基于初步危害分析的城市轨道交通系统安全性分析
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摘 要 研究了初步危害分析法在城市轨道交通系统安全性分析中的应用。提出了城市轨道交通系统的通用危险状态清单,设计了针对城市轨道交通系统的5种初步危害分析表,并对上海轨道交通1、2、3号线进行了安全性分析。
关键词 城市轨道交通,安全性,初步危害分析
现代城市轨道交通系统在设计建造时采用了许多安全措施来保障安全运营,但由于轨道交通系统的复杂性,在实际运营时涉及安全方面的问题仍然非常多。对这些问题的解决,目前无论是理论研究层面还是具体实践层面,均尚未形成一个完整的体系,处于零散状态[1]。本文采用安全系统工程的方法,对上海地铁运营有限公司管辖的轨道交通系统进行了安全性分析,为开展系统安全管理、事故预防、项目改造的时间与资金计划等提供决策依据。
1 安全性分析与评价方法
系统安全性分析是安全系统工程的核心内容,也是安全性评价的基础[2]。系统安全性分析方法目前提出的有数十种之多。我国应用较多的是事故树分析、事件树分析、故障类型影响分析、因果分析图法、安全检查表法等。系统安全性评价方法目前应用较多的是风险评价、层次评价、模糊评价等,及一些分析方法附带的评价功能。采用这些方法进行系统安全性分析和评价的主要是采矿、化工等行业。
对于城市轨道交通系统的安全性分析,由于缺乏可借鉴的资料和规范的统计数据,并且目的是发现潜在的危险因素,采用初步危害分析对系统进行安全性分析和评价是比较合适的。
初步危害分析通常是系统安全性大纲中所执行的第一种安全性分析方法[3],它包含了危险源的分析和评价。初步危害分析最好是在系统进行技术设计时就开始进行,这样才能减少系统建成后因为存在各种不安全因素或各类事故频发倾向而必须进行改造的费用。但由于国内城市轨道交通系统在设计、建造和运营时,没有编制和执行系统安全性大纲,也没有进行过各种系统的安全性分析与评估,所以对已建成的城市轨道交通系统进行初步危害分析也是必要的和有意义的。
2 初步危害分析
初步危害分析(preliminaryhazardanalysis,简为pha)也可译为预先危险分析,是一种事前归纳方法,是从各种局部单元的危险状态归纳出最终的潜在事故和事故的严重性。pha的主要目的是:①确定系统中危险单元、危险状态和潜在事故;②确定潜在事故影响的危害性;③建立初步的安全规范要求,以减少或控制所确定的危险状态和潜在事故[2]。由这种分析得到的数据和信息有以下几个方面的作用:①预测硬件、规程和系统接口问题区域;②为进一步制订安全性大纲提供信息;③确定安全性工作进度的优先顺序;④确定安全性试验的范围;⑤确定进一步安全性分析的范围。
pha的原理基于事故因果连锁链理论,即认为:事故的发生首先要有危险状态的产生(人的不安全行为或物的不安全状态),并且危险状态的产生有其原因;危险状态并不一定会导致事故发生,须在某个或几个触发事件的作用下转化为事故(见图1)。根据危险状态发生的频率和触发事件发生的概率,可以推算出事故发生的频率,再根据事故后果的严重级别和事故发生的频率推算出各个危险状态(或对应的事故)的危害等级。
3.1 确定系统危险源
进行pha必须先建立一系列危险源清单,通过对各清单的分析确定系统危险源。危险源清单通常有:通用危险单元清单、危险能源清单、危险的获取功能清单及危险的任务功能清单等。以上清单有些是针对单项任务(如导弹发射等)而设立的,不一定适合城市轨道交通系统的安全性分析。本文针对城市轨道交通系统的组成及功能特点设计了3个危险源清单,如表1～3所示。
对表1～3进行分析,将有可能产生的事故按事故类型进行分类和编号,然后制定出城市轨道交通系统通用危险状态清单,如表4所示。
3.2 建立初步危害分析表
对表4列出的危险状态可能产生的后果进行逐条分析,将不必考虑的情况略去,然后进行pha。pha可以根据研究对象的复杂程度用一个或多个分析表来反映,每个分析表的内容可根据具体的分析对象和分析目的有所不同和侧重。本文设计的分析表参考了英国国防部标准[5]和美国军用标准[6],并根据城市轨道交通系统的特点进行了栏目改变。共设计了5个分析表来进行城市轨道交通系统的初步危害分析(如表5～9所示),分别为系统初步危害分析(pha)、子系统初步危害分析(ssha)、子系统界面危害分析(iha)、操作与支持危害分析(o＆sha)、安全评价项目列表(scil)。
将pha、ssha、iha及o＆sha表中的项目进行集中,并按危害等级进行项目编号和列表,即为scil。scil显示了初步危害分析的结果,其中越靠前的潜在危险状态越是需要在安全管理别注意的项目。
4 算例
笔者采用pha法对上海地铁运营有限公司管辖的轨道交通1、2、3号线进行了安全性分析,得出的结果为:危害等级为b级的潜在事故有3项,c级的有31项,d级的有14项。其中涉及到车辆子系统的有24项,通号子系统的有2项,供电子系统的有5项,线路与车站子系统的有28项,监控子系统的有2项,乘客子系统的有11项;有20项涉及到2个以上子系统;有33项与工作人员的行为有关。
需要说明的是,危害等级的高低并不是单指事故的严重程度或发生的频率大小,而是事故严重性与频繁程度的综合考虑结果。
5 结语
采用pha法对城市轨道交通系统进行安全性分析,可以系统地发现各种潜在的危险状态,并可定量确定危险状态发生频率、触发事件发生概率、事故发生频率及其危害等级。通过对上海地铁运营有限公司管辖的轨道交通进行的初步危害分析结果可以看出,该方法在城市轨道交通系统安全性分析中的应用是有效的,可以为研究和开发各种针对性的监控系统、检测技术、事故预防和应急措施,以及制定防止不安全因素转化为事故发生和事故发生后减少损失的安全管理规章制度等提供定量化的依据。
参考文献
[1]陈 铁,管旭日,孙力彤.城市轨道交通综合安全管理体系研究[j].城市轨道交通研究,2004(1):16.
[2]沈斐敏.安全系统工程基础与实践[m].第2版.北京:煤炭工业出版社,1996.
[3]曾天翔,杨先振,王维翰.可靠性及维修性工程手册(上册)[m].北京:国防工业出版社,1994.
[4]施毓凤,杨 晟,孙力彤.城市轨道交通的安全管理问题[j].城市轨道交通研究,2003(2):26.
[5]英国国防部标准.def dtan 00 56:safetymanagementre quirementsfordefensesystems[s].1993.
[6]美国国防部标准.mil std 882c:systemsafetyprogrammerequirements[s].1996.