铁路调车作业安全评价指标体系应用研究

马 毅，王希良，朱秀女曼

（1.石家庄铁道大学 交通运输学院，河北 石家庄 050043；2.石家庄铁道大学 土木工程学院，河北石家庄 050043）

铁路调车作业安全评价指标体系应用研究

马 毅1，王希良2，朱秀女曼1

（1.石家庄铁道大学 交通运输学院，河北 石家庄 050043；2.石家庄铁道大学 土木工程学院，河北石家庄 050043）

在分析铁路调车作业安全管理特点的基础上，基于科学性、系统性、可操作性、独立性、动态性的设计原则，从人员因素、设备因素、环境因素3个方面构建了铁路调车作业安全评价指标体系。结合基于熵权的未确知测度方法，以广通站为实例，应用铁路调车作业安全指标体系进行评价。结果表明：该指标体系能够较好地反映车站调车作业安全状况。

铁路；调车作业；安全；评价指标体系

调车作业是铁路运输生产任务的重要组成部分，调车作业安全是铁路安全生产的关键环节[1]，保障调车作业安全是铁路安全防控的重点和难点。近年来，由于路网密度的增加、车辆周转的加大、调车任务的加重，由调车工作引起的事故率居高不下，呈现反复多发的态势。据统计，铁路发生的调车事故占全路行车事故的50%以上[2]，调车作业安全问题尤显凸出。

1 调车作业安全管理特点

调车作业安全管理属于铁路运输安全管理的范畴，有其管理的特殊性。调车作业因其工作量大、参与工种多、技术环节复杂，涉及面广，造成系统管理难度较大。因此，把调车作业安全管理放在系统的框架内考虑，分析调车作业安全管理各方面的特点，才能形成对调车作业安全的系统认识。调车作业安全管理的特点主要表现在以下方面。

（1）人员控制特点。调车作业由调车长、连接员、调车区长、信号员、调机司机、列检等多个关键工种协作完成，各工种分别隶属车务、机务、车辆部门管理，综合管理难度大。调车作业过程中，需要耗费大量的体力与精力，对员工心理生理素质、技术业务能力、思想意识等方面有较高要求。员工技术业务能力低下，存在侥幸心理、麻痹心理、异常心理等不良心理，生理上过于疲劳都是导致调车事故发生的潜在隐患[3-4]。

（2）设备控制特点。调车作业设备种类繁多，包括机车、道岔、信号、驼峰牵出线等复杂关键设备。由于调车工作量大，关键设备不分昼夜地连续协作、冲击剧烈，磨损、老化等有形损耗现象严重。为保证调车作业的安全，必须要求调车作业设备具有较高的可靠性，检修工作到位。随着一些高科技设备设入到调车工作中，调整好人—设备的耦合关系，增强职工对设备的使用熟悉程度也非常重要[5-9]。

（3）环境控制特点。调车工作对作业环境要求较高，站场布局、照明条件、行走路面等都是影响调车效率与安全的重要因素。恶劣自然环境，尤其是极端气候条件对调车安全的影响极大；另外，由于调车过程中摘挂车辆、检查线路、指示信号等操作都依赖于人员来完成，因此在管理上必须更加严格的执行“以人为本”的管理方针，使作业人员保持较高的警惕。

2 构建调车作业安全评价指标体系

对车站调车作业安全状态进行系统的认识、检测、预报、评价研究是保障调车作业安全的重要手段。针对具体车站，必须明确与调车安全相关的各项指标，综合测评后才能形成安全性的系统认识。因此，通过总结现有理论和实践研究成果，综合考虑影响调车安全的人员、设备和环境控制因素(包含管理环境)，建立系统化的铁路调车作业安全综合评价指标体系，为调车安全评价提供基础依据。

