地铁安全论文范文

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第1篇

地铁火灾会造成巨大的人员伤亡、财产损失以及严重的负面社会影响，而且运营公司还要面对灾后地铁停运、车站、隧道结构修复、新闻等一系列问题。因此，地铁火灾预防是地铁消防安全工作的重要内容之一。

1.1点火源我国对火灾原因统计的分类以点火源为指标分为11类:生产作业、用火不慎、吸烟、玩火、放火、电气、雷击、静电、自燃、其他、不明原因，由此可见点火源在火灾事故原因中的重要地位［3］。其中电气、用火不慎、放火、自燃、吸烟是地铁火灾中非常重要的点火源。在地铁中，无论是地铁站还是地铁列车内部都布置了大量的电气系统、电气设备和电缆。为了检修维护的需要，有些电气设备需要经常性的进行操作，比如1500V直流电，检修时需要经常性的切断。电气设备和电缆都有一定的使用年限以及使用要求(比如对散热的要求、环境湿度的要求)，还有一些电气设备的操作需要比较严格的操作顺序。公安部沈阳消防研究所火灾技术鉴定中心的资料表明，电气火灾大部分是由短路、漏电、电气设备超负荷运转、违章操作电气设备等原因直接或间接造成的。在地铁中，设置这些电器设备的危险场所主要有:地铁机车、环控电控室、信号设备室、电源设备室、控制室、直流开关柜室+35kV开关柜室、400V开关柜室、整流变电室、变电所和一些电缆夹层［4］。用火不慎是地铁火灾中的另一重要因素。地铁在日常运营中，电气系统每日都需要进行巡检和维修，有些维修作业需要电焊和气割，要动用明火。

1.2可燃物地铁装修虽然大都采用不燃难燃材料，但在实际运营中，主要的设备房、值班室都安排有人员24h值班。晚班人员一般都会将晚上休息用的棉被、躺椅存放在值班室和设备室，这些物品大都由高分子材料制成，属可燃易燃物，极大的增加了地铁火灾的危险性。另外，地铁站厅中，都设置有报亭或者便利店，便利店一般都经营报刊、杂志、包子、点心以方便乘客和地铁工作人员，便利店电加热器具的存在，使得便利店的火灾危险性更大。另外，地铁为了增加收入渠道，轨行区、站厅层、站台层都设置有广告宣传栏，这些广告制作材料也是可燃易燃物品，是火灾发展扩大的重要因素。

1.3消防设施失效(1)地铁在建设过程中存在的问题，造成地铁投入使用后结构漏水，地铁站和隧道整体环境潮湿。在这种潮湿的环境中，火灾报警系统的组成器件(火灾感烟探测器、手动报警按钮、消防泵按钮)极易失效。另外漏水还会造成控制线路盒积水，敷设于其中的线路浸泡在水中，长时间后，线路绝缘层腐蚀、老化，线路短路，系统不能正常使用。更加重要的是，这种隐患隐蔽性非常强，平时很难排查。(2)地铁消防设施在安装过程中，一些项目违法分包，使用非专业技术人员进行安装操作，加上工期紧，一个技术人员经常需要同时负责几个车站，消防设施的安装经常达不到要求，易出现诸如线路接反、端子排接线不牢固的问题。有些问题在设备投入使用初期不影响正常使用，但它们却是隐患。况且，有些隐患还具有隐蔽性，投入使用后往往很难发现。(3)消防系统缺乏标识牌、警告牌。消防设施标识是火灾时非消防专业人员操作消防设施的“灯塔”，是非常重要且必不可少的。以气体灭火系统为例，地铁保护单元比较多，组合分配系统是地铁站应用比较广泛的结构形式。地铁站中的气体灭火系统，启动方式有自动控制启动、手动操作启动、机械应急操作启动三种。在自动控制启动失效的情况下，需要进行手动操作、机械应急操作才能开启气体灭火系统。如手动启动气体灭火系统，扑灭相应的防护区火灾，需要正确开启相应保护区的启动气瓶。如果是机械应急操作，则需要开启保护区对应的选择阀和相应数量的灭火剂存储气瓶的瓶头阀。由此可见，气体灭火系统气瓶间启动气瓶、选择阀标识以及对应区域开启灭火剂存储气瓶的数量标识对于火灾扑救是非常重要的。实际上，需要进行应急操作的消防设施的手柄、按钮附近都需要制作标识、警告牌。

1.4车站人员缺乏消防设施应急操作技能在地铁运营中，车站控制室是监视和处置地铁火灾的控制中心。控制室内设置有火灾自动报警控制器、气体灭火控制器、隧道感温光纤控制器、消防电话主机以及排烟风机、消防水泵、切断非消防电源的远程手动按钮、售票闸机自动释放按钮等。在出现故障、预报警、火灾确认报警时，监视系统(火灾报警控制系统、气体灭火系统、隧道感温光纤系统)的控制器会发出不同的警告声音。车站值班人员是接收该信息的第一人，只有对消防设施的作用、基本操作有比较详细的了解，才能明白各种报警声音所代表的具体意义，进而采取恰当、有效的事故处置措施。然而一些新开通线路的地铁运营初期，具有地铁运营经验的员工数量非常有限，大多数都是刚毕业的应届毕业生，加上我国普遍消防意识淡薄，地铁控制室的值班人员对消防设施操作的理解程度远远不能适应地铁火灾应急处置的需要。

