城市轨道交通智能应急指挥系统研究_刘洁.pdf

第期 年月 运营管理文章编号：（）城市轨道交通智能应急指挥系统研究刘洁，豆飞，宁尧，（北京市地铁运营有限公司，北京 ；地铁运营安全保障技术北京市重点实验室，北京 ）摘要：针对目前城市轨道交通调度指挥体系职能分散、缺乏整体协调负责机制、信息化程度不高、决策过于依赖人工等问题，本文首先从应急指挥的业务流程出发，梳理了预警到响应、故障到恢复的基本流程，然后构建了城市轨道交通智能应急指挥系统的基本架构，确定了系统客流与行车的监控、故障预警、信息收集及发布、值班日志记录等基本功能，最后提出了调度指挥、信息报送、应急值守三项详细的功能设计。该应急指挥系统在安全保障的前提下，可以有效提高调度人员的应急处置效率。关键词：城市轨道交通；智能应急指挥；调度指挥；信息报送；应急值守；功能设计中图分类号：文献标志码：，（，；，）：，：；收稿日期：第一作者：刘洁（），男，工程师。引言随着城市轨道交通的网络化发展，系统任何突发事件的发生都可能产生一定的负面效应，轻则降低运营组织效率，严重的将威胁乘客生命财产安全。在城市轨道交通突发事件下，调度员作为整个应急处置中的“大脑中枢”，其应急调度决策的准确性、高效性直接关系到系统应急处置的时效性和安全性。现有的调度应急指挥体系具有职能分散、缺乏整体协调负责机制、信息化程度不高和主要依靠人工应急等劣势，且突发事件复杂多变，难以预测，这些因素使得城市轨道交通的应急指挥决策过程高度复杂，建立一套城市轨道交通智能应急指挥系统迫在眉睫。针对此项问题，我国研究人员做了部分研究，其中徐瑞华等通过研究城市轨道交通网络应急事件的分类及特征，提出了针对两类应急事件的处置策略，研究了城市轨道交通网络应急处置辅助决策的主要技术组成。陆海洲等通过研究铁路应急平台的体系结构和层次结构，提出建立铁路应急平台所需的关键技术，包括信息资源整合利用技术、铁路地理信息系统技术和预测预警技术。张铭等根据城市轨道交通网络化运营特点和需求，构建城市轨道交通网络化运营辅助决策与应急平台。吴艳华等以铁路灾害风险评估模型为核心，构建多级铁路灾害监测预警系统。张兵建等重点介城市轨道交通智能应急指挥系统研究刘洁，豆飞，宁尧绍了建设面向乘客的城市轨道运营调度指挥系统所需要的数据支撑和系统结构设计。姚剑琴在现代通讯技术、网络技术、数据库技术、三维 技术、决策支持技术等相关技术的基础上，初步研究了城市轨道交通系统应急指挥系统的整体设计方案。王小飞 分析了在深圳市构建城市轨道交通应急体系的必要性与可行性，探讨了深圳市轨道交通应急体系的管理模式。耿杰等 探讨了城市轨道交通运营应急指挥管理系统的功能、软硬件结构。既有的轨道交通应急指挥系统大多从铁路系统中模仿而来，且多用于解决气象监测、预警、抢险等问题，在大部分的轨道交通突发事件中发挥的作用有限。本文旨在建立一套城市轨道交通智能应急指挥系统，使调度人员能够根据应急预案中规定的应急措施及可视化的应急资源进行应急处置，根据系统推荐的辅助方案调整行车，使得事件的处置安全、高效。应急指挥的业务流程发生突发事件后，现场人员应立即启动本点位现场处置方案，进行先期处置，避免事态进一步扩大，同时应及时报告属地值班人员，属地值班人员应及时向运行控制中心 （）进行报告。属地立即成立临时指挥处，现场指挥在第一时间与 建立联络并进行事件初报，同时明确临时指挥处位置、应急出入口位置及现场指挥情况等相关信息，根据事件具体情况启动相应级别应急响应。公司分管领导接报后原则上应立即赶赴控制中心或事发现场进行指挥工作。各专业调度在接报后，结合事件情况，组织本专业抢险队进行响应。其他应急小组的应急响应按专项预案要求确定是否需进行响应。各小组根据工作职责，有序开展抢险救援、资源调配、人员救护、警戒救护、善后处理、事件调查等工作。根据事件情况，相关线路 进行行车调整，在事件处置完毕后恢复正常行车。整体的应急处置流程如图所示。