基于FTA轨道交通运营安全事故分析

1基于FTA的轨道交通运营安全事故分析安全保卫部姜楠楠摘要通过对轨道交通运营安全事故的统计分析，笔者对轨道交通运营系统中发生率最高且灾难性最大的火灾事故，运用事故树分析法进行分析，针对这些因素提出了一些预防与针对性的对策措施。对于改善城市轨道交通运营安全的现状，具有一定意义。关键词：轨道交通；运营安全；火灾事故；事故树分析法；影响因素；对策措施。第一章绪论1.1问题的提出虽然城市轨道交通的安全性远高于其他交通方式，但由于城市轨道交通运营系统的安全关系到城市数以百万计乘客的安全正点出行，从根本上而言其社会效益远大于经济效益，所以必须不断地研究和提高整个系统的安全性与可靠性。1.2论文研究的主要内容与方法在本课题中我们运用事故树分析方法主要对火灾事故进行系统分析，重点剖析典型案例，对引起事故发生的人员、设备、环境等因素进行系统地研究，从而建立事故树，通过建立事故树我们可以清清楚楚了解到发生事故的各种可能性，进一步进行定性分析，求出事故树的最小割集，确定各基本事件的结构重要度排序。从而提出有针对性的对策措施，减少或避免火灾事故的发生。第二章事故树分析法的原理及应用2.1事故树分析法的基本原理事故树分析法是一种图形演绎方法，它可以围绕某特定的事故作层层深入的分析，在清晰的事故树图形下，表达系统内各事件间的内在联系，反映单元故障与系统事故之间的逻辑关系，便于找出系统的薄弱环节。事故树分析法具有很大的灵活性，不仅可以分析引起系统发生故障这一事件的各种直接的或间接的原因（例如硬件、软件、环境、人为等因素），而且可以在这些原因间建立逻辑关系，并用逻辑框图（即事故树）表示。事故树以图形化的方式表示了在一个系统内故障或其它事件之间的交互关系。在事故树中,底事2件通过一些逻辑符号（如与门和或门）连接到一个或多个顶事件。顶事件一般指危及系统的事件或不希望发生的事故。底事件通常指部件故障或者是人员的错误操作。进行事故树分析的过程，是一个对系统更深入认识的过程。要求分析人员把握系统内各要素间的内在联系，弄清各种潜在因素对事故发生影响的途径和程度。因而许多问题在分析的过程中就会被发现和解决，从而提高系统的安全性。2.2事故树分析法的基本步骤事故树分析法的基本步骤：（1）定义事故类型或系统故障，确定系统故障事件，即“顶事件”；（2）建立事故树；（3）进行定性分析。2.3事故树的定性分析割级与径集是事故树分析中的两个基本概念，引起顶上事件发生的最起码的基本事件的集合叫做最小割级；而不引起顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合叫做最小径集。对事故树的定性分析我们经常采用最小割级的方法，就是利用引起发生事件的基本事件链来发现系统的薄弱环节，进而采取改进措施，提高系统的可靠性。设事故树中有n个基本事件1X，2X…nX，而K为由其中某些基本事件组成的集合niiiiXXXXK321（1）当K中基本事件都发生时，顶事件必发生，此时则称K为事故树的一个割集。若K中去掉任意一个基本事件后就不再是割集时，则称此时的K为最小割集。最小割集的求解方法有行列法、结构法和布尔代数化简法。最小割级表示系统的危险性。求出最小割级可以掌握事故发生的各种可能，为事故调查和事故预防提供方便。要达到预防事故发生的原则，也就是说要使事故树的顶端事件不发生，也可以求出该事故树的最小径集，应按照对偶原理，运用布尔代数化简其结构函数，然后还原成事故树结构式，就可以得到最小径集。最小径集表示系统的安全性，求出最小径集我们可以知道，要使事故不发生，有几种可能方案。最后我们可以利用最小割级进行结构重要度分析。第三章轨道交通运营事故的原因分析—以火灾为例3.1国内外轨道交通运营安全事故概述通过截止对2009年以来国内外轨道交通运营安全事故进行调查，共获取1533起事故数据，其中国外事故66起，国内事故87起。