（安全技术及工程专业论文）铁路行车事故预测方法研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 l 页 a b s t r a c t a si ti sk n o w nt oa 1 1t h a tr a i lt r a n s p o r tn e t w o r kp l a y sak e yr o l e i nt h ee n t i r e c o m p r e h e n s i v et r a n s p o r tn e t w o r ka n dr a i lt r a m ca c c i d e n t sh a v es e r i o u si m p a c to nt h e e r i e ：c t i v e n e s so fr a i lt r a n s p o r t s ot od oas e r i o u ss t u d yo nt h ec a u s e so fr a i l w a yt r a f f i c a c c i d e n t sa n dt oa s c e r t a i nt h ef a c t o r sw h i c hr e s u l ti n 扛a 伍ca c c i d e n ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c e a n dh e l pt oi m p r o v et h el e v e lo fr a i lo p e r a t i o n s ，a n db e t t e rt h er o l ei tp l a y sa st h em a i na r t e r y o fn a t i o n a le c o n o m y r e s e a r c ho ni m p r o v i n gr a i lt r a f f i ca c c i d e n ti so fg r e a ts i g n i f i c a n c ef o r t h er e c e n to p e r a t i o n sm a n a g e m e n t t h ef o r m u l a t i o no f 也em a n a g e m e n ts y s t e ma n dd a i l y m a n a g e m e n ti nf u t u r e f i r s t l y , t h i sp a d e rc o l l e c t sr e l e v a n td a t af r o mc h e n g d ur a i l w a yb u r e a ua n dm a k e sa s t a t i s t i c a la n a l y s i so fi to nt h eb a s i so fs t u d y i n ga n da n a l y z i n gt h ef o r m a t i o nm e c h a n i s mo f t h er a i l w a yt r a 伍ca c c i d e n t a n di ts u m su pv a r i o u sf a c t o r so fr a i l w a yt r a 街ca c c i d e n tf r o m t h ed a t aa n a l y s i ss y s t e m t h e ni tu s e si n t u i t i v eg r a p h st oi l l u s t r a t et h e i 1r e s p e c t i v e l y , a n di t a p p l i e st h er e l e v a n tm a t h e m a t i c a lm e t h o dt oa n a l y z et h es e n s i t i v i t yo ft h er a i lt r a 伍ca c c i d e n t f a c t o r s i tc a np r o v i d eab a s i sf o rs e l e c t i n gt h er e l e v a n tv a r i a b l e si nt h ep r o c e s so fr a i lt r a 伍c a c c i d e n tp r e d i c t i o n s e c o n d l y , t h i sp a d e rg i v e st h eb a s i cf r a m e w o r ko fr a i lt r a f f i ca c c i d e n t p r e d i c t i o n ，a n ds u m su pt h ee x i s t i n gt y p e so fa c c i d e n tp r e d i c t i o nm e t h o d ss y s t e m a t i c a l l ya s w e l l i ta l s om a k e sa na n a l