基于蝴蝶結模型的高速鐵路車站安全風險管理

程學慶，王 睿，李月，舒繼承

CHENG Xue-qing, WANG Rui, LI Yue, SHU Ji-cheng

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

(School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， Sichuan， China)

基于蝴蝶結模型的高速鐵路車站安全風險管理

程學慶，王 睿，李月，舒繼承

CHENG Xue-qing, WANG Rui, LI Yue, SHU Ji-cheng

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

(School of Transportation and Logistics， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， Sichuan， China)

高速鐵路車站的開放式設計、統一候車、商業(yè)化及電子設備繁多等給旅客生命和財產安全帶來隱患，進行風險分析具有實際意義。在概述蝴蝶結模型結構和特點的基礎上，對現有高速鐵路車站旅客進出站順序和空間架構進行分析，提出恐怖襲擊、擁擠踩踏、火災爆炸及疾病衛(wèi)生 4 個風險事件。通過安全屏障中控制措施分析構建高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型；闡釋模型的應用領域和實際運用方法，以及在高速鐵路風險管理中的適用性。

蝴蝶結模型；高速鐵路車站；安全風險分析；控制措施

0　引言

目前，經過高速鐵路建設和既有線提速改造，我國已經成為世界上高速鐵路運營里程最長、運行速度最快、在建規(guī)模最大的國家。在高速列車速度日益增長的同時，高速鐵路風險管理研究是我國高速鐵路可持續(xù)發(fā)展的必要環(huán)節(jié)。安全風險管理的基本環(huán)節(jié)主要有危險源辨識、安全評價和危險源控制[1]，關于高速鐵路的此類研究已有很多，張海燕等[2]分析我國高速鐵路工程設計過程事故危險源并給出具體的預防措施；肖雪梅等[3]基于耗散結構和熵理論，通過構建高速鐵路典型事故安全要素集進而判斷事故演化；王欣等[4]分析高速鐵路子系統對總系統的影響，構建系統動力學模型進行安全管理模擬。但是，現有高速鐵路風險管理研究大多圍繞整個高速鐵路系統，而高速鐵路風險管理是一項復雜的系統工程，每一個作業(yè)環(huán)節(jié)和地點都是研究對象，因而有必要對細節(jié)進行具體的風險管理分析研究。

高速鐵路車站尤其是大型車站是每個城市的綜合交通樞紐，漸漸成為城市的地標性建筑。但是，現代高速鐵路車站的開放式設計、統一候車、商業(yè)化及電子設備繁多等為旅客生命和財產安全帶來隱患，目前針對高速鐵路車站風險研究較少，甄利賢[5]基于 FAGF 算法對大型高速鐵路車站風險進行評估，安治業(yè)等[6]在研究中提及蝴蝶結模型在高速鐵路中的應用，但沒有進行深入具體研究。蝴蝶結模型已經廣泛應用于石油、天然氣等工程安全領域[7-9]，但在高速鐵路運營安全風險分析及控制研究中涉及不廣。因此，利用蝴蝶結模型風險分析方法對高速鐵路車站進行風險分析具有實際意義，結合事故樹與事件樹定性風險分析方法找出高速鐵路客運作業(yè)工作流程中的危險源，構建相應的事故樹并提出事故前和事故后風險控制措施，進而形成高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型，以直觀簡明展示高速鐵路車站安全風險分析的全過程，分析該模型推廣與應用于實際工作中的可能性。

蝴蝶結模型最早由澳大利亞昆士蘭大學提出，因其整體結構類似“蝴蝶結”而得名，經過多年的研究由殼牌石油公司引入商業(yè)實踐中，近年來在國內外石油、天然氣安全領域的風險管理研究中得以廣泛應用[7-9]，其典型結構如圖1 所示。

圖1　典型蝴蝶結模型示意圖

蝴蝶結模型將事故樹分析方法與事件樹分析方法結合，能夠同時分析頂上事件的發(fā)生原因和導致事故后果[10-11]，主要由危險源、事故前預防措施、頂上事件、事故后控制措施 (即應急處理措施) 及事故后果 5 個部分組成。頂上事件作為核心的事故事件位于模型的中間，左側為作業(yè)流程中導致事故事件發(fā)生的危險源與頂上事件構成的事故樹，右側為事故后果與頂上事件構成的事件樹，在危險源、頂上事件和事故后果之間分別存在事故前預防措施與事故后控制措施，兩者構成整個模型的安全屏障。圖1 中，從左至右的控制措施應按照消除源頭、風險預防、防止惡化及減輕后果的優(yōu)先級加以實施，對于能夠消除的危害應做到源頭處消除；無法消除的危害應通過安全標準和安全設備加以預防；事故已經發(fā)生或無法預防的應做到迅速處理防止事態(tài)惡化；最后，當以上措施均無法實施時應妥善應急處理，做好善后工作，減輕事故后果。

