城市轨道交通网络运营安全监控体系优化研究

刘连珂LIU Lian-ke

（南京铁道职业技术学院，南京 210031）

1 问题提出

城市轨道交通系统本身就是一个内容复杂的系统，其中包含多个系统以及网络系统，那么在各个系统进行运营的过程中，就会互相影响导致出现一定的危险事故，影响系统安全。网络化运营阶段是城市轨道交通系统的重要组成部分，由于整体关联程度高，那么在运行的过程中就会产生多种风险，所以急需提高风险监控能力，保证可以有效的应对在城市轨道交通系统运行过程中的各种风险，构建一个科学合理的安全监控体系，通过运用人工和自动化监控相结合的方式，共同加强对整个网络系统中风险的全面应对，实现人工与智能的完美结合，提高日常维护的管理水平，突发情况下能够第一时间进行处理向工作人员提供预警信息，保证工作人员能够及时发现问题并解决，提高网络化运营管理的有效性。当前南京的轨道交通已经注意到此项问题，在多种公共基础设备和人员配备上有了专业性的规划，并且配有安全监控系统，但是对于其他的硬性条件还是存在一定的问题，例如人员状态以及隧道和车辆等可控因素，安全监控水平得不到真正落实，在网络化运营阶段的管控过程中需要对这些影响系统正常运行的因素加强管理[1]。

所以，本研究通过系统性分析，重点明确所需检测、监测和预报的内容，构建网络运营安全监控体系的基本框架，理顺运营安全监控体系与运营、维护业务管理系统的关系，梳理需要重点补充和完善的监控手段，从而建设一个全方位多系统监测的运营安全监控体系，实现对各类风险的全覆盖监控，及时提供准确的预警报警信息，变“被动防御”为“主动预防”，有力保障运营维护和应急管理业务的顺畅运作，充分体现应急管理的有效性，提高运营维护水平。

2 风险分析

近年来随着我国城市轨道交通安全监控系统快速建设、快速运营，也暴露出安全隐患漏洞多、安全事故呈现多发态势，突出表现在：建设速度快，隐患遗留问题多；新开通城市多，经验人员储备不足、管理基础薄弱；网络化运营时代悄然到来，线路交叉多，存在复杂的相互影响，设施设备存在接口风险多，客流走向不确定性提高，有效控制能力降低；主交通走廊作用，客流多，运量大，风险高；运营环境封闭等客观条件，加之具有相当高的社会关注度，社会公共安全形势严峻，安全形势更加复杂。

南京地铁运营先后经历了“多线运营、网络化运营和深度网络化运营”三个发展阶段，地铁运营规模复杂庞大，具有“点多、线长、面广、体量大”的特点，安全管理工作为“三高五性”（即高风险、高责任、高压力以及复杂性、长期性、重复性、艰巨性、持续性）的特征。

2.1 外部风险隐患

首先影响轨道交通网络运营的外部风险主要包括自然灾害、公共安全等，因为这些外部风险隐患几乎难以避免，所以必须要借助专业性的预警系统对外部风险进行在线监测，第一时间提供预警信息。

虽然自然灾害具有先兆性，通过运用专业性的预警系统，就能够在自然灾害发生前进行预警，但是还是存在一些专业性预警系统不能形成预警的风险评估，所以需要根据实际情况以及城市需要完善预警设备。

对于公共安全和公共卫生来说城市轨道交通安全监控体系必不可少，在车站和车辆基地等场所配备高质量的安全监控设备，能够加强视频监控和监检报告系统，通过安全监控严查危险品、毒气以及人体识别，提高安全监控体系的有效性。

2.2 内部风险隐患

内部风险隐患一般包括，运营设备、基础设备、工作人员等。

轨道交通系统中蕴含的运营设备包括环控设备、通信设备、供电设备等都已经相应的配置好BAS、FAS、SCADA等专业监控系统保证对一些内部隐患提供全方位在线监控，结合人工检验和巡查，尽可能的及时发现潜在风险，保证运营的实际需要，线路客流一般也安置了TOSS 系统，但是对当前车辆和信号系统的轨旁设备，运用专业性的监控还是存在一定的难度，所以就要成为接下来所要关注的重点对象，保证可以实现全面性安全监控。

城市轨道交通系统基础设施包括桥梁、隧道、轨道等，必须要根据实际情况使用专业并且多手段的方式实现全面监控，并且第一时间提供预警信息。

轨道交通运营过程中有许多关键性的岗位人员，例如列车司机、车站值班员和日常的维护巡检员，能够将人工与自动化监控相结合，就需要提高岗位人员的职业素养，加强对这些关键人员的有效监控，提高运营安全性。

3 体系优化设计

3.1 设计目标

南京轨道交通运营安全监控体系当前设计的目标是通过多种方式实现全面监控，通过运用人工和自动化相结合等方式，准确进行预警，及时进行处理。通过监控系统，将系统中一些管理松散的设备综合起来，提高监测有效性，通过预防预警的手段，在第一时间发现风险隐患的萌芽，并且及时进行处理，将事故扼杀在摇篮。通过将监测评估和预警融为一体，加强城市轨道交通，对网络运营中存在的各种因素进行综合检测，充分发挥数据分享平台作用，加强对所有信息的综合性管理。在保证数据共享的基础上，可以用信息保证应急决策的提出，提高网络运营的安全性，一般包括现场监测、数据交互、分析认证、预（报）警与反馈功能[2]。

