城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘 要：【目的】為解決目前城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理中存在的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息化和動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)管理不完善的問(wèn)題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)。【方法】基于Visual Studio、ArcGIS Engine和Developer Expres開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用C#編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出一套城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)。【結(jié)果】該系統(tǒng)包括信息管理、數(shù)據(jù)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和視圖模式這四項(xiàng)基礎(chǔ)功能，有效集成了2D和3D可視化視圖，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市軌道交通工程的地理信息數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理。【結(jié)論】該系統(tǒng)能滿足工程信息動(dòng)態(tài)更新、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等應(yīng)用需求，為城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理提供了技術(shù)支持，具有一定的實(shí)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：軌道交通；安全分風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)開(kāi)發(fā)；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào)：TP351" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號(hào)：1003-5168（2024）22-0037-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.22.008

Design and Implementation of Urban Rail Transit Engineering Safety Risk Management System

Abstract：[Purposes] Aiming at the problems of basic data informationization and dynamic monitoring management in the safety risk management of urban rail transit engineering.[Methods] Based on Visual Studio， ArcGIS Engine and Developer Expres development platform， a set of urban rail transit engineering safety risk management system is designed and developed by C# programming language.[Findings]The system includes four basic functions： information management， data management， risk assessment and view mode， which effectively integrates 2D and 3D visual views， and realizes the storage and management of geographic information data and real-time monitoring data of urban rail transit projects. [Conclusions] The system meets the application requirements of dynamic updating of engineering information and safety risk assessment， and provides technical support for the safety risk management of urban rail transit engineering， which has certain practical value.

Keywords： rail transit; safety risk; system development; applied research

0 引言

城市軌道交通在現(xiàn)代城市建設(shè)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，在解決交通擁堵、便利公共出行、減少環(huán)境污染、促進(jìn)城市發(fā)展和提升城市形象等方面發(fā)揮著重要作用［1-3］。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2023年底，我國(guó)共有53個(gè)城市開(kāi)通運(yùn)營(yíng)城市軌道交通線路，運(yùn)營(yíng)線路有290條、運(yùn)營(yíng)里程為9 584 km、車站有5 609座。在城市軌道交通系統(tǒng)的快速發(fā)展帶來(lái)了高效與便捷的同時(shí)，也帶來(lái)了諸多安全隱患和挑戰(zhàn)。近年來(lái)，在城市軌道交通建設(shè)、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，發(fā)生了多起安全事故，造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。城市軌道交通的發(fā)展需要高度的安全保障，而目前的安全管理、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)急預(yù)案都存在一定缺陷，極大地影響了現(xiàn)代化城市的安全穩(wěn)定和可持續(xù)發(fā)展［4-6］。

因此，結(jié)合我國(guó)城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理需求，基于Visual Studio、ArcGIS Engine和Developer Expres軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用C#編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出一套城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)集成了信息管理、數(shù)據(jù)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和視圖模式這四項(xiàng)基礎(chǔ)功能，通過(guò)必要的功能和特性，能極大地滿足用戶需求，提高了系統(tǒng)的實(shí)用性和美觀性，對(duì)城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)現(xiàn)了信息化和動(dòng)態(tài)管理，對(duì)現(xiàn)代化城市建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的主要階段，涉及系統(tǒng)整體架構(gòu)、模塊劃分、數(shù)據(jù)流程和技術(shù)選型等方面設(shè)計(jì)［7-8］。通過(guò)系統(tǒng)分析城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理的工作流程及其數(shù)據(jù)屬性，明確系統(tǒng)用戶的使用需求，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)［9-10］。該系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)選擇常規(guī)的四層架構(gòu)設(shè)計(jì)模式，依次為數(shù)據(jù)層、邏輯層、應(yīng)用層和表示層。這種結(jié)構(gòu)模式能保障系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性和可靠性，具有良好的可擴(kuò)展性和兼容性，能滿足業(yè)務(wù)功能變化的需求，方便后期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能升級(jí)和擴(kuò)展。系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1所示。

2 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

該城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)集成了信息管理、數(shù)據(jù)管理、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和視圖模式這四種基礎(chǔ)功能，每個(gè)功能模塊包含的子功能見(jiàn)表1。信息管理功能模塊主要管理使用者的登錄賬號(hào)與密碼、不同軌道交通工程項(xiàng)目概況等基礎(chǔ)信息，可進(jìn)行添加、刪除等操作。數(shù)據(jù)管理功能模塊可進(jìn)行工程項(xiàng)目的屬性數(shù)據(jù)的加載、修改、存儲(chǔ)等操作，屬性數(shù)據(jù)包括地層巖性、地質(zhì)結(jié)構(gòu)、周圍環(huán)境、設(shè)計(jì)參數(shù)、施工圖紙等基礎(chǔ)信息，數(shù)據(jù)格式有dwg、tiff、shp、obj等。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)功能模塊集成了兩種常用的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，分為基于模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)和基于層次分析評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市軌道交通工程的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。視圖模式功能主要包括二維數(shù)據(jù)視圖和三維數(shù)據(jù)視圖這兩種模式，同時(shí)具備基本的平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、測(cè)量等系統(tǒng)操作工具。