智能应急指挥系统基本架构根据目前的城市轨道交通应急指挥业务，城市轨道交通智能应急指挥系统至少应具备客流与行车的监控、故障预警、信息收集及发布、值班日志记录等基本功能。在此基础上构建城市轨道交通智能应急指挥系统，基本架构分为应用层、分析层、传输层和数据层，如图所示。图城市轨道交通应急处置流程图城市轨道交通智能应急指挥系统基本架构（）应用层应用层主要服务于城市轨道交通行车相关岗位，包含调度指挥、信息发布、应急值守项功能。（）分析层基于智慧地铁大数据平台，对列车运行图及断面客流信息进行汇总、匹配分析，同时从 系统收集线路客流信息并进行趋势判断，为正常情况下的行车组织提供依据和辅助决策。出现设备故障报警时，对可能产生的客流影响进行预判，根据线路条件提供最优的行车调整方案；根据事件类型，调取数据库中的现场处置方案，供调度进行事件应急处置。（）传输层由于各个系统的采集数据格式不一致，同时大数据平台的数据吞吐量大，实时传输要求高，通过通信协议、定制协议、流媒体协议等标准协议实现与地铁各设备子系统的数据传输。（）数据层数据层，主要采集信号监控、综合监控、客流清分等系统的各种行车信息、客流及报警信息，将其提供给调度指挥人员，供其应急指挥和报表分析。第 卷第期 年月智能应急指挥系统功能设计系统坚持问题导向和目标导向，在把握轨道交通应急指挥存在的问题及发展趋势的基础上，按照调度指挥、信息报送、应急值守三个模块进行功能设计。调度指挥调度指挥具备将复杂的应急处置流程化的特点，即首先进行事件影响分析确定影响范围，然后启动响应进行应急处置，最后响应结束，恢复正常运营。应急响应目前城市轨道交通应急响应主要存在项问题，分别针对每项问题进行功能设计。（）应急响应启动时需要中心调度员人工查找各专业联系电话，然后拨号联系，存在操作繁琐，响应效率低的问题。针对此项问题，城市轨道交通智能应急指挥系统设置应急响应模块，分为中心端和专业端，根据城轨运营公司的事件响应级别定制事件响应组，常见的如四级响应：级（特别严重）、级（严重）、级（较重）和 级（一般）响应组，由中心调度员根据事件影响范围进行选择，相应专业收到后进行响应。（）专项应急预案多为文本形式，中心调度员在应急处置过程中需要逐条查找，核对行车组织、应急处置的措施及依据，导致事件处置效率低。针对此项问题，城市轨道交通智能应急指挥系统设置数字化预案模块，突发事件发生后，中心调度员通过（人机交互界面）进入事件处置，在数字化预案库中选择相应的专项预案。首先确定应急组织机构的组成人员及联系方式。将涉及的部门及调度人员根据职能岗位信息分类，包括上级部门、上级领导、指挥人员、处置人员、抢险队、其他交通部门、其他应急部门，形成操作内容的关联。通常将应急组织机构分为三类：运营公司级应急组织机构：在运营公司级应急预案中规定的应急组织；各专业调度应急组织机构：应急预案中各专业调度在发生突发事件时所应联系的应急组织；车站级应急组织机构：在车站级应急预案中规定的应急组织。通过该功能实现相关部门及人员信息的采集、维护。对于采集的信息属性实现在线动态调整，进而保障信息的完整性、准确性、实用性。其次根据专项应急预案中的处置程序，系统提供在不同时段、不同专业应采取的主要措施，中心调度员根据事件处置进度通知相关人员。通过预案电子化管理，下级单位可以及时更新预案数据，上级管理部门通过预案系统检索到最新的预案文本信息及预案的其他周边信息。通过上下级之间的交互平台，实现应急预案的动态化管理，及时掌握各线路、各车站的重大危险源和应急预案变化情况。最后构建分级分类的数字化预案体系，包括对预案的电子化管理、灵活的模块化，利用应急预案的标准化模板，对现有预案结构化，形成标准化预案，根据结构化预案的人员组织架构、岗位、资源、措施、要点等进行属性关联，实现预案与突发事件本身属性的匹配，从而建立数字化预案体系，并具备数字化预案的制定、编辑、分类管理、浏览查询、版本管理、评审管理等各项功能。数字化预案是将现有的电子化应急预案经过处理，转换为按照一定结构组合的可操作的数字化信息，并能够根据需要，针对事件处置要求提取与当前事件背景相一致的内容，结合现场资源调配，组建能够直接用于处置事件的措施方案。