城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系優(yōu)化研究

劉連珂LIU Lian-ke

（南京鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，南京 210031）

1 問(wèn)題提出

城市軌道交通系統(tǒng)本身就是一個(gè)內(nèi)容復(fù)雜的系統(tǒng)，其中包含多個(gè)系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，那么在各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)營(yíng)的過(guò)程中，就會(huì)互相影響導(dǎo)致出現(xiàn)一定的危險(xiǎn)事故，影響系統(tǒng)安全。網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)階段是城市軌道交通系統(tǒng)的重要組成部分，由于整體關(guān)聯(lián)程度高，那么在運(yùn)行的過(guò)程中就會(huì)產(chǎn)生多種風(fēng)險(xiǎn)，所以急需提高風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控能力，保證可以有效的應(yīng)對(duì)在城市軌道交通系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的各種風(fēng)險(xiǎn)，構(gòu)建一個(gè)科學(xué)合理的安全監(jiān)控體系，通過(guò)運(yùn)用人工和自動(dòng)化監(jiān)控相結(jié)合的方式，共同加強(qiáng)對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中風(fēng)險(xiǎn)的全面應(yīng)對(duì)，實(shí)現(xiàn)人工與智能的完美結(jié)合，提高日常維護(hù)的管理水平，突發(fā)情況下能夠第一時(shí)間進(jìn)行處理向工作人員提供預(yù)警信息，保證工作人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并解決，提高網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)管理的有效性。當(dāng)前南京的軌道交通已經(jīng)注意到此項(xiàng)問(wèn)題，在多種公共基礎(chǔ)設(shè)備和人員配備上有了專(zhuān)業(yè)性的規(guī)劃，并且配有安全監(jiān)控系統(tǒng)，但是對(duì)于其他的硬性條件還是存在一定的問(wèn)題，例如人員狀態(tài)以及隧道和車(chē)輛等可控因素，安全監(jiān)控水平得不到真正落實(shí)，在網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)階段的管控過(guò)程中需要對(duì)這些影響系統(tǒng)正常運(yùn)行的因素加強(qiáng)管理[1]。

所以，本研究通過(guò)系統(tǒng)性分析，重點(diǎn)明確所需檢測(cè)、監(jiān)測(cè)和預(yù)報(bào)的內(nèi)容，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系的基本框架，理順運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系與運(yùn)營(yíng)、維護(hù)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的關(guān)系，梳理需要重點(diǎn)補(bǔ)充和完善的監(jiān)控手段，從而建設(shè)一個(gè)全方位多系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系，實(shí)現(xiàn)對(duì)各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)的全覆蓋監(jiān)控，及時(shí)提供準(zhǔn)確的預(yù)警報(bào)警信息，變“被動(dòng)防御”為“主動(dòng)預(yù)防”，有力保障運(yùn)營(yíng)維護(hù)和應(yīng)急管理業(yè)務(wù)的順暢運(yùn)作，充分體現(xiàn)應(yīng)急管理的有效性，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)水平。

2 風(fēng)險(xiǎn)分析

近年來(lái)隨著我國(guó)城市軌道交通安全監(jiān)控系統(tǒng)快速建設(shè)、快速運(yùn)營(yíng)，也暴露出安全隱患漏洞多、安全事故呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢(shì)，突出表現(xiàn)在：建設(shè)速度快，隱患遺留問(wèn)題多；新開(kāi)通城市多，經(jīng)驗(yàn)人員儲(chǔ)備不足、管理基礎(chǔ)薄弱；網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)時(shí)代悄然到來(lái)，線路交叉多，存在復(fù)雜的相互影響，設(shè)施設(shè)備存在接口風(fēng)險(xiǎn)多，客流走向不確定性提高，有效控制能力降低；主交通走廊作用，客流多，運(yùn)量大，風(fēng)險(xiǎn)高；運(yùn)營(yíng)環(huán)境封閉等客觀條件，加之具有相當(dāng)高的社會(huì)關(guān)注度，社會(huì)公共安全形勢(shì)嚴(yán)峻，安全形勢(shì)更加復(fù)雜。

