城市軌道交通線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)研究

劉陽學

(中國鐵道科學研究院電子計算技術研究所 北京 100081)

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城市軌道交通線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)研究

劉陽學

(中國鐵道科學研究院電子計算技術研究所 北京 100081)

線網應急事件處置協(xié)調系統(tǒng)由信息資源、信息技術、保障體制等要素組成，通過對信息資源的融合、分析處理，實現(xiàn)對應急事件的信息傳遞、應急響應、應急處置及總結評估。通過研究城市軌道交通線網應急組織結構，提出和應急組織結構對應的系統(tǒng)層次結構、系統(tǒng)主體框架和總體功能架構，并對建設線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)所需要的關鍵技術進行研究，包括信息組團技術、地理信息系統(tǒng)技術和預案數(shù)字化技術。這些技術的應用，為線網應急事件的處置協(xié)調提供了可視化的資源調配；可實現(xiàn)系統(tǒng)自動聯(lián)動，調取事件相關輔助決策信息；靈活的數(shù)字化預案實現(xiàn)應急事件數(shù)字化處置，提供處置流程的智能化指引，在很大程度上提高了應急響應能力。最后，指出系統(tǒng)在建設過程中的注意事項。

城市軌道交通；線網應急處置；信息組團；預案數(shù)字化

1 建設應急處置協(xié)調系統(tǒng)的必要性

城市軌道交通網絡化運營的突發(fā)事件具有專業(yè)復雜、人員密集程度高、影響范圍廣等特征，而城市軌道交通線網安全管理及緊急救援需要有全方位的應急信息作決策支持，急需建設線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)，在應對突發(fā)事件時，實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動，自動在電子地圖上定位事發(fā)點，快速展示事件相關的救援物資、救援隊、救 援列車和社會救援資源等分布信息，自動切換到現(xiàn)場視頻監(jiān)控，為事件處置人員提供數(shù)字化預案，在系統(tǒng)智能化指引下及時采取救援措施，迅速疏散乘客，快速恢復線路的正常運營，把人員傷亡、運營損失降低到最低。

線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)的建立對高效、有序地處置突發(fā)事件十分必要。突發(fā)事件的處置需要聯(lián)合多個單位，相互高度配合才能提高整體應急能力，因此除了建設由信息資源、信息技術、保障體制等要素組成的線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)，還需從管理層面成立線網應急指揮中心，統(tǒng)一協(xié)調和指揮各不同部門和不同組織，發(fā)揮其在突發(fā)事件處置中的作用。對內部負責協(xié)調各線路間的行車調度方案，可以指揮大型換乘站的客流分離和疏導工作；對外部將負責將突發(fā)事件的整體情況上報至上級領導和市政府應急領導小組，且在需要時報請其他交通部門比如公交系統(tǒng)等配合完成客流的疏導和運輸工作[1]。

2 線網應急組織及系統(tǒng)層次結構

2.1 線網應急組織結構

城市軌道交通運營公司按照政府應急管理體制要求,從加強本企業(yè)內部事件、災難應急響應處理能力出發(fā),結合日常安全生產事件管理,成立3層企業(yè)線網應急組織結構，包括線網應急處置協(xié)調中心(network command center, NCC)、線路控制中心(operation control center, OCC)和事件現(xiàn)場臨時指揮部[2](見圖1)。

圖1 線網應急組織結構

2.1.1 線網應急處置協(xié)調中心

線網應急處置協(xié)調中心的主要責任是負責整個城市軌道交通網絡的列車調度和運營協(xié)調。在突發(fā)事件情況下，NCC指揮各線路應急指揮中心，啟動相應的應急預案，指揮事件現(xiàn)場指揮部盡快恢復運營，避免突發(fā)事件擴散；NCC對上級領導或者政府級應急指揮中心進行事件報送，必要時協(xié)調其他部門進行協(xié)助救援。

2.1.2 各線路應急控制中心

各線路OCC負責本線路列車調度和車站的客流組織工作。NCC與OCC是上下級關系，突發(fā)事件時，OCC將接報的突發(fā)事件信息報送NCC，并向指揮中心通報客流疏導的實時狀態(tài)，而NCC則根據(jù)實際情況調整疏導方案并下達指令，OCC接受NCC的應急指揮指令，兩者相互配合，共同構成應急指揮組織結構的主體。

2.1.3 事件現(xiàn)場指揮部

在發(fā)生突發(fā)事件后，在事件現(xiàn)場臨時建立事件現(xiàn)場指揮部，負責指揮現(xiàn)場事件處置、救援和善后等相關事宜。事件現(xiàn)場指揮部受OCC的直接領導，負責具體落實OCC下達的操作指令[2-3]。

2.2 應急處置協(xié)調系統(tǒng)層次結構

根據(jù)線網應急組織結構，以及考慮到城市軌道交通線網應急處置協(xié)調的具體業(yè)務需求，將系統(tǒng)劃分為4級結構，如圖2所示。

圖2 軌道交通應急處置層次結構

第1層，由軌道交通各條線路的車站級向線路(區(qū)域)控制中心OCC實時傳送專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)信息，上報突發(fā)事件信息。

