综合评价模型进行了应用分析，并根据得出的该专用铁路 ( 线) 安全评价结果等级，对该专用铁路( 线) 提出若干建议措施，用于指导 企业对专用铁路( 线) 的安全管理。 关键词：专用铁路( 线) ；有效辨识危险有害因素；模糊综合评价；层次分析 法；安全评价指标 a bs t r a c t c h i n a sr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o nt ot h e d e v e l o p m e n t ，i t ss e c u r i t yp r o b l e mo f t h i s r a i l w a yd e p a r t m e n t sc o n c e r n e di m p o r t a n t r a i l w a yn e t w o r ki s a ni m p o r t a n tp a r to f , ”f a s t ，h e a v yw e i g h t ， o n em a j o rt a s kh a s a s p e c t s t h es p e c i a l h i g hd e n s i t y ”r a p i d b e c o m ean a t i o n a l r a i l w a yl i n ea st h e o na c c o u n to fi t so w nc h a r a c t e r i s t i c s ， t h ee x i s t e n e eo fh i d d e nt r o u b l e so fs a f e t yf a c t o r s ，s ot h es p e c i a lr a i l w a yl i n e t o t a k ee f f e c t i v es a f e t ye v a l u a t i o ni sv e r yi m p o r t a n t t h i sp a p e rf o c u so np r o f e s s i o n a lr a i l w a yl i n es a f e t yt h i st h e m e ，t h es p e c i a l r a i l w a y l i n e s a f e t ys i t u a t i o na n a l y s i s a n dt h es p e c i a l r a i l w a yl i n e a n dr o a d a c c i d e n ta n a l y s i ss y s t e ma n a l y s i s ，s p e c i a lr a i l w a yl i n es a f e t yi n f l u e n c ef a c t o r s ， t h ee f f e c t i v ei d e n t i f i c a t i o no fd a n g e r o u sa n dh a r m f u lf a c t o r s a n d t h es p e c i a l r a i l w a yl i n e8 a f e t yi n f l u e n c e f a c t o r st oc o n d u c tac o m p r e h e n s i v e ，s y s t e m a t i c a n a l y s i s a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l eo fe s t a b l i s h i n gt h ei n d e xs y s t e m a n dt h ei n d e x s e l e c t i o nm e t h o d ，b u i l ds p e c i a lr a i l w a yl i n es a f e t yi n d e xs y s t e m ，a n dt h ei n d e x e s o fd e t a i l e dd e s c r i p t i o na n da n a l y s i s u s et h ea h p m e t h o dt od e t e r m i n et h ew e i g h t o fi n d e x a n du s i n gt h em e t h o do fe n t r o p yw e i g h tt o b ea me n d e d ，b u i l ts p e c i a l r a i l w a yl i n es a f e t yf u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e l ，a n d i nt h es t u d yo f f u z z vc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o n ，b a s e do nt h es e tv a l u es t a t i s t i c