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城市軌道TACS系統(tǒng)在應(yīng)急響應(yīng)中的調(diào)度優(yōu)化研究

2025-08-12 00:00:00姜在鵬孫健包國(guó)航遲昊楊天宇
時(shí)代汽車(chē) 2025年16期
關(guān)鍵詞:應(yīng)急響應(yīng)軌道交通

摘 要:文章聚焦基于全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的調(diào)度優(yōu)化策略,探討其在城市軌道應(yīng)急響應(yīng)中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與應(yīng)用潛力。通過(guò)對(duì)比分析傳統(tǒng)調(diào)度方式與全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的功能差異,提出全自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)可通過(guò)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)整合、智能決策支持及動(dòng)態(tài)資源分配等機(jī)制,顯著提升應(yīng)急響應(yīng)效能。在此基礎(chǔ)上,從系統(tǒng)架構(gòu)優(yōu)化、技術(shù)協(xié)同融合等維度提出改進(jìn)建議,為城市軌道應(yīng)急調(diào)度體系智能化轉(zhuǎn)型提供理論支撐。

關(guān)鍵詞:軌道交通 應(yīng)急響應(yīng) 調(diào)度優(yōu)化 智能決策

1 緒論

在城市化進(jìn)程不斷加速的當(dāng)下,城市軌道交通作為高效、便捷的公共交通方式,其規(guī)模持續(xù)擴(kuò)張,承擔(dān)著愈發(fā)繁重的客運(yùn)任務(wù)。然而,隨著運(yùn)營(yíng)線路增多、站點(diǎn)加密以及客流量的井噴式增長(zhǎng),城市軌道面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)也日益復(fù)雜,各類(lèi)突發(fā)事件時(shí)有發(fā)生。一旦遭遇緊急狀況,如設(shè)備故障、惡劣天氣或人為因素引發(fā)的事故,高效且精準(zhǔn)的應(yīng)急響應(yīng)調(diào)度便成為保障乘客生命安全、降低運(yùn)營(yíng)損失的關(guān)鍵所在。傳統(tǒng)調(diào)度方式在應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的應(yīng)急場(chǎng)景時(shí),弊端逐漸顯現(xiàn)。在此背景下,具備先進(jìn)技術(shù)特性的城市軌道 TACS 系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,其在應(yīng)急響應(yīng)調(diào)度中的應(yīng)用潛力巨大,對(duì)提升城市軌道應(yīng)急管理水平意義非凡,值得深入探究。

2 傳統(tǒng)調(diào)度方式在軌道應(yīng)急響應(yīng)中的局限性

2.1 信息傳遞較慢

傳統(tǒng)城市軌道應(yīng)急調(diào)度體系的信息傳遞機(jī)制主要依托層級(jí)化的人工交互模式。具體而言,當(dāng)突發(fā)事件發(fā)生時(shí),現(xiàn)場(chǎng)信息需通過(guò)站務(wù)人員或設(shè)備操作員逐級(jí)上報(bào)至區(qū)域調(diào)度中心,隨后由調(diào)度員匯總后提交至上級(jí)管理部門(mén)進(jìn)行決策審批。這一過(guò)程中,信息流轉(zhuǎn)需經(jīng)過(guò)多個(gè)職能部門(mén)的交叉審核與人工確認(rèn),例如事件初步評(píng)估、影響范圍核定及資源需求測(cè)算等環(huán)節(jié)均依賴(lài)紙質(zhì)文檔或電子表格的填寫(xiě)與傳遞。由于不同崗位人員對(duì)信息的理解可能存在偏差,且跨部門(mén)協(xié)同缺乏統(tǒng)一的信息交互平臺(tái),關(guān)鍵數(shù)據(jù)在傳遞過(guò)程中易出現(xiàn)滯后甚至失真。例如,設(shè)備故障的具體參數(shù)、客流擁堵的實(shí)時(shí)規(guī)模等動(dòng)態(tài)信息,往往需經(jīng)過(guò)多次電話溝通或會(huì)議討論才能達(dá)成共識(shí),導(dǎo)致應(yīng)急響應(yīng)的黃金時(shí)間被大量消耗于信息核實(shí)階段。此外,傳統(tǒng)調(diào)度系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與調(diào)用多采用分散式架構(gòu),歷史案例庫(kù)與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未能實(shí)現(xiàn)有效整合,進(jìn)一步加劇了信息檢索與共享的效率瓶頸。

2.2 決策依賴(lài)人工經(jīng)驗(yàn)

