系统工程理论与方法在城市轨道交通系统运营管理中的应用研究

孙姗姗

摘 要：城市轨道交通运输系统是一个复杂的城市经济发展大系统，从规划建设到运营管理更是牵动整个城市各行各业的发展，对城市经济、城市布局和未来发展模式具有深远的影响。城市轨道交通系统运营管理的宗旨是提供乘客服务、创造社会效益。在满足乘客乘车需求的前提下如何提高服务质量，如何减少劳动消耗以产生更高的社会劳动生产率，已成为城轨行业发展的共同目标。本文就城轨运营管理过程中如何运用系统工程的理论与方法实现运营服务质量和风险管控进行研究。

关键词：系统工程;城市轨道交通系统工程;客流预测;服务质量评价;安全风险评价

1  前言

城市轨道交通是以轨道交通运输方式为主要技术特征，为城市公共客运服务，是城市公共客运交通中起骨干作用的现代化立体交通系统。城轨系统本身由复杂的系统组成，比如车辆系统、供电系统、通信系统、信号系统、站台门系统、给排水系统、气灭系统、综合监控系统、自动售检票系统等，各系统之间相互联系、相互制约，系统性成为现代城轨运输发展最基本的特性。

随着近年来智慧城轨概念的提出，国内城轨发展对城轨系统的技术规范、数据规格、建成效果等提出了更高的要求。智慧城轨是一项长期的战略性工程，必须运用系统科学理论和系统工程方法，必须要有系统思维，结合城轨交通运输系统特点，综合运用交通运输系统工程的理论和方法，才能解决城轨运营能力分析、预测、评价、决策和优化等过程的各项问题。

2  概念及意义

2.1系统工程

系统工程是实现系统最优化的一门科学，它高度综合了应用数学（如最优化方法、概率论、网络理论等）、基础理论（如信息论、控制论、可靠性理论等）、系统技术（如系统模拟、通信系统等）以及经济学、管理学、社会学、心理学等各类学科及技术。系统工程是一种以大型复杂系统为研究对象，是从系统开发、分析、优化到决策的设计和制造过程，以及该过程的规划、组织和管理，按一定目的进行设计、开发、管理与控制，以期达到总体效果最优的理论与方案。

2.2城市轨道交通系统工程

城市轨道交通系统工程是以城轨运输系统为研究对象，综合运用城轨运输专业知识、系统科学、运筹学、计算机应用技术，坚持整体观念、统筹兼顾，综合了交通运输系统的调度和管理、运输优化模型、新交通系统、运输效益分析等，运用有关优化分析方法，实现城轨运输系统整体效能的提升。

3  应用价值分析

3.1客流预测

城轨乘客出行时间的预测不仅能够帮助乘客更好地规划行程，而且能够反映城轨的运营状况，为城轨运行调度提供数据支撑，提高城轨运营组织效率。

目前国内城轨客流预测主要是基于历史客流大数据的进行的客流模型分析。结合往年同期客流变化规律及客流现状，利用票务管理信息（乘客 ID、卡类别、线路ID、进出站口 ID、进出站设备 ID、进出站时间、日期、票价等），建立以日期、进站点、出站点、进站时间、理论运行时间、乘坐距离、发车间隔、实际出行时间为基础的数据模型，挖掘城轨乘客出行特征与出行时间之间的关系，实现客流预测，为乘客出行规划提供参考。

以五一劳动节地铁客流为例，节假日期间客流一般呈现为假期前一天客流量迅猛增长且达到近期单日客运量峰值、假期第一天与最后一天单日客运量较日常显著增长、假期第三天单日客运量降至低谷的客流态势。

3.2服务质量评价

随着市民对城轨交通出行依赖性不断提高，乘客对运营服务质量的要求也日益提高。根据城市轨道交通运营管理原则及《城市轨道交通服务质量评价规范》要求，城轨服务质量评价指标分为乘客满意度指标和规范类指标2大类，参见图1、图2。

城轨运营服务质量评价是一个复杂的系统工程，应从整体出发，目标分类，分层分析，做到系统全面，同时筛选典型指标构成整体评价指标体系，定性、定量分析相结合，全面反映服务质量。针对不同指标类型，质量评价的方法也各不相同。乘客满意度评价常用方法包括评价指标分类和指数计算方法、指标测评标准、问卷调查方法、指标权重、调查最低样本量等。规范类指标分析常用故障树分析法、层次分析法、模糊评价法进行综合评价等;以故障树分析法为例，该方法融合了设备故障概率、结构重要程度、顺序相关、设备状态、转移概率等。

3.3安全风险评价

根据国务院《关于实施遏制重特大事故工作指南构建安全风险分级管控和隐患排查治理双重预防机制的意见》，要求坚持风险预控、关口前移，全面推行安全风险分级管控。城轨各运营单位也相继出台相关制度要求，从“人、机、环、管”四个方面全面辨识生产系统和作业活动中的各种风险，明确风险的等级、后果及其管控措施，对风险进行分级、分类、监测、预警、控制，防范事故发生。

风险预防的三部曲即为：识别危险源、风险评估和分级管控。风险评估是风险管控的关键环节，常用风险矩阵评价法进行风险预防管理，从风险后果和风险发生可能性两个角度出发建立评价模型，评价公式为：R=L×S。其中：R—代表風险值;L—代表发生伤害的可能性;S—代表发生伤害后果的严重程度。确定S和L值后，根据R=L×S计算出风险度R的值。并据R的值的大小，将城轨运营安全风险分为高（灾难性）、较高（严重）、一般（一般）、可接受（轻微） 4个等级。

依据评价公式，根据管理实际对R、L进行赋值，风险矩阵模型。

可将风险等级分为以下四级：

R=L×S=61～120：高风险;

R=L×S=32～60：较高风险;

R=L×S=12～31：一般风险;

R=L×S=1～11：可接受风险。

针对不同风险等级的危险源，管控措施强度及控制级别不同。风险等级越高，对控制及管理的措施要求越全面，控制级别越高。

3.4其他

城轨系统结构复杂，交通控制和管理系统、设施设备管理系统、信息管理系统，甚至是社会和经济系统中，问题提出、目标确定、建立模型、分析、评价、结论、决策等一系列系统工程理论和方法的应用也是比比皆是。

4  应用前景

结合智能化手段的仿真模型应用。系统工程理论虽然可以通过仿真模型来解决预测、分析和评价等系统问题，但随着大数据、云平台、AI等技术的飞速发展和应用，如何利用智能化手段实现了数据、应用、分析、管理的互融互通，也成为系统工程理论发展的趋势。通过现代智能化手段提供大数据和AI服务，实现对多源、多类型异构数据的采集;通过设备数据实时采集、分析等对数据建立模型，将采集的数据进行实时分析，建立AI模型，挖掘数据价值，实现智能预测。

5  结束语

智能交通系统工程是系统工程学科的一个重要分支，系统工程理论不仅可以辅助城轨运营管理，更能指导城轨运营管理。学会并利用好系统工程理论和方法，系统全面地挖掘、分析、解决城轨运营的难题和风险，从而实现统筹管理目标最优的目的，实现运营管理的经济、高效发展。

参考文献：

[1] 王振军. 交通运输系统工程[M]. 南京东南大学出版社有限公司， 2017.

[2] 韩艺，葛芳，张国伍. 系统理论与方法在城市智能交通系统设计中的应用研究[A]. 中国系统工程学会会议论文集，2000：7111-717.

（昆明地铁运营有限公司，云南 昆明 650000）