程學(xué)慶，王 睿，李月，舒繼承

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

（西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)院，四川 成都 610031）

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

基于蝴蝶結(jié)模型的高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)管理

程學(xué)慶，王 睿，李月，舒繼承

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

（西南交通大學(xué) 交通運(yùn)輸與物流學(xué)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(kāi)放式設(shè)計(jì)、統(tǒng)一候車、商業(yè)化及電子設(shè)備繁多等給旅客生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)隱患，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析具有實(shí)際意義。在概述蝴蝶結(jié)模型結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)現(xiàn)有高速鐵路車站旅客進(jìn)出站順序和空間架構(gòu)進(jìn)行分析，提出恐怖襲擊、擁擠踩踏、火災(zāi)爆炸及疾病衛(wèi)生 4 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事件。通過(guò)安全屏障中控制措施分析構(gòu)建高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型；闡釋模型的應(yīng)用領(lǐng)域和實(shí)際運(yùn)用方法，以及在高速鐵路風(fēng)險(xiǎn)管理中的適用性。

蝴蝶結(jié)模型；高速鐵路車站；安全風(fēng)險(xiǎn)分析；控制措施

0　引言

目前，經(jīng)過(guò)高速鐵路建設(shè)和既有線提速改造，我國(guó)已經(jīng)成為世界上高速鐵路運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)、運(yùn)行速度最快、在建規(guī)模最大的國(guó)家。在高速列車速度日益增長(zhǎng)的同時(shí)，高速鐵路風(fēng)險(xiǎn)管理研究是我國(guó)高速鐵路可持續(xù)發(fā)展的必要環(huán)節(jié)。安全風(fēng)險(xiǎn)管理的基本環(huán)節(jié)主要有危險(xiǎn)源辨識(shí)、安全評(píng)價(jià)和危險(xiǎn)源控制[1]，關(guān)于高速鐵路的此類研究已有很多，張海燕等[2]分析我國(guó)高速鐵路工程設(shè)計(jì)過(guò)程事故危險(xiǎn)源并給出具體的預(yù)防措施；肖雪梅等[3]基于耗散結(jié)構(gòu)和熵理論，通過(guò)構(gòu)建高速鐵路典型事故安全要素集進(jìn)而判斷事故演化；王欣等[4]分析高速鐵路子系統(tǒng)對(duì)總系統(tǒng)的影響，構(gòu)建系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行安全管理模擬。但是，現(xiàn)有高速鐵路風(fēng)險(xiǎn)管理研究大多圍繞整個(gè)高速鐵路系統(tǒng)，而高速鐵路風(fēng)險(xiǎn)管理是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，每一個(gè)作業(yè)環(huán)節(jié)和地點(diǎn)都是研究對(duì)象，因而有必要對(duì)細(xì)節(jié)進(jìn)行具體的風(fēng)險(xiǎn)管理分析研究。

高速鐵路車站尤其是大型車站是每個(gè)城市的綜合交通樞紐，漸漸成為城市的地標(biāo)性建筑。但是，現(xiàn)代高速鐵路車站的開(kāi)放式設(shè)計(jì)、統(tǒng)一候車、商業(yè)化及電子設(shè)備繁多等為旅客生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來(lái)隱患，目前針對(duì)高速鐵路車站風(fēng)險(xiǎn)研究較少，甄利賢[5]基于 FAGF 算法對(duì)大型高速鐵路車站風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，安治業(yè)等[6]在研究中提及蝴蝶結(jié)模型在高速鐵路中的應(yīng)用，但沒(méi)有進(jìn)行深入具體研究。蝴蝶結(jié)模型已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、天然氣等工程安全領(lǐng)域[7-9]，但在高速鐵路運(yùn)營(yíng)安全風(fēng)險(xiǎn)分析及控制研究中涉及不廣。因此，利用蝴蝶結(jié)模型風(fēng)險(xiǎn)分析方法對(duì)高速鐵路車站進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析具有實(shí)際意義，結(jié)合事故樹(shù)與事件樹(shù)定性風(fēng)險(xiǎn)分析方法找出高速鐵路客運(yùn)作業(yè)工作流程中的危險(xiǎn)源，構(gòu)建相應(yīng)的事故樹(shù)并提出事故前和事故后風(fēng)險(xiǎn)控制措施，進(jìn)而形成高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型，以直觀簡(jiǎn)明展示高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)分析的全過(guò)程，分析該模型推廣與應(yīng)用于實(shí)際工作中的可能性。