在傳統(tǒng)應(yīng)急調(diào)度實(shí)踐中,決策流程的核心邏輯高度依賴(lài)調(diào)度人員的個(gè)體經(jīng)驗(yàn)積累與主觀判斷能力。面對(duì)突發(fā)事件,調(diào)度員需基于既有應(yīng)急預(yù)案手冊(cè),結(jié)合自身對(duì)類(lèi)似場(chǎng)景的處置記憶,進(jìn)行響應(yīng)策略的快速選擇與調(diào)整。然而,此類(lèi)預(yù)案通常以靜態(tài)文本形式存在,其內(nèi)容更新周期較長(zhǎng),難以覆蓋新型風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景或復(fù)雜耦合事件[1]。針對(duì)極端天氣引發(fā)的多站點(diǎn)連鎖故障,或大客流與設(shè)備故障疊加的復(fù)合型危機(jī),現(xiàn)有預(yù)案往往缺乏針對(duì)性指導(dǎo),迫使調(diào)度人員臨時(shí)通過(guò)經(jīng)驗(yàn)推演制定處置方案。同時(shí),決策過(guò)程中對(duì)人員經(jīng)驗(yàn)的過(guò)度倚重可能導(dǎo)致處置策略的標(biāo)準(zhǔn)化程度不足,不同班次或團(tuán)隊(duì)的調(diào)度員對(duì)同一事件可能采取差異化的應(yīng)對(duì)措施,甚至因個(gè)人認(rèn)知局限而忽視潛在風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)。此外,傳統(tǒng)模式下決策支持工具的匱乏使得風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判、資源需求模擬等關(guān)鍵環(huán)節(jié)缺乏量化分析支撐,進(jìn)一步放大了人因失誤對(duì)整體應(yīng)急效能的影響。

2.3 資源調(diào)配不靈活

傳統(tǒng)調(diào)度體系中的資源調(diào)配機(jī)制通常遵循預(yù)設(shè)的固定化流程與剛性分配原則。在應(yīng)急響應(yīng)啟動(dòng)后,車(chē)輛、人員及設(shè)備的調(diào)度指令多基于既定的分區(qū)管理規(guī)則與優(yōu)先級(jí)列表生成,例如按線路劃分救援車(chē)輛責(zé)任范圍,或依據(jù)歷史數(shù)據(jù)設(shè)定各站點(diǎn)備用物資的最低庫(kù)存閾值。這種模式雖能保障常規(guī)情況下的資源供給穩(wěn)定性,但在動(dòng)態(tài)多變的應(yīng)急場(chǎng)景中,卻易因需求預(yù)測(cè)偏差導(dǎo)致資源錯(cuò)配。當(dāng)某區(qū)間突發(fā)大規(guī)模客流滯留時(shí),鄰近站點(diǎn)的支援力量可能因管轄權(quán)限限制無(wú)法及時(shí)跨區(qū)調(diào)度;又如,備用列車(chē)與檢修團(tuán)隊(duì)的部署往往需等待上級(jí)指令,難以根據(jù)實(shí)時(shí)故障影響范圍進(jìn)行彈性調(diào)整。更為關(guān)鍵的是,傳統(tǒng)系統(tǒng)缺乏對(duì)資源狀態(tài)的全域感知能力,車(chē)輛位置、設(shè)備可用性、人員到崗時(shí)間等關(guān)鍵信息更新滯后,致使調(diào)度指令與實(shí)際情況存在脫節(jié)風(fēng)險(xiǎn),部分情況下甚至出現(xiàn)重復(fù)派單或資源閑置現(xiàn)象。

2.4 難以識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)

傳統(tǒng)應(yīng)急調(diào)度體系對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別能力受限于其被動(dòng)式、片段化的監(jiān)測(cè)手段。日常運(yùn)營(yíng)中,軌道設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)主要依賴(lài)定期人工巡檢與固定點(diǎn)位傳感器的閾值報(bào)警,此類(lèi)方式僅能捕捉顯性故障或已超出安全范圍的異常參數(shù),對(duì)設(shè)備性能退化、隱性缺陷積累等漸進(jìn)性風(fēng)險(xiǎn)缺乏持續(xù)追蹤。接觸網(wǎng)絕緣材料的慢性老化、信號(hào)系統(tǒng)軟硬件的兼容性隱患等深層問(wèn)題,往往在引發(fā)嚴(yán)重故障前難以被傳統(tǒng)檢測(cè)手段有效察覺(jué)。在客流管理方面,傳統(tǒng)視頻監(jiān)控與人工計(jì)數(shù)相結(jié)合的方式雖可獲取斷面客流密度,但對(duì)乘客流動(dòng)趨勢(shì)、站內(nèi)聚集熱點(diǎn)及換乘壓力的時(shí)空演變規(guī)律缺乏動(dòng)態(tài)建模能力,導(dǎo)致高峰時(shí)段的局部擁堵風(fēng)險(xiǎn)常被低估。