（）应急物资的调配需要专业人员查找物资管理表，然后根据经验确定运送线路，导致物资查找时耗长，主观经验为主，无法确定最优配送路线。针对此项问题，城市轨道交通智能应急指挥系统设置应急物资管理模块。应急物资管理模块通过使用结构化数据库和非结构化数据库的存储和处理相结合的方式，对事件关联车站的基础设施信息、可用设施设备、救援物资、救援人员、社会救援资源等应急资源进行分类提取信息要素，为应急指挥平台提供资源的快速查询调用。系统提供应急数字化处置相关调用接口功能，实现应急资源的关联查询，并提供数据交换接口功能，实现与外部其他应急相关系统的数据交换。辅助决策研究人员需收集整理历史突发事件，输入数据库，之后系统将结合突发事件类型、影响范围等因素生成动态预案，同时根据应急处置人员的级别针对性地推送应急处置策略。生成的应急策略库主要实现的功能：（）行车调整、应急公交、客运组织方案文字、图示展示；（）本岗位的作业要点，关联查询相关关键岗位的作业要点；（）本线级预案可查询，为重大事件时，领导、专家提供决策支撑；（）路网侧重提示路网整体影响、线间行车联动及乘客方案，可查线路级提示内容；路网级的行车调整、客流协同管控及信息报送。根据突发事件报警的基本预案及所选动态预案中规定的各类操作步骤、操作要点，进行一一处理并确认城市轨道交通智能应急指挥系统研究刘洁，豆飞，宁尧操作过程。预案执行过程中，系统会根据当前操作步骤提供相关工具和系统功能的快速链接，并通过数据接口将当前事件参数提供给相应工具或系统，方便快速调用。应急处置推演仿真平台辅助信息界面内的辅助信息也会根据所选报警的线路、车站及当前选中的处置步骤变化，为调度人员执行当前步骤操作提供数据支撑。同时预案执行也将实现联动，线路级和路网级的预案处置、进展，会同时更新并展示。在应急指挥模块中主要包括事件响应、预案启动和辅助决策，整个模块的内容如表所示。表城市轨道交通智能应急指挥系统应急指挥模块模块构成要素功能描述预案管理预案添加导入已有的预案文件，选择对应的目录位置，添加预案文件。可为预案添加附件，包括附表、图片等，与该预案建立附属关系。预案编辑嵌入预案编辑工具，将预案文件以文本编辑模式打开，可对预案的内容进行编辑、修改、打印等操作。可对预案文件进行重命名、添加、删除等操作。预案分类根据预案的多种分类方式，建立相应的分类体系，设置预案所属层级。系统按照默认的分类方式，即按照组织结构、响应级别、预案性质、应对事件类型作为基础的预案分类体系。分类管理对预案的分类、分类名称、类别与子类关系等自由设定。用树形目录表达各种分类、层级预案的关系。提供对预案层级分类的调整，上、下级转换。预案浏览查询按照预先定义的分类体系，设置预案的多级浏览。支持以 形式浏览预案全文。可根据预案名称、关键词搜索、所属分类等多种方式进行单项或组合查询。附件管理对预案关联的附件统一管理，可对预案和相关附件建立关联关系。可对附件进行删除，修改关联等操作。预案匹配管理属性设置为预案设置属性，能够执行属性添加、修改、删除等操作，其中对事件类型、预案等级等属性设置直接调用属性维护功能选择即可，保证各预案同类属性的一致性。属性维护对预案的属性分类维护，每类属性的可选项统一设置，与事件类型和预案分类管理体系相对应。预案属性关联具有同类相似属性的预案作为可关联预案，提供关联预案列表，当完成新添加或修改后的预案，提示是否与系统自动搜索出具有相似属性的预案建立关联，由用户确认。预案标准模板标准模板分类制作按照标准模板框架制作，分为总体预案和专项预案两类预案模板。模板内容按照标准格式编辑文本，明确设置标题、编号、标题内容、描述内容等。模板维护可对制作的所有模板修改，编辑完毕后保存。新预案制订新增空白预案，根据用户选定的预案类型，调用预案标准模板，提示用户不同标题下的描述内容。提供 文字编辑工具栏，提供预案编辑的基本操作。编辑完成后，