信息化技術(shù)在地鐵運營安全控制體系中的應(yīng)用

張 立

（深圳市地鐵集團有限公司，518026，深圳∥工程師）

城市軌道交通是大客量、高密度的交通工具和客流密集的公共場所，一旦發(fā)生突發(fā)事件，會直接影響乘客的生命安全，其對社會、經(jīng)濟的影響也十分巨大。因此，如何保障城市軌道交通運營安全和構(gòu)建運營安全控制體系是城市軌道交通運營安全控制的重點。

在我國已運營或在建的城市軌道交通線路中，涉及運營安全的設(shè)備，如信號、通信、安防、智能綜合監(jiān)控系統(tǒng)等，在各地的功能和定位不盡相同，采用的防災(zāi)系統(tǒng)和設(shè)備技術(shù)水平也參差不齊，不能形成統(tǒng)一的技術(shù)基礎(chǔ)，因此，各地對地鐵運營的安全預(yù)防和控制都有待加強。

近年來，電子技術(shù)、信息技術(shù)和控制技術(shù)的飛速發(fā)展，為提升城市軌道交通運營安全的水平提供了技術(shù)支持。要進一步提升城市軌道交通運營安全控制管理的水平，除了采用應(yīng)急組織行動等傳統(tǒng)管理手段外，可從高科技、信息化和智能化的技術(shù)裝備等方面入手，采用安全化的智能裝備，配以應(yīng)急預(yù)案的管理對策，建立和健全新的城市軌道交通運營突發(fā)事件安全控制體系，為城市軌道交通運營安全控制管理提供新的思路和途徑。

1 信息化技術(shù)在運營安全控制體系中作用

通過對國內(nèi)外的軌道交通典型突發(fā)事件分析可知，軌道交通突發(fā)事件由內(nèi)部因素和外部因素兩大方面因素所致。內(nèi)部因素主要是指設(shè)備設(shè)施故障或人為誤操作等；外部因素主要是指恐怖襲擊、乘客攜帶違禁品、自然災(zāi)害、外界突發(fā)事件等。如將軌道交通作為一個大系統(tǒng)來分析，突發(fā)事件發(fā)生的直接原因可歸為人、設(shè)備、環(huán)境，而管理缺陷則是造成事故的間接原因。在人、設(shè)備、環(huán)境、管理，這四者中任何一個出現(xiàn)問題，都會導致事故發(fā)生，同時管理因素制約著其他因素。管理因素或管理因素與其他因素耦合會形成隱患或故障，人在主觀上表現(xiàn)出的不安全行為會直接導致突發(fā)事件的發(fā)生。防止運營突發(fā)事件發(fā)生或者減少運營突發(fā)事件帶來的損失，在很大程度上取決于軌道交通運營管理的安全控制技術(shù)裝備和應(yīng)急處置的管理水平及效率。僅靠傳統(tǒng)的技術(shù)裝備和管理手段很難作到迅速發(fā)現(xiàn)、快速反應(yīng)、有效處置，對造成的危害程度、影響范圍等也難以得到有效控制。

智能化技術(shù)裝備通過采用智能化、信息化的技術(shù)和平臺設(shè)備，將報警系統(tǒng)與智能救災(zāi)裝備兩者自動結(jié)合，達到在第一時間報警的同時也在第一時間啟動救災(zāi)，使運營的突發(fā)事件處在日常受控狀態(tài)。

2 信息化技術(shù)在深圳地鐵運營安全控制中的應(yīng)用

深圳地鐵一期工程通過采用信息化技術(shù)與智能化裝備系統(tǒng)，實現(xiàn)了運營安全控制體系的綜合自動化監(jiān)控，建立了信息化共享平臺，并率先采用隧道感溫光纖火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)、七氟丙烷氣體自動滅火系統(tǒng)、超長余輝蓄光自發(fā)光安全疏散標志系統(tǒng)等，填補了國內(nèi)地鐵運營安全管理中的多項空白。

2.1 信息化深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)

深圳地鐵首創(chuàng)將地鐵智能設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、智能防災(zāi)報警系統(tǒng)和智能電力自動監(jiān)控系統(tǒng)深度集成為一體，統(tǒng)一服務(wù)器、統(tǒng)一軟件平臺，形成了我國第一個地鐵信息化深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)。各系統(tǒng)既能互不影響地獨立運作，又能信息共享和子系統(tǒng)間的信息無障礙傳遞，從而實現(xiàn)了深圳地鐵全范圍綜合監(jiān)視與協(xié)調(diào)控制。系統(tǒng)共有監(jiān)控點130 000個、中央級站1個、車站級站21個，全面監(jiān)控和管理深圳地鐵的中央控制中心（OCC）大樓、車站、隧道區(qū)間、110kV主變電站，以及通風、空調(diào)、電梯扶梯、屏蔽門、照明、人防門、給排水、供配電、火災(zāi)報警等機電設(shè)備，并與行車系統(tǒng)、乘客咨詢系統(tǒng)、大屏幕投影顯示系統(tǒng)、氣體滅火系統(tǒng)、隧道光纖溫度檢測系統(tǒng)、通信系統(tǒng)等接口互聯(lián)，構(gòu)建了一個全方位的信息共享平臺。平臺不僅實現(xiàn)了各設(shè)備系統(tǒng)間的信息資源共享，還可在運營突發(fā)事件的應(yīng)急處置中接受綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出統(tǒng)一的模式控制指令，統(tǒng)一協(xié)調(diào)所有設(shè)備系統(tǒng)，實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)動控制，使城市軌道交通的運營安全在一定程度上處于受控狀態(tài)。該技術(shù)的集成創(chuàng)新應(yīng)用，提高了運營設(shè)施和設(shè)備的火災(zāi)預(yù)警和報警能力，提高了防災(zāi)和救災(zāi)設(shè)備系統(tǒng)的快速響應(yīng)和自動聯(lián)動的反應(yīng)能力。