3 TACS系統(tǒng)在軌道應(yīng)急響應(yīng)調(diào)度中的優(yōu)勢(shì)

3.1 快速響應(yīng)能力

TACS系統(tǒng)通過(guò)高度集成的自動(dòng)化控制架構(gòu),顯著提升了城市軌道應(yīng)急調(diào)度的時(shí)效性。該系統(tǒng)依托分布式傳感器網(wǎng)絡(luò)與邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn),能夠在毫秒級(jí)時(shí)間尺度內(nèi)完成對(duì)軌道設(shè)備狀態(tài)、列車(chē)運(yùn)行參數(shù)及客流動(dòng)態(tài)的全方位感知。當(dāng)突發(fā)異常事件觸發(fā)預(yù)設(shè)閾值時(shí),系統(tǒng)無(wú)需人工介入即可自主啟動(dòng)應(yīng)急協(xié)議,同步向調(diào)度中心、車(chē)載設(shè)備及車(chē)站終端推送預(yù)警信號(hào)。例如,接觸網(wǎng)斷電或信號(hào)系統(tǒng)故障等緊急工況下,TACS可實(shí)時(shí)生成列車(chē)降速、區(qū)間封鎖或備用電源切換等多重指令,并通過(guò)冗余通信通道確保指令的可靠傳輸[2]。同時(shí),系統(tǒng)內(nèi)置的優(yōu)先級(jí)判定算法可對(duì)多并發(fā)事件進(jìn)行影響范圍與緊急程度的量化評(píng)估,確保關(guān)鍵資源的調(diào)配始終與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)動(dòng)態(tài)匹配,從而在復(fù)雜場(chǎng)景中維持應(yīng)急響應(yīng)的整體效率。

3.2 精準(zhǔn)調(diào)度功能

TACS系統(tǒng)的精準(zhǔn)調(diào)度能力源于其對(duì)多維度運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)的深度融合與智能解析。通過(guò)構(gòu)建高保真數(shù)字孿生模型,系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)映射列車(chē)位置、供電負(fù)荷、客流密度等關(guān)鍵參數(shù)的時(shí)空分布特征,并基于動(dòng)態(tài)優(yōu)化算法生成精細(xì)化調(diào)度方案。例如,在區(qū)間突發(fā)大客流積壓時(shí),系統(tǒng)可結(jié)合實(shí)時(shí)進(jìn)站人數(shù)、車(chē)廂滿載率及鄰近線路運(yùn)力冗余,自動(dòng)調(diào)整列車(chē)發(fā)車(chē)間隔與停站時(shí)間,實(shí)現(xiàn)運(yùn)力供給與客流需求的精準(zhǔn)適配。對(duì)于設(shè)備故障場(chǎng)景,系統(tǒng)可依據(jù)故障類(lèi)型、影響范圍及維修資源分布,在秒級(jí)時(shí)間內(nèi)規(guī)劃最優(yōu)的列車(chē)越行路徑或臨時(shí)交路方案,最大限度降低對(duì)全線運(yùn)營(yíng)的干擾。此外,系統(tǒng)通過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)持續(xù)優(yōu)化調(diào)度策略的歷史表現(xiàn)數(shù)據(jù),使資源分配決策逐漸逼近理論最優(yōu)解,顯著提升了應(yīng)急調(diào)度過(guò)程的科學(xué)性與可預(yù)測(cè)性。

3.3 促進(jìn)信息共享

TACS系統(tǒng)構(gòu)建的多層級(jí)信息交互平臺(tái),有效打破了傳統(tǒng)調(diào)度體系中部門(mén)間數(shù)據(jù)壁壘的制約。該系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與接口協(xié)議,將信號(hào)、供電、車(chē)輛、安防等子系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)整合至共享數(shù)據(jù)庫(kù),并利用區(qū)塊鏈技術(shù)確保數(shù)據(jù)溯源與權(quán)限管理的可信度。在應(yīng)急響應(yīng)過(guò)程中,調(diào)度中心可實(shí)時(shí)調(diào)取跨專(zhuān)業(yè)設(shè)備的運(yùn)行日志、故障代碼及維護(hù)記錄,結(jié)合地理信息系統(tǒng)呈現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)熱力圖與資源分布態(tài)勢(shì),為協(xié)同決策提供全景式信息支撐。例如,當(dāng)列車(chē)因軌道異物入侵緊急制動(dòng)時(shí),系統(tǒng)可同步激活視頻監(jiān)控、巡更系統(tǒng)與工務(wù)檢修記錄,快速定位異物來(lái)源并評(píng)估軌道結(jié)構(gòu)完整性。

