網(wǎng)絡(luò)化條件下南京地鐵供電系統(tǒng)應(yīng)急搶修資源配置研究

盧鈞

摘 要：針對(duì)城市軌道交通供電系統(tǒng)應(yīng)急救援進(jìn)行研究，基于網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)需求，分析了網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)條件下應(yīng)急救援影響因素、應(yīng)急資源配置流程，設(shè)計(jì)了適合地鐵運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀的資源配置方案。

關(guān)鍵詞：城市軌道交通；網(wǎng)絡(luò)化；應(yīng)急；資源配置

中圖分類號(hào)：U284.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2017）21-0116-02

目前，城市軌道交通發(fā)展迅速，越來(lái)越多的大型城市逐漸形成網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)狀況。線路規(guī)模的擴(kuò)張也為應(yīng)急搶修救援帶來(lái)了越來(lái)越大的壓力，如何強(qiáng)化強(qiáng)化應(yīng)急資源配置，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化條件下的應(yīng)急資源共享與系統(tǒng)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，提升突發(fā)事件的應(yīng)急能力具有非常重要的意義。

作為地鐵系統(tǒng)中的典型專業(yè)，供電系統(tǒng)設(shè)施設(shè)備覆蓋地鐵運(yùn)行車站、區(qū)間、場(chǎng)站，供電設(shè)施設(shè)備突發(fā)故障危害大，發(fā)生概率高，應(yīng)急搶修資源配置對(duì)于事故搶修有著關(guān)鍵作用。

1 網(wǎng)絡(luò)化條件下供電系統(tǒng)應(yīng)急搶修資源配置需求

以往單線運(yùn)營(yíng)條件下，線路自成一體，應(yīng)急救援缺乏聯(lián)動(dòng)性，實(shí)踐中通常由地鐵車輛基地和車輛段提供應(yīng)急救援資源配置。因此，傳統(tǒng)運(yùn)營(yíng)模式下，地鐵應(yīng)急救援資源重復(fù)配置，資源共享效應(yīng)差，而實(shí)際應(yīng)急搶險(xiǎn)效率低下，應(yīng)急搶修救援不及時(shí)導(dǎo)致故障損失與次生影響。

網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)條件下，線路覆蓋密度增加，地鐵運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)中容易發(fā)生事故與事故損失嚴(yán)重的車站與區(qū)間（薄弱性或脆弱性分布）分布不均勻，亟需對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行脆弱性分布排序，同時(shí)結(jié)合網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)特征，加強(qiáng)線路間資源共享、專業(yè)級(jí)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)，提升應(yīng)急效率，對(duì)于提高地鐵運(yùn)營(yíng)應(yīng)對(duì)突發(fā)事件的應(yīng)急能力具有非常重要的意義。

網(wǎng)絡(luò)化條件下，供電系統(tǒng)應(yīng)急搶修資源配置需求有：（1）資源配置均衡性：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)脆弱性，均衡網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)，保障各站應(yīng)急救援時(shí)限要求。（2）專業(yè)協(xié)調(diào)性：地鐵應(yīng)急救援過(guò)程中強(qiáng)調(diào)各專業(yè)協(xié)調(diào)控制，同時(shí)應(yīng)急過(guò)程中，各應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)共用應(yīng)急救援人員，節(jié)約應(yīng)急救援效率。（3）資源配置經(jīng)濟(jì)性：應(yīng)急資源配置需要兼顧經(jīng)濟(jì)性，在滿足應(yīng)急資源可靠性前提下，盡可能節(jié)約資源供應(yīng)站點(diǎn)、人力配置，節(jié)約成本。（4）配置方案可操作性：資源配置選址受站點(diǎn)、場(chǎng)地、交通等多方面因素的影響，因此資源配置方案應(yīng)當(dāng)符合運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，具有可操作性。

2 城市軌道交通應(yīng)急資源配置流程

軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的應(yīng)急資源配置是一個(gè)有機(jī)協(xié)調(diào)、相互制約、互相聯(lián)系的復(fù)雜過(guò)程，需要重視其中組織協(xié)調(diào)和人、機(jī)、料協(xié)同。應(yīng)急救援需要做到特定的時(shí)間內(nèi)有效組織救援資源，整合形成統(tǒng)一的搶修救援系統(tǒng)，加快應(yīng)急響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)人力、物力資源的效益最大化。

