基于突發事件場景下的軌道交通數字化預案研究

劉 劍，封博卿，李 芳，錢 進

（1.廣州地市地下鐵道總公司，廣州 510030；2.中國鐵道科學研究院 電子計算技術研究所，北京 100081）

當前，軌道交通各業務子系統，如SCADA（電力監控）系統、BAS（環境與設備監控）系統、FAS（防災報警）系統、ATC（列車自動控制）系統和AFC（自動售檢票）系統等，由原來各自獨立向綜合監控系統的方向發展，但各線間的綜合監控系統信息不互通、資源不共享，往往造成信息傳輸時效性差、應急機制不完善、應急手段比較落后，不能形成有效的預警分析和快速協調以處理應急事件。因此，研究軌道交通應急平臺，對提高軌道交通系統的運營安全，保證在突發事件的情況下，迅速、及時地采取合理有效的應急措施，盡快恢復正常運營，具有十分重要的意義。

1 軌道交通應急預案的數字化管理

軌道交通應急預案（以下簡稱預案）是提高應急管理水平的首要依據和基礎，改善預案的實際應用效果主要通過2個途徑來實現，（1）在事前（緊急事件未發生時）建立完整的預案體系并不斷更新改進；（2）在事中（緊急事件處置過程中）根據現有的、概括性的預案文檔，生成針對此次事件的具體處置方案，并不斷調整完善。

數字化預案是相對于文本預案提出的，是應急預案的表現形式之一；傳統的文本預案以紙質文件為載體，勢必造成查閱檢索的效率低下；數字化預案以計算機為載體，采用結構化存儲，能夠實現快速的檢索查詢，便于系統間的知識共享，能夠通過模擬事態的進展自動分析應急操作流程，提供應急策略，優化處置方案。

數字化預案系統與視頻監控系統、網絡會議系統、信息發布系統、應急通訊系統、應急資源系統，地理信息系統等各個系統聯動，根據突發事件的處置流程，在事態發展即時信息的基礎上，形成全面、具體、針對性強、直觀高效的應急預案，使預案的制訂和執行達到規范化、可視化的水平。

數字化預案的重要性主要體現在以下4個方面，這也是它優于文本預案的關鍵所在：

（1）文本預案是靜態的，數字化預案是動態的；文本預案通常是對應急處置過程和應急組織機構職責的概要描述，沒有針對性；而數字化預案可以根據應急事件的發生位置、事件類型，以及事態進展指定具有針對性的具體處置方案。

（2）文本預案是抽象的，數字化預案是具體的。數字化預案可以根據事態的發展演變及時進行調整，提供盡量詳盡的步驟和信息，盡量貼近應急真實情況，并將更新過的行動方案迅速通知有關人員和部門。

（3）文本預案不便于存檔保存，而借助于計算機技術實現的數字化預案不但可以靈活地運用于指揮系統，歷次數字化預案的積累還可以作為日常培訓和演練的依據。

（4）文本預案是沒有反饋的開環系統，而數字化預案是有反饋的閉環系統，數字化預案系統在事后能夠更加方便的進行事后總結，對預案進行修正和調整，讓預案與時俱進，更加符合應急現場的實際情況，不斷優化升級預案。

2 智能應急預案系統的總體結構

通過上述分析，明確了數字化預案具有動態、具體、便于保存與共享、能夠進行自我學習和調整，不斷優化升級等功能。基于數字化應急預案系統在應急處置過程中主要承擔事件現場信息的獲取，事態進展的匯聚、應急指令發布與救援進展的反饋等功能，數字化應急預案系統在應急處置過程中的作用如圖1。數字化應急預案系統是一個復雜完整的系統，需要具備視頻監控、視頻會議、應急資源數據、信息發布、應急通訊、地理信息、應急知識數據等功能。

應急指揮人員從數字化預案系統中能夠隨時了解事態進展，知曉應急資源的分布情況，救援路徑的規劃等，進行處置決策，再通過此系統將指令下達給執行部門（各專業中心），執行部門負責將救援情況和結果（正常完成或不能完成的原因）通過此系統回傳給指揮中心。數字化預案系統是應急處置的核心系統，但同時需要和眾多現有系統進行交互。因為數字化預案系統主要功能是輔助領導決策，而決策所依據的信息和決策結果的執行還要依賴于軌道交通公司內部的各個專業中心（部門）和專業系統的協同合作。

圖1 數字化預案系統作用示意圖

3 數字化應急預案系統的層次結構

數字化應急預案系統總體上分為4層，即通信網絡層、基礎信息層、信息展示層、系統應用層。其中通信網絡層是整個系統的物理基礎，基礎信息層是整個系統的數據基礎，系統應用層幫助應急管理人員完成應急響應過程的各項應急指揮調度工作，而這些工作涉及的相關決策依賴于信息展示層提供的豐富的主題信息。

其中通信網絡層為系統提供通訊保障，由于該系統在應急救援過程中需要和各個專業中心（部門）和專業系統進行頻繁的交互，需要實時了解救援現場的最新進展，需要了解現場的視頻，需要和各類專家進行視頻會議，因此通訊網絡層是數字化預案最為基礎的一層。

基礎信息層，數字化預案系統需要存儲數字化預案本身，另外還包括應急資源信息，各類應急救援和自救的知識，應急的法律規章、次生衍生事件等信息，這些都是應急管理的必須內容，是應急指揮的基本保障。