2.1 评价指标选取的基本原则

（1）科学性原则。评价指标应建立在科学性的基础上，指标内涵明确，测定方法标准，统计计算方法规范，能够反映铁路调车作业安全水平的实际情况。

（2）系统性原则。调车作业安全评价指标的选取必须放在人—机—环境的安全系统工程管理框架内，即要兼顾全面，又要突出目标对象的特点。

（3）可操作性原则。指标选择应简单明了，尽量利用现有数据和已有规范标准，相应指标量化及获取数据容易，操作简单，使之具有实际应用和推广价值。

（4）独立性。调车作业安全评价的指标与指标之间应相互补充、相互协调，充分考虑指标之间的相关性，避免指标之间的重复与冲突，实现指标体系的最优化。

（5）动态性原则。选择的评价指标应具有时间概念，坚持静态指标与动态指标相结合，考虑动态完善的过程。

2.2 指标体系设计的实施步骤

调车作业安全评价的关键是深入研究调车安全控制因素，正确选择敏感性参数。科学选取评价指标的主要步骤如下。

（1）分析现有调车事故案例，统计在特定环境、特定控制因素下调车事故发生的规律，并结合相关专家经验，初步筛选出评价指标，保证指标体系的科学性与系统性。

（2）利用数据挖掘、交叉影响分析等手段对初步筛选的评价指标进行相关数学处理，以去除重复或交叉的因素，保证评价指标的独立性。

（3）定量指标与定性指标相结合，区分评价指标的确定性与不确定性。定性指标能给予较准确的程度等级描述，尽量对其进行量化处理；对具有不确定性的指标采用恰当的不确定信息描述方法处理，建立模糊等级标准。

（4）采用专家打分法、层次分析法、熵权算法等方法确定各个评价指标的权重。

2.3 调车作业安全评价指标体系设计

决定调车安全的三大要素包括人员控制因素、设备控制因素和环境控制因素(包含管理环境)，调车安全评价指标的选取是针对3类控制因素提取全面信息。调车作业安全评价指标体系如表1所示。

3 调车作业安全评价指标体系的应用

广通站位于成(成都)昆(昆明)铁路南段，调车作业方式属于平面牵出线调车的范畴。受地形条件、设备状况和员工操作行为等诸多因素的影响，该站近几年频发调车冲突事故，使得调车安全控制被提升至重点控制议案。以下利用建立的评价指标体系，针对该站实际情况，对调车安全状况进行综合识别。

表1 调车作业安全评价指标体系

3.1 评价方法的选取

选取基于熵权的未确知测度方法[10]确定评价指标的权重，这种方法具有以下优点：基于信息熵原理的指标权重求法具有较好的客观性，能从侧面反映指标对系统的贡献程度；操作过程简单，特别是过程中基于主观概率式的测度求法能很好地解决定量指标数据难以获取、定性指标难以量化的问题。

设待评价对象x评价指标体系为：I＝{I1，I2，…，IN}，评价等级标准为：C＝{c1，c2，…，cm，…，cM}，cm(1≤m≤M)为第m个评语等级，规定cm按照等级标准的高低顺序排列，即c1＜c2＜…＜cM或c1＞c2＞…＞cM。

3.1.1 单指标测度评价矩阵

用xn表示样本x在指标In下的观测值。根据评估对象x关于指标In的观测值xn不同，相应该指标使x处于某一评语等级的程度也不相同。设xn使x处于第m个评价等级cm的程度为μnm，μnm是对这种程度的一种测量结果，作为一种测度必需满足有界性、可加性、归一性等统计准则，即μnm应满足以下条件：

式中：n＝1，2，…，N；m＝1，2，…，M。

满足上述3条准则的μnm称为未确知测度，简称测度。由此建立单指标测度评价矩阵U。

式中：μnm表示观测值xn使x处于cm评语等级的未确知测度。

3.1.2 综合评价系统

若关于对象x的单指标测度评价矩阵U与指标权重向量W都已明确，则关于对象x的评价向量计算公式为T＝WU。

式中：ωn(1≤n≤N)表示第n个指标的权重。则T＝(ε1,ε2,…,εM) 为评价对象x的综合评价特征向量。

3.1.3 评价准则

对评语等级的划分是有序的，第m个评语等级cm好于第m＋1 个评语等级cm+1，因此最大隶属度识别准则不再适合，改用置信度识别准则。置信度λ(λ＞0.5)通常取 0.6 或 0.7，当λ取 0.6 时评价结果偏向于保守，令：

判断xi处于第m0个评价等级cm0。

3.2 安全等级划分

安全等级划分上，基于心理学家米勒的实验结论：在某个属性上对等级进行判别时，普通人能正确区别属性的等级在 5～9 级之间[11]。因此为提高安全水平优劣的识别准确度，将安全等级划分为 5级，如表2所示。