y s i so fi t sa d v a n t a g e s d i s a d v a n t a g e sa n da p p l i c a t i o nc o n d i t i o n s t h e ni tb u i l d sa h pc o m p a r i s o na n ds e l e c t i o nm o d e l i no r d e rt op r o v i d et h er e l e v a n t t h e o r e t i c a lb a s i sf o r t h em e t h o d ss e l e c t i o ni nt h ep r a c t i c a lu s eo ft r a f f i ca c c i d e n tp r e d i c t i o n f i n a l l y , t h i sp a d e ru s e sp r e d i c t i o nm e t h o do fb pn e t w o r ko nt h eb a s i so fc h a r a c t e r i s t i c s o fe x i s t i n g r a i l w a y ；i tb u i l d sn e t w o r km o d e la n dn e t w o r kd a t as t r u c t u r e w i t h t l l e c o m b i n a t i o no ff a c t o r sa f f e c t i n gr a i lt r a 伍ca c c i d e n t s i tb u i l d st h es p e c i f i cp r e d i c t i o n n e t w o r ks t r u c t u r eo fr a i l w a yt r a m ca c c i d e n t c o n j o i n i n gt h en e t w o r ks t r u c t u r ew h i c hi s a n a l y z e da n dt h ec o m p u t i n gi d e ao fb pn e u r a ln e t w o r k i tu s e sm a t l a bs o f t w a r et o p r o g r a mf o rb pn e u r a ln e t w o r k t h r o u g hn e t w o r kt r a i n i n gi nt h em 忪t l a bs o f t w a r e i t m a k e sa c c i d e n tp r e d i c t i o n ，a n dt h e nt e s t st h ea c c u r a c yo fp r e d i c t i o n ，o nt h eb a s i so ft h e a n a l y s i s ，i td r a w sac o n c l u s i o nt h a tb pn e u r a ln e t w o r ka p p l i c a t i o n si sf e a s i b l e ，a n dm a k e s s o m er e c o m m e n d a t i o n st oi m p r o v et h ea c c u r a c y k e y w o r d s ：r a i lt r a f f i ca c c i d e n tp r e d i c t i o n ；p r e d i c t i o nm e t h o d s ；c o m p a r i s o na n ds e l e c t i o n m e t h o d ；b p m o d e l 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密嘶使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“v ”) 学位论文作者签名： 日期： 韶 加口- 口7 毒 吕 毛 良 篷 叽 l 引 氰 2 签 ： 师 期 老 日 导指 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本文的主要研究内容及成果如下： 本文首先系统分析了铁路行车事故预测的意义，并在对国内外研究现状分析、归 纳的基础之上对现有预测方法造成误差的原因进行了深入的分析与探讨。其次分析了 铁路行车事故的形成机理，结合实际数据对各因素对铁路行车事故数的敏感度进行了 分析与确定，为模型构建时参变量的选取提供了理论依据。然后给出了铁路行车事故 预测的总体技术路线，明确了各阶段各层次预测的对象、目标、期限。并在以上研究 的基础之上对现有铁路行车事故预测的原理及各阶段所能采用的具体方法进行详细的 归纳、总结、论述。在前期工作基础上针对现有铁路行车事故预测中各类预测方法分 析总结预测的原理、资料以及优缺点，通过定性与定量两个阶段的研究给出了各类方 法的适用范围及适用条件，同时构建了基于层次分析的方法比选模型，为今后方法的 选择与评价提供了相应的依据。