第2層，由OCC采集、匯總本線路(區(qū)域)專業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)的信息，上傳至NCC；將接報現(xiàn)場的突發(fā)事件信息通過工作站報送NCC，接受NCC的應急指揮指令，參與指揮會商；承擔日常維護本線路所轄范圍的資源信息。

第3層，NCC企業(yè)級調用軌道交通各條線路的線網運營調度平臺、線網運營評估平臺、線網信息管理平臺和線網信息發(fā)布平臺等系統(tǒng)信息，對各條線路運營狀態(tài)實時監(jiān)視，實現(xiàn)運營監(jiān)管、應急管理、綜合協(xié)調等多項職能；必要時與OCC進行指揮會商、應急聯(lián)動。對上接受市政府級別以上的突發(fā)事件的應急指揮領導，與其他交通系統(tǒng)協(xié)調救援資源。

第4層，NCC政府級應急領導小組通過訪問NCC系統(tǒng)查看各條線路的運營信息、應急事件及處置進展等信息；必要時向NCC企業(yè)級提供其他交通系統(tǒng)信息，進行資源協(xié)調。

3 系統(tǒng)主體框架和功能

3.1 系統(tǒng)主體框架

線網應急處置及協(xié)調系統(tǒng)包括信息資源、技術、基礎設施等組成要素，通過對信息資源的融合、分析處理，實現(xiàn)對應急事件的信息傳遞、應急響應、應急處置及總結評估。主要由應用軟件系統(tǒng)、緊急事件處理室、傳輸及通訊設施組成，主體框架如圖3所示。

圍繞線網應急事件處置及協(xié)調的建設目標，結合日常數(shù)字化預案管理、模擬演練和資源管理的應急預防，以及戰(zhàn)時突發(fā)事件應急數(shù)字化處置和善后恢復，覆蓋運營應急綜合管理的功能需求，歸納建設內容，主要包括4個層面：應用軟件系統(tǒng)、硬件支持系統(tǒng)、緊急事件處理室及配套設施、通信傳輸及配套設施。

3.2 系統(tǒng)總體功能架構

線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)，遵循“平戰(zhàn)結合”的原則，充分利用地理信息系統(tǒng)(geographic information system, GIS)實現(xiàn)突發(fā)事件應急處置協(xié)調的各項功能，滿足NCC對突發(fā)事件應急處理及綜合協(xié)調的各項需求，包括：日常安全管理業(yè)務有關的“日常信息組團”、“資源管理”和“系統(tǒng)管理”；平時的預防準備“數(shù)字化預案管理”；以數(shù)字化應急處置為主線，進入“事件數(shù)字化處置”、“突發(fā)事件信息報送”、“總結評估”和“應急信息組團”，貫穿事前、事中、事后的全過程閉環(huán)管理的功能設計[4-5](見圖4)。

圖4 系統(tǒng)總體功能架構

3.2.1 數(shù)字化預案管理

主要實現(xiàn)數(shù)字化應急預案的相關管理功能，包括預案制定、預案電子化管理、預案演練與評估和預案分級分類管理等。

伯虎的這句話讓安文浩心里感到十分別扭，很是不爽。他暗自思忖，什么？感情聘任我，對于你們來講不是什么好事？難道我在公司里就這作用嗎？

3.2.2 應急資源管理

主要實現(xiàn)數(shù)字化應急預案的相關管理功能，提供應急物資儲備信息管理、應急組織機構管理、應急通訊錄管理、應急專家信息管理等。提供應急數(shù)字化處置相關調用接口，實現(xiàn)應急資源的關聯(lián)查詢，并提供數(shù)據(jù)交換接口，實現(xiàn)與外部其他應急相關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。

3.2.3 應急事件數(shù)字化處置

實現(xiàn)快速、準確、高效應對突發(fā)事件，并對突發(fā)事件進行總結和歸納。在應急事件數(shù)字化處置過程中，系統(tǒng)調用應急地理信息系統(tǒng)，在GIS地圖上直觀查看救援資源和地況地貌等信息；調用緊急呼叫系統(tǒng)進行快速信息上報；通過信息發(fā)布系統(tǒng)進行信息發(fā)布。

3.2.4 應急地理信息子系統(tǒng)

完成在既有GIS的基礎上增加救援資源的GIS應用和各模塊對地圖及有關功能的調用。充分發(fā)揮GIS功能，為應急事件數(shù)字化處置、應急資源管理和綜合信息展示服務。

3.2.5 信息組團

4 關鍵技術研究

4.1 信息組團

信息組團在線網的層面上，通過各種模板或者存儲信息，將車站、線路以及線網各個層級采集到的內容資源(主要包括音視頻文件、文本文件、圖片圖形、報告表格、運行過程圖等諸多信息)。根據(jù)線網業(yè)務以及事件的相關性，組成一套行之有效的規(guī)則，此規(guī)則規(guī)定了展示的內容、順序等因素，然后通過一系列的功能進行重新分類、組合和過濾及篩選，最后將對事件有決策或者指導意義的信息顯示出來，為線網的處置提供材料的支撐和決策的依據(jù)。

