22、铁路运输基础设施的定量安全风险评估与管理

铁路运输基础设施的定量安全风险评估与管理

1. 引言

风险分析在关键铁路运输基础设施和公共交通系统的安全保障中是核心活动，其结果对于指导监控和保护系统的设计至关重要。传统的风险分析通常采用定性方法，依赖专家判断和有限的风险属性范围（如低、中、高）。然而，基于模型的定量方法在确定风险指标方面更为有效，它能考虑威胁发生的频率（如利用历史数据），并分析确定后果（资产损坏、服务中断、人员受伤等），有助于精细调整安全系统，优化整体投资。

通常，风险评估是衡量预期风险的过程，即威胁发生概率、系统脆弱性和预期损失的组合；风险管理（或缓解）则是选择对策并预测其对降低风险影响的过程，整个过程常被称为风险分析。

目前虽有多种关键基础设施风险分析方法，但大多不太适合特定应用，要么是定性的，要么过于笼统抽象，要么针对不同应用场景。本文提出了基于参考数学模型的定量框架核心内容，并开发了专门的软件工具。该方法扩展了经典风险方程，以精确评估与保护机制相关参数对风险指标的影响，平衡了安全技术投资与风险缓解效果。此方法虽基于铁路运输领域开发和实验，但也适用于其他关键基础设施的分析。

2. 方法

对于特定威胁，定量风险 R 可正式定义为：
[R = P \times V \times D]
其中：
- (P) 是威胁发生的频率，单位为 [事件/年]；
- (V) 是系统针对该威胁的脆弱性，即威胁导致预期后果（损失）的概率；
- (D) 是成功攻击后预期损失的估计值，单位为欧元 [€]。

脆弱性 (V) 是无量纲参数，代表条件概率 (P(\text{成功}|\text{威胁}))。因此，特定威胁的风险可定