3.2 体系框架

建立安全监控体系，是为了对当前轨道交通系统在运行过程中出现的各种风险事故进行实时监控，提高安全性，具有很强的功能性，其中包括多项子系统。见图1。

图1 城市轨道交通运营安全监控体系的基本框架

3.3 运转机制

在运营安全监控体系运行的过程中，必须要按照相关流程进行循环运作，通过对风险事故进行监测和分析，提出预警后再继续进行监测，保证监测的全面性，直到对风险处理完后才能继续运营。风险预测一般就是通过对风险数据进行精确采集，如果指标超过预警信息所规定的指标，进而将数据信息完整的传入到系统中进行分析，并且与原有设定的预警信息进行对比，如果指标正常，就做为历史数据。

如果在监控系统进行数据分析的过程中发现异常信息，首先对目标进行风险评估，如果超出预设目标，进行预警提供报警信息和异常。如果发现的信息有风险，但是没有超过预设目标，就可以继续观察，直到风险消失或者超过预设目标后进行预警。

一般安全监控体系会针对不同程度的风险设立不同级别的预警报警，通过具体的类别再进行针对性的养护维修。同时也需要对系统内进行持续监测，保证可以对衍生风险进行实时监控[3]。见图2。

图2 运营安全监控体系的运转机制图

3.4 相互关系

运营安全监控体系通过对多种数据收集的基础上，根据地域内的实际情况，建立一个评价指标体系，能够根据不同的风险评判相应的预警等级。其中监测检测数据信息包含两类，一个是直接影响正常运营，一个是不影响直接运营。影响到正常运行后，必须要快速及时的进行应急抢修，将应急类预警信息传输到应急管理业务体系中，进而根据相应的应急预案及时处理，如果一般类的预警类信息，不会直接影响到正常运行，那么就可以通过网络传递到维护保障业务体系，通过多种手段以及具体的措施进行日常的养护维修即可。见图3。

图3 运营管理、维护保障和应急管理体系的关系示意图

4 安全预警优化方案

4.1 隧道与桥梁安全风险监控

针对南京轨道交通隧道与桥梁的安全风险监控，在既有光学水准仪、全站仪、普通量具以及GRP5000 型激光扫描设备的基础上，后续配置超声回弹仪、超声脉冲仪或地探雷达扫描仪以及增购GRP5000 型激光扫描设备。同时，跟踪非线性阻尼探质技术、新型光纤传感技术、近景摄影技术，在条件成熟时，适时配置，提升检测效率和准确性[4]。

4.2 轨道及路基安全风险监控

针对轨道及路基的风险监测，重点针对钢轨内应力、轨脚伤损、路基和钢轨绝缘性，根据实际需求配备相应设备，保证监控水平。

4.3 车辆系统安全风险监控

对已有的车辆根据情况配备火灾预警系统，并且可以与空调机组进行相互配合，通过监测应用状态，判断报警信息。对导致事故风险的系统部件进行重点的跟踪预警，加强预警设备的科学性，提高运营安全。

4.4 信号系统安全风险监控

信号系统安全风险监控需要对运行过程中的轨道电路电压异常等诊断运行技术进行完善和提升，通过长期监测电路运行数据，防止网络流量过载和丢失网络节点，如果发现数据异常，及时进行预警处理[5]。

4.5 公共安全风险监控

针对南京轨道交通公共安全的风险监控，增加客流密集度的预报功能以及探测毒气、生化物品的设备，并根据智能视频分析技术的发展情况，在条件成熟时，适时应用。

4.6 人员工作状态风险监控

针对南京轨道交通人员工作状态的风险监控，在列车司机室、控制中心等处增设视频监控设备，并通过与人脸识别系统等分析软件的融合，优化完善专用无线通信系统的相关模块，有效对关键岗位人员状态进行在线监测与预警。同时，研究并开发适用于轨道交通的在线传感器系统，对列车司机、行车调度等运营关键岗位人员状态进行在线实时监测预警。

4.7 自然灾害风险监控

对于自然灾害的风险监控就需要针对不同的情况建立不同的监控方案，例如通过对高架区端安装相应设备来保证交通沿线有关的预警功能，通过结合地铁热线并且积极运用视频监控技术，提升信息安全能力水平[6]。

5 结论

总而言之，为了能够提高南京城市轨道交通网络体系的安全性，就必须要建立一个一体化的网络监控体系，能够融合监测、评估和预警，在发现预警之后及时进行预报，减少风险带来的损失，可以在网络运行的过程中及时通过预警信息解除风险，或者是可以投入到日常的维护过程中，提高运营安全性，从被动处理到主动预防，提高安全水平。通过这种科学的安全体系，可以有效地避免安全事故频发，给乘客们带来良好的乘车体验。根据当前的实际情况完善相应的智能化设备设施，加强网络监控力度，进一步提升南京城市轨道交通网络体系的安全性、可靠性。