st h e o r yd e f i n e s ac i r c u l a rd i s t r i b u t i o nm e m b e r s h i pf u n c t i o nm e t h o d ；f i n a l l y ，t oas p e c if i cs p e c i a l r a i l w a yl i n ea sa ne x a m p l e ，a p p l y i n gt h ef u z z yc o m p r e h e n s i v ee v a l u a t i o nm o d e l t ot h e e v a l u a t i o nm e t h o da n dm o d e lo ft h ep r a c t i c a la p p l i c a t i o n s i m u l a t i o n a n a l y s i s i t i sc o n c l u d e dt h a tt h es p e c i a lr a i l w a yl i n es a f e t ye v a l u a t i o ng r a d e ， a n dp u tf o r w a r dt os t r e n g t h e nt h es p e c i a lr a i l w a yl i n es o m em e a s u r e s ，u s e dt o g u i d et h ee n t e r p r i s et os p e c i a lr a i l w a y ( 1 i n e ) o f t h es a f e t ym a n a g e m e n t k e yw o r d s ：s p e c i a lp u r p o s er a i l w a y ； h a r mf u lf a c t o r s ；f u z z yc o m p r e h e n s i v e t h es y s t e mo fr i s ka s s e s s m e n t t h ee f f e c t i v ei d e n t i f i c a t i o nd a n g e r o u s e v a l u a t i o n ；a n a l y s i sh i e r a e h yp r o c e s s j 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 选题背景和研究意义 安全评价( 国外又被称之为危险评价或风险评价) 是指用等级、概率值或 指数来定量的描述具有一定特殊功能的系统、工程中固有的或潜在隐患的危险 有害因素及其严重程度所进行的研究分析与评价，最后依据评价分析所得到 定量值的大小进而来确定需要采取的预防或防护对策。其目的就是使人一机一 管一环系统能够安全的运行。借助安全评价可以使人们改变以往常常凭借经验 和直觉进行问题处理时而存在的弊端或缺陷，并渐渐对以预防事故为中心的现 代科学管理方法进行实行，且紧密联系可行性研究分析中的安全论证、安全设 计、系统防灾水平的科学评价及建立系统工程安全的保障体系等方面，从而 实现预防事故的发生、制定安全有效的防范措施和加强安全管理的目的。 近几年来安全评价被广泛地应用到我国各行各业中，在预测、评价系统危 险性时，假如某系统的危险性不超过可接受的危险水平时，那么就认为该系统 是安全的。这种“可接受的危险水平”应当是受到整个社会的认同或公认，也 就是说系统的危险程度应在社会所应允许的危险水平范围之内。“可允许社会 危险标准”依赖于一个国家的经济、政治以及技术情况，很多安全专家教授都 在对这一问题进行了研究。理想的安全评价，主要由危险性确认与危险性评价 两方面的内容组成，而这里所说的可允许社会危险标准就是属于危险性评价中 所容许的范围。传统的安全管理的缺陷可以通过安全评价来克服，并且能够预 先评估出事故所发生严重程度的可能性，人们也可以据此采取一系列切实有效 可行的防范措施，以尽量减少事故发生风险的可能性，控制事故发生严重程度 的可能性降到最小，从而实现预防各种事故发生的目的【2 1 。 在经济和社会发展过程中，铁路作为国家重要的基础设施和运输受欢迎 的工具起着极其重要的作用。倍受社会普遍关注的焦点之所在的铁路运输的 安全问题是铁路运输系统产品质量的重要标志。因而，为了保证铁路运输系统 的安全运行，铁路运输事故的有效预防和控制就成为艰巨而长期的任务。在 铁路领域中引用安全评价的方法，对铁路运输部门制定安全预防措施，减少 交通意外事故具有十分重要的意义。 随着改革开发的不断深入发，随着科学技术的巨大进步，随着国防建设和 国民经济发展的需要，同时铁路运输在运输组织及技术设施设备等方面也得到 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 了长足的进步，但社会主义市场经济的发展也对铁路运输的发展提出了更高的 要求。为了确保安全生产，对铁路运输部门来说，应尽可能地减少或消除货运 事故、行车事故和人身伤亡事故，以现有设备设施和条件充分挖掘铁路运输的 潜力进而提来高运输的质量具有极其重要的意义。