作业条件危险性评价法在车辆检修作业风险评估中的应用*

贾文峥刘 悦王 军白雪翎

（1.交通运输部科学研究院，100029，北京；2.长春市轨道交通集团有限公司，130022，长春∥第一作者，副研究员）

EN 50126《铁路应用：可靠性、可用性、可维护性和安全性（RAMS）的技术规范和证明》规定了系统安全生命周期各阶段在设计和技术实现方面对RAMS的管理要求。轨道交通车辆是保障行车安全的重要设备。车辆故障可能导致晚点、清客甚至行车事故，进而影响客运服务质量。保持状态良好、运行安全可靠是车辆制造和运用检修工作的目标。文献［1］介绍了可靠性管理对车辆质量控制的作用，阐述了车辆设计和制造阶段的可靠性工作，提出了维护阶段基于可靠性的维修模式。文献［2］对车辆维修制度进行了调查分析，提出了动态管理流程。文献［3］利用故障树对车辆维修安全故障因素进行了分析，探讨了风险累积效应问题。文献［4］基于上海轨道交通运营实践，提出了关键行车设备维护中基于测量测试分析的改善性预修模式、基于评估的预知性维修体系和综合化设备管理等理念。

本文依托吉林省交通运输科技项目，针对长春轨道交通车辆检修作业风险管理存在的问题，探讨了作业条件危险性评价法的应用情况，并结合案例对该方法在评价过程中的不确定性进行分析。

1 车辆检修作业评估的重要性

利用先进的监测和检测手段，通过对数据收集、整理和挖掘，分析设备状态及变化规律，改善设备检修管理，是轨道交通行业设备维护的热点。轨道交通车辆检修作业风险评估是在积累故障数据和维修经验的基础上，对车辆检修作业进行风险识别，根据经验对风险严重程度进行估算，并结合实际条件提出预防措施。因此，轨道交通车辆检修作业风险评估至关重要。根据风险评估结果，可提出获取充分数据的监测技术需求，分析部件失效模型，开发故障诊断技术，为根据设备状态安排检修创造实施条件。

2 作业条件危险性评价法

作业条件危险性评价法，即LEC法，是利用发生事故/事件的可能性（Likelihood）、暴露于危险环境的频繁程度（Exposure）和事故/事件所产生的后果（Consequence）3个参数，对危险和有害因素进行风险评价的方法［5］。我国学者［6-8］对该方法进行了实践，在矿产开挖、建筑施工、钻井作业等危险作业领域予以应用，用于评价矿山开挖、建筑施工模板制作、固井作业等方面的作业风险。近年来，该方法开始应用于城市轨道交通行业，主要用于地铁隧道盾构施工作业风险评估等领域［9］。

根据经验对可能性、暴露频率和后果进行赋值，用这3个参数的乘积来评价风险的严重程度，即：

式中：

D——风险值；

L——发生事故/事件的可能性；

E——暴露于危险环境的频繁程度；

C——发生事故/事件产生的后果。

可以看出，D值越大，表示风险严重程度越高，需要增加相应的防护手段来降低事故/事件发生的可能性，或在事故/事件发生后采取有效手段控制可能导致的后果。

文献［5］基于经验给出了L、E、C的等级划分和分值设置的推荐原则。表1为事故/事件发生的可能性L取值表，取值从0.1到10，划分为7个等级，并将能够完全预料会发生的事故/事件的分值规定为10，将完全出乎意料之外、极少可能发生的事故/事件的分值规定为0.1。表2为暴露于危险环境的频繁程度E取值表，取值从0.5到10，划分为6个等级，连续暴露的分值为10，非常罕见的暴露分值为0.5。表3为发生事故/事件产生的后果C取值，取值从1到100，划分为6个等级，重大灾难的事故/事件取值为100，仅需要引起注意的事故/事件取值为1。

采用LEC法进行风险评估时，普遍采用表4中D值的划分方法：将D值小于20的风险规定为可接受风险；将D值大于160的风险规定为不可接受风险，要立即整改；当D值大于320时表明极其危险，不能继续作业。研究［5］表明，这种基于经验的划分方式是相对保守的，这样可以避免风险被忽略。

表1 发生事故/事件的可能性L取值

表2 暴露于危险环境的频繁程度E取值

表3 发生事故/事件产生的后果C取值

表4 风险值D取值

3 案例分析

长春轻轨3、4号线采用70%低地板C型车。3号线2017年日均客运量14.4万人次，配置了56列列车，分别在2002年投入10列，2004年增投入1列，2006年增投入12列，2010年增投入33列。截至2018年4月，3号线共配备了列车驾驶员150名。4号线2017年日均客运量6.4万人次，配置21列车，分别在2012年投入7列，2017年增投入14列。截至2018年4月共计配备列车驾驶员120余名。按照车辆维修规程，3、4号线20余列列车已完成架修。

2014年起，为进一步满足运营需要，长春轨道交通集团开始进行短编组列车重联改造工作，即通过车钩将两组车辆连接，将车辆重联端插板式救援车钩更换为密接棒式车钩。2016年，轻轨3号线某短编组列车由于重联车钩螺纹锈蚀、松动，导致两组车辆不能有效连接，发生分离事件。事件发生后车辆由工程车救援回库，未造成人员伤亡。