南京地鐵運(yùn)營(yíng)先后經(jīng)歷了“多線運(yùn)營(yíng)、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)和深度網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)”三個(gè)發(fā)展階段，地鐵運(yùn)營(yíng)規(guī)模復(fù)雜龐大，具有“點(diǎn)多、線長(zhǎng)、面廣、體量大”的特點(diǎn)，安全管理工作為“三高五性”（即高風(fēng)險(xiǎn)、高責(zé)任、高壓力以及復(fù)雜性、長(zhǎng)期性、重復(fù)性、艱巨性、持續(xù)性）的特征。

2.1 外部風(fēng)險(xiǎn)隱患

首先影響軌道交通網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的外部風(fēng)險(xiǎn)主要包括自然災(zāi)害、公共安全等，因?yàn)檫@些外部風(fēng)險(xiǎn)隱患幾乎難以避免，所以必須要借助專(zhuān)業(yè)性的預(yù)警系統(tǒng)對(duì)外部風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，第一時(shí)間提供預(yù)警信息。

雖然自然災(zāi)害具有先兆性，通過(guò)運(yùn)用專(zhuān)業(yè)性的預(yù)警系統(tǒng)，就能夠在自然災(zāi)害發(fā)生前進(jìn)行預(yù)警，但是還是存在一些專(zhuān)業(yè)性預(yù)警系統(tǒng)不能形成預(yù)警的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，所以需要根據(jù)實(shí)際情況以及城市需要完善預(yù)警設(shè)備。

對(duì)于公共安全和公共衛(wèi)生來(lái)說(shuō)城市軌道交通安全監(jiān)控體系必不可少，在車(chē)站和車(chē)輛基地等場(chǎng)所配備高質(zhì)量的安全監(jiān)控設(shè)備，能夠加強(qiáng)視頻監(jiān)控和監(jiān)檢報(bào)告系統(tǒng)，通過(guò)安全監(jiān)控嚴(yán)查危險(xiǎn)品、毒氣以及人體識(shí)別，提高安全監(jiān)控體系的有效性。

2.2 內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)隱患

內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)隱患一般包括，運(yùn)營(yíng)設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)備、工作人員等。

軌道交通系統(tǒng)中蘊(yùn)含的運(yùn)營(yíng)設(shè)備包括環(huán)控設(shè)備、通信設(shè)備、供電設(shè)備等都已經(jīng)相應(yīng)的配置好BAS、FAS、SCADA等專(zhuān)業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)保證對(duì)一些內(nèi)部隱患提供全方位在線監(jiān)控，結(jié)合人工檢驗(yàn)和巡查，盡可能的及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險(xiǎn)，保證運(yùn)營(yíng)的實(shí)際需要，線路客流一般也安置了TOSS 系統(tǒng)，但是對(duì)當(dāng)前車(chē)輛和信號(hào)系統(tǒng)的軌旁設(shè)備，運(yùn)用專(zhuān)業(yè)性的監(jiān)控還是存在一定的難度，所以就要成為接下來(lái)所要關(guān)注的重點(diǎn)對(duì)象，保證可以實(shí)現(xiàn)全面性安全監(jiān)控。

城市軌道交通系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施包括橋梁、隧道、軌道等，必須要根據(jù)實(shí)際情況使用專(zhuān)業(yè)并且多手段的方式實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控，并且第一時(shí)間提供預(yù)警信息。

軌道交通運(yùn)營(yíng)過(guò)程中有許多關(guān)鍵性的崗位人員，例如列車(chē)司機(jī)、車(chē)站值班員和日常的維護(hù)巡檢員，能夠?qū)⑷斯づc自動(dòng)化監(jiān)控相結(jié)合，就需要提高崗位人員的職業(yè)素養(yǎng)，加強(qiáng)對(duì)這些關(guān)鍵人員的有效監(jiān)控，提高運(yùn)營(yíng)安全性。

3 體系優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 設(shè)計(jì)目標(biāo)

