独立安全评估在轨道交通车辆上的应用研究与建议

独立安全评估在轨道交通车辆上的应用研究与建议
梁君海;吴越;孙超
【摘要】安全评估是连接工程各子系统之间的“桥梁”和“大脑”,承担着协调和保证运营安全的双重功能.介绍安全评估在轨道交通领域的应用现状,讨论我国轨道交通安全评估的内容和方法,对轨道交通系统安全评估过程进行研究与分析,并给出相应建议.
【期刊名称】《中国铁路》
【年(卷),期】2018(000)011
【总页数】7页(P55-60,98)
【关键词】轨道交通;市域铁路;安全评估;评估体系;温州S1线
【作者】梁君海;吴越;孙超
【作者单位】中车青岛四方机车车辆股份有限公司,山东青岛266111;温州市铁路与轨道交通投资集团有限公司,浙江温州325000;中国铁道科学研究院集团有限公司标准计量研究所,北京100081
【正文语种】中文
【中图分类】U279.2
0 引言
城镇化的快速发展使得我国具有500万以上人口的城市已经达到88个，由此引发的交通堵塞和环境污染问题日益凸显[1-2]。

轨道交通具有安全可靠、稳定舒适、
低碳环保、换乘便捷等优势，能有效解决交通堵塞和环境污染等“城市病”问题，已经成为城市交通的主流选择，与其他公共交通方式共同构成城市综合交通体系。

同时，轨道交通系统的安全性显得尤为重要。

在此背景下，致力于检查项目全生命周期是否符合规定的安全技术指标、提高系统可靠性、保障运营安全的安全评估工作应运而生。

虽然之前我国出台过相应的“安全评估政策”文件，如住房和城乡建设部2005年8月颁布实施的《城市轨道交通运营管理办法》，但只有部分新建线路在建设时通过了安全评估[3]。

与欧盟、英国等发达国家和地区相比，我国轨道交通实施安全认证工作起步较晚，尚未形成较为完善的理论和规范化的标准，因此，我国轨道交通安全评估还处于初步发展阶段，人员的专业能力、技术水平等与期望要求有一定差距[3-5]。

目前各城市或企业都有自己的安全管理办法，但缺乏统一规划，且大都是框架性规定，尚无统一标准，不利于安全评估工作的开展和推广。

根据GB 50490—2009《城市轨道交通技术规范》，市域快速轨道交通系统属于城市轨道交通。

目前温州市域铁路S1线车辆在我国已率先进行整车第三方独立安全评估。

就温州市域铁路S1线车辆安全评估的相关问题进行研究，重点分析轨道交通全系统的安全评估过程，并提出适合我国轨道交通安全评估发展的建议。

1 轨道交通安全评估简介
轨道交通安全评估主要是指全系统的安全评估。

将轨道交通看作一个工程项目，从评估范围看，涵盖土建、线路、车站、供电、通信、信号、移动设备（车辆）等子项目。

具体项目执行时，可对每个子项目进行安全评估；从时间上看，涵盖设计、施工、测试、验收、运营维护和性能监视等阶段，需在项目开展的每个阶段进行安全评估。

1.1 安全评估体系框架
轨道交通安全评估体系框架见图1[6]，整个体系主要分为管理和技术2个部分。

技术部分为管理部分提供技术支撑，包含专业安全法规、安全评估标准、安全评估指南、安全评估方法和安全评估范围及内容等。

管理部分由政府相关主管部门、第二方（采购/建设/运营单位）、第一方（供应商）、行业管理（协会）、安全专业委员会和独立第三方安全评估机构等组成。

第二方通过安全评估的结果确定所建设的轨道交通系统是否满足规定的功能需求或指定的用途及安全需求。

（1）政府相关主管部门（图1中黄色方框部分）：主要是指政府相关职能部门，主要负责轨道交通项目的审批、建设、运营及相关资质的审核。

图1 轨道交通系统安全评估体系框架
（2）第一方（图1中浅蓝色方框部分）：主要是指轨道交通产品供应商，负责根据第二方需求提供相应的设备或解决方案，并对设备提供必要的安全评估所需的证明文件。