3.1 危险和有害因素分类与作业活动划分

根据城市轨道交通运营特性以及设施设备运行和检修经验，为使生产过程危险和有害因素分类在实际操作中更有针对性，根据国家标准GB/T 13861—2009《生产过程危险和有害因素分类与代码》，分别从人、物、环境和管理等4方面提出长春轨道交通危险和有害因素分类表，包含12类二级代码和54类三级代码，具体见表5。

表5 长春市轨道交通危险和有害因素分类表

3.2 风险识别

根据城市轨道交通检修作业模块，对车辆检修活动作业进行划分，主要包括检查作业、电焊作业、架车作业、切割作业、砂轮机作业、探伤作业、充电作业等。

风险识别通常从两方面入手：一是依据轨道交通车辆的运行和检修数据，对运营过程发生的因车辆故障引起的事故/事件以及检修发现的车辆设备故障进行总结分析；二是搜集整理其他城市车辆故障情况，比较车辆设备和修制修程，提炼危险和有害因素，或依赖评估人员经验，预判可能存在但尚未表现的危险和有害因素。

对于此次列车分离事件，事后评估人员进行了分析，主要原因为重连连接处螺纹副锈蚀，导致防松失效，螺纹副松动。同时存在螺纹尺寸加工超差可能，经过近2年的交变载荷作用及磨损，螺纹副逐渐失效，导致中心轴螺母与中心轴相对脱出。事故发生前，长春轻轨3号线检修人员一般通过目测方式对重联部位进行检查，该方式难以发现螺纹副松动问题，最终导致了车辆出现分离事故。因此，确定危险和有害因素为重联连接处螺纹副锈蚀，属于检查作业，分类为B1-3设备故障。

3.3 风险分析

风险分析的主要步骤如下：

（1）评估人员分别独立确定发生事故/事件的可能性L、暴露于危险环境的频繁程度E，以及发生事故/事件产生的后果C；

（2）全体评估人员对分析结果进行多轮讨论和探讨，最终形成一致意见；

（3）根据表1～3中的取值规定，对3个参数分别赋值。

风险分析流程如图1所示。

图1 风险分析流程图

短编组列车重联连接处螺纹副锈蚀事件在长春轨道交通运营中尚属首次，同时由于短编组列车重联技术在城市轨道交通领域应用时间较短，国内采用类似技术的城市轨道交通系统较少，也未见有类似事件报道。因此，评估认为：短编组列车重联连接处螺纹副锈蚀这一危险和有害因素发生概率较低，综合评定其出现的可能性L为“可能，但不经常”，取值为3；暴露于危险环境的频繁程度取值E为1；考虑到可能由于列车分离出现人员死亡或重伤、重大财产损失，后果C取值为15。

3.4 风险评价与应对

根据式（1）进行计算，短编组列车重联连接处螺纹副锈蚀这一危险和有害因素风险值D为45，在风险等级为4的取值范围内，即为一般危险，可以容忍。

风险评估工作可以指导责任单位正确认识事故/事件性质，制定合理的管控措施。车辆检修风险应对措施通常包括技术措施和管理措施：技术措施包括调整修制修程、提升检修仪器自动化和智能化程度等；管理措施包括建立检查监督和奖惩机制、加强员工教育培训等。风险控制措施应具有可行性、可靠性、先进性、安全性和经济性，并确保可实施。

基于以上因素，长春市轨道交通集团综合考量后更换了相应部件，未调整相关修制修程，将此项危险和有害因素纳入企业风险评价表，见表6。技术措施调整后，至今未再次发生类似事件。

表6 风险评价表

4 不确定性分析

作业条件危险性评价法简单易懂、使用方便，在数据不充分条件下可依赖评估人员经验进行初步风险分析。但也应注意到，作业条件危险性评价法的风险评价过程存在以下不确定性。

一是评估人员能力可能导致评价结果存在偏差。作业条件危险性评价法的实施对评估人员经验依赖性较高，对相同的危险与有害因素，经验丰富人员的评估更贴近实际情况。评估人员如果发现问题、总结分析问题和预见问题的能力不足，可能给出过于乐观或悲观的意见，这会导致评价结果偏差。

二是应用场景可能导致风险分析结果不同。功能不同、客运量差异较大的线路，即使存在相同的危险和有害因素，其引发的后果大多也会有差异。例如城市轨道交通网络中的骨干线路，突发事件会在线网内传播，造成影响比较大；相较而言，对尚未形成网络的城市轨道交通系统，突发事件造成的后果可能小一些，C的取值也会较小，从而风险等级相对较低。

三是可能造成对后果严重但发生可能性较低的危险和有害因素重视程度不足。在某些情况下，一些后果严重但发生可能性较低的危险和有害因素，与后果轻微但发生可能性较高的危险和有害因素相比，计算得到的风险等级要低。这样可能导致对后果严重但发生可能性较低的危险和有害因素的管理资源不足、监管意识不够，导致灾难性事故的发生。

5 结语

利用作业条件危险性评价法，对车辆检修作业风险进行了分析和评价，探讨了该方法在城市轨道交通车辆检修作业风险评价中存在的不确定性。研究结果表明，作业条件危险性评价法可用于数据不充分条件下依赖评估人员经验进行车辆检修作业的初步风险分析。该方法对评估人员经验有较高要求，必须具备一定的知识储备、实践和管理经验，同时应做好车辆运行及维修数据的收集和分析，为风险评估提供更多证据。此外，还应根据场景不同进行合理分析，对后果严重但发生可能性较低的危险和有害因素要给予足够重视。