城市軌道交通應急處置決策支持系統研究

于 革，賈利民，秦 勇，王子洋

（北京交通大學 軌道交通控制與安全國家重點實驗室，北京 100044）

與道路交通方式相比，城市軌道交通系統具有運量大、效率高、占地少、能耗少、污染少、準點率高、舒適性好等諸多優點，在解決城市交通問題方面發揮著非常重要的作用，是大城市公共客運交通系統的重要組成部分，其運營的安全性也日益成為人們關注的焦點。當緊急事件發生，要及時地發出預警信息，并迅速進行事故故障處理，安全地疏散客流，就必須建立完善、有效的應急處置機制[1]。建立城市軌道交通的應急處置決策支持系統，對于提升城市軌道交通系統的應急應變能力具有非常重要的理論和現實意義。

1 系統功能分析

決策支持系統（decision support system，DSS）的概念是在20世紀70年代初提出來的，最初稱為“管理決策系統”，并被視為管理信息系統的一部分。目前，DSS已在理論探討和實際應用諸方面取得了巨大的進步，發展成為信息系統的一個獨立層次。DSS具有比電子數據處理（electronic data processing，EDP）和管理信息系統（management information system，MIS）更為強大的功能[2]。

城市軌道交通應急處置決策支持系統基于城市軌道交通應急預案的決策支持系統，主要包含以下幾個主要功能。

1.1 路網信息管理

路網信息包括靜態的基礎地理信息和動態的實時監控信息等，各種信息的來源、顯示方式、內容格式等各不相同。為實現后續的各種智能化輔助決策功能，系統首先需將路網中數量巨大、種類各異的信息綜合管理起來，通過在各種信息之間建立層次索引關系，使它們彼此相互融合、相互關聯，最終達到整合信息資源、方便用戶查看的目的。

1.2 實時指揮輔助決策

指揮中心的重要工作內容之一就是在突發事件時制定事故處置方案并下發給路網各部門落實執行。為此，作為主要功能之一，系統必須能夠輔助決策者制定事故處置方案，并根據事故處理流程全程監控方案的執行情況和執行效果，最終實現涵蓋方案生成、過程監控、信息反饋、方案調整、事后總結等全過程的實時指揮輔助決策功能。

1.3 事件影響分析

在對事故發生地進行實時指揮的同時，指揮中心還需要考慮事故對線網的影響情況。根據突發事件對線網影響的不同，系統考慮突發大客流和突發區間中斷兩種情況，分析這兩種情況下客流在線網中的分布變化情況，從而判斷線網中各線的既有開行方案對突發事件的適應能力。通過給出事件對線網的影響分析報告，幫助決策人員調整線路開行方案，評估線網的能力。

1.4 網絡通信

應急處置涉及到地域上分散的眾多部門，而方便快捷的網絡通信就成為保障處置工作順利進行的重要前提。系統需充分利用現代網絡通訊技術，將地域上分散的車站、區間、各種設施設備等的實時狀態信息傳遞給各級管理決策層，并將決策者的指令迅速下發給指定部門，實現信息通暢快捷的雙向流通和大范圍的信息共享。

此外，系統要兼顧正常運營情況下的線網監控和非正常情況下的應急處置兩種功能需求。在正常運營時，系統在路網信息管理功能中將線網的各種監控信息按用戶設定的模式進行循環切換，從整體上監控線網的運行狀態，記錄線網的運營信息。在突發事件時，綜合利用系統的路網信息管理、實時指揮輔助決策、事件影響分析和網絡通信等功能，輔助指揮人員分析事故影響程度、制定處置方案、指揮和監控處置過程等，從而確保乘客和設備的安全[3]。

2 應急處置決策支持系統的設計

2.1 相關信息分析[3]

信息是決策的基礎和依據，系統功能實現的前提是獲得詳盡而充分的支持信息，在進行詳細的系統設計之前，必須對系統所需的主要支持信息進行分析。

2.1.1 線網內各種監控信息

城市軌道交通系統的主要實時監控信息有：各車站區間多角度的視頻監控信息、售檢票系統監控信息、列車狀態監控信息、線路運營情況監控信息、電力設備狀態監控信息、車站環境監控信息、停車場使用情況監控信息、移動設備位置信息等，這些信息綜合反映了整個線網的運營情況，是工作人員評價線網運營狀態的主要參考。

