在铁路信号系统中风险评估技术的研究与应用

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【摘要】别进行了分析和研究，并对风险评估技术中的HAZOP危害识别法在我国铁路信号系统中的应用进行了详细介绍，以期对我国相关部门起到一定的帮助作用。在铁路信号系统中，对其风险评估技术的研究是近几年我国铁路有关部门的研究热点。本文针对我国铁路信号系统，首先对其风险评估的基本内涵进行了简单介绍，风险评估包括危害识别、风险分析、风险评价以及风险控制四个方面。其次分析了我国铁路信号系统中风险评估技术的应用现状，并总结出风险评估技术在我国铁路信号系统应用中的难点。在铁路信号风险评估过程中，危害识别是其最基本和最关键的工作，对之后的风险分析以及评价起着决定性的作用。因此本文着重对风险评估中的危害识
【关键字】铁路信号系统；风险评估；研究；应用
引言
随着社会经济的不断进步，科学技术的迅猛发展，我国铁路在运输速度方面得以多次提速，虽然这对于我国铁路技术来说是一大进步，但是同时也提高了铁路安全事故发生的概率。基于以上铁路发展背景，传统的信号系统技术规范已经不满足现代化铁路对信号系统安全方面越来越高的要求。随着计算机技术的引入，在铁路信号系统中应用风险评估技术对其进行分析和研究已经成为现代化铁路信号系统安全发展的必然趋势。本文将以铁路信号系统为研究对象，对风险评估技术在该系统中的应用进行分析和探究，以期对我国铁路事业又好又快的发展带来一定的帮助作用。
一、风险评估的基本内涵及应用现状分析
（一）风险评估的基本内涵
在风险事件发生之前或之后，对风险事件可能或者已经给人们带来的生命、财产或者其他方面造成的损失以及影响进行量化评估，这一评估过程就是RA，即风险评估。简单来说，风险评估就是对事件即将带来或者已经带来的影响和损失的程度进行量化测评。在铁路信号系统中，风险评估指的是对因铁路信号系统引起的一系列安全事故损失以及铁路经济损失进行评估的过程。
铁路信号系统风险评估主要包括以下几个方面内容：识别信号系统危害、分析风险、对风险判定是否需要接受等。风险评估的主要过程如下图所示：
图一 风险评估过程图
（二）我国铁路信号系统风险评估技术应用现状分析
自2007年我国实施铁路第六次提速之后，铁路安全性的发展对我国铁路信号系统提出了更高的要求，因为从现代化铁路的发展需求来看，传统的信号系统技术规范已经不能适应其快速的发展，所以我国也逐渐加大了对风险评估技术在铁路信号系统中应用的重视力度。通过向国外风险评估机构进行技术以及经验方面的学习，我国各大铁路相关高校，如北京交通大学于2005年成立了SARAC，即轨道交通安全研究中心，该研究中心是通过向阿特金斯顾问有限公司（英国）学习并与之合作而成立的。研究中心的主任是Ali Hessami，他是交通系统安全领域的著名专家。该研究中心将对与系统保障相关的一切业务进行支持并组织工作的开展；西南交通大学于2007年开展了基于风险安全管理的铁路系统保障研究和服务，该项工作是通过与劳氏铁路有限公司进行合作并进行协议的签署来有效开展的，不过二者尚处于初步合作阶段。另外，关于铁路信号控制系统中风险分析技术的研究，我国全路通信信号研究设计院的一位研究员已经取得了一定的研究成果，并用分析分析法对安全通信子系统（联锁系统）进行了分析和实践，不过仅仅处于初步探究阶段。
二、风险评估技术在我国铁路信号系统中应用的难点分析
（一）对信号系统危害进行识别的难点
对于危害的识别，英美等发达国家基本上都拥有较为专业的风险检查表以及研究报告表等，能够为其提供良好的信息基础。然而从国内来看，有关风险检查表以及研究报告尚未出现，而国内对于铁路信号系统进行的危害识别是在没有任何可依据的信息基础之上来进行的，势必会增加成本，其难度也会大大增加。
