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基于上海地铁的城市轨道交通运营风险评价
摘要:如今,城市轨道交通发展迅速,但风险频率却依旧很高,且后续处理往往不尽人意,因此,进一步提升安全管理工作水平,加强城市轨道交通运营企业运营安全风险管理,以及做好风险应急预案对策,是确保安全运营、防范交通事故发生的重中之重。文章对上海轨道交通运营行车日志数据进行筛选整理,得到上海轨道交通运营的风险频率,针对风险频率较高的风险因素,利用层次分析法和模糊综合法对上海轨道交通风险进行风险评估,得出各项风险的权重和评价指标,判定上海轨道交通的风险等级与主要危险因素。
关键词:城市轨道交通;数据挖掘;运营风险;风险评估
0??引??言
城市轨道交通是兼具速度、环保、运量大、节约土地资源等优势的交通方式,因而正受到着世界各国的青睐,发展迅猛。我国也不例外,2022年全年??实际开行列车3316万列次,完成客运量194.0亿人次,完成进站量116.9亿人次,客运周转量1560亿人次公里[1]。因此满足巨大的交通需求,同时更好地处理风险与隐患,完成对风险的辨别与评估,是我国城市轨道交通建设所面临的一大挑战。
研究者在风险辨识与风险分析评估上已经做了大量的研究工作。在风险辨别上,李志东[2]提出风险辨识需要确定运营系统的组成、特点、各组成部分的联系,唐涛等[3]在研究中提出了危险源辨别的两类方法:对以前教训的总结与对危险源的开创性预测。龚玲[4]采用“工序-设备/设施-人员”实地进行排除活动来查找风险源,使风险源更加准确清晰完整。在风险的分析与评估问题上,郭旭[5]使用模糊综合评价法构建权重向量,将风险分为四个等级赋分评价;王天豪[6]使用能量释放理论和ALARP风险矩阵来对风险进行评估,将危险源与可能导致的事故以及事故后果结合,陈建伟[7]建立了风险分析系统,将风险录入系统中,并根据ALARP最低合理可行原则,选择是否应该对风险采取措施,以便未来对事故分别鉴别以及管理。
但是由于我国交通需求巨大,且城市轨道交通发展时间不长,在处理预防、应急等方面还存在着许多问题,本文基于上海地铁数据构建风险评估方法增强城市轨道交通运营的安全性。
1??城市轨道交通运营风险评估
1.1??风险矩阵
将风险发生的概率和风险发生后的后果严重程度进行组合,按风险的特点进行等级划分,其等价划分依据是ALARP风险接受准则(见图1),并在一张表格中通过颜色深浅或更直观的方式体现出风险等级大小,以完成风险评估。
通过过往经验与相关规定,可列出风险概率等级表和风险危险登记表,再将两张表进行结合得出风险矩阵,如表1所示。
风险矩阵能够将风险的重要性转化为可视,但其重要性是通过相互对比所得,缺少精确的定量评估。
1.2??模糊综合法
1.2.1??评估指标体系建立
将风险评估体系划分为目标层、准则层、指标层三层,其中城市轨道交通风险评估是我的目标层P,根据过往的经验与事故数据可得,影响运营风险主要由人、设备、环境三大类组成,将这三类设为准则层,然后对三大类进行细分,人因素包括乘客因素和车站工作人员因素,设备因素包括有车辆系统故障、供电系统故障、通信系统故障、轨道系统故障、机电系统故障、土建系统故障,而环境包括外部和室内环境两类,将这10项设为指标层。如表2所示。
其中主要的乘客因素包含有大客流导致的拥堵或是乘客轻生、扒门等不文明的行为;车站工作人员因素主要包括工作人员的操作失误、工作安全意识淡薄等;车辆系统故障主要是车轮或是转向架故障、制动故障、牵引故障、车体故障等;供电系统故障包括牵引变电所或是降压变电;通信系统故障包括ATS、ATP和ATO发生故障;轨道系统故障包括断轨、扣件受损等事故;机电系统故障包括车站内的设备如屏蔽门、电梯等出现故障;土建系统故障主要是渗漏水等问题;外部环境包括自然灾害、极端天气等;室内环境则包括室内的温湿度、噪音等问题[8]。
1.2.2??指标权重确定
权重确定首先需要构建判断矩阵来定量的估计各因素所占比重,即将同一层中的因素的重要性进行两两比较,如指标层中将乘客因素与车站工作人员因素进行重要性比较,之后利用1~9标准尺度定量化,即可得到判断矩阵。其重要度指标因遵循表3。
据此可以写出4个矩阵,P矩阵和1、2、3矩阵,记第i个因素相比第j个因素重要度为,则矩阵形式如下。
在得到判断矩阵之后,需要计算每个矩阵的最大特征值λmax以及每项的特征向量W,并且为了保证建模后的一致性误差小,需要根据一致性指标来检验一致性,其方式是计算一致性指标CI。
(1)
其中n为判断矩阵的阶数,且当CI越接近0,其一致性越高,越偏离0,一致性越低。再根据阶数n的值查表4得出RI的值。
CR为CI与RI的比值,意为一致性比率,当CR≤0.1时,一致性可以通过,否则需要修正判断矩阵。
最后构建
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