基于鱼刺图和事故树法剖析郑州地铁5号线“7.20事件”

张婧姝,胡 琳,赵丽鲜,杨晓玲

（北京联合大学,北京 100101）

0 引言

近年来，随着城市轨道交通的快速发展，城市轨道交通成为城市公共交通体系中的重要组成部分，越来越多的居民选择城市轨道交通作为其主要出行方式。同时，伴随着全球气候变化，越来越多的内陆地区受到洪涝灾害的影响。尤其是在极端恶劣天气下，暴雨对城市轨道交通的运营带来了很大影响。郑州地铁暴雨事故的发生带来了巨大的生命和财产的损失，为人们敲响了警钟。分析郑州地铁暴雨事故产生的主要原因对于未来城市轨道交通在极端天气下保障地铁安全运行和人员安全具有重大的现实意义。

该文采用鱼刺图与事故树相结合的方法寻找郑州地铁5号线“7.20事件”的发生原因，能够直观明了地描述出事故的因果关系，具有逻辑性强和思维清晰等显著优势。采用该种方法不仅可以找出导致事故发生的直接原因，还可以了解基本事件对事故的影响程度[1-2]。

1 郑州地铁5号线“7.20事件”鱼刺图分析

导致郑州地铁5号线雨水倒灌致使事故发生的因素较为复杂，因此先采用鱼刺图对潜在事故发生的原因进行分析，使复杂的事故变得系统化、条理化，从而找出导致事故发生的根本原因，制定相对应的事故预防对策。运用系统安全工程理论从人、机、管理、环境四个方面对郑州地铁5号线“7.20事件”进行分析，并编制鱼刺图，如图1。

图1 7.20事件鱼刺图分析

从图1中可以看出发生郑州地铁5号线“7.20事件”的主要原因主要有4点：

（1）极端恶劣天气特大暴雨对郑州地铁造成的影响。

（2）工作人员及乘客缺乏对极端天气的危险意识且应急意识薄弱。

（3）郑州地铁的设备防洪防汛能力差。

（4）应急运营调度能力不足[3]。

归结为以下四个方面：

环境因素：极端暴雨，内涝严重，河道问题，城市硬化面积增加。

物的因素：挡水墙被冲垮，防洪设施能力差，排水体系能力不足[4]。

人的因素：判断失误，安全意识薄弱，对潜在危险意识不足，人们对灾害的应对能力差。

管理的因素：调度运营不到位，人员应急培训不到位，提前预防不到位。

2 郑州地铁5号线“7.20事件”事故树分析

郑州地铁5号线停运是因为郑州地铁5号线五龙口停车场及其周边区域发生严重的积水，积水冲垮出入场线墙进入正线区间，造成郑州地铁5号线列车在海滩寺街站和沙口路站隧道列车停运。

郑州地铁5号线“7.20事件”造成了极大的人员伤亡和经济损失。郑州地铁“7.20事件”的出现，是由于多层安全网被打破，多方面诱发因素所引起的。

其中主要因素包括：气象预报、防汛决策、地铁应急处置等。

事故发生的原因与鱼刺图分析的结论相结合，编制相应的事故树，如图2所示。表1中是各基本事件的含

表1 各基本事件的含义

图2 “7.20事件”事故树

义[5-6]。

等效事故树如图3所示：

图3 “7.20事件”等效事故树

2.1 计算事故树的最小割集

最小割集是指能够引起顶事件发生的最少数量的基本事件[7]。利用布达尔代数表示式（1），求出郑州地铁5号线“7.20事件”发生的可能途径。

根据式（1）计算得出：

得到10个最小割集，分别为：

得出的10个最小割集中的每一个最小割集代表一种可能导致郑州地铁5号线“7.20事件”发生的基本事件组，共有10途径条可能导致郑州地铁5号线“7.20事件”发生。

2.2 计算事故树的最小径集

郑州地铁5号线“7.20事件”事故成功树见图4所示。

图4 “7.20事件”成功树

同理，运用布尔代数法得到成功树的4个最小割集，根据相互对偶关系，事故树的4个最小径集分别为：

根据上述结果得出，共有4个最不可能导致顶事件发生的基本事件集合，只要每一个最小径集中的基本事件都不发生，顶事件就不会发生。

2.3 结构重要度分析

结构重要度分析是从事故树的结构上来分析各个基本事件的重要程度，不考虑各个基本事件的发生概率（或者假定各个基本事件发生的概率相同），分析各个基本事件的发生对顶事件的发生所产生的影响程度。基本事件的结构重要程度越大，则对顶事件的影响程度就越大。

