[发明专利]一种轨道交通线路动态安全风险评价方法

权利要求书

1.一种应用于轨道交通线路的动态安全风险评价方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(一)确定轨道交通线路动态安全风险评价指标：上行区间客流风险指数、下行区间客流风险指数、车辆系统影响运营风险指数、信号系统影响运营风险指数、供电系统影响运营风险指数、通信系统影响运营风险指数、机电系统影响运营风险指数、土建系统影响运营风险指数、屏蔽门系统影响运营风险指数、线路系统影响运营风险指数、AFC系统影响运营风险指数、安检系统影响运营风险指数、其他因素影响运营风险指数、线路车站客流综合指数、线路车站环境综合指数、线路安全管理指数、线路等效事故率；

(二)根据现场设备所采集的数据分别计算上述各项动态指标的指标值；

(三)采用不同截集水平下模糊TOPSIS集成法评价线路安全状态，其中步骤(一)中各项指标的权重ω_j采用区间二型模糊数，而各项指标的评价值x_j为步骤(二)中计算出的各项指标的指标值；

其特征在于，步骤(二)中的计算各项指标值的具体方法为：

(1)上行区间客流风险指数计算公式：

TPa(Si)=w1pmaxp‾+w2naN+w3ntT]]>

式中：TP_a(s_i)—统计期内，线路i上行区间客流风险指数；p_max—高峰小时最大断面满载率值；—线路断面满载率平均值；n_a—线路中区间满载率值>70％的区间个数；N—线路区间总个数；n_t—统计期内，线路中存在区间满载率>100％的小时个数；T—线路运营总小时数；w1、w2、w3—权重系数；

⑵下行区间客流风险指数计算公式：

TPb(si)=wpmaxp‾+w2naN+w3ntT]]>

式中：TP_b(s_i)—统计期内，线路i下行区间客流风险指数；p_max—高峰小时最大断面满载率值；—线路断面满载率平均值；n_a—线路中区间满载率值>70％的区间个数；N—线路区间总个数；n_t—统计期内，线路中存在区间满载率>100％的小时个数；T—线路运营总小时数；w1、w2、w3—权重系数；

⑶车辆系统影响运营风险指数计算公式：

ζ(si)=Ftrain+φtrain+1TMTTR(train)]]>

TMTTR(train)=Σtintrain]]>

式中：ζ(s_i)—统计期内，线路i车辆系统影响运营风险指数；F_train—统计期内，线路i车辆系统故障率；T_MTTR(train)—统计期内，车辆系统平均故障修复时间；t_i—统计期内，第i次故障修复时间(按照设备故障记事信息统计的故障起止时间之差)；n_train—统计期内，车辆故障导致的影响行车故障次数；φ_train—统计期内，车辆故障影响运营里程，这里指受车辆故障影响的的运营里程可靠度；d—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；

⑷信号系统影响运营风险指数计算公式：

ψ(si)=Fsig+φsig+1TMTTR(sig)]]>

TMTTR(sig)=Σtinsig]]>

式中：ψ(s_i)—统计期内，线路i信号系统影响运营风险指数；F_sig—统计期内，线路i信号系统故障率；T_MTTR(sig)—统计期内，信号系统平均故障修复时间；t_i是第i次故障修复时间，n_sig是信号故障导致的影响行车故障次数；φ_sig—统计期内，信号故障影响运营里程，这里指受信号故障影响的运营里程可靠度；d—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；

⑸供电系统影响运营风险指数计算公式：

式中：φ(s_i)—统计期内，线路i供电系统影响运营风险指数；w(s_ij,s_i,j+1)—统计期内，区间强度；t_故障—统计期内，线路区间供电故障的时间；t_总—统计期内，供电系统总运行时间；—统计期内，供电系统故障影响运营里程，这里指受供电系统故障影响的运营里程可靠度；d—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；ω₁ω₂—权重系数；

⑹通信系统影响运营风险指数计算公式：

θ(si)=Fcom+φcom+1TMTTR(com)]]>

TMTTR(com)=Σtincom]]>

式中：—统计期内，线路i通信系统影响运营风险指数；F_com—统计期内，线路i通信系统故障率；T_MTTR(com)—统计期内，通信系统平均故障修复时间；t_i是第i次故障修复时间，n_com是通信故障导致的影响行车故障次数；φ_com—统计期内，通信系统故障影响运营里程，这里指受通信故障影响的运营里程可靠度；d—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；

⑺机电系统影响运营风险指数计算公式：

ξ(si)=Fjd+ψjd+1TMTTR(jd)]]>

TMTTR(jd)=Σtinjd]]>

式中：ξ(s_i)—统计期内，线路i机电系统影响运营风险指数；F_jd—统计期内，线路i机电系统故障率；T_MTTR(jd)—统计期内，机电系统平均故障修复时间；t_i是第i次故障修复时间，n_jd是电故障导致的影响行车故障次数；ψ_jd—统计期内，机电故障影响运营里程，这里指受机电故障影响的运营里程可靠度；d—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；

⑻土建系统影响运营风险指数计算公式：

TMTTR(tj)=Σtintj]]>

式中：ψ(s_i)—统计期内，线路i土建系统影响运营风险指数；F_tj—统计期内，线路i土建系统故障率；T_MTTR(tj)—统计期内，土建系统平均故障修复时间；t_i是第i次故障修复时间，n_tj是土建故障导致的影响行车故障次数；—统计期内，土建故障影响运营里程，这里指受土建故障影响的运营里程可靠度；d—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；

