基于生命周期理论的城市轨道交通风险管理三维模型

左杰

摘要 在设施设备全生命周期的各个阶段，设施设备质量状态与运用情况不同，安全風险始终存在。文章综合考虑了设施设备生命周期与轨道交通运营维保阶段的关系后，从生产环境、载荷应力、风险责任主体等角度出发，建立了轨道交通风险管理的生命周期阶段划分方法。为了更加科学、系统、全面地掌握风险发生的规律和危害，实施恰当的风险管理与应对措施以消除或控制风险造成的危害，研究基于霍尔三维结构，从生命周期维、逻辑过程维、知识方法维构建轨道交通设施设备风险管理三维模型，为轨道交通运维企业风险管控提供理论支持。

关键词 城市轨道交通；
风险管理；
全生命周期

中图分类号 X924.4文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）11-0192-03

0 引言

当前城市轨道交通系统设施设备风险管理仍受限于环境、机制、技术和人员素质水平。现阶段，国内外对于城市轨道交通设施设备风险防控还未形成一个系统化的管理思想与管理体系。该文运用系统工程理论模型中的霍尔三维结构，构建轨道交通设施设备风险管理三维模型，将生命周期理论与风险管理理论相结合，建立系统性的风险管理体系，以期为城市轨道交通企业风险管理提供科学化的思路与框架，指导和提升企业风险管理水平与管理实效。

1 风险管理概述

1.1 风险

风险是指损失发生的可能性与后果的结合，是人们不期望发生的后果的可能性。风险具有不确定性，反映预期和后果之间的差异。城市轨道交通设施设备风险指在设施设备全生命周期管理过程中，会产生不希望的后果的潜在可能，或可能导致设施设备受到损失或损害的潜在可能。不确定性和潜在的损失是风险的必要条件，而风险具有客观性、随机性、损失性、普遍性和可变性5个基本特征。为了控制设施设备在使用和维护过程中的各类风险，需要通过科学方法来发现和掌握风险的规律和危害，以便减轻或减少风险造成的危害。

1.2 风险管理

风险一般需要按照先辨识、再评价、后控制的程序进行管理[1]。风险管理过程需要分解风险，对其进行全面评估，然后采取相应的控制措施。同时，需要综合多个管理方法和职能部门的专业技术，确保风险管理措施的科学性和有效性。风险管理的一般过程和关键技术如图1所示。

2 面向风险管理的轨道交通设施设备生命周期阶段划分设计

构建基于全生命周期的风险管理模式与体系就是要通过一系列质量管理与风险管理技术和措施，保证设施设备生命周期全过程的质量可靠性，确保风险危害不发生。实施系统全生命周期的质量与风险管理，前提是合理划分全生命周期管理阶段，对各阶段的设施设备质量态势、风险特征进行系统分析，从而建立合理的管理措施与组织方案。

综合考虑设施设备生命周期事件（质量管理需求、责任主体单位、运行环境等）、载荷条件、应力空间变化以及系统运营情况，依据生命周期理论和风险管理理论，进行面向风险管理的轨道交通设施设备生命周期阶段划分[2]，包括前期管理阶段、中期管理阶段和后期管理阶段3个阶段。其与设施设备生命周期事件、轨道交通系统运营阶段的对应关系如图2所示。

面向风险管理的设施设备生命周期阶段中，前期风险管理阶段对应系统建设期、试运行期与试运营期，设施设备质量维护与风险管理责任主体为供应商；
中期风险管理阶段对应系统正式运营期，主要质量维护和风险管理责任在运营维保单位；
后期风险管理阶段对应运营终止，需对设施设备进行报废与处理。风险、设施设备生命周期阶段与生命周期活动对应如图2所示。

3 设施设备风险管理三维模型构建

该文将霍尔三维结构作为辅助构建风险管理架构的系统工程方法[3]，结合生命周期理论与风险管理理论，构建轨道交通系统设施设备生命周期风险管理三维模型，如图3所示。

轨道交通系统设施设备三维模型包括生命周期维（时间维）、风险管理过程维（逻辑维）和风险管理方法维（知识维）。通过构建此三维模型，将风险管理推广至全生命周期并联系起来，更适用于管理实践。

3.1 风险管理生命周期维

轨道交通设施设备风险管理生命周期维指轨道交通系统设施设备各阶段中所有生命周期事件和活动，体现了时间序列的动态关系。

3.1.1 前期管理阶段

（1）设备选型及购置。在公开招标过程中，轨道交通运营公司选取低报价，从而降低成本。对设备采购进行相应风险管理，包括考虑各个供应商的资质、供货能力、服务水平、合作空间及前景、地理位置和设备型号、质量等因素。

（2）设备安装。轨道交通系统设备安装主要体现在内部线缆、继电器等零部件的安装，针对设备零部件安装的委外单位管理研究入手。在委外单位零部件安装过程中，可能存在对风险的忽视情况，导致设备在投入运行后出现问题，影响系统运行安全，甚至是经济损失。因此，需要在轨道交通系统设备安装阶段实行风险管理，以减少不必要的损失和不良舆论影响。

