事故树在车务段安全管理中的应用

张晓龙，张 军，曾俊伟，钱勇生

（兰州交通大学 交通运输学院，1.硕士研究生，2.助理工程师，3.讲师，4.教授，甘肃 兰州 730070）

2013年，铁路大部制改革方案正式出台，目前国内对车务段安全管理的研究包括：文献〔1.2〕利用闭环理论对车务段管理进行分析；文献〔3.4〕从具体车务段的人员、管理、设备等方面改良；文献〔5.7〕提出车务段管理需要明确管理层次，提高自主管理权限。国外铁路的管理方式文献〔8.9〕更加突出了整体安全和系统安全的概念，通过计算机技术、网络通信技术对影响运输安全因素的预测和分析，制定了事故解决方案，实现了运输安全信息的远程集中管理。

随着改革的不断推进，铁路的管理体制和运行机制迫切需要引进新的安全管理理念，本文从事故分析的角度着手，应用事故树分析法来分析车务段事故发生的直接和间接因素，并提出整改措施。

1 传统车务段安全管理方式存在弊端

传统的车务段安全管理组织结构是从上到下、逐级负责的树枝状组织结构。其中，根节点表示车务段管理系统中的最高管理者，负责把握全局安全管理工作；枝节点表示车务段管理系统的中层管理部门，负责协助最高管理者和决策者进行车务段的相关管理工作；叶节点表示各个车站，负责车务段各项工作的具体落实和执行，并将基层的相关信息筛选整理后逐级向上传递，具体流程如图1所示。

这种将决策权集中，统一指挥的车务段的安全管理模式的缺点主要表现在：

1）各部门之间缺乏横向联系，各个部门间的工作是分散不连续的，各个部门不能从整体上提高管理效率；

2）信息流通不畅，上级的管理理念得不到充分理解和传达，各部门间不能根据自身的需要和发展及时地调整工作计划；

3）反馈机制不完善，使得现场的安全管理实际情况和执行效果得不到及时反馈，导致现场作业中存在的安全问题和管理不足的问题不能及时纠正和改善。

图1 车务段树状组织结构示意图

2 事故树是现代安全管理的重要方式

事故树分析法由美国贝尔电话研究所1961年提出，最初用来研究民兵式导弹发射控制系统，1974年美国原子能委员会运用FTA对核电站事故进行了风险评价的《拉姆逊报告》，使更多的人开始关注事故树分析法，并将这种方法迅速推广开来。中国开展事故树分析方法的研究是从1978年开始的，目前已有很多部门和企业正在进行普及和推广工作，并已取得一大批成果，促进了企业的安全生产。

事故树分析采用从分析特定事故或故障（顶上事件）开始，层层分析其发生原因，直到找出事故的基本原因（底事件）为止，是一种可用来分析事故系统和原因关系的因果逻辑模型，能对系统的危险性进行识别和评价，并进行定性分析和定量计算，具有应用广泛、逻辑性强、简明和形象化的特点，体现了系统工程方法研究安全问题的系统性、准确性和预测性。

3 事故树在车务段安全管理中的应用

3.1 车务段追尾事故事故树编制 本文将利用事故树分析技术，以铁路典型追尾事故为例，分析导致车务段事故的各种可能途径，并按主次关系制定相应预防措施，以防止事故的发生。事故树是由各种导致事故发生的事件按一定的逻辑关系相连接所形成的树状图形，是一种事故发生和发展的逻辑推理图。并用分析法来逐层分析事故发生的原因，最终确定影响车务段安全管理和危害铁路日常生产的的直接和间接因素，逐层治理，以提高车务段安全管理水平。列车追尾事故树如图2所示。

图2 列车追尾事故事故树树

3.1.1 顶上事件分析 顶上事件是指所要分析的对象，指不希望发生的事件，此处用符号T表示。本文中讨论的顶上事件，可归纳为“列车事故出现并且值班人员失误和预防设备故障情况下造成列车追尾事故的发生”，记作M1·M2=T。

3.1.2 中间事件分析 中间事件是指系统中可能造成顶上事件发生的事件，是可以继续往下分析原因的事件，此处用符号Mi（i=1，2，3……）表示。如“列车存在追尾条件的发生”，记作M1=M4·X2；“司机未能通过制动阻止的发生”，记作M2=M6+X1；从图2中可知，该事故树中的中间事件共有17个。

3.1.3 基本事件分析 基本事件是导致顶上事件发生的初始事件，是造成顶上事件发生的基础原因，此处用符号Mi（i=1，2，3……）表示。与对中间事件的分析相同，通过从上到下，逐层深化，就可找出导致铁路车务段事故的基本因素及其相互关系。

经上述分析，得到如图2所示事故树中包括36个基本事件、17个中间事件、5个“与门”和12个“或门”，反映了“铁路车务段事故”的因果关系。

通过对该事故树的分析，可以清晰明了地了解铁路车务段事故发生的所有可能途径，并且可以分析出最值得注意和防范的途径，从而有针对性地制定相应的预防措施。

3.2 车务段事故定性分析 事故树定性分析是将事故树进行适当简化，求出其最小割集，确定基本原因事件的重要度及最小径集的过程。

3.2.1 最小割集 在安全系统工程中，割集是事故树中某些基本事件的集合，当这些基本事件发生时，顶上事件必然发生，它是系统的故障模式。求解最小割集和最小径集，可用行列法和布尔代数法。根据分析得出车务段列车追尾事故事故树，此处利用布尔代数法求解，有：