结构重要度公式如下：

式中，Iφ(i)——第i个基本事件的结构重要度；k——最小割集的总集；nj——第i个基本事件所在的第j个最小割集中的基本事件总数，j=1,2,3,...,k。

根据式（2）计算各个基本事件的结构重要度。

根据上述计算，结构重要度从大到小的排序为：

通过以上分析可以看出：各部门沟通协调能力差为最重要的因素；其次是极端天气频发、城市硬化面积增加、防汛设备不足、防汛设备使用不正确、防汛设备性能差、防汛设备故障；再者是河行洪断面缩小、部分河段堵塞、风险预判能力差、安全意识薄弱、人员应急培训不到位。

3 郑州地铁5号线“7.20事件”预防措施

根据事故树分析结果可知，该事故共有10个割集、4个径集，即导致顶事件发生的有10种可能性，因此可以从以下几个方面采取措施进行事故的预防：

（1）提高城市整体的防灾减灾的能力。提高地铁、车站等公共设施的防洪能力。将城市轨道交通中的站点与周边区域、建筑物、停车场等相结合建立“海绵地铁”。严格管控非法侵占河道的行为，保障河道排水能力，强化城市安全工程建设。

（2）增强有关灾难预防措施的宣传和教育，加强人们对风险的预判能力，加强对潜在危险的重视度，增强全社会风险意识和自救能力。

（3）开展应急管理体制改革，开展应急预案评估，完善健全责任制度和联动机制，出台更加详细的应急预案、协调处理方案和调度方案。有关部门要提高领导人员的风险意识和应急处理能力。

（4）完善和加强城市轨道交通防洪防汛设备配备。在应对突发洪涝灾害的情况下，能够及时预防，提升城市轨道交通防灾减灾的能力。

（5）增强对地铁工作人员等有关交通部门有关突发事件、应急处理方面的培训。在面对突发情况下，能够有效地进行沟通协调。在灾害发生前开展综合研讨和社会动员等，在灾害发生时合理进行指挥调度。

郑州地铁“7.20事件”是一次重大人员伤亡责任事件。事件中暴露出了应对措施不到位、应急响应滞后、应急处置不到位等诸多问题。在面对突发灾情的情况下，如果能够从该事件中吸取经验教训，完善应急措施预案等措施就能够有效地预测和防止重大事故的再次发生。例如各个部门之间联络沟通及时，相互协调，做好相关的预案，工作人员做好应对紧急事件的技能培训，提高硬件设施的条件等可以在预测出可能发生的危险后能够有效地采取措施，就可以达到控制事故发生情况、减小事故发生的概率、最大限度减小事故带来的人员及财产的损失。

4 结语

特大暴雨等极端天气的发生关系到国家安全、经济安全、社会安全以及人民的生命财产安全等诸多方面。因此，各部门应为有效应对突发灾害完善应急机制的建设和应急预案的制定，保障人民的生命安全与财产安全，将灾害带来的严重后果降低到最小，保障人民出行安全，降低风险。

导致郑州地铁5号线“7.20事件”发生的原因涉及多个方面。该文运用事故树和鱼刺图分析法，分别从人、机、环境、管理四个方面对导致事故的影响因素进行分析。分析得出该事故树有10个最小割集，4个最小径集，同时对12个基本事件的结构重要度进行了计算以及排序，最后根据基本事件结构重要度的排序情况总结得到导致发生郑州地铁5号线“7.20事件”的最重要的因素。最后，根据以上事故树和鱼刺图的分析结果，制定出相应的解决措施，这些方法可以为日后地铁应对紧急自然灾害提供参考。