箱涵下穿既有铁路施工风险评估方法

文 / 中国铁路济南局集团有限公司济南通信段 李储星

箱涵下穿铁路通信系统是高速铁路运营系统最重要的组成部分之一，是实现高速铁路行车安全调度，确保铁路运输效率及统一指挥管理的信息传输技术方式。因此，研究箱涵下穿既有铁路施工通信风险评估方法。通过既有铁路施工通信概述与风险表现，提出了最低合理通行原则法、通信风险矩阵评估法、故障树分析法的评估方法，对于防范潜在的通信风险起到了至关重要的作用。

引言

铁路通信系统是高速铁路运营系统最重要的组成部分之一，是实现高速铁路行车安全调度，确保铁路运输效率及统一指挥管理的信息传输技术方式。高速铁路无线通信系统通过传输语音、数据及图像等信息确保铁路的运营行车调度管理，设备监测，防灾预警等信息的正常传输；同时铁路通信也可以为紧急情况下的紧急救援和救援提供更加有效和及时的信息传输渠道。铁路通信系统一旦出现故障，全国铁路系统的运营都将处于瘫痪状态，这将直接给国民经济和人民的生命和财物生命安全带来极大的危险。

针对铁路业务和通信相关技术的发展现状，铁路无线通信系统的发展将跳过 3G技术而直接采用以4G移动通信为基础的LTE（Long Term Evolution，长期演进）技术。LTE-R铁路专用移动通信系统所采用的主要技术有：MIMO（Multiple-Input Multiple-Output，多输入多输出）技术、OFDM（Orthogonal Frequency Division Multiplexing，正交频分复用）技术、自适应技术、小区干扰控制技术等，能够有效提高通信速率、频谱效率，降低传输时延，系统较 GSM-R更为灵活且能够承载更多的铁路业务，所以铁路专用通信系统的演进是必然趋势。

既有铁路施工通信概述与风险表现

既有铁路施工通信潜在风险概述

铁路通信安全管理对于整体的项目建设非常关键，在实际的建设进程中，管理人才的安全素养的提升以及管理水准的优化，有助于有效控制多方面消极要素对于项目所构成的负面影响。

在较长时间的发展过程中，建筑工程都被当作项目管理的重要内容。安全管理关系到后期使用人员与诸多项目参与人员的人身安全，无论是施工单位还是建设单位皆应高度重视项目管理安全问题。尤其在项目施工中，安全生产责任制必须始终贯彻。有效确认多个级别责任主体的具体责任与义务等信息，有效确认各种主体在项目推进中应当承担的责任，这也属于基础的安全管理制度之一。

对于实际的项目项目管理程序而言，基于宏观以及微观的两大视角推进配套的安全管理工作。宏观层面的定义，重点基于政府以及主管机构的视角着手工作，作为针对施工单位相关安全产出的有效管理。微观层面的该部分工作，会影响工程建设的各个详细进程。其中主要涵盖最初的确定阶段，后续的实施以及管理等基本阶段，通过各个阶段的明确与深入研究，着手构建更加详尽与强力的安全责任规范，确保各个工序所产生的问题都能够追责到相应的个体，构建适用于全体工人的安全认知，所有工人在参与工作前要求开展配套的技术以及意识培训工作，确保所有参与项目的人员，都有符合要求的安全生产素养。

既有铁路施工通信潜在风险表现

综合上文的阐述分析，通过对当下铁路改造项目中人员、机械设备、资源设备等多个方面的安全风险分析，可以观察到发现此次项目一共面临着15个可能性的安全风险，比如人员因素、材料因素、机具因素、环境因素、组织管理因素等等。在项目开始前以及推进的环节中，我们需要对存在的风险进行针对性风险识别与研究，同时对可能造成的事故问题进行积极面对，这样才能保障工程项目得到稳定推进。

高铁项目目前的安全风险管理问题中，最主要的是组织结构的问题，当前高铁通信工程风险管理中所实施的组织结构是直线职能式结构，在这种结构中，组织各个部门之间在横向交流和联系方面比较差，很容易发生与实际脱节的情况。此外，公司项目组的各个职能部门之间或者直线部门之间往往会存在着目标不统一的现象，这就造成了在实际的工作中会发生各种矛盾。尤其是那些需要多部门进行配合和合作的事项，很难明确对相关的职责进行划分，这就加大了安全风险发生的概率。