1.5乘客对消防设施熟悉程度不够地铁人员密度大，在人员高峰期，火灾如果发生在公共区域，车站值班人员就很难到达起火点，不能第一时间用灭火器将火灾扑灭。况且地铁列车，内部根本就没有配备乘务员。这种情况下就需要起火点附近的乘客形成第一“战斗力量”，进行火灾的初期处置。乘客对灭火器设置地点的了解和对灭火器使用技能的掌握也是地铁消防安全工作的重要一环。一项人员对地铁消防设施的调查结果显示:①样本中女性不知道列车灭火器设置位置的占总数的27.37%;不知道灭火器位置的占34.5%;不会用的占32.7%;会用的仅仅占5.5%;②男性不知道列车有灭火器的占12.3%;不知道位置的占27.2%;不会用的占32.1%;会用的占28.4%［5］;从中可以看出，会用灭火器的乘客比例不到30%，更不用说其他的消防应急设施了。另外，地铁疏散出口有限，站厅层与站台层只有1～2部自动扶梯、楼梯和电梯。火灾时，电梯迫降至1层、自动扶梯停运，人员只能通过自动扶梯、楼梯进行疏散。在这种情况下，由于人员数量大，乘客需要基本的逃生常识，按照车站工作人员的指引进行有序疏散。这种逃生常识一般是通过社会消防宣传和培训获得。我国在消防宣传和培训还存在诸多不足，严重影响着疏散的安全性。

2地铁消防安全管理对策

2.1点火源管理全面分析地铁火灾中的点火源，对比较常见的易引发火灾的点火源要制定严格管理措施进行重点管理。①在设计、施工、验收阶段，严格执行国家相关的技术标准，使用耐火、阻燃电线电缆，合格的电器设备。②要制定电器火灾危险场所的管理措施。出入登记、设置警示牌、设备操作规程。这些危险场所包括:地铁机车、环控电控室、信号设备室、电源设备室、控制室、直流开关柜室+35kV开关柜室、400V开关柜室、整流变电室、变电所等。③要制定严格的动火审批制度，严格动火作业前的审批、并制定相应的保护措施以及灭火措施。④要对便利店进行重点管理，明确店内加热器具的操作使用注意事项，营业员在每日营业后要消除火种、热源。

2.2可燃物管理对地铁站要按照相关的国家标准进行内部装修，控制可燃物的数量。要制定值班室、设备室和物资室每日巡查制度，周检查制度，消除发生自燃的条件，保证上述房间可燃物处于安全状态。

2.3消防设施管理在地铁站设计、消防设计审核、施工、验收阶段，严格按照国家规范进行设计、消防设计审核、施工、验收，防止地铁投入使用后出现漏水现象，影响地铁消防设施的使用。要对火灾时需要采取应急操作的设备、按钮制作标识、警示牌，保证火灾时车站工作人员和乘客可以第一时间识别和操作。要按照《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》(公安部令第61号)(以下简称《管理规定》)、GB25201－2010《建筑消防设施的维护管理》的要求，对消防设施进行定期维护保养，每年进行一次全面检测。

2.4消防设施操作技能培训车站值班人员一般都经过消防员培训和考试，持有消防员证，但持有证书并不能代表就具备了火灾应急事故处置技能。要组织培训来增强车站值班人员的消防意识，提高对消防工作重要性的认识，同时要制定考核制度，使消防设施技能培训真正落到实处，而非流于形式。

2.5部门间相互协作地铁运营的消防设施不是同一个部门来管理，不同部门承担不同的职责。地铁消防设施的维护保养一般由机电中心、自动控制中心来负责，但日常消防安全管理制度的制定和实施、消防设施维护保养档案的制作管理、火灾隐患的排查等工作则由安保部门来负责。这些部门之间就需要建立一个信息平台，实现消防设施信息的共享互通，以便全方位、全天候的掌握消防设施的运行、维护保养信息。消防工作是一项系统性的工作，消防设施的维护保养是消防工作的重要组成部分，部门之间良好的沟通与联系是做好消防工作的必要条件。

2.6消防应急演练制定消防应急预案。定期进行消防应急演练。根据演练的实际情况，不断的对预案进行改进。消防应急演练是火灾情况下保证乘客进行疏散的重要保证，要严格按照《管理规定》的要求，每半年进行一次消防演练。演练要全员性的，除了地铁相关部门，公安、消防、交通、卫生、民防、环境等相关的机构都要参与进来。通过演练增强和提高各单位协同处置火灾事故的能力和效率，保证火灾时，地铁各部门有序响应，人员疏散、火灾扑救、伤者救治、公交接驳、新闻、环境监测等工作得到有序开展。