另外，為了方便用戶查看，系統還需將各種監控信息整合起來。需要設計合理的信息組織管理方式，詳細分析各種信息的屬性特征，利用屬性特征將各種信息資源關聯起來，從而實現整合信息資源的目標。

2.1.2 應急預案庫

事件處置方案的制定是以應急預案為基礎的，突發事件的應急處置預案是指導事件處理的綱領性文件。為了使系統能從容應對各種可能的突發情況，相關安全管理部門必須事先建設好充分而完善的應急預案數據庫，這樣系統在發揮輔助決策功能時才能有據可依。

2.1.3 線網內及其附近的地理信息數據

在制定處置方案的過程：

（1）需要掌握事發車站內部的平面結構和空間布置情況，有效安排內部資源；

（2）為了綜合利用系統外部的相關社會資源，對車站周邊的諸如公交站點信息、醫院位置信息等也需要有詳細的了解，以備不時之需。

為此，可建立城市軌道交通專用的地理信息系統，將包括車站平面圖、設施設備的布置圖、周邊的交通圖、主要公共設施位置和其它相關信息等管理起來。指揮人員通過這些信息掌握事發地及其附近可用資源的布置情況，進而做出合理的安排。

2.1.4 線網內的客流分布和各線路的開行方案情況

由于網絡化運營后，路網內大量的換乘站將各運營線路連接起來，使得線路中的客流既有來自本線的，也有來自其它線路的。除了本線以外，突發事件造成的負面影響也可能擴散到其它運營線路，指揮人員需要預測線網中客流的重分布情況，分析各線路現有開行方案是否適應客流的變化，根據分析結果及時通知相關線路和車站采取應對措施。

上述信息作為基礎支持信息在實際應急處置輔助決策過程中都是必不可少的。此外，城市軌道交通系統作為城市公共交通的主干與城市的日常活動密不可分，因此，包括上級要求、有關交通政策、各種大型活動等都會對處置過程產生影響，對于這些外部信息，系統本身難以納入考慮范圍，必須由指揮人員通過人機交互來實現相關的功能。

2.2 系統的結構設計

城市軌道交通應急處置輔助決策系統可分下幾個子系統如圖1所示。線網信息綜合管理子系統、應急值守子系統、運營調整輔助決策子系統、應急預案管理子系統、應急資源管理子系統、時間管理子系統、應急演練子系統和應急信息發布子系統，每個子系統又根據其業務需要包含若干功能模塊。

圖1 城市軌道交通應急處置輔助決策系統結構圖

2.2.1 線網信息管理子系統

線網信息管理子系統負責管理各種動態的實時監控信息和靜態的基礎地理信息，并通過在各信息之間引入關聯規則，建立條理清晰、主次分明的線網信息綜合管理系統。

2.2.2 應急值守子系統

應急值守子系統主要實現日常值班管理、緊急管理和資源管理3個方面的功能。通過系統可以在正常情況和非正常情況下，實現信息的及時傳遞和人員的積極管理，以及資源合理整合，使得應急值守3大方面緊密關聯，相互對應。具體功能包括：

（1）日常值班管理：對日常的工作流程做出程序化管理和提示，避免遺忘和遺漏，保證程序上的安全合理，以及對人員合理設置作息。

（2）接警續警：接警續警是系統接到報警后，用于記錄、判斷、傳遞信息的應急功能，下級可以及時向上級上報突發事件，匯報警情。具體分為應急接警、事件管理和應急簡報。

（3）事件統計：事件統計包括突發事件情況、突發事件統計和突發事件報表。

（4）數據維護：數據維護包括對參加值班人員、人員個人事務和下發公文的管理。

（5）公共管理：公共管理包括相關政策規定和部門知識庫，便于相關人員及時了解政策風向，以及鞏固加強專業知識技能。

2.2.3 運營調整輔助決策子系統

運營調整輔助決策子系統負責幫助運營管理人員在突發事件情況下制定各線路的開行方案。它通過分析事件發生后線網中客流的重分布情況，判斷既有開行方案對客流變化的適應能力，進而在用戶的干預下，輔助生成各線路的最佳開行方案來滿足己變化客流情況。