蝴蝶結(jié)模型最早由澳大利亞昆士蘭大學(xué)提出，因其整體結(jié)構(gòu)類似“蝴蝶結(jié)”而得名，經(jīng)過(guò)多年的研究由殼牌石油公司引入商業(yè)實(shí)踐中，近年來(lái)在國(guó)內(nèi)外石油、天然氣安全領(lǐng)域的風(fēng)險(xiǎn)管理研究中得以廣泛應(yīng)用[7-9]，其典型結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

圖1　典型蝴蝶結(jié)模型示意圖

蝴蝶結(jié)模型將事故樹(shù)分析方法與事件樹(shù)分析方法結(jié)合，能夠同時(shí)分析頂上事件的發(fā)生原因和導(dǎo)致事故后果[10-11]，主要由危險(xiǎn)源、事故前預(yù)防措施、頂上事件、事故后控制措施 (即應(yīng)急處理措施) 及事故后果 5 個(gè)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(cè)為作業(yè)流程中導(dǎo)致事故事件發(fā)生的危險(xiǎn)源與頂上事件構(gòu)成的事故樹(shù)，右側(cè)為事故后果與頂上事件構(gòu)成的事件樹(shù)，在危險(xiǎn)源、頂上事件和事故后果之間分別存在事故前預(yù)防措施與事故后控制措施，兩者構(gòu)成整個(gè)模型的安全屏障。圖1 中，從左至右的控制措施應(yīng)按照消除源頭、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防、防止惡化及減輕后果的優(yōu)先級(jí)加以實(shí)施，對(duì)于能夠消除的危害應(yīng)做到源頭處消除；無(wú)法消除的危害應(yīng)通過(guò)安全標(biāo)準(zhǔn)和安全設(shè)備加以預(yù)防；事故已經(jīng)發(fā)生或無(wú)法預(yù)防的應(yīng)做到迅速處理防止事態(tài)惡化；最后，當(dāng)以上措施均無(wú)法實(shí)施時(shí)應(yīng)妥善應(yīng)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(fēng)險(xiǎn)事件分析

有效準(zhǔn)確進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析研究的第一步是探究總結(jié)高速鐵路車站內(nèi)可能發(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)事件。根據(jù)旅客進(jìn)出站的活動(dòng)順序及高速鐵路車站的空間架構(gòu)將車站可能發(fā)生的安全風(fēng)險(xiǎn)事件分為恐怖襲擊、擁擠踩踏、火災(zāi)爆炸事件及疾病衛(wèi)生事件等?？植酪u擊事件包括縱火、投毒、爆炸及對(duì)旅客和公共設(shè)施故意傷害等，易發(fā)生于站前廣場(chǎng)及候車大廳內(nèi)，一旦發(fā)生將對(duì)旅客生命財(cái)產(chǎn)安全造成極大的傷害，并產(chǎn)生不良的社會(huì)影響；擁擠踩踏事件在開(kāi)放式進(jìn)站高速鐵路車站的任何地點(diǎn)都有可能發(fā)生，旅客集中且急于乘降，設(shè)備故障等突發(fā)事件都將導(dǎo)致?lián)頂D踩踏事件的發(fā)生；由于高速鐵路車站具有自動(dòng)化和商業(yè)化等特點(diǎn)，線路老化、自動(dòng)化設(shè)施故障及工作人員不當(dāng)操作都將可能引起火災(zāi)爆炸事件的發(fā)生，火災(zāi)爆炸常發(fā)生于設(shè)備集中的地點(diǎn)和候車大廳內(nèi)的商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)；大量旅客集散的高速鐵路車站同時(shí)也是傳染性疾病蔓延的高發(fā)區(qū)，車站內(nèi)商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)眾多，飲食食品安全帶來(lái)疾病衛(wèi)生事件隱患。

