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城市軌道交通網(wǎng)絡運營安全風險評估理論與方法研究

徐田坤

【摘要】：安全是城市軌道交通運營的生命線,是永恒的主題。隨著我國城市軌道交通快速發(fā)展,運營里程不斷增加,線網(wǎng)規(guī)模不斷擴大,網(wǎng)絡化效應日益凸顯,城市軌道交通已經(jīng)進入了網(wǎng)絡化運營時代。城市軌道交通網(wǎng)絡化運營對風險管理的需求已經(jīng)從“事后分析型、被動型”發(fā)展到“事前預防型、主動型”階段,由經(jīng)驗管理轉向現(xiàn)代系統(tǒng)安全風險管理階段。由于城市軌道交通網(wǎng)絡化運營涉及到人員、設備設施、環(huán)境、管理等方面,風險源日趨增多,風險的形成也日益復雜,對安全管理工作提出了更高的要求。近年來城市軌道交通運營事故時有發(fā)生,我國城市軌道交通運營安全形勢不容樂觀,安全運營已成為全社會關注的焦點和熱點。因此,對影響城市軌道交通網(wǎng)絡化運營安全風險因素作用的機理、發(fā)展、演變等規(guī)律進行研究,加強安全風險評估,對風險因素的安全狀態(tài)進行全面、準確、動態(tài)把控,以便更好制定有效的控制和管理策略,使之處于可控狀態(tài),保證城市軌道交通運營安全性和可靠性,預防及減少運營事故的發(fā)生,降低事故造成人員傷亡和財產(chǎn)損失,促進城市軌道交通安全高效運行具有十分重要的意義和應用價值。本論文研究工作主要有如下幾個方面： 1.分析了城市軌道交通網(wǎng)絡化運營特性并對突發(fā)事件下網(wǎng)絡化運營客流傳播規(guī)律進行了研究 分析了城市軌道交通網(wǎng)絡化運營特點,如網(wǎng)絡規(guī)模性、網(wǎng)絡關聯(lián)性、網(wǎng)絡交叉性、網(wǎng)絡放大效應等；通過對日本、韓國、北京、上海、廣州等城市網(wǎng)絡客流形成過程進行分析,得出網(wǎng)絡化客流增長規(guī)律；根據(jù)北京網(wǎng)絡客流統(tǒng)計分析,得出網(wǎng)絡客流的時間、空間分布規(guī)律以及突發(fā)事件條件下網(wǎng)絡客流傳播機理以及傳播規(guī)律。 2.分析了城市軌道交通運營事故特點及風險影響因素,建立了運營事故影響因素的ISM模型。 通過對國內外城市軌道交通運營事故的統(tǒng)計分析,探索了運營事故發(fā)生規(guī)律如事故類型、原因以及時間、空間、延誤、事故等級等分布規(guī)律。對影響運營安全的人為因素、設備設施因素、環(huán)境因素、管理因素進行深刻剖析,找出影響運營安全風險因素的致因機理及各因素之間的復雜關聯(lián)性,在此基礎上,運用解釋結構模型方法,構建了運營事故影響因素的ISM模型。從眾多影響運營安全風險因素及其復雜因素鏈中,揭示了影響城市軌道交通運營安全的直接影響因素、間接影響因素以及深層次影響因素。 3.構建了基于6σ-理論的城市軌道交通單因素多屬性安全風險評估模型 針對影響城市軌道交通運營安全風險因素復雜性、非線性和模糊性等特點,根據(jù)風險因素屬性不同,將反映風險因素特征的屬性劃分為動態(tài)和靜態(tài)風險因子,構建了動態(tài)與靜態(tài)相結合的安全風險評價指標體系；以6σ理論、歐幾里德距離公式方法、坐標組合法為基礎,構建了基于6σ理論的城市軌道交通單因素多屬性安全風險評價模型。實證分析結果顯示,該模型能夠得到更為客觀、全面、準確反映城市軌道交通運營風險因素總體安全風險水平的評價結果。 4.建立了基于可拓理論的城市軌道交通網(wǎng)絡化運營多因素綜合安全評估模型 將影響城市軌道交通網(wǎng)絡化運營安全風險因素劃分為網(wǎng)絡安全因素、人員因素、設備設施因素、環(huán)境因素、管理因素五大類,建立了網(wǎng)絡化運營綜合安全風險評估指標估系,考慮到城市軌道交通運營安全風險因素的狀態(tài)在不斷變化,本文將可拓理論、層次分析法、熵權法等理論與方法相結合,建立了基于可拓理論的城市軌道交通網(wǎng)絡化運營多因素綜合安全評估模型。該模型可以對整個評價對象、單個指標分別進行安全評價,判斷其所處的安全狀態(tài),為制定相應有效的控制措施提供參考依據(jù),最后