最后运用b p 神经网络，建立预测模型，结合m a t l a b 软件中神经网络计算功能得出预测结果，并对预测模型进行检验，在一定程度上对铁 路行车事故预测的新理论和新方法进行一些有益的探索。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 日期乃。6 ， 桫铲 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 交通运输业是社会经济发展的基础行业，在国民经济的发展中起着极其重要的作 用。铁路运输货运总量和客运总量在全部货运和客运中占据相当高的比例。改革开放 以来，国家在铁路基础建设中的巨额资金投入，使得铁路特别是高速铁路里程有了突 飞猛进的增长。铁路在推动我国社会进步和经济发展的同时，铁路行车事故却极大影 响了铁路作为运输大动脉的效率，极大威胁旅客及货物的安全。 1 1铁路行车事故的定义与分类 1 1 1 铁路行车事故的定义 铁路行车事故是指铁路机车车辆在运行过程中与行人、机动车、非机动车、牲畜及 其他障碍物相撞，或者铁路机车车辆在运行过程中发生冲突、脱轨、火灾、爆炸等影 响铁路正常行车的事故畸钔 1 1 2 铁路行车事故的分类 铁路行车事故一般分为特别重大事故、重大事故、较大事故和一般事故四个等级啼钔。 ( 1 ) 特别重大事故 特别重大事故是指造成3 0 人以上死亡，或者造成1 0 0 人以上重伤，或者造成1 亿 元以上直接经济损失，或者造成繁忙干线客运列车脱轨1 8 辆以上并中断铁路行车4 8 小时以上，或者造成繁忙干线货运列车脱轨6 0 辆以上并中断铁路行车4 8 小时以上的 事故。 ( 2 ) 重大事故 重大事故是指造成1 0 人以上3 0 人以下死亡，或者造成5 0 人以上1 0 0 人以下重伤， 或者造成5 0 0 0 万元以上1 亿元以下直接经济损失，或者造成客运列车脱轨1 8 辆以上， 或者造成货运列车脱轨6 0 辆以上，或者造成客运列车脱轨2 辆以上1 8 辆以下并中断 繁忙干线铁路行车2 4 小时以上或者中断其他线路铁路行车4 8 小时以上，或者造成货 运列车脱轨6 辆以上6 0 辆以下并中断繁忙干线铁路行车2 4 小时以上或者中断其他线 路铁路行车4 8 小时以上的事故。 ( 3 ) 较大事故 较大事故是指造成3 人以上1 0 人以下死亡，或者造成l o 人以上5 0 人以下重伤， 或者造成1 0 0 0 万元以上5 0 0 0 万元以下直接经济损失，或者造成客运列车脱轨2 辆以 上1 8 辆以下，或者造成货运列车脱轨6 辆以上6 0 辆以下，或者造成中断繁忙干线铁 路行车6 小时以上，或者造成中断其他线路铁路行车1 0 小时以上的事故。 ( 4 ) 一般事故 一般事故分为一般a 类事故、一般b 类事故、一般c 类事故、一般d 类事故。 有下列情形之一，未构成较大以上事故的，为一般a 类事故： 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 a 1 造成2 人死亡。 a 2 造成5 人以上1 0 人一下重伤。 a 3 造成5 0 0 万元以上1 0 0 0 万元以下直接经济损失。 a 4 列车及调车作业中发生冲突、脱轨、火灾、爆炸、相撞，造成下列后果之一的： a 4 1 繁忙干线双线之一线或单线行车中断3 小时以上6 小时以下，双线行车中断 2 小时以上6 小时以下。 a 4 2 其他线路双线之一线或单线行车中断6 小时以上1 0 小时以下，双线行车中断 3 小时以上1 0 小时以下。 a 4 3 客运列车耽误本列4 小时以上。 a 4 4 客运列车脱轨1 辆。 a 4 5 客运列车中途摘车2 辆以上。 a 4 6 客车报废1 辆或大破2 辆以上。 a 4 7 机车大破1 台以上。 a 4 8 动车组中破1 辆以上。 a 4 9 货运列车脱轨4 辆以上6 辆以下。 有下列情形之一，未构成一般a 类以上事故的，为一般b 类事故： b 1 造成1 人死亡。 b 2 造成5 人死亡。 b 3 造成1 0 0 万元以上5 0 0 万元以下直接经济损失。 b 4 列车及调车作业中发生冲突、脱轨、火灾、爆炸、相撞，造成下列后果之一的： b 4 1 繁忙干线行车中断1 小时以上。 b 4 2 其他线路行车中断2 小时以上。 b 4 3 客运列车耽误本列1 小时以上。 b 4 4 客运列车中途摘车1 辆。 b 4 5 客车大破1 辆。 b 4 6 机车中破1 台。 b 4 7 货运列车脱轨2 辆以上4 辆以下。 有下列情形之一，未构成一般b 类以上事故的，为一般c 类事故： c 1 列车冲突。 c 2 货运列车脱轨。 c 3 列车火灾。 c 4 列车爆炸。 c 5 列车相撞 c 6 向占用区间发出列车 c 7 向占用线接入列车 c 8 未准备好进路接、发列车 c 9 未办或错办闭塞发出列车 c 1 0 列车冒进信号或越过警冲标 c 1 1 机车车辆溜入区间或站内 c 1 2 列车中机车车辆断轴，车轮崩裂，制动梁、下拉杆、交叉杆等部件脱落。 c 1 3 列车运行中碰撞轻型车辆、小车、施工机械、机具、防护栅栏等设备设施或 路料、坍体、落石。 c 1 4 接触网接触线断线、倒杆或塌网。 c 1 5 关闭折角阀门发出列车或运行中关闭折角塞门。