在高铁通信工程风险管理中，如何解决效率与安全的问题是风险管理中存在的一个主要矛盾，如何保证整个项目的安全、高效运行是当前组织结构中非常重要的一项考验。

尤其是在应对一些突发事件或特殊情况的时候，组织内部必须要树立起安全风险的意识，按照组织的相关规定开展相应的工作，保证组织的上下级之间进行有效的配合和合作，尽快解决风险问题，以使整个项目能够正常运行。高铁通信工程风险管理中，由于组织架构存在着这些问题，往往可能会导致组织如果发生安全风险事故，在后期的事件分析以及责任人的追究方面也会难以有效进行，责任的相关人不能得到确定。而且，追查流程不明也会使得工作人员在工作中有很大的侥幸心理，员工难以从整个事件中得到教育，项目风险的发生率不能得到明显控制。

既有铁路施工通信潜在风险评估方法

通信风险矩阵评估法原理

针对施工铁路通信系统的特定经营风险，人们通常通过风险矩阵对其加以评估，根据经营风险的等级以及落在经营风险矩阵的范围确定了对其采用的对策。其评估方式分为轻微、次要、严重、灾难性4个等级。

对于风险的发生概率、危险的严重等级和对危险的接受程度，都采用了数字化的语言表述。风险的评估方法按照以下步骤进行。1.确定风险的模糊指标集合；2.确定评价专家组，给出每一名专家的评价结果权重；3.专家进行评价；4.通过带权重系数的平均法，对研究结论加以综合；5.判别结果对于发生次数的隶属度，最大隶属度即为该风险的等级。

通信风险矩阵评估法应用

通信风险矩阵评估法主要包括矢量长度法(平方和法)、乘积矩阵主分量法、概率矩阵主分量法，具体应用如下：

矢量长度法(平方和法)：其思想基础是变量与其它变量的关联性越强，变量就越重要。用变量之间的匹配数作为变量之间关联性的度量指标，即可确定变量两两之间的关联性大小。

乘积矩阵主分量法：该方法的思想基础是，矩阵R的行表现了某个变量与其它变量的密切程度。如果把单元看作m维空间中的点，则可以找到那样一个向量，它使所有点在它上面的投影平方和达到最大，该向量反映了诸地质变量所表征的m维空间的一个特征方向。如果将该向量看成是m维空间中的一个特殊点，该点与所有模型单元都最大程度地相似。

概率矩阵主分量法：以上两种方法均是建立在变量匹配数的基础上，概率矩阵方法是考虑变量之间的匹配概率，通过变量之间的匹配概率计算，形成匹配概率矩阵P，它的元素反映了第i个变量和第J个变量的匹配概率大小。这也是两变量关联性的一种度量，仿照乘积矩阵主分量法，求匹配概率矩阵P的最大特征值所对应的特征向量。该特征向量的各个分量即可作为诸变量的权系数。在实际应用中，用变量之间的匹配频率代替匹配概率即可计算出匹配概率矩阵P。

用以上三种方法求得变量权后，即可用特征分析模型计算统计单元联系度，再对比模型单元与预测单元的单元联系度相对大小，进而确定预测单元的通信有利程度。本次预测工作采用的是其中的矢量长度法，取值采用二态取值方式。

通信风险矩阵评估法结果

通信风险矩阵评估法是能够对系统中的危险进行识别并进行定性定量分析的安全分析评价方法。矩阵分析法不仅能够为安全分析评价中分析出系统所存在故障的主要原因，还可以分析得到影响系统产生故障的潜在因素。

矩阵分析法是一种逻辑分析的方式，对于系统中所处的任意子系统产生故障导致系统整体产生高危险性的故障后果进行分析。在安全分析领域中，针对由多子系统构成的复杂系统，任意非严重子系统故障因子多个组合导致对于系统整体产生不可挽救的影响，危害整个系统的运营安全。

矩阵分析法可以通过对系统所能造成危害最大具有严重性破坏的事故作为子事件，分析得到可能导致其发生的所有子事件的集合，对其进行安全控制以此来保证系统的安全稳定性，降低系统的风险，矩阵分析法在安全风险分析中的有如下作用：1.在子系统中发现能够使系统整体安全产生致命故障危害的概率；2.在进行系统设计时，从安全的角度对系统结构进行分析；3.针对系统中的设计缺陷以及导致系统故障的主要致命性缺点进行系统优化；4.对于不同的系统优化方案进行故障分析安全评价，为系统的安全改进提供方案选择。

结论

综上所述，运用模糊理论对风险进行评估的方法在现代铁路信号控制系统的风险分析中，有着很重要的应用前景。无论是在通信控制器的研究阶段，或是在通信控制器的工程阶段，模糊理论中对风险做出评估的方式都可以破解传统统计分析结果所欠缺的困难，并且还可以发挥专家的技术经验优势，把有限的统计分析结果和专家经验以及专家的理论推理组合起来，对通信控制器的风险进行合理评估。