1.1恐怖襲擊事故樹(shù)分析

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

1.2擁擠踩踏事故樹(shù)分析

擁擠踩踏事件的發(fā)生主要由 2 個(gè)因素導(dǎo)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(diǎn)之一，如果出現(xiàn)一些突發(fā)狀況或車站本身存在設(shè)計(jì)缺陷，極容易導(dǎo)致?lián)頂D踩踏事件的發(fā)生，事故樹(shù)模型如圖3 所示。

圖2　恐怖襲擊事故樹(shù)模型

圖3　擁擠踩踏事故樹(shù)模型

1.3火災(zāi)爆炸事故樹(shù)分析

火災(zāi)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(yán)重。電氣化設(shè)備故障、工作人員工作不力、旅客的危險(xiǎn)行為和商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)的火源都可能導(dǎo)致火災(zāi)事件的發(fā)生，爆炸事件主要由站內(nèi)危險(xiǎn)品和電氣化設(shè)備故障導(dǎo)致，事故樹(shù)模型如圖4 所示。

圖4　火災(zāi)爆炸事故樹(shù)模型

1.4疾病衛(wèi)生事故樹(shù)分析

疾病衛(wèi)生事件主要由患病人員進(jìn)站、流行性疾病出現(xiàn)、工作人員工作不力，以及天氣及人員密集等誘因?qū)е拢鹿蕵?shù)模型如圖5 所示。

圖5　疾病衛(wèi)生事故樹(shù)模型

高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)分析是一個(gè)動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)工程，車站現(xiàn)場(chǎng)中危險(xiǎn)源復(fù)雜、眾多，旅客、工作人員大量集散及外來(lái)人員眾多等特點(diǎn)給研究帶來(lái)極大的復(fù)雜性和難度。一般靜態(tài)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析方法不直接適用于高速鐵路車站安全分析，而蝴蝶結(jié)模型中的安全屏障環(huán)節(jié)可以有效彌補(bǔ)不足，可以實(shí)時(shí)提供不同危險(xiǎn)源處在不同階段的相應(yīng)控制措施。因此，通過(guò)高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)事件事故樹(shù)分析、安全屏障設(shè)置及事件樹(shù)分析構(gòu)建高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型。

2　高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型研究

2.1高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型構(gòu)建

高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生一般經(jīng)歷 2個(gè)階段，第一階段是車站內(nèi)安全風(fēng)險(xiǎn)事件危險(xiǎn)源的單一或組合出現(xiàn)導(dǎo)致危險(xiǎn)出現(xiàn)，第二階段是危險(xiǎn)出現(xiàn)后未經(jīng)過(guò)事故前預(yù)防措施處理、情況惡化導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生。事故前預(yù)防措施根據(jù)階段不同分為一級(jí)預(yù)防措施和二級(jí)預(yù)防措施，一級(jí)預(yù)防措施一般圍繞危險(xiǎn)源源頭制定實(shí)施，二級(jí)預(yù)防措施一般是在危險(xiǎn)發(fā)生情況下防止惡化而導(dǎo)致安全風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生而制定的緊急預(yù)防措施，一級(jí)和二級(jí)預(yù)防措施構(gòu)成事故前安全屏障。

當(dāng)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(jīng)歷 2 個(gè)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(kuò)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(xiàn)場(chǎng)形勢(shì)控制制定實(shí)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(shí)施而導(dǎo)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(shí)聯(lián)控緊急救援單位，做好事故善后處理等。上述 2 個(gè)階段控制措施分別為一級(jí)控制措施和二級(jí)控制措施，進(jìn)而形成事故后安全屏障。綜上所述，構(gòu)建高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型，如圖6 所示。

模型的左側(cè)為根據(jù)高速鐵路車站恐怖襲擊、擁擠踩踏、火災(zāi)爆炸和疾病衛(wèi)生 4 個(gè)安全風(fēng)險(xiǎn)事件的事故樹(shù)分析得出的事故前一級(jí)和二級(jí)預(yù)防措施，一級(jí)事故前預(yù)防措施主要包括加強(qiáng)工作人員的日常業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)及安檢工作等，二級(jí)事故前預(yù)防措施即為事故的深入預(yù)防、應(yīng)急安全處理 (旅客疏導(dǎo)、治安排查) 及進(jìn)一步安檢工作等。如果事故前安全屏障并未奏效而導(dǎo)致高速鐵路車站安全事故發(fā)生后，車站工作人員應(yīng)根據(jù)日常各種事故演習(xí)演練對(duì)照實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)事故情況而采取相應(yīng)的事故后控制措施，即為模型的右側(cè)。因此，按照事故演化狀態(tài)，可以依次采取以下措施：及時(shí)發(fā)現(xiàn)事故發(fā)生源頭并立即處理，疏導(dǎo)安撫旅客防止并發(fā)事故的發(fā)生并處理事故現(xiàn)場(chǎng)(一級(jí)控制措施)，及時(shí)聯(lián)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(jí)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(yán)重。

