基于安全等级的铁路与城市轨道交通安检互认研究

2022-02-19吴蒙孟毅美荣文竽

大连交通大学学报 2022年1期

吴蒙，孟毅美，荣文竽

(1.大连交通大学交通运输工程学院，辽宁大连 116028；2.南京地铁运营有限责任公司，江苏南京 211100)①

2019年10月，交通运输部印发了《城市轨道交通客运组织与服务管理办法》，从国家层面规定，与火车站、长途客运站、机场等相衔接的车站提供的安检场地应为安检互认提供便利，以减少重复安检，提高通行效率和服务水平.这一办法的印发，说明了政府正在努力将便民这一理念落到实处，安检互认势在必行.

自2017年开始，成都东客站、北京南站、天津站等车站先后实行单向免检或双向安检互认.这一系列举措，都说明有关部门正在大力实施国家政策方针，努力提高旅客出行效率及满意度，将便民思想落到实处.

国内关于铁路和城市轨道交通安全的研究有很多.苗长俊[1]从人、设备、环境和管理4个方面，分析影响车站安全运营管理的因素，构建基于多层次模糊综合评价的铁路车站安全运营管理评价模型，得到车站工作人员的身心状况和车站内部综合环境指数是影响车站安全运营的重要因素.王宝宝[2]从现场作业和管理两个层面分析铁路车站安检查危工作存在的问题，并提出改进措施.柳雪丽[3]分析了城市轨道交通系统安全可靠性影响因素，并提出建议. 韩一萱[4]通过对北京南站功能布局与换乘方式进行分析，基于铁路客运车站与城市交通换乘组织的原则，从而找出存在的问题并提出建议.以往研究通常是对铁路、城市轨道交通运输方式或从车站角度的单一探讨，缺乏对两者的综合评价分析.

本文提出基于车站及其所属的运输方式的安全等级评价法，构建安全等级评价指标，并基于可变模糊集理论对安检互认可行性展开相关研究，以此为实施安检互认提供理论依据.

1 安检互认及其前提条件

对于安检互认，目前还没有明确定义.根据运输行业实践，可以将安检互认定义为：为了避免旅客在铁路与城市轨道交通间换乘时的二次安检，实现换乘互通，通过减少安检次数，提高旅客换乘效率的方法.

实现安检互认，旅客在两种运输方式间换乘时不需要二次安检，有效提升旅客在换乘过程中的通行效率，避免出现大量旅客在安检处拥堵的情况发生，提高旅客换乘效率的同时，提高旅客的出行满意度，充分体现“以人为本”的理念.

轨道交通车站间实施安检互认，首先需要国家和社会层面的引导和具备旅客直接换乘的硬件条件；其次，通过对轨道运输方式在禁限运物品方面的规定进行比较分析[5-6]，发现两者在禁限运物品方面规定的内容基本一致.原则上为铁路与城市轨道交通实现安检互认提供了前提条件.

在此基础上，有必要探索一种合理的、有效的方法，保证一次安检条件下的旅客运输安全.通过引入安全等级，比较铁路与城市轨道交通在安全方面的要求高低，判断两者间实施安检互认的可行性.

2 安检互认可行性研究

2.1 安全等级的概念

由于安检互认是一个较为新颖的概念，目前，尚无确切的衡量标准及研判方法，更没有明确的实施标准的规章可依，基于此，本文提出基于车站及其所属的运输方式的安全等级进行可行性研究的方法，对比车站及其所属的运输方式安全等级评价结果的高低，从而确定能否进行安检互认，或确定单向免检的免检方向.

由于目前对轨道交通车站安全等级没有明确的规定，本文将安全等级定义为：在考虑到影响车站及其所属的运输方式安全的一系列因素基础上，以不同的指标标准将这些因素划分为高低不同的等级，通过对各指标再对安全程度要求方面的高低进行综合判定，以此确定车站安全等级的高低，并以安全等级的高低确定安检互认实施的可行性，或确定单向免检的免检方向.

2.2 安全等级的划分

安全等级由高到低共划分为五个等级，分别标识为一至五级.等级为一级，代表该车站及其所属的运输方式非常安全；等级为二至五级，依次表示为安全程度较高、安全程度一般、安全程度较低、安全程度低.

根据上述安全等级的划分，当旅客经过安全要求较高的运输方式 A 的检查后，并在该种安全等级较高的运输方式的运输过程中，不出现危及自身或其他旅客生命财产安全的情况下，在直接换乘另一种安全要求等级相同或较低的运输方式 B 时，无须进行二次安检.

2.3 安全等级评价指标构建

基于安全等级确定车站安检互认可行性时，本文将两种运输方式及其相连通的两个车站进行统一分析比较，进行综合的安全等级评价.

本文通过借鉴管理学“人-机-环-管”的思想[7]，结合本文研究的内容，将运输过程中评价安全等级的指标分为：运能运量、人员及设备、环境及管理三方面，构建本文的安全等级评价指标，如图1所示.

图1 安全等级评价指标

3 可变模糊集理论

3.1 模糊性定义

客观现象、事物处于共维条件下的差异，在中介过渡时所呈现的“亦此亦彼”性，称为模糊性.符合模糊性定义的概念称为模糊概念.