（1）對(duì)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)與區(qū)間內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行甄別與評(píng)估。選定不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)指標(biāo)，從環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、人員風(fēng)險(xiǎn)以及技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)三方面考慮網(wǎng)絡(luò)潛在風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。其中，對(duì)于供電系統(tǒng)應(yīng)急影響最大的就是技術(shù)中設(shè)備運(yùn)營(yíng)的風(fēng)險(xiǎn)，因此特別需要注意結(jié)合區(qū)間、站點(diǎn)內(nèi)供電設(shè)備故障帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。（2）系統(tǒng)脆弱性分析。根據(jù)短板理論，系統(tǒng)的最脆弱環(huán)節(jié)往往會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生關(guān)鍵性影響。因此，城市軌道交通系統(tǒng)中某些環(huán)節(jié)的失效會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成巨大影響。尤其在供電系統(tǒng)中，線路牽引變電站、動(dòng)力降壓所以及區(qū)間供電設(shè)施由于運(yùn)營(yíng)強(qiáng)度高，容易發(fā)生運(yùn)營(yíng)故障，在脆弱性管理中需要重點(diǎn)分析其失效可能性以及影響程度，有針對(duì)性地選擇應(yīng)急資源配置方案。（3）梳理影響資源配置的約束條件。資源配置需要充分結(jié)合現(xiàn)實(shí)實(shí)際，因此需要對(duì)線網(wǎng)內(nèi)應(yīng)急供電潛在選址位置進(jìn)行調(diào)查與確定。需要對(duì)線路資源輸送方式（路面交通是否順暢）、資源儲(chǔ)備可行性、資金限制、設(shè)施改造難度等因素進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查分析，排除現(xiàn)實(shí)條件不滿足的站點(diǎn)，同時(shí)為下一步資源配置方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。（4）地鐵網(wǎng)絡(luò)劃分。應(yīng)急物資配置選址通常有車站救援網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，以區(qū)域間車站構(gòu)成一個(gè)救援區(qū)間，由應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)向區(qū)域內(nèi)其他站點(diǎn)提供應(yīng)急救援物資、應(yīng)急設(shè)備等資源，而供應(yīng)點(diǎn)與需求站點(diǎn)間交通通勤時(shí)間閾值就是區(qū)域劃分的依據(jù)。（5）應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)選址。在完成前述工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)應(yīng)急時(shí)間閾值、網(wǎng)絡(luò)脆弱性、應(yīng)急供應(yīng)需求利用運(yùn)籌學(xué)理論與工具，通過(guò)定量分析的模型，建立選址模型。在南京地鐵供電應(yīng)急實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)應(yīng)急物資供應(yīng)時(shí)間閾值（通勤時(shí)間15min內(nèi)）設(shè)計(jì)規(guī)劃模型，對(duì)應(yīng)急基地占地案進(jìn)行選址分析，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)覆蓋范圍最大、應(yīng)急時(shí)間最短以及建設(shè)運(yùn)營(yíng)成本最低為模型目標(biāo)。（6）選址結(jié)果評(píng)價(jià)與修正。模型結(jié)果依據(jù)模擬仿真與現(xiàn)場(chǎng)演練進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。同時(shí)隨著線網(wǎng)規(guī)模的擴(kuò)張，設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)升級(jí)改造，相應(yīng)系統(tǒng)脆弱性與網(wǎng)絡(luò)劃分也要進(jìn)行及時(shí)調(diào)整。

3 供電系統(tǒng)脆弱性分析

對(duì)于供電系統(tǒng)開展相應(yīng)脆弱性分析，評(píng)價(jià)運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)是應(yīng)急資源配置的基礎(chǔ)和主要環(huán)節(jié)。在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)環(huán)境中，通過(guò)關(guān)鍵設(shè)備配置與故障分布情況，甄別系統(tǒng)脆弱點(diǎn)，劃分應(yīng)急維護(hù)響應(yīng)的優(yōu)先等級(jí)。以供電系統(tǒng)實(shí)際作業(yè)出發(fā)，脆弱性即設(shè)施設(shè)備由于內(nèi)部或外部影響發(fā)生故障，導(dǎo)致關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)或局部發(fā)生運(yùn)營(yíng)事故的屬性。

結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的定義，對(duì)供電系統(tǒng)全線設(shè)施設(shè)備進(jìn)行相應(yīng)評(píng)價(jià)，從影響程度、故障概率兩方面確定系統(tǒng)脆弱性結(jié)果。（見圖1）