作为铁路运输系统最基本特 性的安全，更是铁路运输产品最为重要的生命线。随着科技的进步和社会的迅 速发展，特别是近年来对铁路运输系统安全工作研究的不断蔓延和深入发展， 铁路安全技术已经取得了相当大的进展。其中，铁路所有部门对安全评价技术 的发展更是引起了高度重视。无论在理论上还是在实践中铁路安全评价都已经 取得了令人瞩目的成就，这对于减少铁路运输事故的发生发挥了积极的作用。 目前，我国已经进入了铁路建设的高峰期，当前，我国共拥有专用铁路( 线) 两万五千多公里，其中包括一万三千多公里的工矿铁路、九千多公里的森林铁 路以及三千公里得其他专用铁路( 线) 【3 1 。而作为我国国有铁路路运输网与整 个交通运输网的关键组成部分的专用铁路( 线) ，对企业现代化发展所发挥的 作用更加突出明显。铁路运输永恒的主题就是安全，而管理则是铁路运输的生 命线，加强铁路运输的安全管理已经成为专用铁路( 线) 企业的一项极其重要 的任务。在专用铁路( 线) 运量不断增加，运输设备不断改善的情况下，专用 铁路( 线) 现有安全评价管理模式已不适应运输生产的要求，主要表现为： ( 1 ) 在国内，对铁路进行的安全评价很多采用的是以安全检查表作为主要 依据的定性或半定量评价，由于该方法的评价工作量大，评价结果的客观性和 公证性是很难完全做得到的。而且安全评价的方法主要是以定性评价为主，定 量评价的方法还不完善； ( 2 ) 评价过程与曰常企业安全管理过程脱节以及评价结果不能完全、直接、 真实地反映现场安全状况。 ( 3 ) 没有专门针对专用铁路( 线) 自身的复杂性和特点，对专用铁路( 线) 安全状况进行综合研究。 而且又由于利用定量的安全评价方法对系统进行评价获得的评价结果具 有可比性，因此对专用铁路( 线) 进行定量分析研究，利用得到的客观数据进 行综合评估，可以使专用铁路( 线) 的安全分析和评价更具有说服力，能够更 有效的对事故的发生做出预防措施。从安全管理角度出发，对专用铁路( 线) 安全影响因素进行系统的分析研究，准确合理科学地构建专用铁路( 线) 安全 评价指标和模糊综合评价模型并提出安全预防措施，为专用铁路( 线) 进行系 统的、定量的安全评价提供理论的依据【4 1 。通过对专用铁路( 线) 进行模糊综 合评价，可以找出存在于专用铁路( 线) 中的各种隐患因素，能够客现地反映 专用铁路( 线) 安全管理状况，进而指导专用铁路( 线) 的维修与管理工作， 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 提高专用铁路( 线) 的安全管理水平，并有助于对专用铁路( 线) 安全影响因 素进行宏观的控制，从而确保专用铁路( 线) 始终处于完好的状态。 1 2 国内外现状 安全评价( s a f e t ya s s e s s m e n t ) ，在国外又被称为危险或风险评价( r i s k a s s e s s m e n t ) ，它是按照科学的程序原理与方法，以实现系统的安全为目的， 预先识别、分析和评价危险有害因素体系，提供制定预防防范措施和管理的科 学依据。理想的安全评价，主要由危险性确认与危险性评价两方面的内容组成。 危险性识别就是运用系统安全工程的理论与方法，分析研究系统工程中各种要 素所固有的安全隐患，揭示系统工程所固有的或潜在隐患的危险、可能出现的 危险及其在一定情况下转化而生成的危险等各式各样的危险性，并且对系统工 程中已经被确认的危险采取量化的处理，为评价工作提供定量分析的依据。危 险性评价则是依据危险性识别的结果，通过采取各种有效安全对策进而减少 或消除所存在的危险，并与指定的安全目标进行比较，进而确定系统所应具有 的安全等级，最终达到所允许或可接受的危险或规定的安全等级为止【5 】。 随着重载、高速运输的迅猛发展，线路的负荷愈发增加，加剧了线路状况 的恶化，线路维修业务量的增多，再加上行车密度的增加，可供维修列车业务 的间隔时间则越来越短，从而使线路维修与运输之间的矛盾日益突出，而且 为了适应铁路运输的发展需要，对高速铁路对轨道的平顺性也提出了更高的要 求，使许多发达国家相继对轨道维修体制进行了改革，其中研究采用依据轨道 实际状态实施进行预防性计划维修的制式的改变传统的周期性维修制式就是 最重要的内容之一【6 i 。 随着计算机应用技术的发展，其也被引用到铁路工务领域工作中，这对促 进和提高铁路安全评价方法又发挥了巨大的作用，并促进了铁路安全评价方法 的更进一步的发展。各国基于铁路工务信息化建设的开展与深入又相继开展建 设了铁路工务维修管理信息系统【7 】。这种系统可以快速而精确的提供设备设施 的资料信息，及时地反映铁路轨道线路设备设施状态及其质量状况，能够快速 报告工务突发的安全隐患，并指导工务设施设备的维修，从而确保铁路运输系 统的安全运行，使铁路线路的安全评价在铁路运输安全运营上所发挥的作用愈 发突出。 当前，国内外安全评价得主要包括两大流派。一个就是采用惯性原理、类 推和概率推断评价原理、相关性原理等系统安全工程理论，对工业生产系统( 包 括生产装置、生产工艺过程、工作人员以及工作环境等) 的安全状况运用定性 定量的方法进行诊断分析，对系统存在的事故隐患进行辨识预测，也即是“系 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 统安全评价技术；而另一个流派就是与系统安全评价技术并行不悖的危险指 数评价法。