3.1.2 中期管理阶段

中期管理阶段的风险管理是保证轨道交通系统设施设备在日常运营和维护过程中正常运行，提升运维质量的管控手段。我国轨道交通企业现行的定期预防性检修策略存在一定问题，即可能在检修周期前出现设施设备故障，造成事故和损失。随着轨道交通体量以及安全理论研究的发展，设施设备技术含量不断提高，越来越趋向复杂化和网络化，需要采用综合考虑设施设备性能和运行状态的检修决策，保证设施设备在中期管理阶段的正常工作和供应的可靠性。

3.1.3 后期管理阶段

轨道交通系统设施设备作为产品，有其生命周期的限制，在设施设备服役的后期，需要对设施设备进行部分改造的成本（包括经济成本、沉没成本、人工成本等）和购买新设施设备的成本进行对比，最大限度地降低轨道交通运维企业成本。

轨道交通系统设施设备有一定的寿命周期，如果在设施设备到达报废年限时还未走到寿命终点就对设施设备进行改造或更换会造成成本的浪费。在做决策时，需要对部分改造成本和购买新设施设备的成本进行对比，选择成本更低的方案。

3.2 风险管理逻辑过程维

轨道交通系统设施设备风险管理过程维划分为3个步骤：风险识别、风险评估、风险应对。

（1）风险识别。风险识别是风险管理过程中不可或缺的一环，其目的在于识别出潜在的风险因素。作为风险管理的第一步，风险识别是一个定性的过程，受到个人主观因素的影响较大。

（2）风险评估。风险评估为风险识别之后需进行的风险管理工作，此环节需分析风险发生的频率和损失的程度，再对风险进行评估，量化风险。在概率评价方面，通过分析过去的数据和经验，以及当前的环境和趋势，对风险事件的出现频率进行预测和判断。而在后果评价方面，考虑到潜在风险事件对人、财产和环境可能带来的损失形式和数量，以更好地了解潜在风险事件的威胁和影响。

（3）风险应对。对该风险进行决策，选择相应的应对措施。

3.3 风险管理知识方法维

风险管理方法维是风险管理过程中各阶段采取的方法的集合，主要包括德尔菲法和贝叶斯网络分析法等[4-5]。

德尔菲法。通过有效利用专家的知识和经验来解决事件问题，也称专家调查法。通常包括以下几个步骤：调查、反馈、集中和反馈。首先，调查阶段将各位专家的意见进行整理、归纳和统计；
其次，反馈阶段将整理后的意见反馈给各位专家，匿名征求进一步的意见，这有助于消除任何潜在的偏见或争议，并进一步澄清问题的本质；
然后，在集中阶段，对各位专家的反馈意见进行集中和整理，确定哪些意见是最相关和有用的；
最后，在反馈阶段，将汇总后的意见再次反馈给各位专家，直到得到稳定的意见。

贝叶斯网络分析法。贝叶斯网络是一种理论模型，用于表达和推理不确定性和概率性事件。该模型由代表随机变量的结点和连接这些结点的有向边组成，并用条件概率来表达变量间的关系强度。贝叶斯网络适用于各种问题的抽象，例如测试值、观测现象、意见征询等，并且可以从不完全、不精确或不确定的知识或信息中进行推理。此外，贝叶斯网络适用于有条件地依赖多种控制因素的决策，因此被认为是目前不确定知识表达和推理领域最有效的理论模型之一。

3.4 基于三维模型的轨道交通系统风险管理分析

运用风险管理知识方法，对各个生命周期阶段的风险进行风险识别，具体风险如图4所示。

前期管理的风险主要包括环境风险、技术风险、组织风险、财务风险和市场风险，应重点关注设备是否达标、设备选型时功能需求是否完备、价格是否合理以及合同是否合法；
投资时考虑资金的时间价值与风险报酬等因素，提高投资决策的稳定性，尽可能避开组织类风险。

中期管理的风险主要包括技术风险、组织风险和财务风险，应注重设备日常运行过程中的故障记录与维护活动，组织员工进行危险源辨识工作，对危险源进行分类分析并评估，从而进行风险控制。

后期管理的風险主要包括环境风险和财务风险两大类型。该阶段需注意如何正确估计报废相关指标与条件，关注零部件再利用回收以及台账记录。

4 结语

该文基于风险管理理论，划分面向风险管理的轨道交通设施设备生命周期阶段，提出轨道交通系统设施设备风险管理三维模型，并分别对生命周期维、逻辑过程维及知识方法维进行分析。该文建立的风险管理体系能够进一步满足运维企业与轨道交通行业对于质量风险的管控需求，为提升行业风险管控水平提供理论性的可靠支持。

参考文献

[1]于亚男. 特种设备全生命周期风险辨识技术研究[D]. 北京：中国地质大学， 2012.

[2]陈旭. 电网工程项目风险管理体系建设研究[D]. 广州：华南理工大学， 2016.

[3]庆格夫. 电网主型设备全生命周期风险管理模型及信息系统研究[D]. 北京：华北电力大学， 2015.

[4]Jan Kowalski， Mieczyslaw Polonski. Identification of Risk Investment Using the Risk Matrix on Railway Facilities[J]. Open Engineering， 2018（8）：506-512.

[5]鹿颖. 基于风险矩阵法的城市轨道交通运营安全评价研究[D]. 长春：吉林大学， 2019.

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