南京軌道交通運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系當(dāng)前設(shè)計(jì)的目標(biāo)是通過(guò)多種方式實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控，通過(guò)運(yùn)用人工和自動(dòng)化相結(jié)合等方式，準(zhǔn)確進(jìn)行預(yù)警，及時(shí)進(jìn)行處理。通過(guò)監(jiān)控系統(tǒng)，將系統(tǒng)中一些管理松散的設(shè)備綜合起來(lái)，提高監(jiān)測(cè)有效性，通過(guò)預(yù)防預(yù)警的手段，在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)隱患的萌芽，并且及時(shí)進(jìn)行處理，將事故扼殺在搖籃。通過(guò)將監(jiān)測(cè)評(píng)估和預(yù)警融為一體，加強(qiáng)城市軌道交通，對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)中存在的各種因素進(jìn)行綜合檢測(cè)，充分發(fā)揮數(shù)據(jù)分享平臺(tái)作用，加強(qiáng)對(duì)所有信息的綜合性管理。在保證數(shù)據(jù)共享的基礎(chǔ)上，可以用信息保證應(yīng)急決策的提出，提高網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)的安全性，一般包括現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)交互、分析認(rèn)證、預(yù)（報(bào)）警與反饋功能[2]。

3.2 體系框架

建立安全監(jiān)控體系，是為了對(duì)當(dāng)前軌道交通系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的各種風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，提高安全性，具有很強(qiáng)的功能性，其中包括多項(xiàng)子系統(tǒng)。見(jiàn)圖1。

圖1 城市軌道交通運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系的基本框架

3.3 運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制

在運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系運(yùn)行的過(guò)程中，必須要按照相關(guān)流程進(jìn)行循環(huán)運(yùn)作，通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，提出預(yù)警后再繼續(xù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證監(jiān)測(cè)的全面性，直到對(duì)風(fēng)險(xiǎn)處理完后才能繼續(xù)運(yùn)營(yíng)。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)一般就是通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行精確采集，如果指標(biāo)超過(guò)預(yù)警信息所規(guī)定的指標(biāo)，進(jìn)而將數(shù)據(jù)信息完整的傳入到系統(tǒng)中進(jìn)行分析，并且與原有設(shè)定的預(yù)警信息進(jìn)行對(duì)比，如果指標(biāo)正常，就做為歷史數(shù)據(jù)。

如果在監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)異常信息，首先對(duì)目標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如果超出預(yù)設(shè)目標(biāo)，進(jìn)行預(yù)警提供報(bào)警信息和異常。如果發(fā)現(xiàn)的信息有風(fēng)險(xiǎn)，但是沒(méi)有超過(guò)預(yù)設(shè)目標(biāo)，就可以繼續(xù)觀察，直到風(fēng)險(xiǎn)消失或者超過(guò)預(yù)設(shè)目標(biāo)后進(jìn)行預(yù)警。

一般安全監(jiān)控體系會(huì)針對(duì)不同程度的風(fēng)險(xiǎn)設(shè)立不同級(jí)別的預(yù)警報(bào)警，通過(guò)具體的類(lèi)別再進(jìn)行針對(duì)性的養(yǎng)護(hù)維修。同時(shí)也需要對(duì)系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)，保證可以對(duì)衍生風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控[3]。見(jiàn)圖2。

圖2 運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系的運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制圖

3.4 相互關(guān)系

運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控體系通過(guò)對(duì)多種數(shù)據(jù)收集的基礎(chǔ)上，根據(jù)地域內(nèi)的實(shí)際情況，建立一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，能夠根據(jù)不同的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)判相應(yīng)的預(yù)警等級(jí)。其中監(jiān)測(cè)檢測(cè)數(shù)據(jù)信息包含兩類(lèi)，一個(gè)是直接影響正常運(yùn)營(yíng)，一個(gè)是不影響直接運(yùn)營(yíng)。影響到正常運(yùn)行后，必須要快速及時(shí)的進(jìn)行應(yīng)急搶修，將應(yīng)急類(lèi)預(yù)警信息傳輸?shù)綉?yīng)急管理業(yè)務(wù)體系中，進(jìn)而根據(jù)相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案及時(shí)處理，如果一般類(lèi)的預(yù)警類(lèi)信息，不會(huì)直接影響到正常運(yùn)行，那么就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞到維護(hù)保障業(yè)務(wù)體系，通過(guò)多種手段以及具體的措施進(jìn)行日常的養(yǎng)護(hù)維修即可。見(jiàn)圖3。