2.7社会消防宣传与培训加强社会消防宣传与培训，增强群众的消防意识，提高消防设施操作和逃生技能，推动消防工作的社会化。地铁消防工作不是一个人、一个单位就能做好的，需要社会大众的共同努力。只有社会大众的消防意识增强了，消防法律法规、以及消防技能培训才能落实到实处，火灾情况下，乘客才能镇定的使用灭火器扑灭火灾，使用自救设施，在车站工作人员的指引下，有序的进行疏散。

2.8消防监督与救援公安机关消防机构要加强对已开通线路的消防安全监督、检查。重点检查地铁单位消防安全制度执行情况、消防安全责任制落实情况、消防应急演练情况，疏散出口畅通情况，消防设施维护、保养、检测情况，掌握地铁重要部位、消防水源情况，对已查处的消防隐患，要督促地铁单位及时落实整改。同时，消防机构要做好地铁火灾扑救战术研究和实战训练，确保在地铁火灾扑救过程中能根据火场实际情况，及时的制定出科学合理的作战方案，降低火灾造成的财产和人员伤亡。

3结束语

第2篇

随着我国地铁建设迅速发展，加之地铁工程规模大，周边建筑物与地下管线情况复杂，地面交通繁忙，地质条件不确定性因素多，而安全管理没有跟上，缺少实时监测和风险评估，安全事故时有发生。文献［1］统计了我国2003—2011年地铁隧道施工事故数据资料，坍塌、物体打击、高处坠落是地铁隧道施工中的主要事故类型，上述事故约占总数的40％，同时，事故造成的经济损失和人员伤亡十分严重。安全无小事，细节决定成败。目前安全管理比以前有了很大的进步，例如文献［2－16］介绍了几款施工安全监控管理信息系统，主要实现位移监测、轴力监测、测斜监测、视频监测等数据的远程传输、监测数据分析预警、门禁等功能；文献［16－18］介绍了施工安全风险自动识别、风险的信息化管理等技术与实现效果；文献［19］介绍了一款用于应急组织、培训演练、响应调度、辅助决策的基于GIS的网络系统。从查阅的大量文献来看，目前绝大部分的系统主要实现安全监测预警功能，也有关于施工风险的自动识别、应急响应的相关研究，大大降低了地铁施工风险程度。在信息共享的今天，只有实现多功能的集成，才能发挥安全管理的效率最大化。目前地铁施工信息化管理还未实现人员、机械设备、环境、工程结构物、临时设施、周围既有设施设备等的精细化管理，不安全状态与不安全行为的智能化评判，以及人－机、机－机、机－建之间等的智能冲突分析，在风险预测预警、隐患辨识等方面也有待进一步研发。因此，有必要研究开发能够实现人员、机械设备、工程结构物、临时设施的安全管理，以及冲突分析和可视化动态监测预测预警等功能于一体的地铁施工安全风险分析与管理远程网络系统（以下简称系统）。

1系统功能需求

系统应实现以下功能。1）基础信息管理。①人员安全基础信息管理。有专家对事故发生原因进行统计分析，结果表明人为因素导致的事故占80％以上，而性别、年龄、是否饮酒、睡眠情况、反应敏捷性、性情等有差异的人员发生安全事故的概率亦有不同，即使是同一个人，其各种状态也经常变化［20］。因此，系统应能动态管理施工人员的上述信息。②机械设备安全基础信息管理。任何一种机械由于自身的性能、结构等特性，都有一定的使用技术要求，机械设备在使用过程中，其性能状态是动态变化的。因此，系统应动态把握机械设备的性能状态。③环境安全基础信息管理。工作环境不仅影响着施工人员的工作质量，还会影响施工人员在工作中的精神状态。特殊的自然环境如雨雪天气、大风天气、高低温环境、密闭空间等对施工人员的安全行为和心理会造成很大的危害和影响［20］。以特殊天气条件为例：雪天时路面、工程结构物、机械设备上湿滑，设备移动过程中制动困难易发生冲撞与倾覆事故，工人在工程结构物和机械设备上作业易发生高处坠落事故；雨天易发生城市内涝，若排水不畅，车站基坑易积水发生坍塌事故；若高耸机械设备防雷措施不当，则雷雨天还可能发生雷击事故；雾霾天气能见度变小，也易引发安全事故；6级强风以上则易引起高耸设备、围挡被风吹倒并进一步造成路面社会交通事故。因此，系统应能实现对环境信息的动态管理。④工程结构物信息管理。工程结构物的三维地理信息、工程进度信息等与安全风险分析有极为密切的关系，因此，系统应能动态管理工程结构物的基本信息和进度信息。⑤临时设施信息管理。主要包括施工围挡、竖井、斜井、施工材料堆放场、临时办公与生活用房等。正是由于临时设施的临时性，往往易被忽略而引发安全事故，因此应纳入系统进行动态管理。⑥周边既有建（构）筑物、市政管线、路面等既有设备设施信息管理。2）监控信息管理。系统应能为施工开展提供及时的反馈信息，为车站基坑周围环境进行及时、有效的保护提供依据，并将监测结果用于反馈优化设计，为改进设计提供依据；通过对监测数据与理论值的比较分析，可以检验设计理论的正确性；在施工全过程中，通过对既有地面和地下建（构）筑物各项指标的监测，将结构变形严格控制在标准限值内，保证既有建（构）筑物的安全等［2－5］。3）不安全状态与不安全行为分析评判。人员、机械设备的不安全状态和人员的不安全行为是导致施工事故的关键［20］，因此，系统应能辅助安全管理人员对人员的不安全状态和行为进行分析评判，并将施工人员（尤其是安全人员）安排到最合适的工作岗位上。系统还应能辅助安全管理人员分析机械设备，尤其是高耸机械、大型施工装备的不安全状态，以便对机械设备故障进行有效预防，并对可能的安全事故进行防控。4）冲突风险分析。人员与机械混合作业、多机混合作业时，人员与机械设备之间、机械设备与机械设备之间、机械设备与工程结构物之间、机械设备与地面社会交通之间可能发生冲突事故，系统应能进行三维冲突分析，以便辅助安全管理人员分析高风险点、高风险区域以及高危作业的基本情况。5）风险预测与事故预警。6）安全隐患辨识与管理。7）应急处理方案管理与智能选择。8）事故逃生与救援指挥。