该方法是指通过对事故发生频度及后果的危险有害影响因素进行综 合考虑，评价人员对其赋予分值并进行比较计算，确定评价对象的危险性程度， 进而对评价对象的风险进行评价。在工程项目的各个阶段( 可行性研究、设计、 运行等) 都可以采用危险指数评价【s 】。 安全评价的内容极为丰富，它所涉及的不仅有自然科学，而且还涉及到了 逻辑学、管理学、心理学等社会科学的相关方面的知识。因此，安全评价的内 容和指标也会因为安全评价的对象和目的的不同而不同。此外，安全管理水平、 生产技术水平、生产者和管理者的素质以及社会文化背景等因素与安全评价 指标及其权重系数的确定都有着密切相关的联系，因而，每种评价方法也都存 在有一定的应用条件及其适用范围，所以在进行评价工作时，当依据评价对象 和应实现的安全评价目标，采用合适的评价方法【9 1 。定性与定量的安全评价方 法是进行安全评价的两种工具。定性安全评价方法由于其主要依赖于主观经验 的判断的原因，则对不同类型评价对象的评价结果不具有可比性。定量安全评 价方法还需要更深入地研究各类事故对生态环境影响评价方法、事故后果模 型、人的行为安全性评价方法、事故经济损失评价方法及各行各业可允许的危 险标准等。当前，国内研究开发的评价方法主要是对同行业企业的安全管理评 比或价评，主要包括有机械工厂安全评价方法标准、冶金工厂危险程度分级和 化工厂危险程度分级等方法；而国外研究的评价方法不同于与国内的研究，其 主要则应用于评价危险装置或单元发生事故的可能性及其事故后果的严重程 度【8 】o 自从对安全评价工作开展以来，很多企业仍就延用着传统的评价模式，评 价周期耗费长且损耗大，并且其评价结果也并不能够直接、全面、客观、真实 地反映现场的安全状况。此外，即便有评价专家的参与的人工评价也无法避免 漏评事故的危险因素；利用口头讨论的评价方法对比较复杂的生产过程而进行 得评价也并不严谨，而且经常出现概念上的混淆【1 0 】。因而利用具有方便、准确、 快捷和处理信息量大等优点的计算机辅助安全评价系统，可以对安全评价工作 的进行实施精确化、高效化和专家化，为对现场进行作业的安全工作人员提供 方便【1 1 1 。 目前，模糊综合安全评价方法相对于传统的安全评价方法还是比较新颖 的。依据现代安全科学技术的理论，安全与危险是模糊不确定的概念，是相对 与辨证统一的；所谓危险程度的高低其实是对安全的隶属度( 即取定量判断区 间【0 ，l 】) 。假若系统危险程度在某种人们可接受或社会所允许的安全标准的范 围内时，那么就可以认为该系统是安全的。自从模糊数学理论出现以来，其应 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 用领域也一直在拓展延伸，在国内就有对事故树动态模糊分析方法的应用研 究。它是基于事故树基本事件现状进行模糊测定，由事故树的底层开始向上逐 层进行模糊研究分析，最终获得对系统现状的动态模糊评价值【引。以模糊数学 理论为基础的模糊综合评价是由我国学者汪培庄最早提出的一种具体应用方 法。这一具体应用方法倍受广大科技工作者的欢迎和关注，并且广泛地应用于 环境、采矿业、经济管理等社会经济领域的的各行业。该方法具有数学模型简 单、易于掌握、对多层次多因素的复杂问题评价效果较好以及别的模型和数学 分支无法替代的优势。 1 3 本文的主要研究内容及方法 本论文旨在从安全管理角度出发，对专用铁路( 线) 安全影响因素进行系 统的分析研究，准确合理科学地构建专用铁路( 线) 安全评价指标和模糊综合 评价模型并提出安全预防措施，为专用铁路( 线) 进行系统的、定量的安全评 价提供理论的依据。通过对专用铁路( 线) 进行模糊综合评价，可以找出存在 于专用铁路( 线) 中的各种隐患因素，能够客现地反映专用铁路( 线) 安全管 理状况，进而指导专用铁路( 线) 的维修与管理工作，提高专用铁路( 线) 的 安全管理水平，并有助于对专用铁路( 线) 的安全影响因素进行宏观的控制， 从而确保专用铁路( 线) 始终处于完好的状态。 围绕专用铁路( 线) 安全这一核心问题，本文对专用铁路( 线) 的安全评 价方法进行分析探讨，依据安全评价科学的程序原理及方法，遵循安全评价的 针对性、科学性、权威性及公正性的原则，以相关的铁路技术规范和标准作为 依据，并借鉴现有铁路运输安全评价的相关技术分析研究成果，提炼得出研 究思路及理论框架。本文的主要有如下研究内容： ( 1 ) 在对专用铁路( 线) 概念和系统构成了解的基础上，分析专用铁路( 线) 特点，并对专用铁路( 线) 的安全影响因素进行的全面、系统的分析。依据评 价指标建立的原则和指标筛选的方法，建立专用铁路( 线) 的安全评价指标， 并对各指标进行详细的说明和分析。 ( 2 ) 论文在分析专用铁路( 线) 模糊综合安全评价可行性的基础上，对安 全评价的数学模型进行合理的构建，并对四种常用的模糊合成算子进行分析比 较，选择合适的模糊综合评价优化算子，选用相应的方法确定各指标的权重。 。( 3 ) 最后，以某一具体的专用铁路( 线) 为实例，对建立的专用铁路( 线) 安全评价模型进行适用性和可行性的检验。 