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 c 1 6 列车运行中刮坏行车设备设施。 c 1 7 列车运行中设备设施、装载货物( 包括行包、邮件) ，装载加固材料( 或装置) 超限( 含按超限货物办理超过电报批准尺寸) 或坠落。 c 1 8 装载超限货物的车辆按装载普通货物的车辆编入列车。 c 1 9 电力机车、动车组带电进入停电区。 c 2 0 错误向停电区段的接触网供电。 c 2 1 电气化区段攀爬车顶耽误列车。 c 2 2 客运列车分离。 c 2 3 发生冲突、脱轨的机车车辆未按规定检查鉴定编入列车。 c 2 4 无调度命令，超范围施工，超范围维修作业。 c 2 5 漏发、错发、漏传、错传调度命令导致列车超速运行。 有下列情形之一，未构成一般c 类以上事故的，为一般d 类事故： d 1 调车冲突。 d 2 调车脱轨。 d 3 挤道岔。 d 4 调车相撞。 d 5 错办或未及时办理信号致使列车停车。 d 6 错办行车凭证发车或耽误发车。 d 7 调车作业碰扎脱轨器、防护信号，或未撤防护信号动车。 d 8 货运列车分离。 d 9 施工、检修、清扫设备耽误列车。 d 1 0 作业人员违反劳动纪律、作业纪律耽误列车。 d 1 1 滥用紧急制动阀耽误列车。 d 1 2 擅自发车、开车、停车、错办通过或在区间乘降所错误通过。 d 1 3 列车拉铁鞋开车。 d 1 4 漏发、错发、漏传、错传调度命令耽误列车。 d 1 5 错误操纵，使用行车设备耽误列车。 d 1 6 使用轻型车辆、小车及施工机械耽误列车。 d 1 7 应安装列尾装置而未安装发出列车。 d 1 8 行包、邮件装卸作业耽误列车。 d 1 9 电力机车、动车组错误进入无接触网线路。 d 2 0 列车上工作人员往外抛掷物体造成人员伤害或设备损坏。 d 2 1 行车设备故障耽误本列客运列车1 小时以上，或耽误本列货运列车2 小时以 上；固定设备故障延时影响正常行车2 小时以上( 仅指正线) 。 1 2 铁路行车事故预测的意义 预测是运用各种知识和科学手段，分析研究历史资料和调研资料，对事物发展趋 势或可能的结果进行事先的推测和估计。人们对未来进行预测是为了探索预测对象发 展的客观规律，揭示其发展方向和趋势，分析其发展的途径和条件，为研究制订最佳 方案提供依据。 铁路运输发展越来越快，铁路运营管理依赖于合理科学的决策，而科学的决策， 显然离不开科学的预测。科学的预测能使决策者了解未来，把对未来的不确定性通过 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 定时、定性、定量的分析降到最低为决策提供依据。铁路行车事故预测的意义可从宏 观与微观两个层面来阐述： ( 1 ) 宏观层 铁路行车事故管理是铁路运营系统中极其重要的一部分，而对未来行车事故预测 能够为铁路管理者有针对性的提出未来全局性的管理方案，利用行车事故预测数据铁 道部、铁路局等上级管理部门能够制定出有效的管理措施，从而能够有效地降低行车 事故发生的几率。行车事故率的降低则能够使得铁路作为国家经济大动脉的功能得到 更大的发挥，确保国民经济的正常发展。 ( 2 ) 微观层 铁路行车事故预测是铁路部门管理的重要依据 通过对行车事故预测结果的分析，可以合理确定短中期内铁路部门自身管理制度， 针对短中期行车事故预测结果制定出防范措施，从而有效降低行车事故的发生。 铁路行车事故预测是加强铁路各局协作的重要参考 铁路行车事故有很多是在局与局衔接处发生的，铁路行车事故的预测能够给局与 局衔接处的管理提供重要数据，利用行车事故预测数据铁路部门能够制定出局与局之 间更好衔接管理的制度，从而降低行车事故的发生，提高运输效率。 铁路行车事故预测是铁路局各下属部门制定各自预防事故措施的依据 铁道部各个铁路局下属各部门每年各自发生行车事故是不一样的，而通过历史资 料预测出未来短中期的各部门可能发生行车事故数，能够为各部门管理者制定预防措 施提供一个依据，可以根据各部门自身特点结合行车事故预测数据有目的的制定出行 之有效的管理制度，特别是能够对管理者形成一个很直观的参考数据，从而紧绷安全 这根弦，加强部门管理，降低行车事故发生的几率。 由以上分析可以看出铁路行车事故的预测对于系统的管理、事故预防与部门协调 合作有着极其重要的现实意义。 1 3 国内外研究现状 事故预测属于管理预测的范畴，目前所采用的铁路行车事故预测方法较多，有传 统的基于数理统计的一套传统预测方法，如类推法、回归预测方法、时间数列方法等。 也有近期新发展的一些基于新理论的预测方法，如灰色预测法，神经网络法等。无论 是传统方法还是现代方法，总的来说可归纳为定性与定量两类方法。定性预测方法是 通过分析、比较做出量的直接判断，定量方法是直接进行量的计算。 目前国内外在实际铁路行车事故预测中，有一种新的趋势就是将传统的神经网络 思想引进到事故预测中来，这一方法的引入大大完善了铁路行车事故预测的体系，使 得对于非线性的数据预测有了更加完善的预测模型。 此外虽然预测方法众多，但在实际应用中预测结果往往偏差较大，分析其原因可 归纳为以下4 点： ( 1 ) 对于行车事故影响因素的分析不够透彻 现有行车事故影响因素分析中仅仅对各影响因素予以简单罗列，而没能对各因素 间的关系、层次、结构进行深入细致的研究分析，从而造成在铁路行车事故预测模型 自变量的选取中参数选取不当，不能反映出对铁路行车事故影响的关键因素。 ( 2 ) 预测方法及模型的不合理 现有的模型及方法很大程度上是基于回归或简单的事故推测，很少从系统的观点 出发，这样从过程上就影响了预测的准确性。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第5 页 ( 3 ) 方法选用不当 不同的预测方法适用于不同的条件，目前在铁路行车事故预测的方法选择中往往 缺乏对现有方法适用条件的研究及方法选择的主客观依据的确定，使得方法选择不当， 致使预测精度降低以及资料利用不合理。 ( 4 ) 中长期预测的定量分析方法较少 目前众多预测方法主要适用于近期预测，而对于中远期预测的研究较为欠缺。对 于远期预测很大程度上依赖于专家的定性分析，定量依据较少，从而使得预测结果与 实际数据偏差较大。 基于以上论述可以看出对铁路行车事故历史数据进行系统全面的分析，确定其所 呈现的分布及规律，同时对现有的事故预测方法进行系统的归纳整理，确定其使用条 件及比选规则对于提高现有铁路行车事故的预测精度有着极其重要的现实意义。 1 4 本文研究体系及内容 本文将从提高铁路行车事故预测精度的目的出发，运用系统工程的相关理论与方 法，对铁路行车事故预测体系沿着从对历史数据分析到方法体系研究再到方法比选与 优化的思路，对铁路行车事故预测方法进行系统深入的研究与分析，本文的整体研究 思路及技术路线如图卜l 所示： 现状分析问题诊 断 鬻h 鬻h 戮 绷标h 嚣糕h 鳓髫鼢 一圳一掣h 就删 铡僦麟h 一删h 淄弼u 结论 图1 - 1 论文思路及技术路线 - _ _ - _ _ - - _ - i 第- 聿 厂一一一 i _ i ：第二章 i - 。- 。 il i 。第三章 i 卜- 一一一 i 卜- 一一一 l 第四章 i 【 i i 第五章 i 卜一一一 f i 第六章 i _ 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 ( 1 ) 铁路行车事故影响因素分析( 第二章) 对铁路行车事故的产生机理及影响因素进行深入细致的探讨，运用系统工程方法 中的结构解释模型分析各因素间的层次结构，辨清其主要因素及次要因素，并在此基 础之上结合实际统计数据对各主要因素对行车事故影响的敏感度进行分析确定，为其 后预测模型的建立及参数选择提供理论依据。 ( 2 ) 铁路行车事故预测方法体系研究( 第三章) 给出铁路行车事故预测的总体技术路线，明确各阶段各层次预测的对象、目标、 期限。并在以上研究的基础之上对现有铁路事故预测的原理、方法及各阶段所能采用 的方法、模型进行详细的归纳、总结、论述。 ( 3 ) 铁路行车事故预测方法评价及比选( 第四章) 针对现有铁路行车事故预测中各类预测方法的预测原理、资料需求以及优缺点， 首先进行定性分析，找出不同方法的适用对象、适用范围、适用条件，然后研究多种 方法比选的定量分析模型，为今后方法的选择与评价提供理论依据。 ( 4 ) 用选出的方法进行预测( 第五章) 用选出的方法进行预测，验证预测结果的精确度，并结合预测方法提出改进精度 的方法。为铁路部门的管理提供数据支持，并提出一点自身对事故管理的见解。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 第2 章铁路行车事故影响因素分析 2 1 铁路事故形成机理 铁路运输是为国民经济及社会发展服务的产业，要对铁路行车事故进行合理的预 测，必须对其产生机理进行适当的分析与把握，铁路行车事故的产生机理可归结为以 下几点： ( 1 ) 事故实际上就是能量的异常传动 事故实质上就是能量逸散的结果，是与人们的意志相反的。铁路行车事故的发生也 是能量的不正常转移，事故后果的程度决定于能量异常转移的时间、频率、大小等。 在发生的行车事故如：挤道岔、脱轨、翻车等，都是能量朝着我们不希望的方向传动， 而且这些不正常的能量传动导致了严重的行车事故。 ( 2 ) 物的不安全状态是形成事故的潜在因素 铁路系统中设备众多，各种设备之间联动性很强，每一种设备都可能对行车安全 产生影响，如机车车辆、供电网络、线路等，这些设备的稳定直接关系着行车安全。 在电气化程度越来越高的今天，设备已经处于一个越来越重要的地位，设备的精细化、 自动化程度的越来越高无不对设备的稳定性、安全性提出了更高的要求。如：接触网 的故障将直接导致电力机车失去动力，影响正线的列车运行，造成行车事故。 ( 3 ) 人的信息处理不正常是事故触发的媒介 人是生产系统中处于最关键的一个位置，任何事故的发生都离不开人的因素。由 于铁路行车过程中人作用于每一个作业阶段，人的任何一个误判断可能就会产生行车 事故。如4 2 8 事故，就是由于人的原因，造成一环接一环的错误而造成的。 铁路行车事故的形成如图2 一l 所示： 图2 一l 铁路行车事故的形成 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 2 2 影响铁路行车事故的宏观因素 本章以1 9 9 2 年一2 0 0 7 年成都铁路局年鉴提供的数据为依据，利用图表直观的表述 了各因素与铁路行车事故之间的关系。 