浅谈事故树在铁路调车脱轨事故分析中的应用

台德清

（中国铁路成都局集团有限公司 成都北站，四川 成都 610512)

1 调车脱轨事故原因分析

调车作业是铁路行车的重要组成部分，是确保完成运输任务的关键环节。近年来，随着社会物质需求的增长和人们出行需要[1]，铁路行车办理辆数大幅增加，加上新线开通、新设备投入、新职人员不断补充到调车作业岗位上及不良作业环境的影响，给调车作业带来一定的安全隐患[2-4]。常见的调车事故主要有调车冲突、脱轨、火灾、爆炸、相撞、车辆溜逸等。调车脱轨是调车事故的一种主要表现形式，主要是指机车车辆车轮落下轨面，冲上、冲入车档或脱轨后自行复轨的行为。调车脱轨可能造成不同程度的人员伤亡、经济损失及中断行车。因此，对常见的调车脱轨事故案例进行搜集汇总，分类列出脱轨事故主要表现形式及原因分析如下。

（1）编组站驼峰溜放脱轨。一是调车机在牵引车辆上峰时，车列越过峰顶高柱信号机后，所越过的短进路出现红闪后留有白光带。驼峰信号员对白光带进行解锁，开放高柱信号机，进行自动溜放作业。车辆未完全出清峰顶道岔时，该道岔突然中途转换，造成该车辆及后续车辆在峰下脱轨。二是驼峰溜放作业时，车辆在运行到三部位减速器下端，与减速顶滑动油缸体碰撞，轮对爬上减速顶活塞帽后，轮缘掉入减速顶与钢轨间隙，造成车辆脱轨。主要原因分析：设备故障时盲目图快、应急处置不当，车辆、线路检查不彻底。

（2）拉铁鞋运行造成车辆脱轨。一是中间站调车取送车作业时，由于调车人员作业检查不到位，粗心大意，造成铁鞋漏拆除，致使调车作业过程中拉铁鞋运行，造成车辆脱轨。二是中间站到发线作业量较大时，由于调车人员作业互控不到位以及新职人员作业不熟悉，工作中顾此失彼、忘记拆除铁鞋，致使进出站车列拉铁鞋脱轨。三是编组场有安设铁鞋防溜规定的，调车作业人员检查线路不彻底，导致铁鞋未拆除，调车机牵车拉铁鞋运行时，铁鞋与辙岔根部发生作用力，造成车辆脱轨。主要原因分析：调车人员存有侥幸心理，检查线路不彻底，作业联控不到位。

（3）专用线取送车防护失效脱轨。一是调车机在接轨专用铁路调车作业时，专用线及调车人员未确认道岔开通位置，司机中断瞭望未要道还道，导致机车车辆运行时挤岔脱轨。二是调车机在货场推进作业时，调车人员在与进路操控人员联系确认道岔开通后，调车指挥人显示推进信号，压上带脱轨器的装卸作业防护信号，致使车辆脱轨。三是调车作业推进时，前端撞上尽头线挡车器或尽头站台，导致车辆轮对脱轨。主要原因分析：防护脱轨器拆除不及时，调车领车人员观察线路不仔细，调车联控不到位，信令传达不及时。

通过归类以上调车脱轨事故典型案例，结合现场实际，从人、设备、环境[5]3 方面分析得出调车脱轨事故主要影响因素如表1 所示。

表1 调车脱轨事故主要影响因素汇总表Tab.1 Summary of main factors influencing shunting derailment

2 基于事故树模型的调车脱轨事故定性分析

构建调车脱轨事故树模型，获得事故树结构函数式，利用求解安全树最小割集的方法得出事故树的最小径集，通过对基本事件结构重要度系数求解排序，得出影响事故发生的基本事件及其逻辑关系，并进行综合判断和分析[6-8]。

2.1 构建调车脱轨事故树模型

（1）事故树的定义。根据系统分析原理，任何一个事故均由多层条件构成，其本身有着更细的结构。为此，根据因果逻辑关系，将不同层次的致因事件用逻辑门符号及连接线连接起来，建成的树状模型称作事故树。

