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成都市地铁2号线运营交通故障成因分析与应急对策【字数:7476】

2023-04-14 14:49编辑: www.jxszl.com景先生毕设
成都市地铁2号线运营交通故障成因分析与应急对策
第1章前言

  随着我国城市化的进程不断加速,越来越多的人涌进城市,城市的规模越来越庞大,但城市的发展是多方面的,人口和规模如果超过了城市配套设施的承受能力,对城市来说反而成为了一种制约。人多车多必然会带来拥堵这个世界性的城市病,如何有效的解决交通问题,已经成为很多城市能否取得进一步发展的关键性问题。寻找更科学合理的交通方式,来满足城市交通需求,已经成为世界上各大城市都在积极探讨的共同课题。

  1.1选题背景

  在这种情况下,以地铁和轻轨为代表的城市轨道交通进入了人们的视野。城市轨道交通作为一种新的交通方式,与传统交通相比,运载能力大、便捷、安全、可靠、准时、节能环保、土地利用价值大等优势。因此,城市轨道交通已成为目前社会成本最低的一种运输方式,作为一种绿色环保的公共交通方式,是缓解大中城市交通拥堵最有效的手段之一,同时也对降低城市交通污染、提高交通安全具有重要的意义。目前我国大陆地区已经开通城市轨道交通的有19个城市(包含地铁和轻轨),北京、上海、广州等大城市的轨道交通系已经结束了单线运营,全面进入到网络化运营时代。

  城市轨道交通的快速发展,对于目前城市交通超负荷运转的现状起到了有效地缓解作用,为居民的方便出行提供了条件,也对我国国民经济快速、健康的发展起了很大的推动力。然而近几年,随着恐怖主义的滋生,以及复杂的治安状况,邪教和一些对社会充满恶意的人,通常选择把发动有效攻击的对象设定在地铁、轻轨或者其他城市交通范围上,专门利用城市轨道交通固有的系统复杂、应急处置难度高、人员疏散限制大等特殊性,制造恐怖袭击或者暴乱事件。另外,列车自身运营前后就存在着巨大的安全风险,使得灾害事件频繁发生,安全形势相对严重。总之,不管是恐怖事件袭击,还是列车事故,一旦发生城市轨道灾害事件,若没有快速有效的针对事件特征去遏制事态的发展,没有有效进行积极的应急救援措施,灾害事件的应急处置结果就会无法预料,给国家和社会带来不必要的损失和负面的影响也难以想象。

  第2章相关概念界定与概述

  本章节是论文研究的理论基础,明确了城市轨道交通的界定、分类、城市轨道交通灾害事故的定义及分类,为后续的灾害事故应急管理研究提供基础和知识支撑。

  2.1城市轨道交通

  2.1.1城市轨道交通的概念

  城市轨道交通,是以电能为动力,采取轮轨运转方式的快速大运量公共交通的总称。也有概念解释,城市轨道交通作为一种公共交通设施,是在固定线路规划基础上,专门铺设固定隧道、高架等设施,配备列车及相应的服务设施的准公共物品。由于轨道交通涉及范围比较广,所以在国际上,缺少一个很明确的标准去定义,缺乏统一性。通常会从技术特征、运量、范围等方面对城市轨道交通做广义与狭义的区分。

  城市轨道交通作为城市公共交通的骨干力量,被赋予了现代化的特色,地铁、有轨电车、轻轨、独轨、磁悬浮等都属于其范畴之内。随着区域经济和城市规模的发展,人们又把城市铁路、市郊铁路、机场联络线等纳入其中。然而,本文研究仅指城市区域内的地铁和轻轨,这两种是城市轨道交通的主体。

  2.1.2城市轨道交通的优点

  城市轨道交通是一种社会成本最低的运输方式,是一种绿色环保的客运交通体系,具有大量有点:

  (1)运能大:如地铁单向高峰运输能力可为4万-8万人次/h,其他非轨道交通工具都无法超越这一点。

  (2)速度快:公共电、汽车速度一般为10-20km/h;轨道交通平均速度可达到30-40km/h。

  (3)安全、可靠、准时:快速轨道交通一般处于封闭、半封闭状态,不受室内道路交通的干扰。

  (4)污染少:城市轨道交通主动力以电力为主,绿色环保污染少;对地面或高架线路可采取消音降噪技术措施。

  (5)节约用地:轨道交通平均运载一名乘客所占的面积仅仅是其他城市交通工具的百分之几。

  (6)节约能源:以每人公里的能耗计,轨道交通、公共汽车、小汽车的能耗比为1:1.8:5.9。

  2.1.3城市轨道交通的分类

  城市轨道交通经过100多年的发展,形成了多种多样的形式,各自都有相应的优点和

  适用范围,可谓是百花齐放,一般我们可以划分为一下几类:

  (1)地铁

  地铁,全称为地下铁道,指在全封闭的地下隧道或部分运行在地面、高架上的,需要由电气牵引、轨道导向、车辆编组运行输送乘客的公共交通体系。是高速度大容量的交通工具,其单方面的运输能力在3万人次/h以上。地铁是现代大城市轨道交通的主干线,目前已经成为我国个大中城市缓解交通拥堵的有效工具。

  (2)轻轨

  轻轨(Light Rail Transit)是指运载量中等、车辆轴重较轻、有专用轨道导向的城市轨道交通系统。轻轨有地面、高架和地下三种形式,可以是全封闭、半封闭或采用混合车道,其单向高峰客运量为1万3-万人次/h,造价仅为地铁的1/2-1/7,对于缓解交通见效快,比公共汽车效率高、速度快、节约能源、无污染,近几年收到世界各地的广泛重视。我国的重庆、武汉等城市广泛使用轻轨。

  (3)有轨电车

  有轨电车是一种在地面上与其他交通工具相配合运行的轨道交通。曾经在20世纪20年代达到辉煌时期,在城市交通中起主导作用,后期由于其速度低、噪音大、运量小、舒适性差和技术落后而进图停滞和拆除阶段,我国目前有部分城市还保留少量电车。

  (4)磁悬浮列车

  磁悬浮列车是凭靠电磁引力或斥力将列车悬浮于空中,进行方向引导,再利用线性电机驱动列车运行的一种无轮轨接触的运输方式。目前世界上唯一正式投入运营的磁浮线是上海磁浮示范运营线,长29.8km,设计最高运行速度430km/h。

  (5)独轨

  又称单轨)、城市铁路、市郊铁路、机场联络线、新交通系统也属于城市轨道交通范畴。

  2.2城市轨道交通常见的灾害因素

  城市轨道交通同样面临着公共安全问题。在北京、上海、广州等大城市,城市轨道交通作为一种最理想的居民出行的公共交通方式。城市轨道交通是一个社会公共场所的缩影,是人流量比较集中的场所,比较容易引对不特定社会个体的针对性公共安全事件。城市轨道交通面临的公共安全问题,所受到的灾害因素构成比例不尽相同,纵观世界各国的城市轨道交通,主要的威胁有:恐怖暴力袭击、火灾、踩踏和自然灾害。其中火灾和踩踏都与人的因素及管理应急体制密切相关。

  2.2.1恐怖暴力袭击

  城市轨道交通的车站、站台、列车、区间、运营控制中心等多个重要位置都有面临恐怖暴力袭击的危险。例如2005年7月7日,伦敦地铁6座车站相继遭到恐怖袭击,发生爆炸事件,造成50多人死亡,700多人受伤。

  2.2.2火灾

  由于地铁的环境的封闭性,发生各种灾害带来的损失和伤亡以火灾最为严重。系统故障和人为因素成为造成地铁火灾的两大主要因素。

  2.2.3大量客流拥堵导致踩踏

  各种因素导致的瞬间客流大量聚集,使运能和运量矛盾急剧放大,极易产生点堵、线瘫、面乱的蔓延和辐射效应,造成局部秩序混乱,容易引发群体性上伤亡事件的发生。

  2.2.4自然灾害和其他意外因素的侵害

  自然灾害和其他意外因素的侵害也逐渐成为威胁城市轨道交通的公共安全因素之一。例如台风、地震、高空坠物等影响到不安全事件的发生。

  2.3城市轨道交通灾害的特征

  发展城市轨交通建设可谓是一项利国利民的举措,形成以地铁、轻轨为主力军的公共交通系统,可以增强公共交通的吸引力,缓解城市交通压力和堵塞现象,同时,也可以大力推进城市发展的步伐,带动线路和站点周边经济发展,提升城市的整体形象与品质。然而,城市轨道交通一旦发生重大灾害事件,现实的影响和危害就会突显出来,要是决策不当或者应急处置不合理,甚至会演变成为公共危机。