2.2高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型的推廣與應(yīng)用

圖6　高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型

目前，在包括高速鐵路運(yùn)輸在內(nèi)的鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域內(nèi)，實(shí)際工作中的安全教育和安全風(fēng)險(xiǎn)分析方法仍然停留在規(guī)章制度的文本階段，并沒(méi)有有效統(tǒng)一的風(fēng)險(xiǎn)分析方法或模型來(lái)規(guī)范整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)管理過(guò)程中的具體細(xì)節(jié)和控制措施，安全教育在實(shí)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(duì)于文本形式的內(nèi)容相對(duì)排斥；現(xiàn)有的風(fēng)險(xiǎn)管理尤其是在基層站段，缺少具體方法或模型的指導(dǎo)，未形成規(guī)范有效的風(fēng)險(xiǎn)管理方法。研究構(gòu)建的高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型可以解釋已經(jīng)發(fā)生的高速鐵路車站安全事故，表達(dá)方式直觀簡(jiǎn)潔，能夠被大多數(shù)人所接受理解，并且可以通過(guò)事故樹(shù)模型結(jié)合實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)管理中的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性、定量的安全風(fēng)險(xiǎn)分析。因此，可以在鐵路基層站段推廣高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型，應(yīng)用于車站的教育培訓(xùn)、突發(fā)情況的應(yīng)急處理，以及事故發(fā)生后的調(diào)查分析總結(jié)等。

日常教育培訓(xùn)中，可以通過(guò)高速鐵路車站安全風(fēng)險(xiǎn)蝴蝶結(jié)模型直觀地了解不同事故類型發(fā)生的危險(xiǎn)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(xué)習(xí)的有效性，又有利于有針對(duì)性地進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理。當(dāng)突發(fā)情況正在發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生時(shí)，相關(guān)人員應(yīng)立即根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)事故情況，結(jié)合模型采取相應(yīng)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(duì)比模型的不同階段對(duì)事故的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行分析，找出事故原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，并且可以根據(jù)實(shí)際情況對(duì)模型做出補(bǔ)充調(diào)整。

3　結(jié)束語(yǔ)

近年來(lái)我國(guó)高速鐵路飛速發(fā)展，受到國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注，其安全風(fēng)險(xiǎn)管理問(wèn)題亟待完善。根據(jù)蝴蝶結(jié)模型風(fēng)險(xiǎn)分析方法的組織結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，將其引入高速鐵路車站的風(fēng)險(xiǎn)管理研究，構(gòu)造的蝴蝶結(jié)模型可以應(yīng)用于目前高速鐵路車站風(fēng)險(xiǎn)管理的日常教育培訓(xùn)、突發(fā)情況的應(yīng)急處理及事故發(fā)生后的調(diào)查分析，具有一定的實(shí)際意義和適用性。今后的研究是進(jìn)行高速鐵路大系統(tǒng)中其他工作部門 (如工務(wù)、電務(wù)及供電段等) 的安全風(fēng)險(xiǎn)分析，構(gòu)建相應(yīng)的蝴蝶結(jié)模型，在現(xiàn)有的鐵路工作現(xiàn)場(chǎng)推廣應(yīng)用；與此同時(shí)，進(jìn)行實(shí)際事故數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)工作，并且結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)事故數(shù)據(jù)進(jìn)行定性、定量分析，系統(tǒng)、完整、精確地針對(duì)高速鐵路不同系統(tǒng)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理研究。

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責(zé)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(guó)鐵路總公司科技研究開(kāi)發(fā)計(jì)劃重點(diǎn)課題(2014D001-B)；鄭州鐵路局科技計(jì)劃課題 (2014Q1)