2系统开发思路

从前述的系统功能需求来看，施工人员、机械设备、工程结构物、既有建（构）筑物、既有市政管线、地面社会交通之间的空间冲突分析，人员逃生路线分析，事故救援方案分析，救援物资调配方案研究等功能的实现，都离不开三维空间位置信息的采集、存储、管理、描述以及对空间数据信息的操作、分析、模拟和可视化显示。因此，系统应运用三维地理信息系统（3DGIS）来实现，例如采用ArcGIS3D。因需要进行远程监控与管理，还应采用网络系统［11］。可视化开发环境主要考虑系统的反应速度、健壮性以及快速开发，例如采用C＃，VB．NET等作为集成开发环境。考虑到空间数据和属性数据之间的无缝连接，系统宜利用Oracle等大型空间数据库管理系统来管理空间数据和属性数据。从控制系统开发成本来考虑，在满足系统性能基本要求的前提下，也可以采用MicrosoftSQLServer等数据库管理系统对属性数据进行管理，空间数据、施工图和竣工图等则以文件形式进行管理。

3系统总体结构设计

系统通过对属性数据库和空间数据库的数据访问，实现数据录入和管理，并可对其进行分析统计和查询，实现不安全状态与行为评判、冲突风险分析、特殊天气风险分析、预测预警、应急处理方案智能选择、事故逃生救援指挥等功能。除此以外，为了维护系统安全和方便用户使用，还应设计系统维护功能。系统总体结构如图1所示。1）基础信息管理。①人员安全基础信息管理：应包括所属单位、所属标段、人员类型（项目经理、安全总监、安全员、技术人员、施工队长、施工小组长、普通工人、特种作业人员等）、出生年月、性别、职务（或工种）、学历、工作经验、身体状态、心理状态、安全培训考核情况、作业地点（针对作业人员）等信息。②机械设备安全基础信息管理：应包括机械设备与装备的类别（盾构机、土石方机械、混凝土机械、起重及运输机械、钢筋加工及焊接机械、装饰装修机械、脚手架等）、名称、型号、所属单位、性能状态、责任人、检修情况、验收记录、安全交底情况等信息。③环境安全基础信息管理：应区分自然环境和社会环境，自然环境应包括特殊天气类型、风力等级、风向、能见度、气温、密闭空间含氧量、地下空间潮湿程度等信息，社会环境应包括项目部安全文化建设情况、安全制度制定情况、安全奖惩制度实施情况、安全交底通畅情况、施工人员之间是否和谐等信息。④工程结构物信息管理：应包括结构物各部位的三维地理信息、工程进度信息、结构强度增长信息等。⑤临时设施信息管理：应包括临时设施类型、地理位置、平面布置、高度等动态信息。⑥既有设备设施信息管理：应区分建筑物、构筑物、路面、市政管线。建（构）筑物应包括基础类型、基础埋深、结构形式、建筑物高度、建筑物与地铁水平距离、监测断面距开挖面水平距离、已用年限、裂缝和倾斜度等信息；路面应包括路面类型、路面宽度、交通荷载情况、路面距离基坑边缘的距离；市政管线则应包括管线材质、接头类型、管线压力、管线埋深、管线外径、管线与基坑边缘水平距离、监测断面与开挖面水平距离以及管线张开角、埋设年代、铺设方法、截面形状等信息。2）监控信息管理。利用高清音视频采集、传输和处理技术，直观且全方位地了解施工现场情况，辅助决策和指挥。利用位移传感器、温度传感器、湿度传感器、氧含量传感器等测得邻近建（构）筑物变形、车站基坑变形、区间隧道变形、工作环境温度、工作环境湿度、地下空间氧含量等信息，通过光纤等传输介质实时传输给系统。3）不安全状态与不安全行为分析评判。利用专家模糊评价法对人员和机械设备不安全状态进行分析，根据变形监测信息对基坑坍塌、邻近建（构）筑物开裂倾覆等进行风险分析，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。4）冲突风险分析。利用3DGIS的空间分析功能，分析某一正进行人工作业的工人是否位于机械设备（例如挖掘机）的回转半径、倾覆半径之内，对2个及以上的大型施工装备（机械）进行回转半径重叠分析和倾覆半径冲突分析，对大型施工装备（机械）和工程结构物（或临时设施）之间的冲撞可能性进行分析，对高耸机械设备倾倒半径与地面社会交通之间进行重叠分析，对事故的多米诺骨牌效应（即某一事故可能引发一连串事故）风险进行分析，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。