3.4 輔助調(diào)度決策

TACS系統(tǒng)通過(guò)嵌入智能決策支持模塊,將人工智能技術(shù)與領(lǐng)域?qū)<医?jīng)驗(yàn)深度融合,構(gòu)建了具有自學(xué)習(xí)能力的應(yīng)急決策體系。系統(tǒng)基于歷史案例庫(kù)與實(shí)時(shí)工況數(shù)據(jù),運(yùn)用模糊推理、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等算法模型,可自動(dòng)生成包含處置步驟、資源需求與預(yù)期效果的多套備選方案,并量化評(píng)估各方案的風(fēng)險(xiǎn)收益比[3]。面對(duì)供電系統(tǒng)短時(shí)波動(dòng)引發(fā)的列車(chē)延誤,系統(tǒng)可模擬不同調(diào)度策略下的客流疏散效率與設(shè)備恢復(fù)周期,通過(guò)蒙特卡洛方法預(yù)測(cè)潛在連鎖風(fēng)險(xiǎn),最終推薦綜合成本最優(yōu)的決策路徑。同時(shí),系統(tǒng)具備動(dòng)態(tài)知識(shí)更新能力,能夠從每次應(yīng)急實(shí)踐中提取特征向量并優(yōu)化模型參數(shù),使決策邏輯持續(xù)適應(yīng)運(yùn)營(yíng)環(huán)境的變化。

4 優(yōu)化TACS系統(tǒng)在城市軌道應(yīng)急響應(yīng)調(diào)度中應(yīng)用的建議

4.1 完善應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃制定

需構(gòu)建多層次、多場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)的智能預(yù)案體系,實(shí)現(xiàn)應(yīng)急響應(yīng)計(jì)劃從靜態(tài)文本向動(dòng)態(tài)知識(shí)庫(kù)的轉(zhuǎn)型。首先應(yīng)基于TACS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集能力,建立涵蓋設(shè)備故障、客流突變、自然災(zāi)害等典型場(chǎng)景的預(yù)案模板庫(kù),每個(gè)模板內(nèi)置差異化處置邏輯與觸發(fā)條件。針對(duì)信號(hào)系統(tǒng)失效場(chǎng)景,預(yù)案需預(yù)設(shè)降級(jí)運(yùn)行模式下的列車(chē)追蹤間隔調(diào)整策略,并與供電系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)形成聯(lián)動(dòng)指令鏈。其次,引入動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估引擎,結(jié)合歷史運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)環(huán)境參數(shù),自動(dòng)修正預(yù)案中的資源需求系數(shù)與響應(yīng)優(yōu)先級(jí)。例如,在暴雨預(yù)警期間,系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)提升排水設(shè)備巡檢頻率并預(yù)置接觸網(wǎng)防閃絡(luò)策略。此外,需建立預(yù)案有效性驗(yàn)證機(jī)制,通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)對(duì)高發(fā)風(fēng)險(xiǎn)場(chǎng)景進(jìn)行三維仿真推演,識(shí)別預(yù)案邏輯漏洞并迭代優(yōu)化,同時(shí)將驗(yàn)證結(jié)果反饋至軌道交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)修訂流程,推動(dòng)應(yīng)急管理體系的持續(xù)完善。

4.2 構(gòu)建動(dòng)態(tài)資源調(diào)配模式

應(yīng)研發(fā)具備自組織特征的彈性資源調(diào)度算法,突破傳統(tǒng)分區(qū)管理帶來(lái)的空間約束。該算法需集成車(chē)輛實(shí)時(shí)定位、設(shè)備健康狀態(tài)、人員技能矩陣等多維度數(shù)據(jù),構(gòu)建動(dòng)態(tài)資源池并實(shí)施效能畫(huà)像[4]。當(dāng)某區(qū)間發(fā)生列車(chē)脫軌事故時(shí),算法可綜合故障點(diǎn)周邊可用工程車(chē)的續(xù)航里程、隨車(chē)人員資質(zhì)等級(jí)及救援設(shè)備兼容性,生成最優(yōu)救援力量派遣方案。同時(shí),需設(shè)計(jì)資源優(yōu)先級(jí)動(dòng)態(tài)調(diào)整模型,根據(jù)事件演化趨勢(shì)實(shí)時(shí)重計(jì)算資源需求,如在大客流場(chǎng)景中自動(dòng)將備用列車(chē)從檢修狀態(tài)切換至臨客加開(kāi)模式。為提升執(zhí)行效率,建議在車(chē)站級(jí)部署邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn),使資源調(diào)度指令可在區(qū)域?qū)用孀灾鲄f(xié)調(diào),減少中心系統(tǒng)的決策延遲。