尽管收集的数据不可能囊括所有城市轨道交通运营过程中发生的事故，但本论文所收集的数据仍具有一定的代表意义。根据收集的事故数据，城市轨道交通运营安全事故分为火灾、列车脱轨、列车相撞、拥挤踩踏、乘客坠轨、停运、恐怖袭击7种类型。具体情况见下表1：表1国内外轨道交通运营安全事故统计事故名称事故数量事故所占比例火灾5234%列车脱轨139%列车相撞1510%拥挤踩踏21%乘客坠轨1912%停运4026%恐怖袭击128%通过对国内外轨道交通运营事故后果统计，发现火灾事故造成后果最为严重，具体情况见表2：表2国内外轨道交通运营事故后果统计别类死亡人数伤亡人数设备损失严重度分级火灾80957568辆车被毁灾难性的恐怖袭击32881811辆车被毁灾难性的列车脱轨9272—严重的列车撞车10232—严重的拥挤踩踏55——严重的中毒窒息125000—灾难性的其他事故只是停运，无人员伤亡通过以上的分析证明，火灾事故不仅是轨道交通运营安全事故中的高发事故而且所造成的损失也是最大的，如果对其进行分析，提出有效的对策措施，将有效得减少运营事故的发生，所以在本论文中主要运用事故树对火灾事故进行分析。3.2火灾事故原因分析43.2.1火灾事故列举1、韩国大邱地铁火灾事故2003年2月18日上午9时，韩国大邱市地铁一号线发生火灾。这次火灾事故伤亡惨重，共造成103人死亡，189人受伤。2、英国伦敦地铁火灾事故1987年11月18日英国伦敦地铁君王十字车站，发生了一起31人死亡（含1名消防中队长），大量人员受伤（含6名消防队员）的重大火灾。3、阿塞拜疆首府巴库的地铁火灾事故1995年10月28日傍晚，阿塞拜疆首府巴库的地铁由于机车电路老化短路，导致一场火灾，造成至少289人死亡，265人受伤。4、俄罗斯莫斯科地铁爆炸事故2004年2月俄罗斯莫斯科地铁在上班高峰期发生爆炸事故，导致40人死亡，120人受伤。3.2.2火灾事故原因分析通过国内外典型火灾事故案例原因分析可知，地铁火灾事故主要受三方面因素的影响，即人为因素，设备因素，环境因素。3.2.2.1人为因素（1）吸烟的烟头乱甩的情况除了乘客存在之外，车站的工作人员在工作时间吸烟，若未在规定的吸烟区，或吸烟结束后未及时熄灭烟头，就会造成火灾隐患。（2）乘客在乘车过程中携带易燃、易爆物品进站，虽然轨道交通运营安全乘车规定禁止携带易燃、易爆等危险品，但还需乘客配合进行安检。（3）建设施工或运营后的设备维修中，工作人员违章作业，生产生活用电不慎就会造成火灾事故。（4）人为纵火或恐怖袭击等其他原因。3.2.2.2设备因素设备故障、电气线路等引起的火灾也不容忽视。无论是在车站站厅、列车、隧道内，都存在各种电气设备和线路，而电气线路又十分复杂，有通讯线路、照明线路、动力线路等，这些不同用途的线路和设备往往由不同的部门来铺设和管理，它们在密闭的管道里杂乱的堆放在一起。一旦这些设备和线路出现故障，如线路老化短路、过载、漏电而产生电火花、电弧，就有可能产生火灾，这也是电气火灾在火灾事故中占的比例最大的重要原因。3.2.2.3环境因素轨道交通运营环境特殊，车站主要分为高架车站就是地下车站。一旦发生火5灾人员损失较大，这是因为：①轨道交通客流量较大，人口密度大，一旦发生火灾极易造成群死群伤的恶性事故；②列车内可燃物的燃烧产生的有毒气体极易令人窒息；③由于列车内部空间的封闭性，温度升高很快，一般发生火灾后5～7min就会发生“轰然”。隧道内更易发生火灾，主要起火原因如下：①隧道内检修、施工作业时违章作业；②隧道内电缆电线发生故障引发火灾；③机械故障或操作失误造成列车在运行过程中出轨、碰撞引起火灾。第四章火灾事故树的建立与分析4.1事故树的建立通过第三章对国内外火灾典型事故的分析，得出引发列车火灾事故的顶事件、中间事件以及底事件，对引发事故的原因进行概括总结，按照其逻辑关系，编制出如下图所示的事故树。图4-1火灾事故树模型4.2事故树定性分析4.2.1最小割级的求解根据图4-1的事故树的逻辑表达式运用布尔代数法对其进行化简，求其最小割级。