本文主要采用文献研究、数据分析归纳、专家调查、层次分析、信息熵技 术、模糊综合评价等方法对专用铁路( 线) 安全评价进行研究。即运用文献研 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 究、数据分析归纳法等方法对专用铁路( 线) 安全管理以及专用铁路( 线) 安 全评价进行分析。运用专家调查、层次分析、信息熵技术、模糊综合评价等方 法构建专用铁路( 线) 安全评价指标和安全评价模型对专用铁路( 线) 安全状 况进行评价。 1 4 本文的主要框架 本文在通过对国内外铁路安全评价发展现状的研究，分析了当前我国专用 铁路( 线) 安全评价管理现状，进一步明确对专用铁路( 线) 进行安全评价的 意义。构建专用铁路( 线) 综合评价指标，运用模糊综合评价模型对于专用铁 路( 线) 进行定量的分析，获得专用铁路( 线) 安全状况，并根据评价结果针 对对专用铁路( 线) 的薄弱环节提出建议完善措施，本文各章的具体内容如下： 第一章为绪论，简述了论文研究背景、论文研究目的与意义和国内外研究 现状，在此基础上引出论文研究内容和方法并阐述了论文的基本框架。 第二章为专用铁路( 线) 特点及其安全评价研究。这一章主要对影响专用 铁路( 线) 的因素进行分析，选定对专用铁路( 线) 进行安全评价模型并阐述 了其评价流程。 第三章为专用铁路( 线) 安全评价模型研究。这一章主要介绍构建合理的 专用铁路( 线) 安全评价指标，运用合适的方法确定指标权重，构建专用铁路 ( 线) 模糊综合评价模型并阐述其操作步骤。 第四章为专用铁路( 线) 安全评价模型的应用举例分析，对第三章所构建 的专用铁路( 线) 模糊综合评价模型进行可行性和适用性的验证。 第五章是对本文的研究工作进行总结并对该课题以后的研究方向进行了 展望。 1 5 本章小结 本章首先阐述了论文研究背景、论文研究意义和国内外研究现状，在此基 础上引出论文研究内容和方法并阐述了论文的基本框架。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章专用铁路( 线) 特点及其安全评价概述 2 1 工作特点 在我国的企业及其相关单位的内部运输生产过程中专用铁路( 线) 发挥着 极其重要的积极作用，是我国铁路运输路网及整个交通运输网的重要组成部 分，在货运工作中充当着非常重要的角色。铁路运输的货物类别有很多，根据 货物的性质及其运输条件进行划分，主要可其分成普通货物与特殊条件货物两 大类纠。通常在运输过程当中依据一般的运输情况进行运输的货物指的就是 普通货物种类，矿石、棉布、粮谷、煤炭等就属于普通货物种类的范畴。而在 运输过程中应当运用特别的运输措施进行运输才可以确保货物的完整以及行 车安全的货物则就是特殊条件货物种类，主要包括有鲜活货物、危险货物、超 限货物、超长货物以及集重货物等。据此，我们根据货物运输的种类不同可以 将专用铁路( 线) 分为普货线和特殊性质货物线。 由于专用铁路( 线) 是我国铁路运输网中的重要组成部分，而且许多方面 在其发展的过程中是随着国家铁路( 简称国铁) 的发展步伐不断前进的，因此， 在对专用铁路( 线) 进行管理时当然也可以采取与国铁相似的机构设置。通常 情况下，铁运处机关和基层两大块是较为完善的机构设置。铁运处机关又下设 常规的科室，如办公室、总调度室、保卫科、财务科、供应科以及安检处等， 而通常设置在总调度室下面的基层又包括机务段、车务段、车辆段、工务段、 电务段等五个段引。 在进行实际的安全评价工作时，通常要根据实际情况的需要分成若干评价 小组，包括有客运、货运、机务、车务、车辆、工务、电务、信息、劳动安全、 规章制度、治安消防、安全管理以及综合等评价小组n 引。因此，对于常规设置 的五个铁路基层段的具体职能进行简单介绍是十分有必要的。而相对于国铁 而言，专用铁路( 线) 来当然也有其自身的特殊性。 ( 1 ) 车务段 车务段主要是负责货运列车的正常运营，治理管辖区内的各大小车站，列 车的运行监控等业务，确保运营收入的正常回收。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 图2 1 车务段主要职能 ( 2 ) 机务段 机车的检修、维护与保养、乘务员完成换乘、提供乘务员休息场所等是机 务段的主要职责。 图2 2 机务段主要职能 ( 3 ) 工务段 工务段是专业负责铁路线路及其相关设备设施的维修和保养，包括道岔、 轨枕、路基、钢轨、桥梁、隧道、涵洞及道砟等设备设施的大、中维修和养护 工作定期维护；此外，铁路巡道和铁路道口的看守皆属于工务段职责范围。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 工务段主要职能 线路的养护与维 ll 巡道工作 线路 日常 养护 线路 维修 作业 上道 巡查 作业 道路 修补 作业 严重 故障 防护 道口 设备 的检 道口管理 迎 送 列 疏 导 交 图2 - 3 工务段主要职能 ( 4 ) 电务段 电务段是负责经管与维护列车在运行过程中的地面信号和机车信号以及 道岔正常工作的一个基层生产单位，通俗点来讲，其实就是负责那个“交通红 绿灯 的一个单位。电务段的主要职责就是为了确保维护信号设备设施信号正 常显示和维护转辙机及道岔使道岔正常搬动，从而保证客运或货运列车的正常 运行。 