  2.3.1突发性、紧急性、高度的难以预测性

  列车事故等重大灾害事件没有任何预见性,存在的安全隐患都具有隐蔽性,诱发因素往往复杂多样,即使政府等组织机构制定了周密的应急预案,都无法对于灾害事件发生的具体时间和形式作出预测判断,一旦爆发,就会带来危害和损失。

  2.3.2社会影响性

  轨道交通人流高度密集,具有较大社会影响。轨道交通现在是网络化运营,一个站的乘客滞留会造成整条线甚至整个网络的运营不正常。比如西安地铁北大街站,目前两线换乘,一旦一条线的站点发生灾害事故造成停运或滞留,另外条线的乘客或分流其他站下车或分流至地面交通,给广大乘客带来不便,引发一定的社会矛盾。若发生火灾、爆炸,可能会造成轨道交通运输的瘫痪,从而造成整个城市的混乱。

  2.3.3危害与破坏性

  不同类型的灾害事故都会产生一定的破坏性,人员伤亡、财产受损、精神威胁等比较普遍。灾害事故严重程度不同,其破坏性和危害范围也会不同,一旦发生灾害事故件,事态都会快速蔓延,如若不迅速有效的做出反应,会引起社会公众的过度恐慌,造成不必要的次生事件。如典型的韩国大邱地铁火灾实践中,由于相关人员的处置措施不当,明明在供电系统关闭列车已经处于无法行驶的状态下,却紧闭车门,没有果断采取紧急措施疏散乘客,灾害事故的处置不善,让一辆载客列车没有任何指令的情况下驶入发生火灾的站台,造成至少126人死亡;2005年自从伦敦发生地铁爆炸事件后,选择搭乘地铁的乘客骤降七成之多,甚至导致英国股票指数(FTSE)下跌124.54点。

  第3章城市轨道交通灾害事故的成因分析

  地铁和轻轨是城市轨道交通的主体。通常人们对地铁的轻轨的认识是:地铁是在地下运行,轻轨在高架上运行。但随着轨道技
术的发展是实际需要,地铁、轻轨可以同时运行在地下、地面和高架上。比如上海地铁很多部分都在高架闪,少地铁甚至可以和轻轨采取相同的轨道技术和运营方式。

  因此,城市轨道交通已经不局限于运行线在地下隧道中的这种形式,而是泛指采用高规格电客列车同时高峰小时单向运输能力在3万至8万人的大容量城市轨道交通系统。单向运输能力在3万人以下的称之为轻轨。地铁和轻轨的运行线路多样化,地下、地面、高架三者有机结合。国内外众多城市已用轨道交通代替地铁这一传统称呼,例如上海就将城市的十多条地铁线路和2条轻轨线路统一命名为轨道交通XX号线。由于地铁轻轨在轨道技术、运营模式上几乎一样,因此,本文在分析地铁和轻轨灾害事故的成因时将统一分析。

  在恐怖暴力袭击、火灾、踩踏和自然灾害等灾害事故中,火灾和踩踏都与人的因素及管理应急体制密切相关。本文将主要探讨这两种灾害事故的成因急应急对策。

  3.1城市轨道交通火灾事故的成因

  从世界近20年城市轨道交通的灾害事故类型来看,大部分都是火灾事故,造成的伤亡甚至可以远远超过暴力恐怖袭击。美国、英国、韩国、俄罗斯、奥地利都发生过伤亡人数在200人以上的特大城市轨道交通火灾事故。

  虽然城市轨道交通火灾发生的直接原因不同,但事故的发生基本上都与人、物及管理上存在的缺陷、隐患有关。因此,引发城市轨道交通火灾的原因可以总体归纳为三种基本原因,即人的原因、物的原因和管理的原因。