（3）第二方（图1中深绿色方框部分）：主要是指采购、建设和运营方。

整个安全评估由其委托第三方进行评估工作。

（4）第三方（图1中红色方框部分）：主要是指独立的安全评估机构。

机构进行的安全评估活动应遵循公平、公正、公开的原则，与第一方或第二方都不存在利益关系。

安全评估机构负责全面的安全评估工作，并对评估结果负责。

通过对轨道交通安全评估体系的分析可知，整个系统的安全评估由第三方独立评估机构完成。

1.2 现有法律法规和规范
（1）轨道交通专业安全评估标准。

GB/T 21562—2008《轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及示例》；GB/T 24339.1—2009《轨道交通通信、信号和处理系统第1部分：封闭式传输系统中的安全相关通信》；GB/T 24339.2—2009《轨道交通通信、信号和处理系统第2部分：开放式传输系统中的安全相关通信》；GB/T 20438—2006《电气/电子/可编程电子安全相关系统的
功能安全》；GB/T 28808—2012《轨道交通通信、信号和处理系统控制和防护系统软件》；GB/T 28809—2012《轨道交通通信、信号和处理系统信号用安全相关电子系统》。

（2）国外相关标准。

EN 50126—2017 Railway Applications-the Specification and Demonstration of Reliability，Availability，Maintainability a n d S a f e t y（R A M S）；EN 50128—2011 Railway Applications-Communication，Signaling and Processing Systems-Software for Railway C o n t r o l a n d P r o t e c t i o n Systems；EN 50129—2003 Railway Applications-Communication，Signaling and Processing Systems-Safety Related Electronic Systems for Signaling；EN 50159—2010 Railway Applications-Communication，Signaling and Processing Systems-Safety-Related Communication in Transmission Systems。

（3）国家、行业法规、地方法规。

GB/T 30013—2013《城市轨道交通试运营基本条件》；GB/T 30012—2013《城市轨道交通运营管理规范》；GB 50157—2013《地铁设计规范》；GB/T 50438—2007《地铁运营安全评价标准》；GB 50490—2009《城市轨道交通技术规范》；AQ 8001—2007《安全评价通则》；AQ 8004—2007《城市轨道交通安全预评价细则》；AQ 8005—2007《城市轨道交通安全验收评价通则》。

2 轨道交通安全评估内容
2.1 安全评估定位
轨道交通运输安全保障体系主要由安全管理及事故预防体系、运营安全监控技术体系、事故处理及应急救援体系三大部分组成[5]。

整套体系受行车设备、管理系统和人员能力及环境因素等方面影响，是动态变化的。

其中安全评估是安全管理及事故预防体系中重要的一部分，属于事前预防的内容。

通过事前对轨道交通运输系统
进行安全评估，保证运营安全，具体定位见图2（黄色部分）。

安全管理及事故预防体系属于事前控制，主要是运营前的安全保障措施和管理。

运营安全监控技术体系属于事中监控，主要是在运营中对环境和人员等方面施行实时监控，从而能够快速发现危险或潜在危险，并及时反馈。

事故处理及应急救援体系属于事后处置，主要是对发现的事故或危险进行处理，同时还包括平时的应急演练等。

图2 安全评估体系在轨道交通运输安全保障体系中的定位
2.2 安全评估对象
安全评估已成为许多发达国家管理轨道交通安全的重要手段[5]。

发达国家研究安
全评估内容起步较早，已形成了较为完善的技术标准，特别是在可靠性、安全性方面。

这些标准已在世界范围内广泛使用和借鉴。

另外，发达国家还拥有独立第三方安全评估机构，如英国劳氏、法国BVQI、德国莱茵等。

轨道交通整体安全评估具体内容见图3。

从系统层面分为系统级和子系统级2部分。

虽然分开划分，但整体上是相辅相成的。

子系统级安全评估是系统级安全评估的基础，系统级安全评估是子系统级安全评估的综合。

系统级安全评估主要包括轨道交通系统安全评估、运营单位安全运营能力评估、施工安全阶段劳动安全评估等。

子系统级安全评估主要包括车辆、信号控制、供电、土建等子系统的安全评估。

2.3 常用安全评估方法
安全系统工程领域传统的安全评估方法有多种，均有自身的应用条件和应用场景，适用于不同系统和对象。

常用的评估方法有预先危险性分析法（PHA）、致命度
分析法（CA）、风险分析法、故障树分析法（FTA）、事件树分析法（ETA）、
故障类型和影响分析法（FMEA）、专家评估法等[3]。

在进行系统安全评估的过
程中，可通过运用以上分析方法判断系统是否符合安全指标。

不同项目的安全评估，可采用欧标推荐的分析方法，也可根据项目实际情况具体选
择，选择步骤为：
（1）初步分析，得出定性结果；
（2）根据危险性大小，详细分析；（3）根据分析结果，确定最适合的分析方法。