3 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)實(shí)現(xiàn)

3.1 加載2D和3D數(shù)據(jù)功能

在數(shù)據(jù)管理功能模塊中，設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)了加載2D和3D數(shù)據(jù)功能，加載的常用數(shù)據(jù)格式有dwg、tiff、shp、obj等，可實(shí)現(xiàn)對(duì)工程項(xiàng)目的地理信息數(shù)據(jù)、建筑結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)及其三維模型數(shù)據(jù)的加載、修改、存儲(chǔ)等操作。本研究重點(diǎn)介紹加載3D模型數(shù)據(jù)，3D模型數(shù)據(jù)能全面反映出城市軌道交通工程項(xiàng)目的施工環(huán)境與設(shè)計(jì)參數(shù)。功能實(shí)現(xiàn)核心代碼如下。

public MainWindow（）

｛

InitializeComponent（）；

Model3D model = 1；

try

｛

var loader = new ModelImporter（）；

model = loader.Load（@“D：＼系統(tǒng)開(kāi)發(fā)＼3D Model ＼gdjt.obj”）；

｝

catch （Exception ex）

｛

MessageBox.Show（“加載模型失敗： ” + ex.Message）；

return；

｝

modelGroup.Children.Add（model）；

ModelVisual3D modelVisual = new ModelVisual3D（）；

modelVisual.Content = modelGroup；

viewport.Children.Add（modelVisual）；

｝

代碼通過(guò)調(diào)用Helix Toolkit庫(kù)中的Windows Presentation Foundation（WPF），實(shí)現(xiàn)加載和顯示3D模型數(shù)據(jù)。首先，創(chuàng)建一個(gè)Model3DGroup組織需要加載的3D模型；其次，使用ModelImporter類加載3D模型文件，將加載的模型添加到Model3DGroup中；最后，將ModelVisual3D添加到Viewport3D中以顯示模型。加載2D和3D數(shù)據(jù)功能操作界面如圖2所示。

3.2 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)功能

本研究設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)功能模塊集成了模糊數(shù)學(xué)評(píng)價(jià)和層次分析評(píng)價(jià)這兩種常用的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型。本研究重點(diǎn)介紹基于模糊數(shù)學(xué)方法實(shí)現(xiàn)城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)應(yīng)用，功能實(shí)現(xiàn)核心代碼如下所示。

static double FuzzyEvaluation（double x， double y）

｛

double x_membership = FuzzySetMembership（x， x_mean， x_variance）；

double y_membership = FuzzySetMembership（y， y_mean， y_variance）；

double fuzzy_result = Math.Min（x_membership， y_membership）；

return fuzzy_result；

｝

代碼先定義了一個(gè)模糊規(guī)則的評(píng)價(jià)函數(shù)Fuzzy Evaluation，接受兩個(gè)輸入變量（x、y），并對(duì)其進(jìn)行模糊評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)函數(shù)使用高斯函數(shù)來(lái)模擬對(duì)輸入變量的評(píng)價(jià)；再通過(guò)“最小”操作符進(jìn)行模糊規(guī)則的邏輯運(yùn)算，得到最終的模糊評(píng)價(jià)結(jié)果。安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)功能操作界面如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理是確保軌道交通系統(tǒng)安全和穩(wěn)定運(yùn)行的主要措施之一，對(duì)促進(jìn)現(xiàn)代化城市可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。本研究根據(jù)我國(guó)目前城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理需求，基于Visual Studio、ArcGIS Engine和DevExpress開(kāi)發(fā)平臺(tái)，采用C#編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)并開(kāi)發(fā)出一套城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)，結(jié)合城市軌道交通工程的實(shí)際基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，測(cè)試該系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的功能。結(jié)果表明，該系統(tǒng)將測(cè)繪地理信息數(shù)據(jù)和自然資源大數(shù)據(jù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的所有功能均具有良好的穩(wěn)定性和可操作性，可實(shí)現(xiàn)城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)信息化和動(dòng)態(tài)綜合管理，為城市軌道交通工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理工作中工程信息更新、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等應(yīng)用提供科學(xué)的數(shù)據(jù)依據(jù)。

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