  3.1.1人的原因

  人的原因主要是指由于人为因素,如人的错误判断、错误行为等而导致的地铁火灾事故。对已经发生的地铁火灾事故的分类统计表明,人的原因往往是引发突发事故的主要原因。

  (1)乘客的原因

  城市轨道交通内聚集有大量不定的乘客乘坐列车。乘客作为公共交通运输系统的主要服务对象,在保证地铁运营安全上担负有相当重要的责任。

  就我国目前现状而言,对乘客进行的安全教育不足,乘客的安全防范意识较低并且缺乏自救知识。部分乘客无视城市轨道运营安全管理的要求,携带易燃易爆、有毒危险物品进入地铁,极易引起火灾爆炸事故。烟头也是地铁内不可忽视的火源,一旦条件合适,就有可能引发火灾。城市轨道交通乘客安全素质低是导致火灾事故发生的一个主要原因,而缺乏应急技能则会加重事故发生时的伤亡损失。北京市科研院劳动保护研究所对地铁乘客安全素质的调查结果显示,地铁乘客中接近20%的人不知道车厢内有报警装置,15%的乘客不了解黄色安全线的作用,接触过地铁安全知识宣传的乘客还不足30%。城市轨道交通内有人吸烟时,只有四分之一的乘客会上前提醒或制止吸烟者,大部分乘客选择不理睬或离开;在地铁站内人员密度很大时,一半左右的乘客熟视无睹,表示会继续购票乘车,只有一成的乘客表示会离开换乘其他交通工具。



  (2)工作人员的原因

  突发火灾紧急情况下,城市轨道交通工作人员必须及时、准确地向消防机关、城市轨道交通应急指挥中心、车站里各个地方的乘客通报火灾发生的情报,有效地操作防火卷帘门、通风排烟设备等火灾对策设备,对乘客进行疏散引导及救助,防止乘客不明情况陷入恐慌、处于混乱。突发火灾时,工作人员及时、准确地采取紧急处理措施,则可极大地降低人员伤亡、减少事故损失;工作人员的不作为或错误作为则会延误事故救援甚至导致重大事故。

  3.1.2物的原因

  物的原因主要是指由于物本身的不安全因素,包括机器设备的不安全因素、易燃易爆物品的危险因素、各种自然物的不规则运动等原因造成的地铁、轻轨火灾事故。物的原因往往是引发地铁火灾事故的直接原因。城市轨道交通运输系统的安全运营,是一个连续、复杂的过程,不仅仅要依靠列车,还需要大量辅助设备系统,如供电系统、给排水系统、通风排烟系统、通信、信号系统等。保证列车、设备系统安全运行是地铁运输系统安全运营的前提,没有安全保障,地铁、轻轨运营安全则无从谈起。然而,任何设备都不可能总是保持良好的状态,列车及其相关辅助设备在使用过程中都存在一定的风险,特别是在大负荷的作业下,必须对相关设施进行彻底的检修和保养,否则,一旦发生火灾,都可能造成严重的财产甚至是伤亡损失。

  (1)列车的原因

  城市轨道交通列车投入运营一段时期后,相关的设备、电气线路出现的老化等问题,是导致地铁发生火灾的主要因素。列车内电器设备发生故障、线路老化或短路是引发火灾的头号凶手。地铁、轻轨列车内使用的装饰材料及座椅材料选择不当也易引发火灾事故,若材料燃烧后有毒烟气产生,则会进一步地加重事故后果。早期生产的地铁列车车厢内的装饰材料及座椅大多为可燃材料,极易引发火灾。2003年韩国大邱地铁火灾事故中,地铁列车内装饰和座椅使用的玻璃纤维和硬化塑料在遇到火焰和高温条件下产生大量有毒烟雾,最终导致大量乘客中毒身亡。

  (2)供电系统的原因

  电能是现代城市轨道交通的主要动力来源。城市轨道交通车站及其列车、隧道、高架内均设有变电站、供配电控制设备、各种通风、照明等电气设备和网络化的配电线路,一旦这些设备或供电线路出现故障,如漏电、短路、过载过热等,就有可能引发火灾事故。

  由于电气系统故障产生电弧或火花、动力电路短路而引发的火灾是最为常见的、轻轨火灾事故。1995年导致近600人死亡的阿塞拜疆地铁火灾就是由于电气设备故障导致列车车厢起火的。

  3.1.3管理因素

  规范、完备的安全管理是实现城市轨道交通运营安全的基础。管理上存在的缺陷、不足可能会间接导致火宅的发生,甚至加剧火灾的后果。

  我国目前各大城市城市轨道交通的管理模式存在严重的缺陷,如由互为平级、互不隶属的不同机构进行运营和维护管理。由于运营和管理维护机构相互之间没有业务指挥权,无法发挥网络协调的作用,没有一个真正的指挥中心,一旦发生事故,城市轨道交通这部大联动机就会因运营与维修联动不畅,加重事故损失。为确保城市轨道交通、轻轨系统长周期地正常运行,应设立专门的安全管理机构,配备足够的专职、兼职安全管理人员。管理人员应分工明确、职责清晰,并经过安全培训取得相应的执业资格。