⑼屏蔽门系统影响运营风险指数计算公式：

P(si)=1mΣj=1mp(sij)]]>

p(sij)=Σi=1kαipi]]>

式中：P(s_i)—统计期内，车站屏蔽门系统影响运营风险指数；p_i—统计期内，车站屏蔽门系统第i个安全门的风险指数；p(s_ij)—统计期内，线路中车站j的屏蔽门系统风险指数；n_总—统计期内，车站j第i个安全门计划正常开启次数；n_故障—统计期内，车站j第i个安全门故障次数；k—车站j的安全门总数；α_i—车站j第i个安全门的基于故障率的权重系数；m—统计期内，该线路中车站总数；

⑽线路系统影响运营风险指数计算公式：

式中：σ(s_i)—统计期内，线路i系统影响运营风险指数；σ_(j)(s_i)—统计期内，线路i第j个区段轨道指数；k_i—该线路第i个区段中伤损钢轨的数量；K_i—该线路第i个区段中钢轨的总数量；—故障设备区段分布折算因子，是出现轨道伤损的区段个数与该线路区段总个数的比值；abcd—表示对运营的影响程度等级，该值介于0到1之间，由多名专家给定经验值；

⑾AFC系统影响运营风险指数计算公式：

式中：A(s_i)—统计期内，线路iAFC系统影响运营风险指数；t_故障—线路AFC系统故障的时间；t_总—AFC系统总运行时间；d_耽误—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；n_次数—统计期内，线路中AFC系统设备发生故障的次数；N_里程—统计期，线路列车运营公里；ω₁ω₂ω₃—权重系数；

⑿安检系统影响运营风险指数计算公式：

式中：J(s_i)—统计期内，线路i安检系统影响运营风险指数；t_故障—统计期内，线路安检系统故障的时间；t_总—统计期内，安检系统总运行时间；d_耽误—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；n_次数—统计期内，线路中安检系统设备发生故障的次数；N_里程—统计期内，线路列车运营公里；ω₁ω₂ω₃—权重系数；

⒀其他因素影响运营风险指标计算公式：

式中：Q(s_i)—统计期内，线路i其他因素影响运营风险指数；t_故障—统计期内，线路其他因素故障的时间；t_总—统计期内，其他因素总运行时间；d_耽误—统计期内，受延误、掉线、清人、停运事件影响所耽误的列车正线运营里程；D—统计期内，列车正线计划运营里程数；n_次数—统计期内，线路中其他因素设备发生故障的次数；N_里程—统计期内，线路列车运营公里；ω₁ω₂ω₃—权重系数；

⒁线路车站客流综合指数计算公式

XK(t,t+Δt)(si)=Σi=1mk(sij)XK(t,t+Δt)(sij)]]>

式中：XK_(t,t+Δt)(s_i)—线路中各车站客流综合指数；k(s_ij)—车站点强度，即车站s_ij承载客流量与线路总客流量的比值；XK_(t,t+Δt)(s_ij)—车站s_ij的客流综合指数；

⒂线路车站环境综合指数计算公式：

XH(t,t+Δt)(si)=Σi=1mk(sij)XH(t,t+Δt)(sij)]]>

式中：XH_(t,t+Δt)(s_i)—线路车站环境综合指数；k(s_ij)—车站点强度，即车站s_ij承载客流量与线路总客流量的比值；XH_(t,t+Δt)(s_ij)—车站s_ij的环境综合指数；

⒃线路安全管理指数计算公式：

y=-0.002x+2,900<x≤1000-0.001x+1.1,700<x≤900-0.002x+1.8,600<x≤700-0.001x+1.2,400<x≤600-0.0005x+1,0≤x≤400]]>

式中，y为线路安全管理指数值，x为线路安全评价打分值；

⒄线路等效事故率计算公式：

ΓS(si)=Σj=1nyj×αjl]]>

式中：ΓS(s_i)—统计期内，线路i等效事故率；y_j—统计期内，事故j的个数；α_j—统计期内，事故j的事故折算因子；l—百万车公里。

2.如权利要求1所述的应用于轨道交通线路的动态安全风险评价方法，其特征在于，步骤(三)中采用不同截集水平下模糊TOPSIS集成法评价线路安全状态具体步骤如下：

(1)确定评价向量为x_j为线路评价指标的评价值；

(2)确定评价向量的正理想解为A⁺＝{1,...,1}，负理想解为A^-＝{0,...,0}；

(3)设置不同截集α，确定不同截集α下的评价向量；

(4)依据非线性规划模型，计算在不同截集α水平下方案的模糊相对相似度：

(RCjU)α=maxΣj=1m(ωj(xjU)α)2Σj=1m(ωj(xjU)α)2+Σj=1m(ωj((xjU)α-1))2]]>

(RCjL)α=minΣj=1m(ωj(xjL)α)2Σj=1m(ωj(xjL)α)2+Σj=1m(ωj((xjL)α-1))2]]> 5

j＝1,2,…,m；m＝17；

其中，是评价值x_j在截集为α水平时的集合；为在截集为α水平时区间模糊相对相似度的上限，为在截集为α水平时区间模糊相对相似度的下限；

(5)求解所有不同截集α_j下的平均模糊相对相似度：

RCj*=1nΣj=1n((RCjL)αj+(RCjU)αj2),n=17;]]>

(6)依据步骤(5)的计算结果，值越靠近1，线路安全性越高。