2 2 1 铁路运营里程 铁路运营里程直接关系到铁路运输企业所需要承担的作业量大小，其数量的变化 无疑对行车事故的数量也有一定的影响。随着铁路基础建设的大力发展，各个铁路局 所管辖的线路里程也随之大幅度增加，各铁路局所承担的作业量也大幅增加。特别是 高速铁路、客运专线等针对性很强的线路开通，在一定程度上也对铁路行车事故的数 量有一定的影响。铁路运营里程与行车事故数的关系如图2 - 1 所示： 性。 图2 - 2 铁路运营里程与铁路行车事故 从上图可看出铁路运营里程的变化与铁路行车事故数的变化呈现出一定的相关 2 2 2 线路电气化里程 现代化铁路一个重要标准就是线路电气化程度，随着铁路发展，电气化程度越来 越高，各铁路局因电气化而增加的设备数量也大幅度的增加，而越高等级的铁路对设 备的可靠性要求也就越来越高。设备数量的增加很可能会增加了设备故障数量从而对 行车事故的数量造成影响。线路电气化里程与行车事故数的关系如图2 - 2 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文 第9 页 2 2 3 旅客周转量 图2 3 线路电气化里程与铁路行车事故 铁路行车事故中的重大、大事故一般都是旅客列车事故，而开行旅客列车的数量 则是由旅客周转量来决定的，旅客列车的开行数量无疑会对铁路行车事故产生一定影 响。旅客周转量与行车事故的关系如图2 - 3 所示： 2 2 4 货物周转量 图2 4 旅客周转量与铁路行车事故 铁路企业所承担更多的是货物运输，而货物周转量则直接体现了铁路企业货物运 输的多少，而货物运输的多少则关系到各个编组站、区段站以及中间站编组、摘挂作 业的数量。铁路行车事故中很多都是在进行作业编组时造成的。货物周转量与铁路行 车事故数量的关系如图2 - 4 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 2 5 发送旅客量 图2 5 货物周转量与铁路行车事故 发送旅客量直接关系到旅客周转量，关系到铁路企业各个客运站作业量大小，也 直接决定了需要多少旅客列车。这在一定程度上影响了铁路行车事故数量的多少。其 关系如图2 - 5 所示： 2 2 6 发送货物量 图2 - 6 发送旅客量与铁路行车事故 发送货物量直接关系到货物周转量，关系到铁路企业各个车站编组作业量大小， 也直接决定了需要编组多少货物列车。这在一定程度上影响了铁路行车事故数量的多 少。其关系如图2 6 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文 第11 页 2 2 7 固定资产投资 图2 7 发送货运量与铁路行车事故 随着固定资产投资的增加，铁路企业所管理机车、车辆、线路等都不断增加，而 设备数量的增加在一定程度上会影响到铁路行车事故的数量。其关系如图2 - 7 所示： 口固定资产投资( 亿元)_ 行车事故( 件) 4 5 0 4 0 0 i 3 5 0 3 0 0 i jl 露 l 霉 墨 i l lu l l圈蠹llli 一 圜翔l l j 墨一隧一豳一一 i r 霍 一 h i霎l1 i 2 5 0 置j广iir j l1 雨1 _。厂 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 u 1 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 92 0 0 02 0 0 12 0 0 2 2 0 0 32 0 0 4 2 0 0 52 0 0 62 0 0 7 2 2 8 日平均装车 图2 - 8 固定资产投资与铁路行车事故 日平均装车是货运中的一个重要指标，其大小直接关系到铁路企业的作业量大小， 也关系到编组多少货运列车的数量。如果日平均装车数量不断增加的话，区间调度车 辆的作业也就随之增加，而作业量的不断增加也从一个侧面影响到了铁路行车事故的 数量。其关系如图2 - 8 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文 第12 页 2 2 9 日平均卸车 图2 9 日平均装车与铁路行车事故 日平均卸车这一指标直接放映了铁路企业货物到达数量，它同日平均装车这一指标 一样，同样在一个侧面影响到了铁路行车事故的数量。其关系如图2 - 9 所示： 2 2 10 货机日产量 图2 1 0 日平均卸车与铁路行车事故 货机日产量这一因素体现了，货物机车在一天内的作业量，它的大小关系到货物 机车的走行公里数，而走行公里数则直接关系到货物机车设备稳定性的一个关键因素。 铁路行车事故中，由于机车问题而产生的事故占有较大比重。其与铁路行车事故的关 系如图2 一1 0 所示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 口货机日产量( 万吨公里)一行车事故( 件) q 0 u 4 0 0 3 5 0 3 0 0 置 2 5 0 嚣曼 i 2 0 0 i8震 一 i l i _ 圈l 1 i 圈 霞i ll r 1 5 0 ll 霎_ r雷j 舟| 一刊n1 门丁li_ 墓 1 0 0 ll i 霜1 5 0 订i u 1 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 22 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 62 0 0 7 2 2 1 1 客机旅行速度 图2 - 1 1 货机日产量与铁路行车事故 在运输企业中，速度是造成事故的一个重要因素，而在铁路运输企业中同样如此， 客机旅行速度则至直接关系到客运列车的速度，在一定数量的线路条件下，速度是影 响铁路效率的最重要因素，同时也是影响到铁路行车事故的一个重要因素。