以塔式起重机和履带式起重机之间的冲撞为例进行分析，当塔式起重机和履带式起重机同时作业时，塔式起重机起重臂旋转空域与履带式起重机吊臂的变幅和转动空域有重叠，如图2所示。若将GPS接收机OEM板分别安装于履带吊和塔式起重机的回转中心（便于安装且不易损坏的位置），则可即时获得履带吊和塔式起重机的回转中心的的坐标，当两者的距离小到一定值时，履带式起重机和塔式起重机空间区域可能有重叠，即两者存在冲撞的风险。由于信号传输需要时间导致OEM版接收数据会有滞后性，所以当两者趋于接近时，就应该触发警报，提醒司机注意，若司机未采取相应措施，系统可控制起重机停车。5）特殊天气风险分析。利用从气象部门获取的天气预报信息，分析特殊天气可能导致的风险，并分析特殊天气最不利组合（例如：强风＋暴雨＋雷电、强风＋暴雪、强风＋雾霾）可能导致的风险，采用模糊评价法、计算分析法等评价风险严重程度等级和概率等级。6）风险预测、事故预警。系统根据各种数据（基础信息、监测信息、天气信息、风险严重程度等级和概率等级、冲突分析结果）生成报表、变形曲线图、变形速率图等，并对风险进行综合分析预测，计算各项风险的风险值，与系统预设的分级预警值进行比较，一旦达到预设的某一级别预警值，系统立即发出相应级别警告，可供选择的警告方式有：①电脑音响警报（针对系统管理员）；②手机警报（该方式需要与移动通讯服务商签订协议，系统可实现群呼叫。手机内设置多种风险语音报警铃声，不同类型风险按照通讯录群组来划分，不同通讯录群组设置不同的风险报警铃声，一旦系统监测或分析出来某种事故征兆或安全隐患，立即自动拨打相应施工人员手机。这种方式用于地下空间时，可能因为信号不畅而需要在地下空间设置手机信号站）；③对讲机报警（系统设计网络模拟对讲机功能，一旦系统监测或分析出来某种事故征兆或安全隐患，立即通过预设语音自动进行对讲机呼叫，也可以由系统管理员手持实体对讲机进行呼叫）；④通过埋设在隧道和基坑内的警报器发出报警。7）安全隐患辨识与管理。应包括隐患编号、隐患名称、状态描述、现场照片、危害等级、位置、辨识人、责任人、责任单位、是否解决、解决措施、解决效果等信息。8）应急处理方案选择。系统应能根据险情位置、类型等从应急预案库中自动调出可供选用的应急预案，安全管理人员可根据现场实际情况选择合适的应急预案，并由现场具体实施。9）事故逃生与救援指挥。系统能够指导施工人员在事故前进行紧急避险，指导施工人员在事故发生后进行安全逃生，并能够立即调出救援预案，利用GIS的网络分析功能为施工救援提供物资调配、救援人员调遣等参考信息［19］。10）系统维护。包括系统软硬件安全维护、用户权限等数据维护、系统使用帮助。

4与现有系统的对比

基于3DGIS的地铁施工安全风险远程网络系统与现有可视化监控系统（包括视频监控系统、考勤定位系统、LED显示系统、无卡报警系统、管理系统等）相比，功能进一步拓展，更加智能化、集成化、可视化，具体的功能比较见表1。安全资金投入方面，前者主要增加的投入是3DGIS系统平台软件的购买和开发费用，以ArcGIS3D为例，购买费用约3．1万元。前者比后者还需要增加系统开发费用约30万元，但软件系统可复制在多个施工项目部使用，因此系统开发费用是可以接受的。位移、温度、湿度、氧含量监控可采用光纤传感器，也可采用无线传输，所需增加的只有温度、湿度、氧含量传感器的购置费用，对资金投入影响不大。适用性方面，前者主要是硬件系统，未实现智能集成，在信息共享方面也有所欠缺，仍需要人员在监控室全方位安全监视、高强度地分析，人为因素偏大，更不利于安全风险的综合分析与评判预警；后者则可软硬件良好配合，软件系统充分集成各硬件监测信息，并将监测信息与基础信息进行综合管理与分析，可大大减轻监视人员的工作强度，提高风险监控的工作效率，真正实现“人机环基础信息管理—动态监控信息管理—冲突分析—隐患辨识与管理—风险预测预警—事故救援指挥”的全流程、全方位的安全精细化管理。