按對線網運營影響的不同，突發事件可分為大客流情況和運營中斷情況。系統針對這兩種情況都采用如下處理過程：

（1）分析客流在線網中的重新分布情況；（2）根據客流分布情況仿真結果得出事件的影響范圍；

（3）根據客流重分布結果制定各線路新的開行方案；

（4）生成相關的乘客走行路徑引導信息；

（5）生成突發事件分析報告[3]。

2.2.4 應急預案管理子系統

預案管理子系統實現對城市軌道交通突發事件的各類預案進行數字化管理。具體模塊及功能如下。

（1）預案編制模塊:預案編制模塊實現預案制定、修改以及相關編制規則制定的功能。

（2）預案評價模塊：實現評價指標的確定及評價方法的制定、修改等功能。

（3）預案審批模塊：實現對預案審批流程的管理。

（4）預案統計模塊：實現對預案具體信息的查詢及統計，并以圖表的形式表示出來，提供打印報表的功能。

（5）預案流程模塊：為用戶提供對預案具體操作步驟進行圖形流程化的工具模塊，主要包括下列功能：對預案中描述的應急處置過程進行分解，并以流程圖的形式形象的展示在用戶界面上供用戶查詢。在突發事件情況下，通過啟動、結束預案流程處置節點來描述應急處置過程，并實時記錄應急處置過程中的人員調配情況、應急資源使用情況等信息。

2.2.5 應急資源管理子系統

應急資源管理是對應急資源基于GIS平臺進行管理，實現對應急資源的合理優化配置，使得有限的應急資源充分發揮其作用，進而提高應急的效果。具體模塊及功能如下。

（1）應急資源數據維護：通過對應急資源數據動態管理和維護，將應急資源數據及相關信息存入數據庫，為用戶提供應急資源基礎數據。具體包括對應急資源的分類管理、資源特征管理和數據動態維護等功能。

（2）資源優化布局：針對軌道交通應急救援及突發事件的特點，對資源配置信息及資源布局位置信息，建立合理的資源配置模型并通過計算，提出資源合理配置及資源合理布局優化方案，滿足應急救援基本要求。

（3）應急資源可視化展示：應急資源可視化展示是指通過GIS平臺，將應急資源信息結合其地理信息，完成對資源的查詢和動態展示。

（4）資源動態調度：資源動態調度是系統結合應急資源信息及資源特征屬性信息，建立資源調度模型，提出突發事件發生地點的應急資源綜合調度最優解決方案。

2.2.6 事件管理子系統

事件管理主要是對已經發生的事件進行管理的功能模塊，功能主要包括：

（1）事件記錄：對突發事件進行記錄，包括：事件起因、最初概況、發布的命令、資源調用、人員聯系、事件結果、損失情況、傷亡人數等。

（2）事件總結：通過直接填寫和上傳附件附上事件處理報告的方式記錄事件總結。

（3）附件管理：對事件管理中概況、處理、結果、總結中的文檔附件和圖片附件進行管理，將附件制定到相應的事件部分，并提供下載、上傳功能。

（4）事件查詢：對事件記錄進行查詢，并將事故與預案對應起來，看每一個事件引發的預案要素，例如級別、機構等等。

2.2.7 應急演練管理子系統

演練管理是對應急救援演練記錄進行管理的功能模塊，功能主要包括：應急演練方案的制定、實戰演練過程記錄、演練查詢及對演練的統計分析等功能。

2.2.8 信息發布子系統

信息發布子系統實現通過廣播、顯示屏等車站的終端設備向外界發布應急相關信息，實現對客流的引導作用。同時，系統還負責發布預案管理工作動態、事故新聞、演練新聞、法律法規、最新預案、預案統計分析報表等，從而促進線網內部的交流，并向外界介紹預案相關管理工作。

3 結束語

建立城市軌道交通應急處置決策支持系統，可以提高突發事件下應急處置效率，縮短制定應急處置決策的響應時間，提高救援的有效性和可靠性，保障軌道交通的安全性，提高軌道交通突發事件的應急處置能力。

[1]馬 芳，黃燦彬．城市公共交通應急處置決策支持系統研究[C]．第三屆中國.同舟交通論壇—公共交通與城市發展學術研討會，2006.

[2]楊曉光，周雪梅，滕 靖．公共交通與城市發展研究及實踐[M].上海：同濟大學出版社, 2006.

[3]安 實，王 健，徐亞國，李 靜．城市智能交通管理技術與應用[M].北京：科學出版社，2005.

[4]王志強．城市軌道交通的應急處置輔助決策技術研究[D].上海：同濟大學，2008.