信息展示層主要是通過GIS地圖展示各類應急資源的分布，應急救援的路徑規劃，周邊情況的可視化展示等。

系統應用層是系統和用戶的接口，系統與系統之間的共享接口的表現形式，是應急指揮人員使用系統進行應急處置的人機接口。

4 智能處置方案平臺的構成

數字化應急預案平臺是生成智能處置方案的先決條件，因此該平臺至少應該有4個數據庫，即應急預案庫、應急資源庫、應急知識庫和地理信息庫。

（1）應急預案庫

預案是應急管理的起點，通常情況下，預案明確了應急管理的責任主體，工作范圍和運作機制等內容。預案從總體上可以分為制度性預案和臨時性預案，前者是指那些需要長期遵守、定期修訂的預案，后者指那些為大型活動而臨時編制的預案，在活動結束后就會失效，因此臨時預案不需要數字化。

在軌道交通領域中預案主要分為總體性預案、專項預案和現場預案。應急預案庫實現對城市軌道交通突發公共事件應急預案的管理，實現應急預案的結構化管理和快速查詢，實現對應急演練方案的存儲和管理。

預案不是一成不變的，預案有自己的生命周期，隨著“預測預警-計劃準備-響應處置-評估恢復”管理閉環的演進，預案也經歷著一個被制訂、被學習遵守、被執行、被比對、被修改和完善的周期。應急管理的每一個環節都離不開“應急預案”這一核心元素，因此應急預案庫是智能處置方案平臺的基礎和核心。

（2）應急資源庫

“巧婦難為無米之炊”，應急資源庫是智能處置方案平臺的支撐，為應急指揮者提供突發事件周邊的資源分布，為應急救援提供物質保障。從廣義上講，幾乎所有的資源都可以看成是應急資源。通常而言，應急資源無外乎是人、財、物的管理，其中最重要的就是人和物。“人”主要是指對城市軌道交通各級應急管理和應急救援機構的人員情況進行動態管理，建立與地方各級政府及有關部門的聯系，以及各類社會救援機構的人員及聯系方式，包括公交、火警、公安、醫療機構和市應急辦、市安監局、市交通局等上級應急部門。“物”主要是指與軌道交通相關的物資和裝備，特別是軌道交通各專業的救援設備，包括車輛中心、車務中心、維修中心，以及通號中心所需的專業救援設備和物資，以及軌道交通各車站放置的通用救援設備及工器具。

（3）應急知識庫

除了事先確定的應急行動程序和應急預案，另外一個制約應急績效的重要因素就是應急指揮者的決策能力。由于突發事件具有高度的不確定性，因此需要應急指揮者在應急預案的基礎上，發揮主觀能動性、隨機應變、靈活決策，才能提高應急績效。總之，應急決策最終取決于應急指揮者的認知，而指揮者的認知是可以通過體驗式學習、模擬演練、案例分析等方式加以提高的。因此，應急知識庫是提高應急績效的重要輔助手段。應急知識庫主要包括歷史案例、軌道交通行業內法律法規、公司規定、次生衍生事件的推演規則等。

（4）地理信息系統

數字化預案系統需要借助地理信息系統實現救援和疏散路徑的可視化展示，由于突發事件周邊情況，列車的運行線路，車站，救援物資的分布，救援力量的分布，救援路徑的規劃都具有很強的地理特征，因此采用地理信息系統構建軌道交通應急決策指揮系統是行之有效的，也是非常必要的。

數字化預案平臺是指對于特定的突發事件，應急預案庫通過事件特征進行匹配，檢索到對應的總體預案、專項預案和現場預案，輸出標準化的行動方案。同時，應急資源庫根據事件特征，檢索到該事件所需要的各專業救援中心和社會救援單位，輸出資源配置方案。另外，應急知識庫通過事件特征進行匹配，檢索到該突發事件類似的歷史案例、法律法規、公司規定，以及該事件是否會發生次生衍生事件，以及次生衍生事件的防范措施等。另外平臺通過現場視頻采集，實時獲取生產數據、環境數據和視頻信息、實時了解突發事件現場的各類信息，通過虛擬現實仿真技術，對處置方案進行快速分析和優化評估，為應急決策提供優化支持。數字化應急預案平臺總體結構如圖2。

圖2 數字化應急預案平臺總體結構

5 地鐵安全預警與應急平臺建設實踐

目前本文介紹的突發事件處置方案的智能生成方法已經在廣州地鐵應急平臺項目中得到應用，通過大量案例的積累和測試，已經穩定運行一年多，為地鐵突發事件和應急能力提供了有力保障，系統運行界面如圖3。

圖3 系統運行界面

6 結束語

由于軌道交通是一個涉及部門眾多、運營組織技術復雜的大系統，同時結構復雜、客流密集、空間布局受到限制，在日常運營中受到自身故障、自然災害、人為破壞以及大型社會活動等重大突發事件的影響，易發生交通網絡局部擁堵、運輸效率低下甚至癱瘓等后果。由于各類突發事件的發生具有隨機性、傳遞性和擴散性，因此，建立一套行之有效的應急處置方案，特別是針對事件特征生成有效的應急處置方案是亟待解決的問題。本文對軌道交通突發事件處置方案的智能生成方法進行了初步研究，為解決緊急情況下的預案生成提供了思路。

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