城市軌道TACS系統在應急響應中的調度優化研究

摘 要：文章聚焦基于全自動運行系統的調度優化策略，探討其在城市軌道應急響應中的技術優勢與應用潛力。通過對比分析傳統調度方式與全自動運行系統的功能差異，提出全自動運行系統可通過實時數據整合、智能決策支持及動態資源分配等機制，顯著提升應急響應效能。在此基礎上，從系統架構優化、技術協同融合等維度提出改進建議，為城市軌道應急調度體系智能化轉型提供理論支撐。

關鍵詞：軌道交通 應急響應 調度優化 智能決策

1 緒論

在城市化進程不斷加速的當下，城市軌道交通作為高效、便捷的公共交通方式，其規模持續擴張，承擔著愈發繁重的客運任務。然而，隨著運營線路增多、站點加密以及客流量的井噴式增長，城市軌道面臨的安全風險也日益復雜，各類突發事件時有發生。一旦遭遇緊急狀況，如設備故障、惡劣天氣或人為因素引發的事故，高效且精準的應急響應調度便成為保障乘客生命安全、降低運營損失的關鍵所在。傳統調度方式在應對復雜多變的應急場景時，弊端逐漸顯現。在此背景下，具備先進技術特性的城市軌道 TACS 系統應運而生，其在應急響應調度中的應用潛力巨大，對提升城市軌道應急管理水平意義非凡，值得深入探究。

2 傳統調度方式在軌道應急響應中的局限性

2.1 信息傳遞較慢

傳統城市軌道應急調度體系的信息傳遞機制主要依托層級化的人工交互模式。具體而言，當突發事件發生時，現場信息需通過站務人員或設備操作員逐級上報至區域調度中心，隨后由調度員匯總后提交至上級管理部門進行決策審批。這一過程中，信息流轉需經過多個職能部門的交叉審核與人工確認，例如事件初步評估、影響范圍核定及資源需求測算等環節均依賴紙質文檔或電子表格的填寫與傳遞。由于不同崗位人員對信息的理解可能存在偏差，且跨部門協同缺乏統一的信息交互平臺，關鍵數據在傳遞過程中易出現滯后甚至失真。例如，設備故障的具體參數、客流擁堵的實時規模等動態信息，往往需經過多次電話溝通或會議討論才能達成共識，導致應急響應的黃金時間被大量消耗于信息核實階段。此外，傳統調度系統對數據的存儲與調用多采用分散式架構，歷史案例庫與實時監測數據未能實現有效整合，進一步加劇了信息檢索與共享的效率瓶頸。

2.2 決策依賴人工經驗

在傳統應急調度實踐中，決策流程的核心邏輯高度依賴調度人員的個體經驗積累與主觀判斷能力。面對突發事件，調度員需基于既有應急預案手冊，結合自身對類似場景的處置記憶，進行響應策略的快速選擇與調整。然而，此類預案通常以靜態文本形式存在，其內容更新周期較長，難以覆蓋新型風險場景或復雜耦合事件[1]。針對極端天氣引發的多站點連鎖故障，或大客流與設備故障疊加的復合型危機，現有預案往往缺乏針對性指導，迫使調度人員臨時通過經驗推演制定處置方案。同時，決策過程中對人員經驗的過度倚重可能導致處置策略的標準化程度不足，不同班次或團隊的調度員對同一事件可能采取差異化的應對措施，甚至因個人認知局限而忽視潛在風險關聯。此外，傳統模式下決策支持工具的匱乏使得風險預判、資源需求模擬等關鍵環節缺乏量化分析支撐，進一步放大了人因失誤對整體應急效能的影響。

2.3 資源調配不靈活

傳統調度體系中的資源調配機制通常遵循預設的固定化流程與剛性分配原則。在應急響應啟動后，車輛、人員及設備的調度指令多基于既定的分區管理規則與優先級列表生成，例如按線路劃分救援車輛責任范圍，或依據歷史數據設定各站點備用物資的最低庫存閾值。這種模式雖能保障常規情況下的資源供給穩定性，但在動態多變的應急場景中，卻易因需求預測偏差導致資源錯配。當某區間突發大規?？土鳒魰r，鄰近站點的支援力量可能因管轄權限限制無法及時跨區調度；又如，備用列車與檢修團隊的部署往往需等待上級指令，難以根據實時故障影響范圍進行彈性調整。更為關鍵的是，傳統系統缺乏對資源狀態的全域感知能力，車輛位置、設備可用性、人員到崗時間等關鍵信息更新滯后，致使調度指令與實際情況存在脫節風險，部分情況下甚至出現重復派單或資源閑置現象。