图2 4 电务段主要职能 ( 5 ) 车辆段 车辆段主要是负责对列车车辆( 机头除外) 的检查维修。同时，车辆段也是 提供城市轨道交通系统( 地铁、城市轻轨) 中对列车车辆实施运营管理、停放 及维修保养的场所。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 图2 5 车辆段主要职能 2 2 专用铁路( 线) 安全影响因素分析 依据系统安全系统工程原理，专用铁路( 线) 安全影响因素包括管理影响 因素、人员影响因素、设备影响因素和环境影响因素四大类。 2 2 1 管理因素影响分析 安全生产综合管理要至始至终地坚持“安全第一，预防为主，综合治理” 的指导方针，并体现“政府统一领导、部门依法监管、公司全面负责、社会监 督支持”的原则，围绕“三个体系”( 即组织机构体系、规章制度体系、监督 保障体系) 、“四个机制 ( 即安全运行机制、自我调整机制、监督反馈机制、 监督保障机制) 为主要内容，确保安全管理在企业中的主导核心地位。 ( 1 ) 安全管理规章制度 安全管理规章制度是安全管理机制的一个重要部分，为了增强责任意识和 自觉性，必须建立事故责任追究制度；为了充分激励和调动安全生产管理人 员的工作积极性，必须制定相应的安全目标管理制度；为了加强日常管理和沟 通，必须制定安全工作例会制度；为了能及时发现安全隐患，必须贯彻执行安 全检查制度；为了减少由事故造成的损失，必须按照国家相关规定，采取实施 事故控制及处理制度。 ( 2 ) 营业线施工安全 通常情况下，专用铁路( 线) 都会有一定的施工项目，如：道岔的检修、 钢轨探伤作业等，这些施工都会对专用铁路( 线) 的正常运行产生一定的影响， 能够处理好施工与运营的关系，对确保专用铁路( 线) 的安全运行具有十分重 要的意义。 ( 3 ) 安全生产事故应急预案 安全生产事故应急预案规定了在企业发生重、特大安全事故发生后的应采 取的处理办法及其要求。其内容主要包括以下方面1 5 】： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 报警、报告； 发生重大安全生产事故后，应当依据事故应急预案成立事故应急救援指 挥机构，负责统一的指挥； 发生重大安全生产事故到达现场实行领导分级制，且率员参与救援、 处理事故等任务： 发生重大安全生产事故后，相关单位或个人应当服从应急救援指挥机构 的调度指挥，为生产营救和事故的处理提供强有力的支援； 应急组织指挥机构及其职责：一般来说，应急组织指挥机构设有总指挥、 副总指挥、现场保护组、抢救组、维护秩序组、后勤组等，并且应该明确各机 构的职责。 2 2 2 人员影响因素分析 要想确保铁路运输安全工作的顺利运行是具有较大的难度，因为它需要 车、机、工、电等部门的协同配合，高度集中，环环相扣。以系统安全工程的 角度作为出发点，专用铁路( 线) 可以看作主要由管、人、机、环四部分构成 的。但是人员的差错率常常要远比设备的故障率要高，这就使得人员因素在运 输安全中起着关键的作用。影响铁路运输安全的人员主要由运输系统内部人 员以及运输系统外部人员构成。 2 2 3 设备影响因素分析 铁路运输设备是除人员因素外另一个影响运输安全的重要影响因素。运输 基础设备和运输安全技术设备是两类影响运输安全的铁路运输设备。 线路( 路基、桥隧涵洞、轨道) 、道岔、防溜器具、机车、信号设备、车辆、 通信设备等是运输基础设备；而运输安全技术设备设施则主要包括有检测设 备、安全监控设备、事故救援设备、自然灾害预报与防治设备以及其他安全设 备等。 2 2 4 环境影响因素分析 影响铁路运输安全的环境主要有运输内部环境和路外大环境两部分。一般 来说，铁路生产作业的环境就是运输内部环境，包括运输安全技术设备、运输 基础设备、各级作业人员和管理人员以及社会因素等构成的社会技术大系统； 外部大环境包括与铁路运输有关自然环境和当前社会环境。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 2 3 安全评价的内容和程序 ( 1 ) 安全评价的内容 理想的安全评价，主要由危险性确认与危险性评价两方面的内容组成。危 险性识别就是运用系统安全工程的理论与方法，分析研究系统工程中各种要素 所固有的安全隐患，揭示系统工程所固有的或潜在隐患的危险、可能出现的危 险及其在一定情况下转化而生成的危险等各式各样的危险性，并且对系统工程 中已经被确认的危险采取量化的处理，为评价工作提供定量分析的依据。危险 性评价则是依据危险性识别的结果，通过采取各种有效安全对策进而减少或 消除所存在的危险，并与指定的安全目标进行比较，进而确定系统所应具有的 安全等级，最终达到所允许或可接受的危险或规定的安全等级为止【引。安全评 价内容如图2 - 6 所示。 安全评价 i 危险性辨识危险性评价 上上0上 危险的查出危险的定量化 危险的排出允许界限 ( 检查)( 确认)( 措施)( 评价标准) 新的危险新的危险使危险变社会对危险 l 一 再评价l 一 图2 6 安全评价内容框图 ( 2 ) 安全评价的程序 依据安全评价的内容，安全评价程序可按如下步骤【5 】进行： 资料的收集与研究。