下面就适合轨道交通常用的安全评估方法进行介绍。

2.3.1 风险分析法
图3 轨道交通整体安全评估具体内容
风险分析法属于定性分析方法，其特点是：在项目具体实施期间，将项目开展过程中可能遇见的所有风险都考虑进去，形成风险统计表，并针对各个风险采取相应措施。

避免因考虑不周而造成潜在危险。

一般分析过程为：（1）识别危险；（2）
定义危险事件发生概率；（3）定义危险的严重度等级及后果；（4）分析风险定
性类别，采取相应措施；（5）利用“频率-后果”矩阵，确定风险类别。

2.3.2 故障树分析法（FTA）
故障树分析法（FTA）既适合定性分析，也适合定量分析。

故障树分析法（FTA）通过简明、形象化的树状结构框图表示可能导致故障的各种因素间的逻辑关系，既能直观分析出导致故障的直接原因，也能体现出潜在的危险因素，是铁路行业中最常用的一种安全分析方法。

2.3.3 事件树分析法（ETA）
事件树分析法（ETA）用来分析各种初始事件可能导致故障或危险事件发生的概率。

该方法可提前预测事故发生的可能性及后果[5]，是一种归纳推理分析方法。

事件
树可确定导致事件后果与初始事件的关系，把事故的发生发展过程展现出来，以便提出最佳预防措施和解决方案。

2.3.4 故障类型和影响分析法（FMEA）
故障类型和影响分析法（FMEA）主要用于系统可靠性和安全性分析。

该分析方法能够对子系统、设备和元件等评估单元进行独立分析评估，可直接导出故障间的单
一故障类型，从而辨识单个评估单元对系统造成的安全影响，一般用于设计阶段。

2.3.5 专家评估法
专家评估法通过对分析对象的分解，化繁为简，再以提问或打分的形式将分解的对象进行逐项检查，从而查找出对象中的危险源、有害因素等；然后对危险源和有害因素加以分析，并提出相应危险隐患的整改意见和措施，从而提高系统安全性。

该方法已经广泛应用于系统安全领域。

3 车辆子系统安全评估流程
3.1 安全评估模式
以温州市域铁路S1线车辆为例，从工程项目全生命周期来看，轨道交通的安全评估模式按照具体实施阶段可分为：安全预评估、试运营前安全评估、安全验收评估和运营安全评估四大部分[3，7]，依次在车辆设计、制造和运营过程中实施。

车辆子系统全生命周期见图4。

3.1.1 安全预评估
图4 车辆子系统全生命周期
车辆子系统安全预评估主要应用于初步设计阶段。

通过分析工程在建设过程中及建成后的运营过程中固有和可能出现的危险、有害因素[7]，提出危险和有害因素相应的预防措施，从而提高系统安全性，保障工程顺利进行。

3.1.2 试运营前安全评估
车辆子系统试运营前安全评估主要是在整体工程建成后，车辆子系统试运营前阶段进行的一项评估措施。

一般由独立第三方或专家团队对现阶段工程的情况进行检测和分析，评估项目是否具备开通试运营的条件和是否达到预期的安全程度。

3.1.3 安全验收评估
车辆子系统安全验收评估主要是在车辆子系统试运营一段时间后进行。

一般由建设运营单位主导、独立第三方评估机构或行业专家进行的项目安全验收评估。

其所检
测内容贯彻项目试运营全过程，通过检查轨道交通实际运营情况，依据科学的方法，评估项目的安全程度是否达到正常运营的条件。

3.1.4 运营安全评估
车辆子系统运营安全评估主要是对车辆子系统正常运营期的安全现状进行评估。

需对开通运营中的系统和管理情况进行调查。

将调查中的数据进行分析，寻找其中存在的危险因素；然后评估其危害程度，提出相应的安全对策，使得系统满足安全要求[5]。

通过该安全评估能够对运营期内的各种安全风险进行有效监督和控制。

3.2 安全评估流程
综上分析，参考图1体系结构，由第二方建设运营单位主导的车辆子系统安全评
估流程一般按以下4个程序进行：
（1）针对需要进行安全评估的系统或子系统，提出相应评估方案。

（2）安全评估初评。

由行业专家或第三方安全评估机构对系统或子系统提出评估意见，形成初评报告。

初评报告应包含以下内容：①评估对象（详细介绍）；②评估依据（法律法规或技术标准）；③评估方法（具体分析方法）；④评估工作（安全评估过程记录）；⑤初评结论（安全评估报告）。