其关系如 图2 1 1 所示： 口客机旅行速度( 1 m h )行车事故( 件) q d u t 4 0 0 3 5 0 3 0 0 蠹 2 5 0 _ 1 l l 霾 r-j 量 2 0 0 一 l 墓 1 5 0 - 星 一 豳翻l l 圜 囹 1 0 0 l l 一 1r 置：置用蔼1 冒圉 i 5 0 - 一 i厂厂。厂同_1i r 广i u 1 9 9 21 9 9 31 9 9 41 9 9 51 9 9 61 9 9 71 9 9 81 9 9 9 2 0 0 02 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 32 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 2 12 货机技术速度 图2 1 2 客机旅行速度与铁路行车事故 货机技术速度从一个方面反映了铁路货运的效率，速度越高，货机周转的时间越 短，对铁路货运量的增加也是很明显的，但同时货机速度的提高，也意味着行车事故 亘蜜耋望奎兰鎏圭至塞兰兰堡笙塞兰! ：戛 增加的可能，货机技术速度与铁路行车事故关系如图2 1 2 所示： 2 21 3 工人的教育水平 图2 一1 3 货机技术速度与铁路行车事故 人的因素是事故中最重要的因素，在铁路企业中，工人是在生产一线，直接关系 到铁路行车安全的因素。而工人的教育水平高低则直接关系到铁路行车安全，特别是 铁路的大力发展，很多新设备的运用，需要更高层次的工人来进行操作和使用。人的 教育水平有时候直接关系到设备的稳定性，减少误操作的可能性。这在一定程度上对 铁路行车事故产牛影响。其关系如图2 1 3 、图2 1 4 所示 l | | | | 一删 图2 1 4 工人教育层次构成 西南交通大学硕士研究生学位论文 第15 页 图2 1 5 铁路行车事故 由上面两个图可是看出虽然工人的文化层次越来越高但行车事故的却没有随着工 人文化层次的提高而有明显下降，有时还出现了上升。这个是因为虽然工人构成的文 化层次越来越高，但行车事故还是受到设备和环境的影响，设备的不断增加以及运营 里程的不断变化都影响着行车事故的数量。因此不能简单的认为工人构成文化层次越 高事故就越少，文化层次的提高只能在某些方面减少事故的发生。 2 3 铁路行车事故影响因素结构分析 铁路运输系统与外部环境发生着物质、能量、信息的交换，同时受到各种复杂的 外界环境因素的制约，这就决定了铁路行车事故影响的多元化，因此为了对铁路行车 事故进行合理的预测，就应当在对其影响因素合理取定的基础上，建立其层次模型， 分清其主次关系，为铁路行车事故预测参数的选择提供依据。 2 3 1 影响因素有向图的构建 结合图论中相关有向图概念，按照上节中对铁路行车事故的分析可做出如下影响 因素有向连接图，图中：s o 、s 1 、s 2 、s 3 、s 4 、s 5 、s 6 、s 7 、s 8 、s 9 、s 1 0 、s l l 、s 1 2 、s 1 3 分别表示：铁路行车事故、铁路运营里程、线路电气化里程、旅客周转量、货物周转 量、发送旅客量、发送货物量、固定资产投资、日平均装车、日平均卸车、货机日产 量、客机旅行速度、货机技术速度、工人的教育水平。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第16 页 皇曩曼皇鲁詈詈曼皇! 詈鼍詈皇鲁曼詈曼皇舅毫m。 mmi i mm 喜皇量皇皇皇皇詈! 暑! ! 皇皇曼置写量詈量皇毫詈詈皇詈曼曼皇皇皇鼍曼量量暑! 曼曼暑鼍詈鲁 结合上图，可做出其临接矩阵a ，其元素标定如下： 铲茏篙鬻淼 磊写连写五s 莲s 连写s 连 o ooo o o 0 o o o o o o o 0 olo o 0 o o 0 00o 0 0 1o o o 0 000 0 0 0000 1o 0 0 0 o 0 0 o 0 o 0 0 0 l0 0 o o 0 0 0 0 0 0 0 0 0 oo o10 0 0 o 0 o o o 0 0 0 ooo10000o o 0 0 o 0l0 0 0 0 0 0 0 0 0110 0 o 0 0 000 0 0 010 0 o 0 o o o o 0 o o o 010 0 o 0 0 o o o o0010 o0 0o 0 o 000 00lo 0 0 0 0 0 o 0 0 0 0 0 0 0 0 01o 0 o 0 0 o 0 o o o o 0 0 0l10 临接阵a 5 连墨五莲s s s 是 1o0o o o 0 o o 0 ooo o 1ll0 o0ooo 0o0 0 0 1o1o 0 0 00o 0 0 0 o o 1o 01o o0000 o 0 0 o l0 0 o1o o o o 0 o 0 00 10 olo1o 0 o 0 0 0o0 10 0 o101o o 0 o 0 o o 11101o1 1o0111o 1o 0 0 0 0 o 0101oo 0 l0 0 o o 0 o o ol1oo 0 1ll01oooo 010 0 0 l0 0ol0l0 0 0 ol0 0 l1101o1 10011l0 111olo1l00l 111 可达阵m s百遵毒5冬莲s鑫s品s品 s百连5墨乓莲s莲s墨品品 西南交通大学硕士研究生学位论文 第17 页 232 可达性矩阵的建立 根据有向图邻接矩阵，并基于推移率定律进行运算可获得可达矩阵m 。