1　高速鐵路車站安全風險事件分析

有效準確進行安全風險分析研究的第一步是探究總結高速鐵路車站內可能發(fā)生的安全風險事件。根據旅客進出站的活動順序及高速鐵路車站的空間架構將車站可能發(fā)生的安全風險事件分為恐怖襲擊、擁擠踩踏、火災爆炸事件及疾病衛(wèi)生事件等。恐怖襲擊事件包括縱火、投毒、爆炸及對旅客和公共設施故意傷害等，易發(fā)生于站前廣場及候車大廳內，一旦發(fā)生將對旅客生命財產安全造成極大的傷害，并產生不良的社會影響；擁擠踩踏事件在開放式進站高速鐵路車站的任何地點都有可能發(fā)生，旅客集中且急于乘降，設備故障等突發(fā)事件都將導致擁擠踩踏事件的發(fā)生；由于高速鐵路車站具有自動化和商業(yè)化等特點，線路老化、自動化設施故障及工作人員不當操作都將可能引起火災爆炸事件的發(fā)生，火災爆炸常發(fā)生于設備集中的地點和候車大廳內的商業(yè)網點；大量旅客集散的高速鐵路車站同時也是傳染性疾病蔓延的高發(fā)區(qū)，車站內商業(yè)網點眾多，飲食食品安全帶來疾病衛(wèi)生事件隱患。

1.1恐怖襲擊事故樹分析

恐怖襲擊事件主要有火災爆炸、人員傷害和設備破壞恐怖襲擊 3 種，恐怖分子在車站附近出現是不可控因素，但恐怖襲擊事件的發(fā)生可以通過工作人員和車站警務人員的提前排查、安保工作加以防范，事故樹模型如圖2 所示。

1.2擁擠踩踏事故樹分析

擁擠踩踏事件的發(fā)生主要由 2 個因素導致，即人員密集和誘因事件，人員密集是高速鐵路車站這一大型交通樞紐的特點之一，如果出現一些突發(fā)狀況或車站本身存在設計缺陷，極容易導致擁擠踩踏事件的發(fā)生，事故樹模型如圖3 所示。

圖2　恐怖襲擊事故樹模型

圖3　擁擠踩踏事故樹模型

1.3火災爆炸事故樹分析

火災爆炸事件是高速鐵路車站高發(fā)事件，一旦發(fā)生事故后果極其嚴重。電氣化設備故障、工作人員工作不力、旅客的危險行為和商業(yè)網點的火源都可能導致火災事件的發(fā)生，爆炸事件主要由站內危險品和電氣化設備故障導致，事故樹模型如圖4 所示。

圖4　火災爆炸事故樹模型

1.4疾病衛(wèi)生事故樹分析

疾病衛(wèi)生事件主要由患病人員進站、流行性疾病出現、工作人員工作不力，以及天氣及人員密集等誘因導致，事故樹模型如圖5 所示。

圖5　疾病衛(wèi)生事故樹模型

高速鐵路車站安全風險分析是一個動態(tài)的系統工程，車站現場中危險源復雜、眾多，旅客、工作人員大量集散及外來人員眾多等特點給研究帶來極大的復雜性和難度。一般靜態(tài)系統的風險分析方法不直接適用于高速鐵路車站安全分析，而蝴蝶結模型中的安全屏障環(huán)節(jié)可以有效彌補不足，可以實時提供不同危險源處在不同階段的相應控制措施。因此，通過高速鐵路車站安全風險事件事故樹分析、安全屏障設置及事件樹分析構建高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型。

2　高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型研究

2.1高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型構建

高速鐵路車站安全風險事件的發(fā)生一般經歷 2個階段，第一階段是車站內安全風險事件危險源的單一或組合出現導致危險出現，第二階段是危險出現后未經過事故前預防措施處理、情況惡化導致安全風險事件的發(fā)生。事故前預防措施根據階段不同分為一級預防措施和二級預防措施，一級預防措施一般圍繞危險源源頭制定實施，二級預防措施一般是在危險發(fā)生情況下防止惡化而導致安全風險事件發(fā)生而制定的緊急預防措施，一級和二級預防措施構成事故前安全屏障。

當事故前安全屏障失效后，高速鐵路車站安全事故發(fā)生直至最終的事故后果也經歷 2 個階段。第一階段是事故的蔓延階段，此間事故發(fā)生源頭不斷擴大蔓延并有可能引發(fā)其他事故 (擁擠踩踏等) 發(fā)生，因而此階段的事故后控制措施主要圍繞事故發(fā)生源頭及現場形勢控制制定實施；第二階段是事故的爆發(fā)階段，此間因第一階段控制措施并未有效實施而導致事故的大規(guī)模井噴式爆發(fā)，此階段的事故后控制措施主要是及時聯控緊急救援單位，做好事故善后處理等。上述 2 個階段控制措施分別為一級控制措施和二級控制措施，進而形成事故后安全屏障。綜上所述，構建高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型，如圖6 所示。

