智慧轨道背景下的控制保护区信息化建设方案研究

2021-11-30周钰妮

科学与信息化 2021年16期

周钰妮

重庆市轨道交通（集团）有限公司重庆 401120

引言

城市轨道交通作为城市公共交通网络中的骨干，近些年来，因其运量大、全天候、绿色、节能等优点，渐渐成为市民出行的首要选择。2020年，中国城市轨道交通协会发布了《中国城市轨道交通智慧城规发展纲要》，指出智慧轨道交通是城市轨道交通行业未来的发展方向，各大地铁城市纷纷提出自己的信息化建设方案。然而，实现智慧轨道交通需要长远布局谋划。各城市的信息化建设方案往往自上而下，缺乏细节考虑，控制保护区作为轨道交通中特殊的一分子，信息化建设方案不能与建设、运营简单一概而论。有鉴于此，站在控制保护区管理的角度，单独对控制保护区的信息化建设进行系统思考和分析，具有一定的研究意义和实践价值。

1 研究背景

1.1 控制保护区现状

为保证轨道交通建设和运营安全，国家建设部于2005年颁布施行的《城市轨道交通运营管理办法》中首次提出了“轨道交通保护区”的概念，即在轨道交通沿线划定一定的范围，在该范围内的建设和作业等活动受到合理限制。近年来，伴随着城市加速发展，进入轨道交通控制保护区内的工程建设项目越来越多，但大部分城市仍然采用传统的、靠人力为主的工作方式在开展巡查、审查工作，因监管不到位导致的事故频频发生：2019年12月12日，厦门地铁吕厝站外的配套物业开发项目违规施工，造成大量积水涌入吕厝站站厅、站台、轨行区；2021年1月22日，南宁地铁1号线百花岭至埌东客运站下行隧道被钻穿，导致行车中断1小时52分……保护区内建设作业项目的发现、监管成为目前轨道交通经营单位亟待解决的难题。伴随着工程项目和运营里程的与日俱增，如果单凭人工巡查，那么力有未逮，难以保证严格的管理，而项目审查的时效性、巡查工作效率，在传统工作方式下已无法进一步提高。

1.2 控制保护区信息化建设现状

截至2017年12月，国内已开通地铁运营且建立了地铁保护管理制度的34个城市中，仅有7个城市建成了保护区综合管理信息系统[1]。综合管理信息系统旨在实现控制保护区全方位、项目全过程的管理工作，以此提高保护区管理的工作质效。因此，大部分地铁城市都在紧锣密鼓地筹建。但该项目仅仅初步解决了资料关联存档、人员管理、分类统计等综合办公问题，对业务工作的信息化建设还有很大的探索空间。

2 信息化目标分析

2.1 信息化建设原则

信息化规划是一项立足当下，着眼长远的工作，既需要考虑到当前的发展水平、解决当下的实际问题，也要能预判未来的发展方向、提出3～5年的发展战略。一方面，国内目前对轨道交通控制保护区的信息化建设主要集中于综合管理信息系统的建设，其他诸如无人机巡检等项目，暂未出现大规模研究，但可以参考工作性质类似的高速、铁路、电力巡检[2-3]，以这些行业的先进信息化成果作为标杆，来寻找差距。另一方面，可以以控制保护区管理工作的业务需求为出发点，对具体业务流程进行整合并梳理，挖掘目前业务结构中可以使用信息化手段解决的问题。

2.2 当前业务工作存在的问题

经调研发现，各地铁城市对于城市轨道交通保护区的管理内容和实施过程比较一致，但具体方向各有侧重：有的偏重于巡查管理，有的偏重于监测数据分析。相互之间差异性较大，但依然有一些共性问题。

一是在项目报审阶段，需要判断施工范围与控制保护区的空间关系，以此明确报审项目是否需要受到监管限制；而目前这项工作主要以人工叠加项目图纸与轨道结构图纸的方式进行复核，异常耗时耗力。

二是由于轨道交通多是地下线路，巡查人员只能按照纸质图纸判断轨道地下结构的具体位置。但在建设过程中可能产生实际位置与图纸位置不一致的情况，无准确定位手段，极易判断失误，造成误巡和漏巡。

三是对于地勘等时间短、强度大的作业项目，以当前的巡查频次不易察觉或难以阻止。即使是巡查频次达到全国之最的深圳——每3小时巡查1次——依然多次发生施工打穿隧道的危险性事件。

3 建设方案

3.1 综合信息管理系统

综合信息管理系统以统一的数据库为支撑，不仅是外部单位报建的窗口，也将实现控制保护区业务的管理，集成所有信息化建设项目，主要实现以下几个功能：

3.1.1 档案管理。存储所有轨道线网资料、保护区项目资料、标识标志资料及必要的地理资源。

3.1.2 报建审批。对进入轨道控制保护区、可能影响轨道结构安全的建设项目或作业实现网上办事功能，展示整个办公流程，方便实时查看。对审查人员的待办协办事项进行管理。

3.1.3 巡查管理。对出外勤的巡查人员进行足迹管理，接收移动巡查终端上传的项目现场资料（包含图片、视频、文档、录音等）。对巡查人员在巡检中发现的违规项目，采用发现—上报—处置—消警的闭环流程，确保发现问题得到妥善处理，消除可见隐患。

3.1.4 监测管理。接收存储监测单位上传监测报告，根据数据自动生成统计曲线，对偏离指标的监测数据进行多种方式预警。

3.1.5 配套移动设备子系统。研发配套的APP供外勤人员使用，帮助巡查人员通过手机或巡查终端定位直接测算发现项目与轨道结构的距离，判断项目是否进入控制保护区。通过移动设备调阅基础资料、项目信息及下发任务，并实现实时或离线上传巡查轨迹、巡查记录。

3.2 空间数据分析与可视化系统

空间数据分析与可视化系统搭载在综合管理信息系统上，直观展示轨道交通线路、城市地图、建设项目红线等图形数据，主要实现以下几点功能[4]：

3.2.1 通过读取报建单位上传的项目范围数据文件获取坐标，转换到系统首页的城市轨道交通线路地图上，以面状或线状矢量图形展示建设项目红线。

3.2.2 通过计算建设项目红线与轨道结构外边线的距离，判断项目是否进入轨道交通控制保护区内，进一步判定建设项目红线所涉及的线路及区间，并自动计算风险影响等级，辅助审查人员进行技术方案的审核。

3.3 施工智能识别预警系统

目前各大地铁城市对轨道交通控制保护区的防护及安全监管都是依靠人力定时巡查，巡查范围受地形地貌、封闭住宅校区、管制区域、人员责任心、天气环境等因素的影响较大，无法主动、及时、直观地掌握保护区的情况。

视频监控是一个很好的解决手段。一方面，管理人员不用亲临现场，就可以对多处场地实施监督和管理，节约了大量人力物力成本；另一方面，由于保护区录像被存储备份，即使发生了一些不可预测事件，也便于事故发生以后第一时间明确事故责任，找出事故发生的原因，避免今后类似事件的重演。

通过无人机、车载、定点摄像头拍摄的图像和视频结合人工智能的图像识别技术已经在各类勘察、巡检方面进行了广泛的应用，深圳率先进行了轨道交通控制保护区内施工机械管理及施工行为识别的研究，以11号线为试点，达到了80%以上的识别准确率。由此可见，随着科学技术水平的进步，应用多种渠道获得的视频图像结合智能识别技术，识别保护区范围内是否有指定机械设备出现，使管理人员能够及时发现并查看是否存在违规施工的情况，避免出现重大施工事故，将成为一种有效的管控手段[6]。