顧珊珊，王三明，杜心言

(1.南京工業(yè)大學(xué)城市建設(shè)與安全工程學(xué)院，江蘇 南京210009；2.中國城市軌道交通協(xié)會(huì)，北京 100038)

隨著城市化進(jìn)程的加快，城市軌道交通進(jìn)入飛速發(fā)展的時(shí)期[1]。地鐵因其快速、高載運(yùn)量、低能耗、低污染、不易堵車等優(yōu)勢(shì)，成為了20 世紀(jì)全球各大城市的交通命脈。然而，由于城市軌道交通工程建設(shè)難度大，施工環(huán)境復(fù)雜，建于地下，封閉性強(qiáng)，客流量大且來源復(fù)雜，加上安全管理措施實(shí)施不到位以及安全投入不足，使得城市軌道交通安全事故時(shí)有發(fā)生。因此，對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)在整個(gè)壽命周期中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的研究具有重要的工程意義和參考價(jià)值。由于系統(tǒng)周期長，且每個(gè)階段的安全風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)不一樣，因此筆者將城市軌道交通系統(tǒng)工程分成規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工以及運(yùn)營3 個(gè)階段，對(duì)不同階段采用不同的評(píng)估方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

1 規(guī)劃設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

規(guī)劃設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要包括風(fēng)險(xiǎn)界定、識(shí)別、估計(jì)以及評(píng)價(jià)4 個(gè)方面[2]。

1.1 風(fēng)險(xiǎn)界定

(1) 評(píng)估對(duì)象的確定。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)象主要是需要加以風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的新建交通項(xiàng)目，實(shí)際上就是具體的工程項(xiàng)目和工程設(shè)計(jì)圖紙。

(2) 評(píng)估單元的劃分。是實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的重要環(huán)節(jié)，也是獲得真實(shí)可靠評(píng)估結(jié)果的前提。主要分為3 個(gè)單元，即地質(zhì)、環(huán)境以及工程[3]。地址單元的劃分依據(jù)主要是工程地質(zhì)和水文條件；環(huán)境單元的主要?jiǎng)澐忠罁?jù)是環(huán)境對(duì)象的現(xiàn)狀、安全狀況、種類以及重要性等；工程單元的劃分依據(jù)主要是根據(jù)實(shí)際工程目的和要求，從時(shí)空、功能以及結(jié)構(gòu)等視角進(jìn)行評(píng)估。

1.2 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

規(guī)劃階段的風(fēng)險(xiǎn)影響因素較多，主要包括客流預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)、建設(shè)時(shí)序風(fēng)險(xiǎn)、沿線土地規(guī)劃控制風(fēng)險(xiǎn)、線網(wǎng)調(diào)整風(fēng)險(xiǎn)、地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)、換乘站規(guī)劃預(yù)留風(fēng)險(xiǎn)等[4]。

1.3 風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)

風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，得出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的頻率、風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生分布特征以及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生損失。

1.4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行等級(jí)評(píng)定、風(fēng)險(xiǎn)排序與風(fēng)險(xiǎn)決策[5]。

2 建設(shè)施工階段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

建設(shè)施工階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估步驟和規(guī)劃設(shè)計(jì)階段相同，但在評(píng)估方法的選擇上存在差異性。楊更社[6]利用模糊層次綜合評(píng)價(jià)法建立特殊地質(zhì)段施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；李輝[7]采用ANP–FE 技術(shù)對(duì)隧道近接施工進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；趙蕾[8]利用肯特指數(shù)法建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。由于地鐵施工環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)因素具有復(fù)雜性、多變性、模糊性、隨機(jī)性以及多層次性等特征，但上述方法由于自身存在的問題都無法適用于該階段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，而CIM 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型卻憑借自身優(yōu)勢(shì)能較好地適用這一階段的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

2.1 施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系

在查閱大量的相關(guān)資料以及對(duì)地鐵施工事故原因進(jìn)行深入探析的基礎(chǔ)上，在對(duì)工程實(shí)際需求以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可行性加以全面考慮后，構(gòu)建了地鐵施工環(huán)節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系(圖略)。

2.2 CIM 模型

CIM 模型，即控制區(qū)間和記憶模型[9]，屬于進(jìn)行概率分布疊加的主要方法。CIM 模型的主要特點(diǎn)是以直方圖形式直觀呈現(xiàn)概率分布，用和取代復(fù)雜的概率函數(shù)積分，并根據(jù)串聯(lián)或并聯(lián)相應(yīng)模型實(shí)現(xiàn)概率分布疊加。因此變量相互獨(dú)立和變量相互相關(guān)問題都能用此模型解決。在城市軌道交通施工安全風(fēng)險(xiǎn)中，風(fēng)險(xiǎn)因素是隨機(jī)出現(xiàn)的，可以將同級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素處理成為并聯(lián)關(guān)系，即可采用 CIM 模型的并聯(lián)響應(yīng)模型。

2.3 施工風(fēng)險(xiǎn)的CIM 評(píng)估模型

由于地鐵工程在施工環(huán)節(jié)，其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有復(fù)雜性、多邊形、模糊性以及多層次性等特點(diǎn)，使得風(fēng)險(xiǎn)因素的量化工作變得比較復(fù)雜和困難。所以筆者利用層次分析法對(duì)指標(biāo)權(quán)重加以確定，并采取灰色模糊評(píng)價(jià)法對(duì)最末層的風(fēng)險(xiǎn)概率分布加以分析和呈現(xiàn)。