T=321MMM=987654321XXXXXXXXX+6125MXM=987654321XXXXXXXXX+131210XXX+131211XXX+141210XXX+141211XXX+151210XXX+151211XXX最小割级分别为：611XK；22XK；33XK；44XK；55XK；66XK；77XK；88XK；99XK；13121010,,XXXK；13121111,,XXXK；14121012,,XXXK;14121113,,XXXK；15121014,,XXXK；15121115,,XXXK。由此可知，火灾事故共有15种模式。其中1K表示1X发生，就会导致顶事件的发生；2K表示2X发生，就会导致顶事件的发生。同理，只要最小割级中每一个基本事件都发生的时候，就会导致顶事件的发生。4.2.2结构重要度分析结构重要度分析是从事故树结构上入手来分析各基本事件的重要程度。本论文中用最小割级进行结构重要度分析。直接排序方法的基本原则如下。（1）看频率。当最小割级中的基本事件数不等时，基本事件少的割级中的基本事件比基本事件多的割级中的基本事件的结构重要度大。（2）看频数。当最小割级中基本事件的个数相等时，重复在各最小割级中出现的基本事件，比只在一个最小割级中出现的基本事件结构重要度大；重复次数多的比重复次数少的结构重要度大。（3）既看频率又看频数。在基本事件少的最小割级中出现的次数少的事件与基本事件多的最小割级中出现次数多的相比较，一般前者大于后者。通过以上原则的指导，我们经过分析可以排出各基本事件的结构重要度顺序为：151413111012987654321IIIIIIIIIIIIIII。通过以上各基本事件的结构重要度排序，可以从结构上了解各基本事件对顶上事件的发生影响如何，以便按照重要度顺序安排防护措施，加强控制。根据结构重要度排序，得出如下结论。（1）首先引发火灾事故最重要的原因就是人为因素以及设备因素。（2）其次在火灾事故中影响最大的就是排烟通风设施情况，如果排烟通风设施差将会导致火灾中更大人员伤亡。（3）最后，消防设施的完善情况也将影响到火灾事故的发展，若消防设施完善即可将初期火灾扑灭，避免火势的扩大。第五章预防火灾事故的对策与措施引起火灾事故的因素众多，且多是综合因素引起的，因此要控制火灾事故的发生，就要对引起火灾的每一个因素进行对策分析。但是从事故树定性分析中结构重要度排序的结果得出，每一个因素对事故发生的影响情况均不相同，所以针对以上分析的结果，提出具有针对性和侧重点的对策措施，对影响较大的因素，7要优先采取措施进行控制，这样会有效得减少火灾事故的发生。具体情况如下。5.1人的因素5.1.1加强安全教育及培训（1）车站工作人员平时要注意安全防火意识的培养，加强专业知识的学习，对日常火灾隐患，能及时发现并消除，并提高对易燃易爆危险品的识别能力及处理各类突发事件的应急处理能力。火灾发生时，各岗位工作人员及轨警，在救援人员赶到现场之前，应分工明确、沉着冷静处理，尽量将火灾消灭在初期阶段。若列车在隧道内发生火灾无法运行时，司机应第一时间汇报行调，在根据列车所在的区间的位置、火灾位置、风向等综合因素确定疏散方向，并迅速组织乘客疏散。（2）通过电视广播、网络、海报，在车站范围内和列车上粘贴并散发宣传材料，定期进行火灾演习等措施，提高乘客安全防火意识，并掌握应对火灾的自救能力。5.1.2加大安全检查力度在轨道交通进站口设置安全检测仪，检测乘客行李是否带有易燃、易爆危险品。安检人员必须做到，逢包必检，逢液必验。5.1.3杜绝违章行为杜绝违章作业和习惯性违章现象，动火作业必须按照相关规定办理相关动火作业手续后方可施工，如遇电气焊等特种作业时，作业人员必须100%持证上岗，作业过程中应将强防护和作业后的清理工作。5.2设备的因素5.2.1列车防火设计列车的防火设计应得到应有的重视，避免出现类似韩国大邱地铁