（2）事故树事件及逻辑门符号表示。事件分为顶事件、中间事件及基本事件。逻辑门分为与门、或门。事故树结构符号图如图1 所示。

图1 事故树结构符号图Fig.1 Diagram of the symbols for fault tree structure

（3）构建调车脱轨事故树模型。首先，确定调车脱轨事故顶事件T。其次，结合典型事故案例对事故发生的成因进行分析，对造成事故的环境因素进行全面的调查研究，列出的调车脱轨事故影响因素，即8 个中间事件(M1～M8)。然后，对发生的直接原因进行逻辑判断，找出发生事故的间接因素，即15 个基本事件(X1～X15)。最后，逐项确认影响因素是否超出边界范围，确定各有关项目的逻辑关系，画出调车脱轨事故树模型如图2 所示。

图2 调车脱轨事故树模型Fig.2 Fault tree model of shunting derailment

2.2 调车脱轨事故定性分析

（1）列出事故树的结构函数。利用布尔代数的基本概念，结合各基本事件发生状态，列出调车脱轨事故树结构函数为

(2）得出事故树的最小割集。最小割集即导致顶事件发生的基本事件的集合。在调车脱轨事故中，最小割集就是能造成该事故发生的基本事件的集合，也就是每个割集中的基本事件发生时，顶事件就会发生。利用布尔代数的运算法则，对上述结构函数式进行简化，得出最小割集为

（3）计算事故树的最小径集。最小径集即保证顶事件不发生时所必须的、最低限度不发生的基本事件集合。在调车脱轨事故中，最小径集即是保证不会发生调车脱轨事故的基本事件的集合。事故树与安全树对偶，事故树的最小径集即为安全树的最小割集，计算公式为

式中：T"为T 该事件的对立面，即不发生该事件；M "i为Mi中间事件的对立面，i = 1，2，…，6；X "j为Xj基本事件的对立面，j = 1，2，…，15。

同样，利用布尔代数运算法则，对安全树的结构函数式进行化简得出安全树的最小割集，即事故树的最小径集为

（4）对基本事件进行结构重要度分析。结构重要度是指事故树中基本事件的发生对顶事件的影响程度。事故树中最小割集由多个集合组成，通过科学方法对每个基本事件进行重要度系数排序，排在前面的，结构重要度较高，排在后面的结构重要度较低。通常用到的计算结构重要度系数的方法有直接排序法、粗略计算法和结构函数法。直接排序法简单易行，精确度不高，适用于较简单的事故树直观定性分析。粗略计算法是假定事故树中每个最小割集发生概率相等，再对每个基本事件在每个最小割集中所占比重求和加权得到的。结构函数法，是利用事故树的结构函数，根据基本事件发生与否对顶事件的发生影响计算结构重要度系数的方法，该方法较为精确。采用结构函数法对调车脱轨事故树进行基本事件定性分析。根据结构重要度系数，计算调车脱轨事故基本事件结构重要度系数，然后对其进行结构重要度排序。

调车脱轨事故基本事件结构重要度系数IΦ(i)可以表示为

式中：n 表示基本事件个数；Mi表示第i 种X 事件发生和不发生时导致顶事件发生的状态组合数；2n-1表示第n 个X 事件发生和不发生时导致顶事件发生，其余n - 1 种X 事件状态组合数；1i表示第i种X 事件处于发生状态；0i表示第i 种X 事件处于不发生状态；Xjk表示状态表中序号为k 时第j 种X事件发生与否状态；(1i，Xjk)分别表示第i 种X 事件发生时序号为k 时状态表中其他X 事件发生与不发生状态组合；(0i，Xjk)分别表示第i 种X 事件不发生时序号为k 时状态表中其他X 事件发生与不发生状态组合；φ (1i，Xjk)表示第i 种X 事件发生时序号为k 时状态表中顶事件发生的状态；φ (0i，Xjk)表示第i 种X 事件不发生时序号为k 时状态表中顶事件发生的状态。

通过对15 个基本事件状态值进行列表，得出顶事件的结构函数值，计算出现导致顶事件由不发生变为发生这种情形的状态个数，经公式计算得出

由此得出调车脱轨事故树各基本事件结构重要度排序为I (1) ＞ I (14) ＞ I (11) ＞ I (5) = I (6) ＞ I (10) ＞I (2) = I (3) = I (4) = I (12) ＞ I (7) = I (8) = I (13) ＞ I (15) ＞ I (9)