信息化深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)與已開通的其他地鐵自動化監(jiān)控系統(tǒng)相比，具有如下顯著特點：一是集成范圍最大，全線監(jiān)控管理的總物理點數(shù)超過13萬個點；二是集成深度最深，從OCC頂層直到終端控制器端子排；三是該系統(tǒng)對國情的適應(yīng)性、可靠性優(yōu)于進口系統(tǒng)，在車站級、網(wǎng)絡(luò)、中央級采用一體化軟硬件平臺，大幅降低了設(shè)備投資，并實現(xiàn)了多功能、多領(lǐng)域的綜合集成監(jiān)控，是地鐵運營管理高度智能化的集中表現(xiàn)，達到國際先進水平，填補了國內(nèi)的空白。

信息化深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了地鐵機電設(shè)備系統(tǒng)及整個地鐵運營監(jiān)控管理系統(tǒng)的聯(lián)動，從自動監(jiān)測火災(zāi)，到安全裝備系統(tǒng)迅速自動投入救災(zāi)，能在10s內(nèi)完成，提高了運營設(shè)施和設(shè)備的火災(zāi)預(yù)警和報警能力，極大地提高了防災(zāi)和救災(zāi)設(shè)備系統(tǒng)在緊急狀態(tài)下的快速響應(yīng)和自動處理能力，保證了地鐵設(shè)備運營與乘客的安全。

2.2 集成應(yīng)急控制系統(tǒng)

基于深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)上，構(gòu)建了針對地鐵典型運營工況的應(yīng)急控制系統(tǒng)（技術(shù)指標見表1），為地鐵運營提供了一個綜合的后備應(yīng)急監(jiān)控操作手段，將地鐵車站緊急后備監(jiān)控的功能要求和重要性提高到前所未有的高度。該系統(tǒng)首次體現(xiàn)了集成的車站緊急后備監(jiān)控設(shè)計理念，在同一個物理平臺上，集中布置安裝和地鐵緊急運營工況有關(guān)的的消防系統(tǒng)、環(huán)控風系統(tǒng)，以及照明場景、屏蔽門、電扶梯、AFC（自動售檢票）閘機釋放、信號系統(tǒng)等的后備控制與顯示設(shè)備，將后備監(jiān)控功能、系統(tǒng)構(gòu)架、人機接口設(shè)備和車站控制室的工藝布局進行一體化，按照人機工程學設(shè)計原理創(chuàng)造性地采用集成后備盤，構(gòu)建了一個涉及地鐵多專業(yè)的后備監(jiān)控系統(tǒng)，并首次在國內(nèi)投入使用，為深圳地鐵安全運營構(gòu)建了一套完備的車站級應(yīng)急指揮調(diào)度系統(tǒng)。

表1 集成應(yīng)急控制系統(tǒng)的主要技術(shù)指標

車站應(yīng)急監(jiān)控系統(tǒng)提供了運行安全的保證，實現(xiàn)了火災(zāi)情況下能快速進行防災(zāi)、救災(zāi)，在阻塞情況下能疏導、疏散乘客，保證乘客安全，保證地鐵運營安全。

2.3 信息化共享平臺

信息化深度集成綜合監(jiān)控系統(tǒng)為深圳地鐵構(gòu)建了一個實在的信息化共享平臺。該平臺將數(shù)據(jù)儲存在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫內(nèi)作為全線信息共享的基礎(chǔ)，其硬件平臺由中央級、車站級和現(xiàn)場級綜合監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成。當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，車站級綜合監(jiān)控系統(tǒng)可以保持相對獨立的工作，在車站控制室設(shè)置的綜合后備控制盤，用作備用監(jiān)控獨立的信號通道，以支持車站的關(guān)鍵監(jiān)視和控制功能，確保了系統(tǒng)的安全可靠?？紤]了各種可能發(fā)生的事件，即使在最不利的情況下，仍然可以通過人工操作實現(xiàn)滅火、防排煙等功能。其軟件平臺從邏輯上分為三層結(jié)構(gòu)：采集層、服務(wù)層、人機界面層。各層之間通過網(wǎng)絡(luò)平臺進行連接，各車站和上層監(jiān)控中心之間通過骨干網(wǎng)進行連接，是一個以網(wǎng)絡(luò)為核心、分層的、開放的、面向應(yīng)用的軟件平臺，形成了一個地理分散的綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺。信息化的共享平臺不僅實現(xiàn)了各設(shè)備系統(tǒng)間的信息資源共享，還可以在運營突發(fā)事件的應(yīng)急處置中接受綜合監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出的統(tǒng)一模式控制指令，統(tǒng)一協(xié)調(diào)所有設(shè)備系統(tǒng)實現(xiàn)相關(guān)設(shè)備系統(tǒng)的聯(lián)動控制；且可在控制中心設(shè)立應(yīng)急指揮中心，全方位了解各設(shè)備系統(tǒng)的運行狀態(tài)，提升了處置突發(fā)事件的可靠性和效率，為城市軌道交通的運營安全控制提供了新的技術(shù)手段，從而使城市軌道交通的運營安全在一定程度上處于受控狀態(tài)。