3.2 相对差异函数

(1)

(2)

3.3 可变模糊评价模型

根据可变模糊集理论，铁路与城市轨道交通车站安全等级的评价模型的具体步骤如下：

根据上文提到的安全等级评价样本的m个指标，构建评价对象的特征值向量为[9]：

X=(x1,x2,…,xm)

(3)

根据评价指标，确定安全等级评价指标标准区间矩阵Iab为：

(4)

式中:i=1,2,…,m；h=1,2,…,c.1级为最优级，c级为最劣级.

矩阵Iab即为各级指标标准值区间矩阵，它是己知矩阵；对于级别h指标i的范围值区间[cih,dih]，可根据矩阵Iab中各级指标标准值区间两侧相邻区间的上下限值确定.

安全等级评价指标的范围区间Icd即为：

(5)

根据矩阵Iab，确定M为吸引域区间[aih,bih]中相对隶属度等于1的点值，点值矩阵M：

(6)

根据特征值x与M的位置关系，若x落在Mih的左侧，得其相对隶属函数计算公式为：

(7)

若特征值x落在Mih的右侧，得其相对隶属函数计算公式为：

根据式(7)、式(8)，求得各指标对各安全级别的隶属度，经归一化处理后，可得相应的相对隶属度矩阵jU：

(9)

根据可变模糊评价模型，则有样本j对级别h的综合相对隶属度为：

(10)

式中：ju′h为评价对象对于安全级别h的综合相对隶属度；α为模型优化准则参数；ωi为指标i权重；p为距离参数，p=1为海明距离，p=2为欧式距离.

当α=1，p=1时，上式为模糊综合评价线性模型；α=1，p=2时为理性模型；α=2，p=1时为S型函数；α=2，p=2时为模糊优选模型.

对式(10)进行归一化处理，得到综合相对隶属度矩阵：

jU=(juh)

(11)

(12)

安全等级根据级别特征值法确定.设已知评价对象对于安全级别h的相对隶属度分布列，称：

(13)

为级别变量h的特征值.

由此可得最终的安全等级综合评价结果为：

(14)

式中的i为参数的组合方式，i=1，2，3，4.由上式综合评价样本，根据级别判别的标准：

(15)

4 实例验证

目前，在大连区域内能够做到相衔接并有条件实施安检互认的只有大连北站与大连地铁一号线的大连北站站.

4.1 初始参数确定

本文的指标中既有定性指标，也有定量指标，本文选用相同的标准进行大连北站与地铁大连北站站的评价区间、权重及特征值的确定.

本文的定性指标为旅客到达集中程度、车站工作人员工作情况、安检等级、车站位置、车站旅客疏散能力、车站突发状况应急能力，定性指标的特征值根据客观实际结合专家打分得出.

结合实际情况及专家意见，将这些定性指标的评价区间以百分制划分为(90，100)(80，90)(60，80)(40，60)(0，40)五个区间，分值越高代表处于越高的安全等级，并给出各个指标的特征值.得到大连北站安全等级的定性指标特征值为(80，96，90，92，94，95)，地铁大连北站站安全等级的定性指标特征值为(90，95，30，100，92，97).

本文的定量指标为客流量、车内旅客密度、开行频次、旅客安全意识、运行时速、列车运行位置. 定量指标的特征值通过数据收集及现场调查方式得出.

(1)客流量

大连北站的日均客流量为4.1万人，地铁大连北站站日均客流量约为1.05万人.

(2)车内旅客密度

一般情况下，铁路旅客列车内旅客的立席密度保持在 0～3 人之间，本文综合评定为 1 人；由于大连地铁 1 号线在早晚高峰车内旅客密度较大，存在拥挤的现象，其他时间旅客密度较低，综合评定为 5.5 人.

(3)开行频次

查阅大连北站及大连地铁发车时刻表，可得大连北站平均发车间隔为14 min，大连地铁1号线平均发车间隔为7.6 min.

(4)旅客安全意识

通过实地发放的旅客安全意识调查问卷计算得，大连北站内的旅客平均得分为0.86分，地铁大连北站站内的旅客得分为0.82分.

(5)运行时速

本文根据列车运行速度与列车设计最高时速的比值，确定特征值得分.目前，我国高铁的设计时速为350 km/h，运行时速为300 km/h；大连地铁1号线的设计时速为100 km/h，运行时速为80 km/h.因此大连北站发车的列车运行速度的特征值为0.86；地铁大连北站站发车的列车运行速度的特征值为0.80.

(6)列车运行位置

本文通过分析列车运行位置的整条线路中在地上运行的长度和地下(山下)运行的长度所占比例来确定列车运行位置的特征值.计算得铁路列车运行位置的特征值得分为90分，地铁列车运行位置的特征值得分为100分.

根据重要性排序一致性定理确定指标权重，得到通过检验的指标权重重要性排序一致性标度矩阵E，运用经验知识，对指标进行关于重要性程度的二元比较判断，并利用语气算子与模糊标度、相对隶属度关系，见表2，得到各个指标的权向量，作归一化处理[10].