（3）由第一方和第二方共同针对初评报告中提出的问题或修改意见，进行整改和进一步完善，并就整改情况及时反馈上报。

（4）由第二方建设运营单位主导，再次进行安全评估，形成复评报告或终评报告。

复评报告或终评报告应包含以下内容：①初评工作概述；②复评/终评工作；③复
评/终评结论。

以上4步安全评估流程具有伴随性，涵盖评估对象整个生命周期中每个阶段。

每
个阶段都需完成以上安全评估，包括项目的全部安全活动，从而形成整个项目的安全评估。

安全评估是对整体系统进行的评估，整个项目的安全证明文件是由子系统的安全证明文件综合整理而成。

根据EN 50126，一般城市轨道交通系统的安全评
估流程见图5。

图5 城市轨道交通系统安全评估工作流程
4 轨道交通车辆子系统安全评估建议
结合温州市域铁路S1线车辆的安全评估过程和评估效果，提出以下建议：
（1）我国轨道交通车辆子系统安全评估大部分都采用“安全评估报告+行业专家
审查”的方式。

目前我国轨道交通车辆子系统安全评估活动一般都是一次性评估。

该方式评估过程都是阶段性的，缺乏必要的伴随性，且评估程序简单，评估方式单一，应借鉴国外先进理论和方法，形成专业化、系统化、涵盖全生命周期的安全评估方式。

（2）轨道交通车辆子系统行业发展快、专业跨度大、覆盖面广，在安全管理、安全分析和安全保障措施等方面缺乏相应的专业高素质人才。

建议通过高校职业教育、独立培训考试或行业交流等方式，完善教育环境，搭建良好的人才培养梯度机制。

（3）建议行业或行业协会制定我国安全评估行业标准，积极为行业发展提供建设性规划和意见，对安全评估的顺利开展提供必要的技术支持。

（4）从国家层面统一安全评估相关法律法规、标准规范和规章制度，建立强制性的安全评估标准，使得安全评估有法可依。

（5）积极鼓励成立和发展我国独立第三方安全认证机构，成立数家具有相当专业水平和国际认可度的安全认证机构，界定组织机构要求，形成符合国情的安全评估监督机构，避免各城市或部门各自为政、互不兼容，为国内外轨道交通生产厂商和建设运营单位提供优质的咨询和评估服务。

5 结束语
我国轨道交通的建设规模已达到世界领先水平，例如城市轨道交通，仅上海地区2017年的通车里程就已达到617 km；高铁运营里程已达2.5万km，占世界高
铁运营里程的60%[8-9]。

可以说我国在轨道交通建设能力和车辆制造能力方面，
已经达到世界平均水平或某些领域领先水平。

但在轨道交通车辆子系统安全评估方面，与国外专业化、系统化的安全评估还存在一定差距。

特别是在我国还没有一家具有综合能力强、国际认可的独立第三方安全认证机构。

因此有必要在学习国外先进经验的基础上，结合温州市域铁路S1线车辆项目的安全评估实践，尽快形成符合我国安全评估的框架和标准体系，为进一步提升我国轨道交通系统全生命周期的可靠性、运营安全性提供系统支撑。

参考文献
【相关文献】
[1] 郑莉莉．2017年中国主要城市排行榜名单14城进入万亿俱乐部[N]．中国经济周刊，2018-01-30．
[2] 傅志寰．我国高铁发展历程与相关思考[J]．中国铁路，2017(8)：1-4．
[3] 王忠文，方鸣．城市轨道交通安全评估现状综述[J]．现代城市轨道交通，2013(5)：1-5．
[4] 陈燕申，陈思凯．欧盟铁路安全目标和风险指标及评估[J]．中国铁路，2015(2)：13-17．
[5] 叶峰，苗彦英．我国城市轨道交通安全预评价发展现状[J]．都市快轨交通，2009(6)：19-22．
[6] 吴涛．关于建立我国轨道交通安全评估体系的思考[J]．中国铁路，2009(1)：52-54．
[7] 邵玉华．轨道交通信号系统安全评估综述[J]．城市轨道交通研究，2012(1)：18-22．
[8] 王普，吴艳华，赵正阳．基于安全预警大数据的高铁应急预案优化研究[J]．中国铁路，
2018(2)：44-48．[9] 中商产业研究院．2017年中国城市轨道交通（地铁）通车里程排行榜[N]．中商情报网讯，2017-05-12．。