可达矩阵 描述了系统各要素间经过一定长度的通路后可以达到的程度。其运算规则为：设 a l = + ，一2 = ( 爿+ ，) 2 ，a 。= ( 一+ ，) ”，运用布尔代数运算规则( 即o + o - o ， o + i = i ，i + o = o - i + i = 1 ，o 0 = 0 ，0 l = o ，l 0 = 0 ，l l = i ) 循环计算直至一，= a 川 则可得到可达阵m ，计算可达阵m 的电算程序如图21 7 所示： 目墨蚕目e 趸霞罂：一到 文件( b 镉辑( 0 辖式( 帮助蛐 2 33 区域划分 阔21 7w t t a b l e 实现可达阵计算程序 分析可达矩阵，将与要素一有关的要素构成可达集x ( n ，) ，到达要素n ，的要素构成 先行集r ( r ) ，其构建准则”1 为： x ( n f ) = n e n m 口= 1 ) y ( n ，) = 扣，n m 。= 1 ) ( 2 1 ) ( 2 2 ) 式中，n 为所有要素构成的节点的集台：m 。是r 节点到，节点的关联值。按以上划 分准则可建立如表2 i 所示的可达阵集合划分表： 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 表2 - 1 可达阵集合划分 x ( n f )r(nf)x(nf)ny ( n f ) s os o s ls os ls 2 s 2s os 2 s 3s os 3 s 4s os 4 s 5 s os 3s 5 s 6s os 4s 6 s 7s os l $ 2 s 4s 6s 7s l s i is 1 2 s s s o s 8s l o s 9s o s 9s l o s l os os ls 2s 4s 6s j o s l ls os 4s 6s n $ 1 2s os 1s 2s 4s 6s 7s l os n $ 1 2 s 1 3s os ls 2s 4s 6s 7 $ 1 0s ns 1 2 s o $ 1 s 2s 3s 4s ss 6s 7s 8 $ 9 s 1 0s l ls 1 2s 1 3 s 1s 7s l os i is 1 2s 1 3 s i s 2s 7s l o $ 1 2s 1 3 s 3s 5 s 4s 6s 7s l os l ls 1 2s 1 3 s 5 s 6s 7 $ 1 0s 1 1s 1 2s 1 3 s $ 1 2 $ 1 3 s 8 s 9 s 7s 8s 9s l os 1 2s 1 3 s 7 $ 1 1 $ 1 2 $ 1 3 s ，s 1 2s 1 3 s 1 3 把所有要素吩可达集与先行集的交集为先行集的要素集合定义为共同集合t 晗3 ，即 依据以上准则可求出t ： t = 枷，n x ( n f ) c 3 y ( n f ) = y ( n m ( 2 - 3 ) 丁= s ，、s 8 、s 。、s 。3 ) ( 2 4 ) y - x ( s ，) r 、z ( s ) nx ( s ) nx ( s ，) = s 。，故知该模型只有一个联通域，即所有 元素均在一个联通域内。 2 3 4 级间分解 所谓级间划分，就是将系统中的所有要素，以可达矩阵为准则，划分不同层次。 由要素的可达集和先行集的定义知：在一个多级结构中，它的最上级的要素n i 的可行 集尺( 啊) ，只能由n i 本身和n ，强连接的元素构成。另外最高级元素的先行集也只能由 n i 本身和它的下一级可能到达绝的元素构成，基于上述分析知层次划分准则晗3 为： x ( n ，) n y ( n f ) = x ( n f ) ( 2 5 ) 依据上述划分准则对于元素集合进行划分： 一级划分表可按表2 1 进行，一级划分元素为 氐) ，剔除& 所在行与列可得二级划 分表2 2 ： 西南交通大学硕士研究生学位论文第19 页 皇曼! 篁曼鼍鼍鼍置鼍詈昌鼍鼍詈置暑e 詈鼍皇曼皇暑詈皇皇曼! m 一!pl,m鼍篁皇!鼍!皇暑孽 表2 - 2 二级划分表 x ( n ，)y(nf)x(nf)ny ( n f ) ss ss ns 1 2s 1 3s i 1】2 s 1s 7s l o s 2s 2s i s 2s 7 $ 1 0s 1 2s 1 3s 2 s ，s 3 s 3s ss 3 s 4s 4 s 4s 6s 7 $ 1 0 $ 1 2s 1 3s 4 s5$3s5 s 5 s 5 s 6s 4s 6 s 6s 7s l os ns 1 2 $ 1 3 s 6 s 7s l $ 2 s 4s 6s 7s i os n $ 1 2 s 7 $ 1 2s 1 3s 7 $ 1 2 s 8s 8s l o s 8s 8 s 9s 9s 1 0 s