4.3 加強(qiáng)通信網(wǎng)絡(luò)冗余設(shè)計(jì)

須構(gòu)建異構(gòu)融合的多制式通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),確保極端工況下應(yīng)急指令的可靠傳輸。物理層應(yīng)采用光纖環(huán)網(wǎng)與無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)雙通道覆蓋,在隧道段增設(shè)漏纜中繼節(jié)點(diǎn)以消除信號(hào)盲區(qū)。當(dāng)?shù)罔F隧道發(fā)生火災(zāi)導(dǎo)致主干光纖熔斷時(shí),系統(tǒng)可自動(dòng)切換至抗干擾無(wú)線頻段維持關(guān)鍵數(shù)據(jù)的低延時(shí)傳輸。邏輯層需實(shí)施通信協(xié)議棧的動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù),允許不同制式網(wǎng)絡(luò)按業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)分配帶寬資源,如應(yīng)急指揮指令可搶占視頻監(jiān)控通道的傳輸資源[5]。同時(shí),應(yīng)在區(qū)域控制中心部署智能路由決策引擎,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)各鏈路負(fù)載率與誤碼率,當(dāng)檢測(cè)到通道性能劣化時(shí)自動(dòng)觸發(fā)備用路由切換。對(duì)于車(chē)載移動(dòng)終端,建議采用軟件定義無(wú)線電技術(shù)實(shí)現(xiàn)多模通信,確保列車(chē)在跨區(qū)段運(yùn)行時(shí)無(wú)縫接入最佳通信網(wǎng)絡(luò)。

4.4 合理聯(lián)用數(shù)字信息技術(shù)

需探索新興數(shù)字技術(shù)與TACS系統(tǒng)的深度耦合路徑,打造智能應(yīng)急調(diào)度生態(tài)系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)治理層面,可引入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù)構(gòu)建分布式事件日志系統(tǒng),確保應(yīng)急響應(yīng)過(guò)程中操作指令、設(shè)備狀態(tài)變更記錄的可追溯性與防篡改性。例如,調(diào)度指令的簽發(fā)、傳輸與執(zhí)行全過(guò)程均生成時(shí)間戳區(qū)塊,為事后責(zé)任追溯提供可信證據(jù)鏈。在信息交互層面,建議采用5G網(wǎng)絡(luò)切片技術(shù)創(chuàng)建應(yīng)急專(zhuān)用虛擬通道,為高清視頻回傳、遠(yuǎn)程專(zhuān)家會(huì)診等業(yè)務(wù)提供服務(wù)質(zhì)量保障。對(duì)于復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別,可融合知識(shí)圖譜與時(shí)空大數(shù)據(jù)分析技術(shù),構(gòu)建多源風(fēng)險(xiǎn)耦合預(yù)警模型,如將地質(zhì)沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與軌道振動(dòng)頻譜關(guān)聯(lián)分析,提前預(yù)判基礎(chǔ)設(shè)施疲勞風(fēng)險(xiǎn)。

5 結(jié)語(yǔ)

城市軌道的應(yīng)急響應(yīng)調(diào)度直接關(guān)系到運(yùn)營(yíng)安全與乘客利益。傳統(tǒng)調(diào)度方式受限于信息傳遞緩慢、決策依賴(lài)人工經(jīng)驗(yàn)、資源調(diào)配不靈活及風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力不足,難以應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的突發(fā)狀況。TACS 系統(tǒng)憑借快速響應(yīng)、精準(zhǔn)調(diào)度、信息共享及輔助決策等顯著優(yōu)勢(shì),為城市軌道應(yīng)急響應(yīng)調(diào)度帶來(lái)革新。通過(guò)完善應(yīng)急計(jì)劃、構(gòu)建動(dòng)態(tài)資源調(diào)配模式、強(qiáng)化通信網(wǎng)絡(luò)冗余及聯(lián)用數(shù)字信息技術(shù)等優(yōu)化措施,TACS 系統(tǒng)的應(yīng)用效能可進(jìn)一步提升。未來(lái),隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步與研究的深入拓展,有望在城市軌道應(yīng)急響應(yīng)調(diào)度領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)更大突破,切實(shí)保障城市軌道運(yùn)營(yíng)的安全與高效。

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