5结论与建议

第3篇

近年来随着我国地铁工程建设规模的不断扩大，地铁工程施工安全事故也时有发生。由于地铁工程施工环境复杂，可以利用的空间十分有限，密集的施工机具，以及施工人员、建筑材料和作业内容容易导致安全隐患。传统的安全管理技术难以满足地铁工程的施工过程，需要更加高效，高科技的集成管理技术对地铁施工项目进行全面的、系统的、现代化的安全管理与控制。建筑信息模型(BuildingInformationModeling，BIM)是以工程项目的各项相关信息数据作为模型的基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息。它具有可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点。BIM可以为地铁施工的信息化提供基础，让地铁施工控制更加信息化、自动化、科学化和标准化，在带动地铁施工效率提升的同时，也能降低施工安全隐患。基于建筑信息模型的地铁施工安全技术创新不仅可为施工作业的全面管理提供依据，而且对提升施工现场安全水平、消除施工中的安全隐患具有积极的意义。但是，与一般技术创新活动不同，地铁工程施工的安全技术创新需要业主、设计院、施工企业等多个参与者的共同努力才有可能取得良好的效果。BIM技术的应用是一个复杂的系统，不能在单个企业内部完成，只有依靠业主、设计院、施工企业和其他机构之间的技术合作才能取得成功。因此地铁施工安全技术创新绩效具有较高的不确定性，它不仅仅依靠BIM技术支持，同时与所有参与者的技术与管理水平有关，具有一定的风险，需要采取一种适当的方法对地铁施工安全技术创新绩效进行分析和评估，但是目前国内外关于该方法的研究还十分缺乏。贝叶斯信念网络(BayesianBeliefNetwork，BBN)作为不确定性知识表达和推理的主导技术，近年来在风险分析和绩效评价等方面得到了比较广泛的应用。Martin等通过识别建筑工地上空高处坠落事故的风险因素，构建了坠落安全风险的贝叶斯网络模型，主要采用问卷调查建筑工人的方式来分析工程施工的不安全因素。Matias等人比较了贝叶斯网络和其他专家系统技术在风险分析和预测方面的功能，得到贝叶斯网络具备相对更好的风险预测和解释能力。EunchangLee等将贝叶斯网络运用到造船工程的风险分析，提出一套基于贝叶斯网络的评价流程。周国华等人以京沪高铁工程为例，采用贝叶斯网络对工程项目的质量控制因素进行了分析。汪涛等人通过分析风险事件与风险因素之间的关系，并结合施工现场的安全管理能力，采用贝叶斯网络来评估安全风险事件发生的概率。但是，对于贝叶斯网络在技术创新绩效分析与评价方面的研究，目前还非常缺乏，仅仅针对狭义的技术创新方式提出了一种基于动态朴素贝叶斯网的风险识别方法，而贝叶斯网络在工程建设技术创新绩效分析领域的研究，目前国内外尚未有其他相关文献报道，我们前期曾利用贝叶斯网络提出一种建筑技术创新风险评估方法，但还有待进一步的研究。本文采用将专家先验知识与数据学习相结合的方法，建立地铁施工安全技术创新的贝叶斯信念网络模型，为安全绩效分析提供一种新方法。