明确评价对象与范围，收集国内外相关法律法规及 标准，了解同类系统、设施设备的运作及其事故发生状况，并了解评价对象的 地理、气候条件以及社会环境状况等。然后对收集到的资料进行深入研究，深 入的研究能为分析和评价提供依据，并可大大缩短分析和评价的进程。 危险因素识别与分析。依据评价对象的特点，识别和分析系统有可能发 生的事故类别、事故发生的原因及机制。 确定安全评价的方法，进行安全评价。通过上述危险分析研究，进行评 价单元的合理划分，依据评价对象和评价目的的复杂程度采用合理的评价方 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 法，对事故发生的可能性和严重程度实施定性或定量评价，并在此基础上对危 险后果严重程度进行等级划分，以突显安全管理的重点。 提出降低或控制危险的安全建议措施。依据对评价结果的等级划分，若 高于标准值的危险则必须采取适当的工程技术或组织管理措施，从而降低或控 制危险。而若低于标准值的危险则应是属于可允许或者可接受的危险，但也应 当建立相应的完善措施，以防止生产条件变更导致危险值增加，对于不可排除 的危险必须应当采取防范措施。 2 4 专用铁路( 线) 的安全评价分析 专用铁路( 线) 的安全问题是我国货运运营安全的重要组成部分，它始终 伴随着铁路运输的运营，我们除了在人员、组织、管理等方面不断加强及思想 和行动上做到毫不懈怠外，还应当对专用铁路( 线) 实施安全评价工作，运用 科学的原理与方法，依据评价结果提出相应的改善措施，不断地提高专用铁路 ( 线) 的安全运营能力。 2 4 1 专用铁路( 线) 安全评价涵义 专用铁路( 线) 安全评价是基于对专用铁路( 线) 进行深入的分析研究， 借助科学、合理的安全评价理论与方法，定量化的研究分析存在于专用铁路 ( 线) 中的安全隐患，并将评价结果作为反馈信息，改善专用铁路( 线) 现况， 进而提高专用铁路( 线) 安全运营能力的活动。 专用铁路( 线) 的安全运行主要是指专用铁路( 线) 线路的各项运营工作 能够按照规章制度以及作业标准及时、准确地进行。专用铁路( 线) 线路工作 主要是对线路设备的大修、中修以及综合维修作业等。专用铁路( 线) 线路工 作是专用铁路( 线) 的技术工作的主要组成部分，是整个专用铁路( 线) 运行 的基础，其安全关系到整个专用铁路( 线) 能否顺利的运营。专用铁路( 线) 安全评价是运用系统的方法，对专用铁路( 线) 进行全面地、系统地研究分析 并对影响专用铁路( 线) 的各因素进行研究分析，构建评价指标以及安全评价 模型，获得评价结果并依据评价结果提出改善专用铁路( 线) 现况的对策。处 于不断地变化专用铁路( 线) 的内部环境和外部环境要求对专用铁路( 线) 的 安全评价也应当是一个不断循环往复的过程，不间断地用评价结论提高专用铁 路( 线) 安全管理，以满足专用铁路( 线) 在不同的发展阶段下安全运行的需 要。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 2 4 2 专用铁路( 线) 安全评价方法的选定 本文通过对大量文献的研究以及对参与的实际项目的分析来确定专用铁 路( 线) 安全评价的方法。专用铁路( 线) 具有多层次、多指标的特征，对其 进行安全评价时应当采用综合评价的方法。关于综合评价的方法较多，层次分 析法、灰色关联分析法、多属性综合评价法、数据包络分析法、神经网络评价 法以及模糊综合评价法等评价方法是较为常用的综合评价方法，尽管每种方法 都有各自的特点和优势，但也都存在各自的不足与缺陷之处【”】。通过对影响专 用铁路( 线) 指标因素特点的分析研究，本文对以下几种评价方法加以进一步 的详细比较。 ( 1 ) 层次分析法 层次分析法( t h ea n a l y t i ch i e r a r c h yp r o c e s s ，简称a h p ) 的本质是一种思维 方式，其原理就是将复杂的系统分解成各个单指标因素，根据一定的关系将这 些指标组成递阶层次结构。通过对每一层次中各指标因素的两两比较的方式来 确定层次中诸指标的相对重要性，构造判断矩阵，然后对决策方案的相对重要 性计算判断进行总的排序l l6 1 。应用a h p 法的整个过程可看作是分解、判断与 综合的系统思维过程。该方法的缺点在于两指标进行比较和评价时，离不开人 的主观经验判断，具有很大的随机性。但是由于该方法概念简单明了，操作方 便，具有一定的实用可行性，通常会结合其他评价方法使用，用来确定评价指 标权重。 ( 2 ) 灰色综合评价法 灰色系统理论是由我国控制论专家邓聚龙教授于上世纪八十年代初提出 并发展的。它的研究对象是“部分信息己知，部分信息未知的“贫信息”不 确定性系统，通过对部分己知信息的生成、开发以及提取有价值的信息，利用 少数据建模，以实现对系统的运行行为、演化规律的正确描述以及有效监控【1 6 】。 灰色系统理论主要包括灰色聚类、灰色关联度、灰色预测、灰色建模及灰色决 策等五个主要内容。 运用定性分析与定量研究相结合的灰色综合评价法可以较好地解决难以 确切量化与统计评价指标的问题，客服了由人为因素带来的主观判断影响，使 得评价结果更加准确客观。以灰色关联度( g r e yc o r r e l a t i o nd e g r e e ) 作为测度的 灰色关联系数的综合评价，可以充分运用已经知道的白化信息，从而减少误差。 