将上式展开，并进一步化简可知，该事故树的最小割集有8646个，即该系统的36个基本事件（=1，2，3……32），存在8646种途径必然导致顶上事件（列车追尾事故）的发生。这对全面掌握事故发生规律，找出隐藏事故的发生非常有效。

3.2.2 最小径集 最小径集体现了系统的安全性，表示当最小径集所包含的基本事件都不发生时，顶上事件必然不发生。最小径集与最小割集具有对偶性，利用逻辑简化法求解最小径集：

从而求得事故树的最小径集为：

3.2.3 结构重要度的求解与分析 求解第X个基本事件X的结构重要度系数可利用下述公式：

式中：Xi表示第i个基本事件；

Pj表示第j个最小径集；

n表示第j个最小径集中基本事件的总数；

Xi∈Pj表示 Xi属于最小径集中 Pj的事件。

逐项计算可得此事故树的结构重要度如下：

其中，结构重要度系数大的基本事件对顶上事件的发生起着重要的作用，也是危险性大的事件，需要重点防范。通过对结构重要度系数大的事件进行重点控制即可提高系统的安全性。分析可知，此次造成铁路列车事故的各种不安全因素中：信号输出出错=前后车被派上同一铁路区间=其它防撞技术系统失效>后车状态决策与控制失效=后车距离决策与控制失效>调度员认为防撞系统可靠>调度员险情处理不当>调度员脱岗>制动系统失效>目视距离内制动不及>正常行驶中前后车存在速度差=司机未注意到险情>调度员来不及处理险情>前车状态信号遗失或出错=获取目标位置出错。

事故树最小径集为铁路车务段安全工作提供了一个新的思路，就是尽最大努力去消除最小径集事件。对于事件X4（前后车被指派同一区间）、X27（调度员擅自脱岗）、X35（调度人员分心未发现险情）等，因车务段工作人员的疏忽和对规章制度的漠视而造成事故的这类问题，应该通过定期培训和不定期的抽检业务能力来保证工作人员具有较高的业务水平；同时制订岗位责任制，明确各个岗位的责任和业务范围；采用系统性能更稳定的移动闭塞设备来实行闭塞区间的连锁，实行各个班组间的互控和联防，从设备和制度两个层次上杜绝此类事件的发生。对于事件X3（制动系统失效）、X11（其他防撞系统失效）、X15（环境因素）、X16（信号灯输出错误）这类问题，应该严格执行路局有关设备维护保养和检修制度，并实行严格登记制度和检修员签字制度，使责任具体到个人，从源头上杜绝由于人员的懒散而未发现设备故障或过度损耗而引发事故，同时与车辆等其他零部件设备设计和加工部门有效的沟通和反馈，减少设备的故障率，继而减少铁路事故。

4 结束语

随着铁路系统的新一轮改革，各个基层车务段的职责将更多，任务也将更重。但影响铁路车务段安全管理的因素较多，而且其中的人为因素无法量化，致使无法对事故进行准确定量分析。通过事故树简明形象的定性分析，不但可以分析出导致铁路事故的直接原因，而且还能揭示事故发生的潜在危险，基本满足事故分析的需要。事故树最小割集预示出系统发生事故的途径，而其最小径集则提供了消灭顶上事件最经济省事的方案。因此，应用事故树对铁路车务段安全管理意义重大，努力减少事故树最小割集所预示出系统发生事故的途径，尽可能采用最小径集提供的最经济省事的方案，对加强车务段安全管理作业保证铁路运输安全畅通具有十分重要的意义。

〔1〕冯硕，钱勇生，曾俊伟，等.基于闭环系统的车务段安全管理模式研究〔J〕.中国公共安全·学术版.2011（3）：43-46.

〔2〕陈涵.铁路车务段安全管理研究〔D〕.北京：清华大学.2011.

〔3〕李伟.车务段中间站安全管理现状及对策〔J〕.铁道运输与经济.2011（9）：93-94.

〔4〕谷海，蓝丹.提高车务系统安全风险管理的对策探讨〔J〕.知识和科技.2012（07）：101-103.

〔5〕李洪河.车务段安全管理控制分析〔J〕.铁道运输与经济.2010（8）：54-58.

〔6〕张曙.车务段安全管理机制探讨〔J〕.铁道运营技术.2011（4）：10-15.

〔7〕冯良.柳州车务段黔桂线运输安全管理的难点与对策〔J〕.广西铁道.2010（1）：43-45.

〔8〕JoseLuisEspinosa-Aranda，Ricardo García-Ródenas.A Dis⁃crete Event-Based Simulation Model for Real-Time Traffic Management in Railways〔J〕.Journal of Intelligent Transpor⁃tation Systems，2012（2）：94-107.

〔9〕Ryu SH，Cho BK，Park CH，Part JH，Gee IC（2008）Ac⁃cident prevention and damage reduction technology devel⁃opment through intelligence of highway-railroad grade crossing〔J〕.Korea Railroad Research Institute Report