2地铁施工安全技术创新绩效的系统分析

对于地铁施工安全技术创新而言，通常不能由单个施工企业完成，它不仅受到业主的极大影响，而且还受到其他参与者的影响。目前我国实际工程中一般由一家专业技术咨询公司提供BIM技术支持，业主负责地铁项目的全面管理，设计院、施工企业等其他单位各司其职，共同完成地铁项目建设与技术创新任务。BIM技术通过三维可视化功能再加上时间维度，可以对地铁工程进行虚拟施工，及时发现安全隐患，同时进行有效协同，设计、施工和业主都可以对工程项目的各种安全问题和情况及时掌握和沟通协调。业主是技术创新的首倡者、投资者和主导者，同时也是地铁工程技术创新的直接和主要受益者。业主一般出于提高地铁工程安全性的考虑开展技术创新活动并提供资金支持。业主在技术创新活动中具有主导作用，其他技术创新参与者一般都由业主选定，业主在地铁施工技术方案比较等关键事件上都具有决定权，主导技术创新的全过程。因此，业主的技术能力和管理能力对BIM技术的应用效果具有重要的影响。但是业主通常并不能承担BIM技术创新的具体事务，具体工作必须依赖设计院、施工企业、BIM技术咨询公司等技术创新主体来完成。设计院在技术创新过程中发挥着非常重要的作用，设计院是地铁工程技术创新中多种技术的集成者，一般情况下，不同的专业技术难题分别由不同的参与企业或机构来负责，但这些不同的技术成果都需要通过设计院的设计方案来集成和综合，并转化为设计图纸才能应用于地铁工程实践。就BIM技术而言，BIM最直观的特点在于三维可视化，利用BIM的三维技术在前期可以进行碰撞检查，优化工程设计，减少在施工阶段可能存在的错误损失和返工的可能性，而且优化净空，优化管线排布方案。此外，设计院还必须解决地铁施工安全技术创新过程中与设计相关的重要技术问题，设计院不仅要对设计文件的安全、经济等合理性负责，还需要提出相应的质量控制指标，指导和配合施工企业。因此，设计院的技术能力和管理能力对技术创新绩效具有重要的影响。施工企业是技术创新活动的具体实施者，地铁施工人员需要利用碰撞检查和优化后的三维设计方案进行地铁施工交底和施工模拟，提高地铁施工安全性和与其他参与者的沟通能力。对于地铁工程施工来说，空间是有限的，每一个施工工序在进行的时候必须有足够的空间来进行施工活动，如机械臂长的旋转半径，施工人员的活动半径，如果这两者在作业时的空间上产生了冲突，就容易导致安全事故。因此在开工之前可以利用BIM进行动态施工模拟，预测可能存在的问题，优化机械行进路线和人员活动范围，减少安全事故发生的可能性。通过BIM技术结合施工方案、施工模拟和现场视频监测，减少地铁工程质量和安全问题。BIM新技术的应用效果最终还要取决于施工企业技术能力和管理能力的水平。BIM技术咨询公司是该项技术创新活动最为重要的技术支持者，一般是接受业主的委托创建BIM数据库，为业主、设计院和施工企业提供支撑地铁施工安全管理所需的数据信息。BIM数据库包括大量的工程相关信息，可以为地铁工程施工提供数据后台的巨大支撑，BIM中的项目基础数据可以在各参与企业之间进行协同和共享，地铁施工工程信息可以根据时空维度、构件类型等进行汇总、拆分、对比分析等，保证地铁施工基础数据及时、准确地提供。为施工企业制定精确的安全控制计划提供有效的支撑，使业主、设计院和施工企业的工程技术人员对各种施工工程信息做出正确理解和高效应对，为参建各方提供协同工作的技术基础，从而减小安全风险，实现对施工安全风险的有效控制。因此，BIM技术创新绩效在很大程度上还取决于BIM技术咨询公司的技术支持水平。根据以上分析，并结合我们前期相关的研究成果，本文提出13个地铁施工安全技术创新绩效影响因素，见表1。其中安全技术创新绩效是目标变量，它是希望通过技术创新活动影响的最终变量，是希望改进的目标。“干预变量”是为了达到目标变量而施行的技术创新活动，即BIM技术支持，包括无BIM技术支持、一般的BIM技术支持和良好的BIM技术支持水平三个等级。“实施因素”是直接影响安全技术创新活动是否成功施行的变量，包括业主、设计院和施工企业的技术能力和管理能力，他们的影响会通过中介因素作用于目标变量。“中介因素”是联系实施因素、干预变量和目标变量的因素，即实施因素和干预变量要通过中介因素传导其作用，而中介因素对目标变量有直接影响。就BIM技术创新而言，它对安全绩效的作用主要通过优化设计方案，优化施工组织和加强沟通协调来完成。“控制因素”是外生变量，不随干预而改变，但它对于目标变量具有重要的影响，包括项目规模和项目复杂性，在模型中需要加以体现

3模型构建

3．1数据采集

为了确定各因素和节点之间的因果关系，我们采用结构性问卷调查来获取相关数据。调查以地铁工程项目为单位，采取邮寄或E-mail的方式来发放调查问卷或收集调研数据，然后通过半结构访谈的形式进行补充。调查对象主要是具有5年以上工程实践经验的业主、施工企业、设计院和咨询公司的相关工程技术人员，包括全面了解地铁施工安全技术创新整体状况的高层管理人员(如总工程师)，以及与工程新技术直接相关的管理人员或技术人员(如工程技术部经理或工程师等)。调查对象的构成为业主方占15%、设计方占18%、施工方占37%、技术服务方占16%、其他占14%。本次调查共发放问卷136份，在剔除了连续雷同或人为固定模式答案等无效的问卷后，共取得有效问卷63份，问卷的有效回收率为46．3%。

3．2贝叶斯网络结构的建立

相关研究表明，利用专家先验知识的临时因果关系图与相关性分析相结合能够较为有效的构建系统要素之间的因果关系。我们借鉴这种方法来确定技术创新贝叶斯网络的系统结构，首先以文献调研与专家调查为基础来建立系统要素之间的初步因果关系图，然后采用数据样本进行相关性分析，依据相关系数的大小来鉴别要素间的强联系。虽然相关性分析结果不能直接判定因果关系，但可以作为旁证来降低系统网络的复杂性。我们通过调查地铁施工技术创新的专家知识为基础，对各个因素的逻辑关系进行了判断，建立了系统各个要素之间的初步因果关系。

3．3贝叶斯网络的数据学习

在确定了贝叶斯网络的结构以后，采用NETI-CA软件提供的案例学习功能进行案例学习，获得各个节点之间的条件概率分布，然后得到完整的贝叶斯网络模型。

4案例分析

4．1案例背景

某市地铁1号线某标段工程建设拟采用BIM技术。该标段中的车站工程为该城市轨道交通1号线一期工程的中间站。车站沿街南北方向呈“一”字型布置，道路宽度约为20m，周边主要为商业建筑，基本临街建立，人流量大。有效站台长118m，标准段总宽为18．7m，车站形式为地下2层9m岛式车站，还设有降压变电所。车站主体的建筑面积为8342m2。基坑埋深18．75m，顶板覆土厚1．5m，不设中柱，横向为两层单框架结构。车站工程的主体采用盖挖逆筑法施工，维护结构工程采用800mm的地下连续墙，与400mm厚的侧墙叠合形成永久性结构侧墙。车站主体结构的各层板同时作为基坑开挖期间的内支撑体系。根据区域地质资料和前期岩土工程勘察报告，拟建车站工程的场地断裂和褶皱不发育，岩层主要是较缓的单斜构造，岩层层面比较稳定，产状比较平缓。该地铁项目由该市轨道交通集团有限公司投资建设管理，工程设计由中铁建设集团所属专业设计院完成，土建和安装工程由中国中铁集团所属工程公司承担，由专业技术咨询公司提供BIM技术支持。