2.4 難以識別潛在風險

傳統應急調度體系對潛在風險的識別能力受限于其被動式、片段化的監測手段。日常運營中，軌道設備狀態監測主要依賴定期人工巡檢與固定點位傳感器的閾值報警，此類方式僅能捕捉顯性故障或已超出安全范圍的異常參數，對設備性能退化、隱性缺陷積累等漸進性風險缺乏持續追蹤。接觸網絕緣材料的慢性老化、信號系統軟硬件的兼容性隱患等深層問題，往往在引發嚴重故障前難以被傳統檢測手段有效察覺。在客流管理方面，傳統視頻監控與人工計數相結合的方式雖可獲取斷面客流密度，但對乘客流動趨勢、站內聚集熱點及換乘壓力的時空演變規律缺乏動態建模能力，導致高峰時段的局部擁堵風險常被低估。

3 TACS系統在軌道應急響應調度中的優勢

3.1 快速響應能力

TACS系統通過高度集成的自動化控制架構，顯著提升了城市軌道應急調度的時效性。該系統依托分布式傳感器網絡與邊緣計算節點，能夠在毫秒級時間尺度內完成對軌道設備狀態、列車運行參數及客流動態的全方位感知。當突發異常事件觸發預設閾值時，系統無需人工介入即可自主啟動應急協議，同步向調度中心、車載設備及車站終端推送預警信號。例如，接觸網斷電或信號系統故障等緊急工況下，TACS可實時生成列車降速、區間封鎖或備用電源切換等多重指令，并通過冗余通信通道確保指令的可靠傳輸[2]。同時，系統內置的優先級判定算法可對多并發事件進行影響范圍與緊急程度的量化評估，確保關鍵資源的調配始終與風險等級動態匹配，從而在復雜場景中維持應急響應的整體效率。

3.2 精準調度功能

TACS系統的精準調度能力源于其對多維度運營數據的深度融合與智能解析。通過構建高保真數字孿生模型，系統能夠實時映射列車位置、供電負荷、客流密度等關鍵參數的時空分布特征，并基于動態優化算法生成精細化調度方案。例如，在區間突發大客流積壓時，系統可結合實時進站人數、車廂滿載率及鄰近線路運力冗余，自動調整列車發車間隔與停站時間，實現運力供給與客流需求的精準適配。對于設備故障場景，系統可依據故障類型、影響范圍及維修資源分布，在秒級時間內規劃最優的列車越行路徑或臨時交路方案，最大限度降低對全線運營的干擾。此外，系統通過機器學習技術持續優化調度策略的歷史表現數據，使資源分配決策逐漸逼近理論最優解，顯著提升了應急調度過程的科學性與可預測性。

3.3 促進信息共享

TACS系統構建的多層級信息交互平臺，有效打破了傳統調度體系中部門間數據壁壘的制約。該系統通過統一的數據標準與接口協議，將信號、供電、車輛、安防等子系統的監測數據整合至共享數據庫，并利用區塊鏈技術確保數據溯源與權限管理的可信度。在應急響應過程中，調度中心可實時調取跨專業設備的運行日志、故障代碼及維護記錄，結合地理信息系統呈現風險熱力圖與資源分布態勢，為協同決策提供全景式信息支撐。例如，當列車因軌道異物入侵緊急制動時，系統可同步激活視頻監控、巡更系統與工務檢修記錄，快速定位異物來源并評估軌道結構完整性。

3.4 輔助調度決策

TACS系統通過嵌入智能決策支持模塊，將人工智能技術與領域專家經驗深度融合，構建了具有自學習能力的應急決策體系。系統基于歷史案例庫與實時工況數據，運用模糊推理、神經網絡等算法模型，可自動生成包含處置步驟、資源需求與預期效果的多套備選方案，并量化評估各方案的風險收益比[3]。面對供電系統短時波動引發的列車延誤，系統可模擬不同調度策略下的客流疏散效率與設備恢復周期，通過蒙特卡洛方法預測潛在連鎖風險，最終推薦綜合成本最優的決策路徑。同時，系統具備動態知識更新能力，能夠從每次應急實踐中提取特征向量并優化模型參數，使決策邏輯持續適應運營環境的變化。