  3.2城市轨道交通踩踏灾害事故的成因

  城市轨道交通一般处于地下或地下位置,不同于地上交通,位置宽广,且一旦发生事故需要经过一定的途径或者,如电梯等才能到达地面。而这些设备设置点的空间局限以及对其他设备的依赖性是躁踏事故发生的主要位置,如2011年7月5日发生于北京地铁4号线动物园站A口的溜梯事故,由于电梯故障导致多人受伤并有1名男童死亡。

  上下地铁、轻轨车门口、换成楼梯点、自动扶梯是地铁、轻轨踩踏事故发生的主要位置。归其主要原因和有:

  3.2.1人的原因

  除了非故意因素,即不按照指示方向行驶,导致秩序混乱或者嬉戏打闹造成跌倒致使探踏等因素外。由于城市轨道交通乘客客流量较大、人员密度高、客流来源广,其中不乏一些社会敌对分子的报复社会等行为,如故意制造火灾或者爆炸事故,散步虚假信息引起乘客恐慌等。据国外城市轨道交通事故的统计分析,恐怖袭击是导致城市轨道交通事故的最主要原因,虽然目前位置我国还没有发生因恐怖袭击导致的严重城市轨道交通採踏事故,但是应做好预防工作,防止类似事件的发生。目前位置,导致我国城市轨道交通事故的乘客不安全行为主要有:沿线居民的不安全行为造成城市轨道交通事故、上下车门秩序混乱、扒车门、闯入或跌入区间隧道等。其中,无秩序拥挤是造成城市轨道交通事故的最主要的不安全行为。

  近年来,城市轨道交通系统规模不断壮大、自动化水平不断提高,工作人员的一个小失误都可能造成城市轨道交通运营事故的发生,因此,对工作人员的职业素养的要求越来越高。其次,为保证城市轨道交通正常运营,每个子系统或工作单元,都离不开人员的参与,人本身具有的不确定性、其自身的生理因素风险、心理因素风险、业务技能风险和员工之间的协作都能造成城市轨道交通事故的发生。其中,工作人员造成城市轨道交通事故的情况也可以分为员工自身缺陷造成和员工之间配合失误造成。员工自身缺陷主要包括:操作技能不熟练、操作技能不熟练、专业基础知识差、责任心缺乏、安全意识淡薄、违规操作、违章操作、应急救援能力差、漏检漏修、酒后上班、疲劳工作、无证上岗、身体缺陷等。

  3.2.2环境因素

  环境因素包括城市轨道交通所处的背景环境和设备因素,尤其是城市轨道交通踩踏事故易发位置的环境因素,若控制不当,容易引发城市交通轨道踩踏事故的发生。并且,与乘客紧密相连的设备,如上下扶梯、城市轨道交通轨道等发生事故,还能促使导致地铁踩踏事故发生的直接致因的形成。因此,严格控制环境因素,是避免地铁踩踏事故的有效途径。

  影响城市轨道交通安全的环境因素除了设备因素还包括城市轨道交通空间的局限性,空间的局限性在上节已经讨论过,本节主要讨论设备因素。影响城市轨道交通安全的设备因素主要包括地铁车辆系统本身的有害因素、线路轨道系统的有害因素、供电系统的危险有害因素、通信及信号系统的危险有害因素、辅助设置的危险有害因素和环境控制设备的风险有害因素。

  城市轨道交通线路轨道系统的安全直接影响车辆的正常运行,是实现城市轨道交通运营的基本保障系统之一,一旦发生故障,必定会导致城市轨道交通运营中断。其影响安全的风险因素主要有:轨道磨损严重并且更换不及时、整体轨道下沉、盆口方向不明显、线路几何尺寸超标、尖轨与基本轨不贴合或者轨道较长距离不贴合、扣件损坏或变形、扣件锻炼等。

  钢轨、道床、撤叉和路基是城市轨道交通轨道系统的基本组成部分,其中钢轨是城市轨道交通车辆运行的轨道,一旦钢轨出现损伤、断裂的现象,必然会对列车运营安全

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