4．2根节点参数确定

该标段工程总投资超过3亿元，工期约3年，其中车站总建筑面积超过1万平方米，项目规模较大。基坑工程等技术要求高，施工难度大，岩层层面比较稳定、产状比较平缓，工程地质条件较好，项目复杂度一般。该项目业主为城市轨道交通集团公司，承担该市轨道交通项目的融资、投资、建设、运营、管理，设立工程建设部、合约部等专业部门，能适应地铁建设、管理和投融资工作的需要，管理能力较强。但业主单位的专业技术人员数量不多，且相关经验不足，技术能力一般。工程设计方为铁路工程专业设计院，从事过大量同类工程设计，设计人员技术水平高，经验丰富，而且在项目前期初步设计阶段就明确将BIM应用于三维综合管线等设计内容，并成立了相应的BIM技术支持部门，与设计人员共同研究技术方案，对重要技术问题进行三维虚拟，进行优化和改进，因此设计方的技术能力较强。但该设计团队的组织结构较为松散，内外部协同不够，设计部门与技术支持部门缺乏统一的组织和沟通，管理能力一般。工程施工方为中国中铁所属工程局，承担过多个同类地铁项目的工程施工，技术力量强，施工经验丰富，安全管理能力强，但由于首次采用BIM技术支持，缺乏相应的经验，普通工程技术人员对BIM技术的熟悉和应用能力还需要提高。施工单位为此组织进行了多次BIM技术知识培训和技术交底，增强了相应的技术能力，因此施工企业的技术和管理能力一般。技术咨询方是一家专业致力于BIM技术研究的企业，主要以地铁和大型建筑的三维综合设计、施工组织优化，三维虚拟，碰撞检查等技术咨询为主要经营方向，承接过多项铁路和地铁行业的三维建模和综合设计项目，承担过地铁工程三维虚拟和设计优化相关科研项目并通过专家验收，能够解决管线碰撞、检修空间、调优、施工工序、运行维护等难题，因此该技术咨询公司的BIM技术支持水平较高。

4．3结果分析

将案例工程的根节点状态分析结果输入已经建立好的贝叶斯网络分析模型后，结果如图4所示，BIM技术创新对项目组织沟通和协调的改善效果为H的概率是42．7%，M的概率是35．5%，L的概率是21．8%，效果良好;对设计优化为H的概率是63.2%，M的概率是28．4%，L的概率是8．4%，很有效。对施工组织优化为H的概率是37．9%，M的概率是50．6%，L的概率是11．5%，有一定效果。案例工程的技术创新绩效为H的概率是53．3%，M的概率是30．9%，L的概率是15．7%，因此综合评估结果为High，绩效良好。实际情况是该工程在建设过程中，在业主单位的主导下，一直严格按照BIM技术要求和安全管理规范控制施工安全。技术咨询公司创建的BIM数据库为业主、设计院和施工企业提供支撑项目安全管理所需的数据信息，项目组织利用BIM数据库提供的协同工作为基础，对工程的进展情况和各种安全问题及时掌握和沟通协调，有效的改善了项目组织的沟通和协调水平。设计单位利用BIM的三维技术在设计阶段就进行了碰撞检查，优化净空，优化管线排布方案，优化工程设计，减少了在施工阶段可能存在的安全隐患。施工单位通过BIM三维可视化功能再加上时间维度，在开工前和施工过程中不断进行动态施工模拟，预测可能存在的问题，优化机械的行进路线和人员活动的范围，减少了安全事故发生的可能性。虽然在项目前期由于各参与方对BIM技术的理解与应用水平不齐，在基坑开挖过程中曾经出现安全管理问题，但通过及时协调业主、设计和施工企业的技术合作以及BIM咨询公司的持续改进和技术支持，这些问题都已顺利解决，同时还也培养了一批专业技术人员。目前该项目已经进入工程收尾阶段，并即将组织工程验收，在工程施工过程中没有出现大的安全事故，贝叶斯网络模型分析的结果与实际情况相比具有较好的符合性。

5结语

本文引入基于贝叶斯网络的知识表达和不确定性推理，构建了地铁工程施工安全技术创新绩效分析的贝叶斯网络模型，并通过问卷调查数据的拟合得到了模型各节点的后验概率分布，模型分析结果与案例工程实际具有较好的符合性，研究表明:

1)基于贝叶斯网络的地铁施工安全技术创新绩效分析方法以网络节点的概率来表达技术创新影响因素的不确定性，从而能够非常直观和明确地推导出地铁施工安全技术创新绩效的定量分析结果。该方法可以比较充分地利用专家的先验知识和地铁施工数据，能够使推理在工程施工数据不完备的基础上进行，具有良好的工程应用前景。