利用信息化共享平臺可以在火災(zāi)、阻塞、大客流等事件發(fā)生時，使設(shè)備報警和聯(lián)動控制的相關(guān)設(shè)備自動投入救災(zāi)，從而實現(xiàn)運營范圍的安全控制和應(yīng)急處置。

2.4 地鐵隧道感溫光纖火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)

深圳地鐵一期工程首家采用地鐵隧道感溫光纖火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)，用于保護全線地鐵隧道內(nèi)的人員和設(shè)備的安全。感溫光纖鋪設(shè)長約61km，在中央控制室設(shè)置1個監(jiān)控站，各車站控制室均設(shè)置1個監(jiān)控站。該系統(tǒng)采用光纖分布式溫度監(jiān)測設(shè)備，對隧道火災(zāi)進行實時、連續(xù)、全方位的在線監(jiān)測，徹底消除了地鐵火災(zāi)檢測的盲區(qū)和安全死角；技術(shù)指標先進合理，信息化、自動化程度高，響應(yīng)時間快，安全可靠；具備很好的開放性和可擴展性，組網(wǎng)方式靈活；首次實現(xiàn)了從地鐵隧道火災(zāi)報警、防排煙模式指令下達、相關(guān)防排煙設(shè)備動作，到執(zhí)行結(jié)果反饋全過程的自動化。該系統(tǒng)首次實現(xiàn)地鐵隧道連續(xù)空間溫度場的監(jiān)測、報警，實行火災(zāi)趨勢預(yù)報、系統(tǒng)全線計算機聯(lián)網(wǎng)、綜合監(jiān)控和信息化管理。自投入使用以來該系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作維護簡便，誤報率和故障率低，軟件程序及人機界面狀態(tài)良好。該系統(tǒng)總投資646萬元，被保護對象合計投資總額達142 574萬元，是一個投資少、功能強的安全預(yù)警系統(tǒng)，為地鐵的安全運行提供了強有力的技術(shù)支持。該系統(tǒng)是國產(chǎn)創(chuàng)新項目，與國外同類同檔次產(chǎn)品比較，達到了國際先進水平，可節(jié)省投資70%以上，填補了國內(nèi)地鐵應(yīng)用的空白。

2.5 七氟丙烷氣體自動滅火系統(tǒng)

深圳地鐵首次將國產(chǎn)七氟丙烷潔凈氣體滅火新技術(shù)應(yīng)用在智能氣體滅火系統(tǒng)中。七氟丙烷氣體自動滅火系統(tǒng)的控制技術(shù)采用分布式智能滅火報警控制新技術(shù)，使系統(tǒng)具有自適應(yīng)環(huán)境、自診斷故障、自由化報警、抗強電磁干擾等的能力，實現(xiàn)了動態(tài)在線、實施監(jiān)控和預(yù)防性維修。其保護范圍主要涉及地下車站的通信設(shè)備室、信號設(shè)備室、環(huán)控電控室、高低壓變配電室、主變電所、控制中心內(nèi)無人值守的機房和低壓配電室、通信和信號用房及不能采用水噴淋系統(tǒng)的大部分設(shè)備用房。該系統(tǒng)是目前國內(nèi)應(yīng)用規(guī)模最大的七氟丙烷氣體自動滅火系統(tǒng)，保護區(qū)超過200個，保護面積達2 000m2，保護設(shè)備價值超過4億元，運營安全水平和管理效率也由此而得到了大幅度的提升。七氟丙烷氣體滅火裝置實現(xiàn)了國產(chǎn)化，擁有全部國內(nèi)自主知識產(chǎn)權(quán)，其投資費用僅為國外同類產(chǎn)品價格的二分之一，與國外同類裝置相比其水準高、造價低，填補了國內(nèi)的空白。

3 結(jié)語

深圳地鐵一期工程從信息化和智能化的技術(shù)應(yīng)用入手，從技術(shù)防范和管理防范兩個方面形成了運營安全控制的新體系，實現(xiàn)了預(yù)警系統(tǒng)的全覆蓋，全面提升了運營安全的整體控制水平。

在智能安全控制設(shè)備的護航下，深圳地鐵一期工程從2004年12月28日建成開通運營至今，已經(jīng)實現(xiàn)了2 000多天的安全運營。

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