圖3 運(yùn)營(yíng)管理、維護(hù)保障和應(yīng)急管理體系的關(guān)系示意圖

4 安全預(yù)警優(yōu)化方案

4.1 隧道與橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

針對(duì)南京軌道交通隧道與橋梁的安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，在既有光學(xué)水準(zhǔn)儀、全站儀、普通量具以及GRP5000 型激光掃描設(shè)備的基礎(chǔ)上，后續(xù)配置超聲回彈儀、超聲脈沖儀或地探雷達(dá)掃描儀以及增購(gòu)GRP5000 型激光掃描設(shè)備。同時(shí)，跟蹤非線性阻尼探質(zhì)技術(shù)、新型光纖傳感技術(shù)、近景攝影技術(shù)，在條件成熟時(shí)，適時(shí)配置，提升檢測(cè)效率和準(zhǔn)確性[4]。

4.2 軌道及路基安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

針對(duì)軌道及路基的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)針對(duì)鋼軌內(nèi)應(yīng)力、軌腳傷損、路基和鋼軌絕緣性，根據(jù)實(shí)際需求配備相應(yīng)設(shè)備，保證監(jiān)控水平。

4.3 車(chē)輛系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

對(duì)已有的車(chē)輛根據(jù)情況配備火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，并且可以與空調(diào)機(jī)組進(jìn)行相互配合，通過(guò)監(jiān)測(cè)應(yīng)用狀態(tài)，判斷報(bào)警信息。對(duì)導(dǎo)致事故風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)部件進(jìn)行重點(diǎn)的跟蹤預(yù)警，加強(qiáng)預(yù)警設(shè)備的科學(xué)性，提高運(yùn)營(yíng)安全。

4.4 信號(hào)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

信號(hào)系統(tǒng)安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控需要對(duì)運(yùn)行過(guò)程中的軌道電路電壓異常等診斷運(yùn)行技術(shù)進(jìn)行完善和提升，通過(guò)長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)電路運(yùn)行數(shù)據(jù)，防止網(wǎng)絡(luò)流量過(guò)載和丟失網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，如果發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常，及時(shí)進(jìn)行預(yù)警處理[5]。

4.5 公共安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

針對(duì)南京軌道交通公共安全的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，增加客流密集度的預(yù)報(bào)功能以及探測(cè)毒氣、生化物品的設(shè)備，并根據(jù)智能視頻分析技術(shù)的發(fā)展情況，在條件成熟時(shí)，適時(shí)應(yīng)用。

4.6 人員工作狀態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

針對(duì)南京軌道交通人員工作狀態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，在列車(chē)司機(jī)室、控制中心等處增設(shè)視頻監(jiān)控設(shè)備，并通過(guò)與人臉識(shí)別系統(tǒng)等分析軟件的融合，優(yōu)化完善專(zhuān)用無(wú)線通信系統(tǒng)的相關(guān)模塊，有效對(duì)關(guān)鍵崗位人員狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與預(yù)警。同時(shí)，研究并開(kāi)發(fā)適用于軌道交通的在線傳感器系統(tǒng)，對(duì)列車(chē)司機(jī)、行車(chē)調(diào)度等運(yùn)營(yíng)關(guān)鍵崗位人員狀態(tài)進(jìn)行在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警。

4.7 自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

對(duì)于自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控就需要針對(duì)不同的情況建立不同的監(jiān)控方案，例如通過(guò)對(duì)高架區(qū)端安裝相應(yīng)設(shè)備來(lái)保證交通沿線有關(guān)的預(yù)警功能，通過(guò)結(jié)合地鐵熱線并且積極運(yùn)用視頻監(jiān)控技術(shù)，提升信息安全能力水平[6]。

5 結(jié)論

總而言之，為了能夠提高南京城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系的安全性，就必須要建立一個(gè)一體化的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控體系，能夠融合監(jiān)測(cè)、評(píng)估和預(yù)警，在發(fā)現(xiàn)預(yù)警之后及時(shí)進(jìn)行預(yù)報(bào)，減少風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)的損失，可以在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的過(guò)程中及時(shí)通過(guò)預(yù)警信息解除風(fēng)險(xiǎn)，或者是可以投入到日常的維護(hù)過(guò)程中，提高運(yùn)營(yíng)安全性，從被動(dòng)處理到主動(dòng)預(yù)防，提高安全水平。通過(guò)這種科學(xué)的安全體系，可以有效地避免安全事故頻發(fā)，給乘客們帶來(lái)良好的乘車(chē)體驗(yàn)。根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況完善相應(yīng)的智能化設(shè)備設(shè)施，加強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控力度，進(jìn)一步提升南京城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)體系的安全性、可靠性。