由以上计算结果得出，在调车脱轨事故中，调车人员检查不彻底、司机没有采取制动措施、减速信令按压不及时是导致事故发生的主要原因，培训针对性不强、培训形式单一、停车信令按压不及时、计划编制标注缺项、重点盯控不到位、风险研判缺陷、减速顶故障是事故发生的次要原因，专项整治开展不力、对规对标检查不深入、司机瞭望不彻底也会导致事故发生，脱轨器没及时拆除及新职人员作业不熟悉也可能导致事故发生。

3 防止调车脱轨的对策

（1）深刻吸取典型事故教训。一是召开安全事故反思会，组织调车人员对典型调车脱轨事故案例进行学习，反思自身存在的问题，及时填补漏洞，做到举一反三，对规对标全力查找自身存在的风险研判缺陷。二是开展安全大检查专项整治活动，明确检查计划内容，包括检查时间、项点和对象，抓好检查问题整改销号。三是对调车人员开展培训教育。培训教育内容要有针对性，培训形式可采取脱产或半脱产学习、网络考试等多种方式，确保培训质量和效果。

（2）强化设备“用、管、修”制度执行。一是在调车作业前，调车人员要对减速顶、停车器、减速器、脱轨器、铁鞋、道岔、信号灯等线路设备情况进行检查，确保良好的调车环境及设备正常使用。二是按照设备管理分工，各设备管理部门要建立设备管理制度。例如，铁鞋使用部门，要对铁鞋涂有编号并对铁鞋的安撤实施动态管理，通过防溜警示牌使用、防溜登记簿填记、记录仪摄录等方式来提示提醒铁鞋所处位置及安撤状态。三是对过期设备要及时清理并进行维修，不具备维修价值的，要申请报废及时更换。各设备管理部门要掌握调车设备性质、用途、使用年限、维保期限等关键项点，完善设备信息报告制度，特别针对减速顶、铁鞋等行车自管设备开展报废期常态监控。

（3）严格执行调车作业标准。一是调车领导人要严格按照《铁路技术管理规程》《普速铁路行车组织规则》《车站行车工作细则》进行调车作业计划编制，详细标注注意事项，做好交接班作业检查，确保调车人员具有良好的精神状态和熟练的操作技能，重点加大对新职调车人员的作业动态掌控。二是调车人员要明确各自分工，按照调车指挥人的安排，严格执行调车取送、溜放作业，做好调车联控确认，特别是在轨道电路分路不良区段调车作业、到发线及专用线联控时用语要规范标准及时。三是在往安设脱轨器的货场取送车时，前方领车人员要加强对进路、信号的瞭望检查，加强联控确认，确定防护脱轨器安设状态。

（4）做好调车脱轨事故应急处置。一是调车人员在调车作业过程中，发现有拉铁鞋或压脱轨器风险时，及时按压停车信令按钮，指挥机车车辆及时制动，把事故影响控制到最小状态。二是在驼峰溜放作业时，确认进路道岔加锁开通正确，发现有车辆溜放后脱轨，及时排查周边环境，有无影响伤及人员，及时报告上级安排救援起复。三是机车乘务员要做好调车作业进路、信号瞭望检查，严格执行调乘联控制度，动车前全面排查可能造成脱轨事故的潜在隐患，发现异常情况及时采取制动措施，尽可能地防止事故发生。

4 结束语

研究通过大量案例分析查找调车脱轨事故主要因素，利用科学的分析方法，得出有效防范调车脱轨应采取的主要措施，加强安全培训，强化设备监督，坚持作业标准，做好应急处置，以避免调车脱轨事故。由于调车脱轨事故案例的局限性，调车脱轨影响因素分析不够全面，致使事故树层次结构和理想模型存在差距。然而，从安全预防的角度出发，对调车脱轨事故树进行最小割集、最小径集及结构重要度分析是安全事故分析的一种有效方法，对预防和减少调车脱轨事故有一定的启发意义。今后，应强化对事故案例的搜集研究，增加事故因素数量，强化事故因素质量，更加科学地分析影响事故的主要因素。