基于工程图纸的地铁轨道焊接施工安全风险自动识别系统

摘 要：地铁轨道焊接施工是一项高风险性建设工程。在隧道施工中空气质量，隧道内积水状况，以及设计曲线度和坡度等因素都对生产安全有直接的风险影响。而由风险辨识不细致，考虑不全面等主观因素造成的事故风险，工期延误等严重后果屡见不鲜。因此，本文基于工程图纸，采用计算机技术研发了一种风险自动识别系统，可以辅助技术人员避免主观判断失误所造成的损失。

关键词：地铁施工；轨道焊接；安全风险识别；自动识别

地铁轨道焊接工程具有技术难度高，人员风险大，现场环境复杂的特点。除受实际技术制约和设计因素等客观原因外，工程技术人员接到工程图纸后对风险源辨识经验不足，施工风险预估不全面，分析不彻底等主观原因占主导地位。因此，研发一种用于辅助技术人员识别安全风险的软件系统可以有效降低事故发生以及停工率。

1 地铁轨道焊接风险源分析

由于地铁隧道中基本处于恒温状态受天气影响较低，施工安全质量风险主要集中于积水区域、小曲线半径以及大坡道区间施工。而隧道内空气流通性，照明采光等因素对施工人员人身安全有直接的影响。

因此，我们规定工程图中需要计算机自动识别出的风险参數：天井（包含车站）之间的长度，曲线半径的变化，大坡道区间坡度的变化。由于单位长度内接头数量多直接引起施工中有害气体排放量大，所以还需统计区间内接头数量。

2 工程图自动风险识别的实现

2.1 分段提取风险参数

由于未颁布标准化的图纸设计绘制规范，导致各设计院、项目部给出的工程图中图示和标注差异度较大，所以工程图识别算法中采用以点（天井）为突破口，结合工程术语和关键字提取出与风险程度紧密相关的风险参数。

将预处理后的工程图纸导入计算机，首先使用识别算法提取出天井（或车站）点位置信息；再以点为单位，计算出点间的区间线段长度；最后在各个线段中提取出线段内的接头数量、曲线变化、坡度变化等参数。

2.2 分析参数间约束关系，获取有效信息

得到每段的风险参数后，根据线段前后的联系以及变化规律可以推算出我们感兴趣的有效信息。例如：计算区间内坡度的最值和极值可以预测出可能会发生积水的区域；根据区间内长度和曲线半径的变化预测出通风不足的区域；依据区间内接头数量的预测移动焊机和小型发电机的有害气体排放量。

2.3 多特征融合，给出风险评级和建议措施

根据典型安全事故案例分类出风险类型特征集合（知识经验库）和防范措施，结合风险参数与危险源类别的关系表（规则库），采用多特征融合技术可以评价出工程中各区域的施工风险等级，并给出具体建议措施辅助技术人员做出决策。

多特征融合方式可以采用硬性推理方式：多级映射表，规则推理（RBR）等方法，也可结合柔性推理方式，例如神经网络等智能模糊算法。

通过多特征融合可以得到两种安全风险关系：

第一种为强风险关系，如系统识别出在隧道内空气流动较弱的S型区域，并向技术人员提示为高风险等级施工区域，给出哪些部位需安置相应功率风机等建议；

第二种为弱风险关系，如系统可以提示在某区间进行焊轨作业时的有害气体烟尘扩散至临近区域内范围，可避免其他作业队进入该范围内施工而未采取个人防护措施所造成的安全风险。

3 采用专家库的意义

专家库是由风险参数与危险源关系表，危险源整治方案，以及其他项目积累的经验库构成。在系统建立完成后，技术人员可以根据天气预报的温度和湿度，以及现场勘察的危险源状况输入至风险自动识别系统，系统可以迅速分析，更新风险等级，使技术人员可以及时得到精确的风险预警和建议措施。避免了现场有新危险源就要重新分析的情况发生，并可以直接将该项目的专家库应用到其他地铁施工中去，提高施工效率。

4 结语

运用安全风险自动识别系统对地铁轨道焊接施工进行风险预估和评价，可以最大程度上减少主观因素对风险识别的干扰，有利于科学合理的辅助技术人员在地铁施工中对项目进行风险决策。

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作者简介：

秦刚（1986-），男，河北保定人，硕士，控制理论与控制工程专业，研究方向：电气工程及其自动化。