（二）对信号系统风险进行分析的难点
这方面工作的难点在于如何选择风险分析方法来对信号系统进行定量和定性的系统风险分析。另外，定性分析方法适合什么情况的系统风险分析而定量的又适合什么情况的系统风险分析，这些对于我国铁路信号系统风险分析来说都是难点。
（三）对信号系统风险进行评价的难点
这方面工作的难点主要是对风险进行评价应该选择何种风险接受原则；如果是定性的或者定量的风险评价，其风险接受标准应当如何选择，才能准确、有效的衡量出损失的大小程度。基于我国当前铁路信号风险评估技术发展极为薄弱的情况，以上这些问题都是其研究的重点和难点。
三、铁路信号系统危害识别
（一）危害识别的基本内涵和目的
1、危害识别的基本内涵
危害识别指的是为了确保系统安全以及正常运转，对有关设备、过程或者系统进行分析并找出有可能对系统、企业造成环境或者经济上的损失的不利条件。作为风险管理的基础，危害识别能够提供一系列检测信息来提供风险分析以及风险评价的效率，并完善其评价效果。如果在对系统进行风险管理的过程中，不对其进行危害的识别，那么在对系统进行风险分析时，其分析结果的可信度就会降低，尤其当系统中的一些重要危害，由于没有采取恰当的危害识别而未被有效识别出来，那么就会造成更大的损失，如产生错误或者不准确的风险分析从而导致系统上的安全假象。如果危害识别没有很好的落实和进行，那么最后的风险评价也会存在问题。换句话说，危害识别已经不仅仅是一种风险问题，更多的是一种管理上的问题。
2、危害识别的目的
对系统以及与系统运行相关的危害进行识别，然后找出其发生的根源、原因并对其可能导致的结果进行预测，这就是危害识别的主要目的。作为风险管理工作中的一个关键工作步骤，危害识别不是通过一次就能够完成的，其应在系统的整个生命周期中进行。
图二是对铁路信号系统安全事故进行的原因分析，并进行了相关统计。
图二 铁路信号系统安全事故原因分析图
從上图的统计可以看出，铁路信号系统安全事故的最大根源出现于危险识别以及风险风险上。这就足以说明，铁路信号系统有时候并非自身存在安全问题，而是在进行风险评估的时候，危害识别工作没有做到位，没有识别出系统中可能存在的风险和危害，导致安全需求未被准确推算出来。在这种情况下，即使信号系统在设计和实现方面都做的很好，但是危害识别没有做好的话，其风险也不会降低。
（二）危害识别的阶段和方法
1、危害识别的阶段
对铁路系统危害进行识别的阶段一般有两个：第一阶段为即经验阶段；第二阶段为创造性阶段。所谓经验阶段就是在识别系统危害的时候主要依据以往的经验和知识来进行工作，如依据经验总结单来进行危害识别。对于铁路信号系统常规风险来说，危害识别依靠第一阶段也就是经验阶段就足够了，但是如果是针对系统中的一些新出现的问题，那么就要用第二阶段也就是创造性阶段来进行危害识别。该阶段需要借助创造力以及系统等技术来对系统全部进行危害识别，一般依赖于较灵活且富有想象力的思维，来对系统运行中的一些预先不了解的危害因素进行识别。
为了确保铁路信号系统中全部危害被识别出来，危害识别的两个阶段是相互弥补、互相促进，从而能够提高对整个信号系统潜危害识别的置信度。对于铁路信号系统的危害识别来说，相对于多个不太重大的危害识别来说，一个关键的危害识别会更加重要。由此可见，危害识别不在于数量的多少而重在其质量。如果对于危害本身的术语掌握不够准确，仅仅是对一些不现实危害信号的识别，这将是一种资源浪费，甚至会出现一些易误解的危害信号，从而导致错误的或者不准确的风险分析。