對(duì)于影響程度大、發(fā)生概率高的高風(fēng)險(xiǎn)站點(diǎn)、區(qū)段需要重點(diǎn)防護(hù)，同時(shí)以更高優(yōu)先級(jí)保障應(yīng)急資源的配置與響應(yīng)，要求發(fā)生突發(fā)事件時(shí)人員與物資需要在10min內(nèi)到達(dá)應(yīng)急救援現(xiàn)場(chǎng)。

對(duì)于影響程度大、發(fā)生概率不高的中風(fēng)險(xiǎn)站點(diǎn)與區(qū)段落實(shí)應(yīng)急資源配置，當(dāng)放生應(yīng)急突發(fā)事故時(shí)及時(shí)響應(yīng)，控制事故影響；對(duì)于影響程度較低，而發(fā)生概率較高的中風(fēng)險(xiǎn)站點(diǎn)區(qū)段則應(yīng)當(dāng)完善檢修保養(yǎng)作業(yè)制度，將事故扼殺在萌芽階段。

對(duì)于影響程度較小、發(fā)生概率較低的偏遠(yuǎn)站點(diǎn)區(qū)間可以視情況配置應(yīng)急資源，在應(yīng)急資源配置、場(chǎng)地、人力資源有限的條件下可以優(yōu)先裝備關(guān)鍵應(yīng)急資源。

4 城市軌道交通應(yīng)急系統(tǒng)應(yīng)急站（設(shè)施）選址

對(duì)于網(wǎng)絡(luò)化條件下的應(yīng)急供應(yīng)選址有四種基本模型：（1）集合覆蓋模型：在滿足所有應(yīng)急供應(yīng)的需求前提下使得應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)數(shù)量最少。（2）最大覆蓋模型：在應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)數(shù)量一定的情況下，使得被覆蓋的范圍最大。（3）P-中位模型：在應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)數(shù)目有一定限制條件下，使應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)到各個(gè)需求點(diǎn)平均時(shí)間最短。（4）P-中心模型：在應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)數(shù)目有一定限制條件下，是應(yīng)急物資從最近基地站點(diǎn)到達(dá)各個(gè)需求點(diǎn)的最大時(shí)間最短。

實(shí)際應(yīng)急救援過(guò)程一般都是以“應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間”為目標(biāo)，當(dāng)發(fā)生故障等突發(fā)事件后，要求應(yīng)急人員與搶修物資最快時(shí)間到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，防止事態(tài)擴(kuò)大。

南京地鐵在供電系統(tǒng)專項(xiàng)應(yīng)急救援預(yù)案中，要求應(yīng)急搶修資源從應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)通過(guò)運(yùn)輸工具在15min內(nèi)到達(dá)指定位置。同時(shí)，受到場(chǎng)地和人力資源的限制，通常應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)數(shù)量有限，因此可以運(yùn)用集合覆蓋模型或最大覆蓋模型來(lái)建模，確定網(wǎng)絡(luò)應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)選址。

南京地鐵供電應(yīng)急供應(yīng)站點(diǎn)的選址首先結(jié)合現(xiàn)狀資源配置，優(yōu)先選址車輛基地（停車場(chǎng)）為集中應(yīng)急供應(yīng)點(diǎn)，其次考慮大型客運(yùn)樞紐以及換乘車站。最后，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)覆蓋。

未來(lái)進(jìn)一步協(xié)同其他專業(yè)，共享場(chǎng)地與人員資源后，應(yīng)急救援站點(diǎn)可以進(jìn)一步擴(kuò)充，縮短應(yīng)急響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)對(duì)一些關(guān)鍵車站和區(qū)段優(yōu)先保障與響應(yīng)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)增加應(yīng)急資源配置。

5 結(jié)束語(yǔ)

城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，應(yīng)急資源配置對(duì)于應(yīng)急響應(yīng)、故障處理起著關(guān)鍵作用，通過(guò)對(duì)應(yīng)急網(wǎng)絡(luò)的劃分、系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、應(yīng)急供應(yīng)點(diǎn)選址等研究，初步完成了對(duì)于南京地鐵供電系統(tǒng)應(yīng)急資源配置研究。初步研究對(duì)于完善南京地鐵線網(wǎng)應(yīng)急管理，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)可靠性有著積極的推動(dòng)作用。

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