该方法具有要求样本数据具有时间序列特性的缺点，并且“相对评价”的全部 缺点，基于灰色关联系数的综合评价全具有。此外，需要注意的是现在常用的 灰色关联度量化所求出的关联度总是为正值的，但是事物之间既可能存在正相 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 关的关系，也可能存在负相关的关系，所以这并不能全面反映事物之间的关系。 但基于灰色关联度的评价过程具有一定的客观性，所以常常被应用于对象的指 标具有“外延明确，内涵不明确”特性的评价。 ( 3 ) 主成分分析法 主成分分析评价法是利用降维的思维方式，运用正交变换，对其分量相关 的原随机向量向与其分量不相关的新随机向量进行转化，将方差作为信息量的 测度，降维处理新随机向量，然后再借助构造的恰当价值函数，进一步把低维 系统转化成一维系统【l7 1 。从而采取较少的几项综合性评价指标对个体进行描述 刻画。由于该方法具有消除指标相互之间的相关性而降维，以及确定指标权重 客观性的特点，近几年来日益引起人们的关注，逐渐成为一种独具特色的多指 标评价技术。过分的依赖于客观数据是该方法的主要缺点。 ( 4 ) 数据包络分析法 19 7 8 年，著名的运筹学家专查恩斯( c h a r n e s ) 、库伯( c o o p e r ) 和罗兹( r h o d e s ) 提出了数据包络分析( d a t ee n v e l o p m e n ta n a l y s i s 简称d e a ) 方法，该方法主要 应用于评价部门间的相对有效性，从生产函数的角度出发，使用线性规划或其 对偶的方法评估出有效的生产前沿面，这一模型可以用来分析研究具有多个 输入，尤其是具有多个输出特性的“生产部门”，同时也是评价“技术有效” 与“规模有效 的一种较为理想且有效的方法【l7 。，尽管如此该方法仍然存在 一定的不足与局限，只有通过投入或者产出测算才能得到决策单元的相对效 率，并且通过这两种角度的测算结果常常并不是相同的，也不能同时对投入与 产出进行测算，决策单元是否相对有效还应在相应的数学规划中引入无穷小 “占 后才能作出合理的判断。另外，在适应性方面还需要对该评价方法做进 一步的探究。 ( 5 ) 神经网络评价方法 人工神经网络( a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k 简称a n n ) 是极为快速发展的一 门边缘学科，是一种诸如知识表达、推理学习、联想记忆乃至比较复杂社会 现象的统一模型。由于a n n 具有自适应能力、可容错性的特点，所以可以处 理非线性、非局域性的大型复杂的系统。在对样本的“学习和培训 中，可以 忽视输入因子相互间的权系数，a n n 通过比较输出值和期望值之间的误差， 沿原链接权自动地进行调节与适应，体现了因子间的相互作用关系【1 8 】。但是该 方法也存在有一定的缺点与不足，构造神经网络模型需要对许多的数据进行训 练，而且还需要依靠其它的安全评价方法所得到的评价数据。 ( 6 ) 模糊综合评价法 模糊集合论是二十世纪六十年代美国自动控制论专家扎德( l a z a d e h ) 提 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 出的一种数学理论。模糊集合借助隶属函数为桥梁，在形式上把不确定性转化 为确定性的，也就是把模糊性进行量化，从而可以通过传统的数学方法进行分 析和处理，进而达到精确性与模糊性对立统一的目的。 以模糊集合理论为理论基础的模糊综合评价，就是运用模糊关系合成的基 本思路，把一些边界模糊、难于定量的因素进行定量化，从多层次、多因素的 角度对被评价对象的隶属等级情况进行综合性评价的一种方法。该方法突破了 精准数学的语言与逻辑，突出了影响被评价对象因素中的模糊部确定性，比较 深刻的反映了被评价对象的客观属性，是一种迄今为止较先进的安全评价方 法。与灰色综合评价的应用正好相反，该方法常常应用于被评价对象的指标具 有“内涵明确，外延不明确”特点的评价。当前以模糊数学方法为理论基础的 综合评价已在各个学科和工程领域得到了广泛的成功应用，其主要原因在于它 异于其他方法的一些显著特点，主要有以下几个特点【l8 】： 模糊集的引入大大改善了二值逻辑中硬性的分类方法，是普通集合的推 广，使模糊数学方法更接近于广泛存在模糊性和不精确性的现实世界，也更加 近于人类思维方式。 当系统具有多输入多输出、强非线性、定性信息和定量信息相混杂的复 杂动态的特点时，系统的数学模型十分复杂或根本就不存在确定性的数学模 型，采用常规的评价方法是很难或不能有效处理这样的复杂动态系统，而通过 构造模糊综合评价的数学模型则可以简便有效地处理这类复杂系统。 模糊综合评价方法借助模糊数学方法，与常规方法相比较，处理效果在 敏捷性、鲁棒性、适应性等方面具有很大优势，使得其更容易理解、接受与改 进，便于方法的应用和更新。 专用铁路( 线) 是个复杂的运输系统，有许多影响因素，而用传统的数学 模型是很难描述概念模糊的各个影响因素的，因此，在进行安全评价时选取适 当的方法，采取哪一种数学工具进行解决问题就显得尤为重要。通过对