以北京地鐵運營公司為例對綜合安全風險評估模型的有效性、準確性、可靠性、可操作性等進行了實證分析。

【關鍵詞】：城市軌道交通 安全風險評估 6σ 可拓理論 網(wǎng)絡化運營 安全風險梯度 坐標組合

【學位授予單位】：北京交通大學

【學位級別】：博士

【學位授予年份】：2012

【分類號】：U239.5;U298

【目錄】：

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? 致謝5-6 中文摘要6-8 ABSTRACT8-11 目錄11-15 1 緒論15-49 1.1 研究背景15-25 1.1.1 我國城市軌道交通發(fā)展現(xiàn)狀15-19 1.1.2 城市軌道交通網(wǎng)絡化運營面臨風險19-25 1.2 國內外研究現(xiàn)狀25-43 1.2.1 事故致因理論研究現(xiàn)狀25-28 1.2.2 安全風險管理研究現(xiàn)狀28-42 1.2.3 國內外現(xiàn)狀評述42-43 1.3 研究目的及意義43-46 1.3.1 研究目的43-44 1.3.2 研究意義44-46 1.4 研究內容及技術路線46-49 1.4.1 研究內容46-47 1.4.2 技術路線47-49 2 城市軌道交通網(wǎng)絡化運營特性分析49-73 2.1 網(wǎng)絡化運營特點49-50 2.2 網(wǎng)絡客流增長規(guī)律50-53 2.3 網(wǎng)絡客流時空分布規(guī)律53-64 2.3.1 網(wǎng)絡客流時間分布規(guī)律53-58 2.3.2 網(wǎng)絡客流空間分布規(guī)律58-64 2.4 突發(fā)事件條件下網(wǎng)絡化運營傳播特性64-72 2.4.1 突發(fā)大客流擴散傳播規(guī)律65-68 2.4.2 突發(fā)區(qū)間中斷客流傳播規(guī)律68-72 2.5 本章小結72-73 3 城市軌道交通運營事故統(tǒng)計分析73-97

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 3.1 運營事故特征與分類73-77 3.1.1 運營事故特征73-74 3.1.2 運營事故分類74-77 3.2 基礎數(shù)據(jù)調查與統(tǒng)計77-78 3.3 運營事故發(fā)生規(guī)律78-96 3.3.1 事故類型分布79-84 3.3.2 事故影響因素分布84-85 3.3.3 事故發(fā)生時間分布85-91 3.3.4 事故發(fā)生空間分布91-93 3.3.5 事故延誤時間分布93-95 3.3.6 事故等級分布95-96 3.4 本章小結96-97 4 城市軌道交通運營事故致因機理分析97-137 4.1 城市軌道交通運營安全影響因素構成分析97-99 4.2 人為影響因素99-103 4.3 設備設施影響因素103-125 4.3.1 車輛影響因素104-105 4.3.2 信號影響因素105-107 4.3.3 供電影響因素107-116 4.3.4 機電影響因素116-124 4.3.5 線路及土建設施因素124-125 4.4 管理因素125-126 4.5 環(huán)境因素分析126-130 4.5.1 外部環(huán)境因素分析126-129 4.5.2 內部環(huán)境因素分析129-130 4.6 基于解釋結構模型風險因素分析130-135 4.7 本章小結135-137 5 單因素多屬性運營安全風險評估模型137-159 5.1 六西格瑪管理理論137-139 5.2 指標構建及其權重確定139-142 5.2.1 指標構建139-140 5.2.2 權重確定140-142 5.3 K-sigma多屬性安全風險評估模型142-148 5.3.1 風險梯度計算143-144 5.3.2 風險強度計算144-146 5.3.3 風險指數(shù)計算146-147 5.3.4 繪制風險分析圖147-148 5.4 實例分析148-158

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 5.4.1 車輛安全風險評估148-150 5.4.2 風險因素各指標權重的確定150-152 5.4.3 風險梯度值計算152-153 5.4.4 風險強度計算153 5.4.5 風險水平計算153-154 5.4.6 風險分析及控制措施154-158 5.5 本章小結158-159 6 多因素可拓運營綜合安全風險評估模型159-205 6.1 可拓理論159-161 6.1.1 物元概念160 6.1.2 可拓集合160 6.1.3 距離公式160-161 6.1.4 關聯(lián)函數(shù)161 6.2 評價指標體系構建161-181 6.2.1 指標選取原則及功能161-163 6.2.2 指標設計流程163-165 6.2.3 指標體系構成165-166 6.2.4 指標釋義及測度166-179 6.2.5 安全風險等級水平確定及預警信息輸出179-181 6.3 指標權重確定181-187 6.3.1 層次分析法確定權重181-185 6.3.2 熵權確定權重185-186 6.3.3 綜合集成賦權法186-187 6.4 可拓綜合安全風險評估模型187-190 6.4.1 確定城市軌道交通運營安全評價的物元187 6.4.2 確定經(jīng)典域R_0和節(jié)域R_p187-188 6.4.3 確定待評物元R_m188 6.4.4 計算評價指標的關聯(lián)函數(shù)188-189 6.4.5 基于綜合權重系數(shù)確定189 6.4.6 確定安全評價等級關聯(lián)度189-190 6.5 實例分析190-203 6.5.1 北京地鐵運營概況190-192 6.5.2 指標權重及安全等級確定192-196 6.5.3 北京地鐵網(wǎng)絡化運營安全可拓綜合安全風險評估模型196-200 6.5.4 結果分析200-203 6.6 本章小結203-205 7 結論與展望205-211 7.1 論文主要工作及結論205-207

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