为了确保铁路信号系统的风险评估能针对其系统最重要的危害上来进行工作，就要对其任务的重要程度进行排序，如系统危害的严重程度或者危害发生的频率等。而在排序的过程中，每一个危害所处的位置对其是否要进行进一步的分析起着一定的决定作用，同时也决定了其分析的深度和广度。
2、危害识别的方法
（1）经验型危害识别法
在对铁路信号系统进行危害识别的时候，根据历史经验来对其危害进行识别是一个很有效、很有价值的方法。其操作简单且能够对潜在的危害进行初步识别，同时也能有效的避免系统以前发生的错误，从而避免损失的产生。在经验型危害识别中最常用的方法有结构化预排法以及检查表法。
检查表法就是对系统曾经发生过的危害或者损失以及解决方法进行表格记录，如果再出现类似的情况，就可以按照检查表来进行危害的识别，同时也能指导创造性危害识别法的展开。如果按照需求需要进行更为详细的系统检查时，那么就需要经验型危害识别中的更正式危害识别法，即人机接口分析和系统失效分析。
2、创造型危害识别法
创造型危害识别法的实施需要具备一定的想象力和创造力，一般是由个人组成的团队来进行危害的识别，这个团队是由一系列不同专业、不同能力但同时又能互补的个人组成。这种危害识别方法包括头脑风暴识别法、What-if识别法以及HAZOP危害识别法。
由于HAZOP法具有很强的可操作性，且能够对系统运行中的一些预先不了解的危害机进行识别，因此该方法被广泛应用于铁路系统领域，并且逐渐发展成为该领域的主要危害识别法。所以本文将采取HAZOP法对我国铁路信号系统进行危害识别。
四、我国铁路信号系统中风险评估技术的应用分析
（一）铁路信号系统HAZOP危害识别法
用于对系统设计、系统操作问题以及工艺过程危害进行识别并分析其问题的方法就是HAZOP危害识别法。简单的说就是对工艺图纸和操作规程中出现的问题进行结构化的分析。该分析过程主要由分析小组完成，分析小组主要由各个专业系统研究人员组成，而HAZOP分析小组就是对铁路信号系统每个操作步骤以及工艺单元进行潜在危害和偏差的识别。这些危害和偏差一般由引导词带出，然后再由分析小组来分析其每个工艺单元或者操作过程中比较有意义的偏差，对偏差出现的前因后果进行分析并提出保护措施。
（二）HAZOP特性分析
HAZOP危害识别法将铁路信号系统的一部分作为分析对象，称之为单元；将对单元本质特征的识别称之为要素，包括铁路信号系统涉及到的材料、设备以及执行活动等；HAZOP的特性就是要素的属性，既可以是定量属性，也可以是定性属性，比如信号系统的温度或者单项设备的技术指标等。
（三）HAZOP单元划分
将单元进行划分是为了能更加精确的找到系统偏差。在我国铁路信号系统中，要根据系统的结构来进行HAZOP单元的划分，例如可以将铁路信号系统中的微机化自动站间闭塞系统划分为检测机、计轴设备、交换机以及智能模块和通信系统等。然后再将每个划分部分作为一个分析的单元进行认真研究。
（四）确定偏差
铁路信号系统的HAZOP危害识别过程的核心就是确定偏差。确定偏差的方法有以下几种：第一，偏差库法；第二，知识法；第三，引导词法。其中第三种偏差确定法是我国铁路信号系统风险评估的常用方法。
四、结语
综述所述，在我国铁路信号系统中，风险评估技术的应用和研究尚处于起步阶段，很多方面还不成熟。因此加快对铁路信号系统中风险评估技术的研究就成为当前我国铁路系统研究的热点和趋势。加快有关方面的研究能够缩短我国与发达国家在铁路信号系统以及相关技术安全性能方面的差距，同时能够促进我国铁路信号系统的发展与国际水平接轨，从而形成我国特有的安全评估体系以及认证体系。
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