3.3 指标安全等级原始数据的获取

邀请调车作业安全评价相关专家 10 位，在专家学者对指标体系与等级论域进行总体了解的基础上，经过对车站调车工作的整体考查后，对指标安全状态进行投票打分，每项指标以 10 分计，分布于5个等级上，广通站调车工作安全评价指标安全等级打分结果如表3所示。

3.4 测度矩阵与指标权重计算

用测度的主观概率式求法计算测度矩阵，即测度μnm。

表2 安全等级划分情况

表3 广通站调车工作安全评价指标安全等级打分结果

式中：ηnm表示指标In在cm上的投票统计总数。则

由于存在指标隶属于某一等级得票为0的情况，因此对广通站指标体系得票数分别累加 1，此时利用熵权计算公式[10]。

式中：gn(1≤n≤N)表示第n个指标的差异因素；ωn(1≤n≤N)表示第n个指标的权重。

计算得指标体系的权重向量：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 安全等级识别

根据公式⑴计算综合评价特征向量T：

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

根据置信度识别准测，取置信度λ＝0.6(保守情况)，对评价特征向量所涵盖的评价特征分量依次求和：k＝3 时，0.106 6＋0.164 1＋0.287 6＝0.558 3＜0.6；k＝4 时，0.106 6＋0.164 1＋0.287 6＋0.357 4＝0.915 7＞0.6，意味着安全水平已大于所给置信度，因此该站的安全等级为c4级，即广通站调车作业安全级别隶属于“较差”状态。此外，由熵权可以看出：调车人员心理状态，职工作业认真程度，疲劳，天气、气象情况是导致该站安全等级较差的主要原因，车站应作重点整改。结合广通站近几年调车事故发生情况，本例测评结果比较符合客观实际，在一定程度上表明建立的指标体系能够运用于实际工作中。

4 结束语

在分析调车安全管理特点的基础上，挖掘出包括人员、设备、环境类共 24 个评价指标，初步构建了调车作业安全评价指标体系，该指标体系考虑了影响调车安全管理的各方面因素，并在实例应用中取得了较为可靠的评价结果，说明该指标体系能够较全面地刻画车站调车作业安全水平的实际情况，能够用于对调车作业安全性的系统认识、检测、评价、预测研究，完善了调车安全管理工作。此外，调车作业安全评价指标体系的建立是一个动态的过程，在今后的工作中还应深入研究，并统计量化指标等级标准。

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[1] 冯文成，孙自庆，余向晖. 铁路调车作业安全管理的思考[J].铁路运输与经济，2010，32(3)：64-68.

[2] 闫善郁. 机车调车作业安全的多层次模糊综合评价[J]. 大连铁道学院学报，1996，17(4)：66-69.

[3] 李志民，宋连生. 探讨将心理因素纳入我局选拔调车作业人员的可行性[J]. 铁道劳动安全卫生与环保，2000，27(4)：218-221.

[4] 蒋松良，蒋云迪. 调车作业安全的系统控制[J]. 铁道运输与经济，2000，12(12)：25-26.

[5] 王俊国，李瑞宝，张利生. 道岔病害整治探讨[J]. 铁道建筑，2003(11)：56-57.

[6] 张新安. 浅谈铁路线路曲线病害成因及养护措施[J]. 内蒙古科技与经济，2008(14)：178-179.

[7] 张保银，梁朝辉，李永燕. 铁路信号设备故障诊断专家系统研究[J]. 铁道通信信号，2010(9)：26-27.

[8] 李峰森. 铁路内燃机使用常见故障与维修[J]. 中国高新技术企业，2009(2)：91-92.

[9] 王士宏，张志军，刘 颖. 驼峰自动化控制系统设备问题及简单故障判定[J]. 铁道技术监督，2006，34(9)：20-22.

[10] 石华旺，高爱坤，牛俊萍. 一种基于熵权的未确知测度评价方法及应用[J]. 统计与决策，2008(12)：162-164.

[11] 李德顺，许开立，叶海云. 论多元联系数的集对分析评价模型[J]. 中国安全生产科学技术，2009，5(4)：110-114.

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

宋小满