3 運(yùn)營階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

3.1 體系構(gòu)建

根據(jù)地鐵運(yùn)營安全相關(guān)指標(biāo)，結(jié)合《城市軌道交通工程項(xiàng)目建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于“運(yùn)營組織和管理”和“運(yùn)營設(shè)備及設(shè)施”2 方面的要求，建立地鐵運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系(圖略)。

3.2 多級(jí)可拓評(píng)估

3.2.1 一級(jí)評(píng)價(jià)

由各二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量wi=(wik)乘以其指標(biāo)針對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度矩陣K(Cik)=( Kj(Cik))，計(jì)算出各一級(jí)指標(biāo)針對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度矩陣K(Ci)為

3.2.2 二級(jí)評(píng)價(jià)

由各一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重向量w=(wj)乘以其指標(biāo)針對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度K(C)=(K(Ci))得出待評(píng)價(jià)對(duì)象針對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的關(guān)聯(lián)度矩陣K(N)為

3.2.3 確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

若滿足：kj0(N)=maxj=(1,2,…,m)kj(N)，則稱待評(píng)對(duì)象N 屬于等級(jí)j。

則稱j*為目標(biāo)層即地鐵運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)水平的級(jí)別變量特征值，即屬于某風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的程度。

計(jì)算得出子系統(tǒng)各個(gè)因素的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，得到地鐵運(yùn)營系統(tǒng)的總體風(fēng)險(xiǎn)水平。

4 實(shí)例應(yīng)用

選擇地鐵建設(shè)施工階段的實(shí)例驗(yàn)證。以正在建設(shè)中的地鐵工程10 號(hào)線一期為例，采用CIM 模型進(jìn)行地鐵施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

4.1 風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重的確定

根據(jù)對(duì)實(shí)際施工過程中安全風(fēng)險(xiǎn)因素的分析，并在對(duì)大量地鐵施工事故原因進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，通過層次分析法對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重加以確定，結(jié)果如表1 所示。

表1 C 層次風(fēng)險(xiǎn)因素排序

4.2 確定風(fēng)險(xiǎn)因素概率分布

邀請(qǐng)專家，在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行界定之后，又對(duì)本次工程進(jìn)行了客觀的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并建立了評(píng)價(jià)集合V=｛風(fēng)險(xiǎn)高、較高、適中、較低、低｝。

4.2.1 C 層風(fēng)險(xiǎn)因素的概率分布

由于C3、C4、C5的子因素的權(quán)重相同，所以C層采用CIM 并聯(lián)響應(yīng)模型得到概率分布。以C3為例，表2 為概率分布的計(jì)算過程。以此類推，表3所示為C4和C5的風(fēng)險(xiǎn)因素概率分布。

表2 風(fēng)險(xiǎn)因素C3 概率分布計(jì)算過程

表3 B2 下C3~C5 風(fēng)險(xiǎn)因素概率分布

4.2.2 地鐵施工總風(fēng)險(xiǎn)概率分布

表4 所示為地鐵施工的總風(fēng)險(xiǎn)概率分布。由表4 結(jié)果可知，本次地鐵工程施工最優(yōu)可能的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為適中，因?yàn)槠涓怕首畲?，達(dá)到了36.31%。

表4 地鐵施工安全總風(fēng)險(xiǎn)概率分布

針對(duì)目前大規(guī)模修建的城市軌道交通系統(tǒng)存在眾多風(fēng)險(xiǎn)因子以及安全隱患，有必要對(duì)城市軌道交通系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)施工和運(yùn)營過程建立全壽命周期的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系以及數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)采集系統(tǒng)，針對(duì)項(xiàng)目不同階段、不同工程需求進(jìn)行工程參數(shù)收集、管理、分析、處理，確定項(xiàng)目各階段的風(fēng)險(xiǎn)因素，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)處理方案。通過對(duì)不同階段風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)的分析，采用不同的方法分別對(duì)各階段進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，為構(gòu)建健全的城市交通工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論體系提供了重要參考，但目前的地鐵施工安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估體系尚未完善，仍存在許多不足之處，因此對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的結(jié)論如何更好地應(yīng)用于工程實(shí)踐還要作更進(jìn)一步的研究。

[1]丁烈云，付菲菲．我國城市軌道交通安全標(biāo)準(zhǔn)體系研究[J]．施工技術(shù)，2010，39(1)：10–13．

[2]GB21562——2008RAMS[S].

[3]金淮．城市軌道交通初步設(shè)計(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作探討[J]．地下空間與工程學(xué)報(bào)，2012，8(2)：1768–1772．

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[5]GB50652–2011，城市軌道交通地下工程風(fēng)險(xiǎn)管理規(guī)范[S]．

[6]楊更社，吳成發(fā)．西安地鐵1 號(hào)線區(qū)間特殊地段施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J]．西安科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，30(2)：159–164．

[7]李輝，鄭余朝．ANP_FE 技術(shù)在地鐵隧道近接施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用[J]．鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012，12：84–87．

[8]趙蕾，盧浩．改進(jìn)肯特指數(shù)法在地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用[J]．武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，34(12)：97–102．

[9]Chapman C B，Cooper D. Risk engineering basic controlled interval and memory models[J]．Journal of the Operational Research Society，1983，34(1)：51–60．