4 優化TACS系統在城市軌道應急響應調度中應用的建議

4.1 完善應急響應計劃制定

需構建多層次、多場景聯動的智能預案體系，實現應急響應計劃從靜態文本向動態知識庫的轉型。首先應基于TACS系統的實時數據采集能力，建立涵蓋設備故障、客流突變、自然災害等典型場景的預案模板庫，每個模板內置差異化處置邏輯與觸發條件。針對信號系統失效場景，預案需預設降級運行模式下的列車追蹤間隔調整策略，并與供電系統、乘客信息系統形成聯動指令鏈。其次，引入動態風險評估引擎，結合歷史運營數據與實時環境參數，自動修正預案中的資源需求系數與響應優先級。例如，在暴雨預警期間，系統可動態提升排水設備巡檢頻率并預置接觸網防閃絡策略。此外，需建立預案有效性驗證機制，通過數字孿生技術對高發風險場景進行三維仿真推演，識別預案邏輯漏洞并迭代優化，同時將驗證結果反饋至軌道交通行業標準修訂流程，推動應急管理體系的持續完善。

4.2 構建動態資源調配模式

應研發具備自組織特征的彈性資源調度算法，突破傳統分區管理帶來的空間約束。該算法需集成車輛實時定位、設備健康狀態、人員技能矩陣等多維度數據，構建動態資源池并實施效能畫像[4]。當某區間發生列車脫軌事故時，算法可綜合故障點周邊可用工程車的續航里程、隨車人員資質等級及救援設備兼容性，生成最優救援力量派遣方案。同時，需設計資源優先級動態調整模型，根據事件演化趨勢實時重計算資源需求，如在大客流場景中自動將備用列車從檢修狀態切換至臨客加開模式。為提升執行效率，建議在車站級部署邊緣計算節點，使資源調度指令可在區域層面自主協調，減少中心系統的決策延遲。

4.3 加強通信網絡冗余設計

須構建異構融合的多制式通信網絡架構，確保極端工況下應急指令的可靠傳輸。物理層應采用光纖環網與無線Mesh網絡雙通道覆蓋，在隧道段增設漏纜中繼節點以消除信號盲區。當地鐵隧道發生火災導致主干光纖熔斷時，系統可自動切換至抗干擾無線頻段維持關鍵數據的低延時傳輸。邏輯層需實施通信協議棧的動態重構技術，允許不同制式網絡按業務優先級分配帶寬資源，如應急指揮指令可搶占視頻監控通道的傳輸資源[5]。同時，應在區域控制中心部署智能路由決策引擎，實時監測各鏈路負載率與誤碼率，當檢測到通道性能劣化時自動觸發備用路由切換。對于車載移動終端，建議采用軟件定義無線電技術實現多模通信，確保列車在跨區段運行時無縫接入最佳通信網絡。

4.4 合理聯用數字信息技術

需探索新興數字技術與TACS系統的深度耦合路徑，打造智能應急調度生態系統。在數據治理層面，可引入區塊鏈技術構建分布式事件日志系統，確保應急響應過程中操作指令、設備狀態變更記錄的可追溯性與防篡改性。例如，調度指令的簽發、傳輸與執行全過程均生成時間戳區塊，為事后責任追溯提供可信證據鏈。在信息交互層面，建議采用5G網絡切片技術創建應急專用虛擬通道，為高清視頻回傳、遠程專家會診等業務提供服務質量保障。對于復雜風險識別，可融合知識圖譜與時空大數據分析技術，構建多源風險耦合預警模型，如將地質沉降監測數據與軌道振動頻譜關聯分析，提前預判基礎設施疲勞風險。

5 結語

城市軌道的應急響應調度直接關系到運營安全與乘客利益。傳統調度方式受限于信息傳遞緩慢、決策依賴人工經驗、資源調配不靈活及風險識別能力不足，難以應對復雜多變的突發狀況。TACS 系統憑借快速響應、精準調度、信息共享及輔助決策等顯著優勢，為城市軌道應急響應調度帶來革新。通過完善應急計劃、構建動態資源調配模式、強化通信網絡冗余及聯用數字信息技術等優化措施，TACS 系統的應用效能可進一步提升。未來，隨著技術的持續進步與研究的深入拓展，有望在城市軌道應急響應調度領域實現更大突破，切實保障城市軌道運營的安全與高效。

參考文獻：

[1]張華.列車自主運行系統（TACS）驗證項目的系統設計及總體改造方案[J].長江信息通信，2023，36（06）：168-171.

[2]倪尉.TACS系統在城市軌道交通信號系統更新改造工程中的應用研究[J].鐵道通信信號，2022，58（08）：73-78.

[3]孫鶴仁.列車自主運行系統下自動化場段的關鍵功能[J].城市軌道交通研究，2024，27（11）：37-41.

[4]杜時勇，付國平，胡映.基于車車通信的列車自主運行系統降級運行方案研究[J].城市軌道交通研究，2024，27（09）：269-274.

[5]吳昊，ZHANG Liman.TACS自主創新引領新質生產力，賦能軌道交通高質量發展[J].城市軌道交通研究，2024，27（07）：3+360.