模型的左側為根據高速鐵路車站恐怖襲擊、擁擠踩踏、火災爆炸和疾病衛(wèi)生 4 個安全風險事件的事故樹分析得出的事故前一級和二級預防措施，一級事故前預防措施主要包括加強工作人員的日常業(yè)務學習及安檢工作等，二級事故前預防措施即為事故的深入預防、應急安全處理 (旅客疏導、治安排查) 及進一步安檢工作等。如果事故前安全屏障并未奏效而導致高速鐵路車站安全事故發(fā)生后，車站工作人員應根據日常各種事故演習演練對照實際現場事故情況而采取相應的事故后控制措施，即為模型的右側。因此，按照事故演化狀態(tài)，可以依次采取以下措施：及時發(fā)現事故發(fā)生源頭并立即處理，疏導安撫旅客防止并發(fā)事故的發(fā)生并處理事故現場(一級控制措施)，及時聯系醫(yī)療救援部門、做好善后工作盡量減少事故損失等 (二級控制措施)。越早采取事故后控制措施、事故后安全屏障破壞的越少則事故后果越輕微，事故后安全屏障所起效果也越大，反之事故后果則越嚴重。

2.2高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型的推廣與應用

圖6　高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型

目前，在包括高速鐵路運輸在內的鐵路運輸領域內，實際工作中的安全教育和安全風險分析方法仍然停留在規(guī)章制度的文本階段，并沒有有效統一的風險分析方法或模型來規(guī)范整個風險管理過程中的具體細節(jié)和控制措施，安全教育在實際工作中效果并不明顯。鐵路行業(yè)的從業(yè)人員尤其是老職工大多教育程度不高，對于文本形式的內容相對排斥；現有的風險管理尤其是在基層站段，缺少具體方法或模型的指導，未形成規(guī)范有效的風險管理方法。研究構建的高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型可以解釋已經發(fā)生的高速鐵路車站安全事故，表達方式直觀簡潔，能夠被大多數人所接受理解，并且可以通過事故樹模型結合實際風險管理中的數據進行定性、定量的安全風險分析。因此，可以在鐵路基層站段推廣高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型，應用于車站的教育培訓、突發(fā)情況的應急處理，以及事故發(fā)生后的調查分析總結等。

日常教育培訓中，可以通過高速鐵路車站安全風險蝴蝶結模型直觀地了解不同事故類型發(fā)生的危險源和安全屏障中的不同階段控制措施，既有利于提高職工學習的有效性，又有利于有針對性地進行安全風險管理。當突發(fā)情況正在發(fā)生或已經發(fā)生時，相關人員應立即根據現場事故情況，結合模型采取相應階段的控制措施，盡量減少事故損失；事故發(fā)生后，安全分析人員可以對比模型的不同階段對事故的整個過程進行分析，找出事故原因，總結經驗教訓，統計數據，并且可以根據實際情況對模型做出補充調整。

3　結束語

近年來我國高速鐵路飛速發(fā)展，受到國內外廣泛關注，其安全風險管理問題亟待完善。根據蝴蝶結模型風險分析方法的組織結構和特點，將其引入高速鐵路車站的風險管理研究，構造的蝴蝶結模型可以應用于目前高速鐵路車站風險管理的日常教育培訓、突發(fā)情況的應急處理及事故發(fā)生后的調查分析，具有一定的實際意義和適用性。今后的研究是進行高速鐵路大系統中其他工作部門 (如工務、電務及供電段等) 的安全風險分析，構建相應的蝴蝶結模型，在現有的鐵路工作現場推廣應用；與此同時，進行實際事故數據的統計工作，并且結合現場事故數據進行定性、定量分析，系統、完整、精確地針對高速鐵路不同系統進行安全風險管理研究。

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責任編輯：何 瑩

Risk Management of High-speed Railway Station based on Bow-tie Model

For the open design, unified waiting, commercialization and diversified electronic equipments of high-speed railway station will bring hidden troubles for passenger life and property safety, so risk analysis has actual meaning. Based on summarizing the structure and characteristics of bow-tie model, this paper makes analysis on passengers entry & exit sequence and spatial framework in high-speed railway station, and puts forward 4 risk events like terrorist attack, crowd trample, fire and explosion as well as disease and health. Through analyzing the control measures of safety barrier, the bow-tie model of safety risk of high-speed railway station was established, and the application area and actual utilization method of the model as well as the applicability of the model application on high-speed railway risk management were expounded in the paper.

Bow-tie Model; High-speed Railway Station; Safety Risk Analysis; Control Measure

1003-1421(2015)12-0077-06

U291.6；U298.2

A

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2015.12.16

2015-09-06

中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計劃重點課題(2014D001-B)；鄭州鐵路局科技計劃課題 (2014Q1)