根據(jù)信息組團功能需求，設計自定義模式，實現(xiàn)監(jiān)視元素編輯與關聯(lián)映射，大屏資源規(guī)劃與管理，以及信息組團觸發(fā)條件編輯與執(zhí)行等功能，信息組團方案如圖5所示。

圖5 信息組團實現(xiàn)結構

圖5中，信息組團執(zhí)行器，通過閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)(closed circuit television, CCTV)控制代理和虛擬機獲取器獲取信息組團方案確定的數(shù)據(jù)信息，通過大屏控制代理執(zhí)行信息組團方案的展示；監(jiān)視元素編輯器主要實現(xiàn)監(jiān)視元素來源、安全控制、命名與描述等信息的設置與關聯(lián)；大屏布局管理器將大屏布局的各個顯示模式與監(jiān)視元素建立關聯(lián)，提供單個和組合屏幕預覽設置，并可保存為模板。

4.2 地理信息系統(tǒng)

利用專業(yè)的ArcGIS軟件，搭建GIS平臺。在服務端，利用ArcGIS Server提供地圖服務，客戶端采用Flex技術，完成地鐵圖層和救援資源圖層創(chuàng)建、描繪、地圖渲染，直接嵌入系統(tǒng)頁面，并能夠輕松地與頁面功能實現(xiàn)動態(tài)交互式操作，具有定期更新地圖數(shù)據(jù)的功能。

線網應急事件處置協(xié)調系統(tǒng)與GIS平臺的集成，可分為客戶端、服務層、GIS平臺層、空間數(shù)據(jù)引擎層、數(shù)據(jù)層5個部分(見圖6)。

圖6 GIS系統(tǒng)集成應用框架

4.2.1 數(shù)據(jù)層

通過ArcSDE軟件管理存儲在數(shù)據(jù)庫中的空間數(shù)據(jù)，同時利用ArcSDE的Replication技術在應急空間數(shù)據(jù)庫中建立GIS只讀數(shù)據(jù)版本，并將既有三維地圖文檔也保存在數(shù)據(jù)層中，供C/S客戶端調用。

4.2.2 GIS平臺層

采用ArcGIS Server、ArcEngine平臺。利用ArcGIS Server將地圖文檔發(fā)布為地圖服務，可供B/S客戶端調用。ArcGIS Engine主要用來開發(fā)三維瀏覽的C/S客戶端。

4.2.3 服務層

主要采用ArcGIS REST Service提供的基本地圖服務和基本地理信息分析功能，同時服務層還包括利用ArcObject組件為線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)開發(fā)提供復雜地理分析功能的服務。

4.2.4 客戶端

客戶端為滿足線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)要求采用B/S方式，主要利用ArcGIS Flex API開發(fā)具有良好客戶體驗和快速響應的B/S Flex程序。同時，利用服務層提供的各種分析服務完成滿足線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)要求的GIS功能。

4.3 預案數(shù)字化

預案數(shù)字化是將現(xiàn)有的文本預案經過處理、轉換為按照一定結構組合的可操作的數(shù)字化信息，形成數(shù)字化預案的過程。根據(jù)預案的人員組織架構、崗位職責及救援措施、處置流程、處置要點和關聯(lián)資源等進行屬性設置，實現(xiàn)預案與突發(fā)事件本身屬性的匹配，從而實現(xiàn)突發(fā)事件的數(shù)字化處置。

預案數(shù)字化的關鍵步驟包括應急資源庫建立、預案分級分類管理、建立數(shù)字化預案模板和數(shù)字化預案的生成4個步驟：

1) 建立應急資源庫。應急資源庫包括應急組織機構、應急通訊錄、應急群組、救援措施庫、處置流程庫、處置要點庫、救援資源庫等。應急資源庫為預案數(shù)字化提供基礎數(shù)據(jù)支撐。

2) 預案分級分類管理。按事件處置層級將預案分為線網級預案、線路級預案和車站現(xiàn)場處置級預案3類；依據(jù)國家突發(fā)事件分級體系，按照事件影響范圍和危害程度等因素，將預案響應等級依次分級為：特別嚴重突發(fā)事件(Ⅰ級)、嚴重突發(fā)事件(Ⅱ級)、較重突發(fā)事件(Ⅲ級)和一般突發(fā)事件(Ⅳ級)。建立分級分類的預案體系實現(xiàn)了預案匹配的高效性。

3) 建立數(shù)字化預案模板。在應急資源庫中抽取共用的應急領導小組、處置流程、處置要點、救援資源等；對預案模板也可以根據(jù)具體需求自定義增加預案的要素。建立的數(shù)字化預案模板，為預案數(shù)字化的快速生成起到了很大作用。

4) 數(shù)字化預案的生成。建立數(shù)字化預案數(shù)據(jù)結構，包含預案的屬性，如應對事件類型、預案級別、環(huán)境條件等，建立視圖關聯(lián)，即對“何種事件在何種環(huán)境條件下啟動何種預案級別”建立搜索鏈表。

系統(tǒng)對數(shù)字化的預案處置流程、操作要點、救援措施和救援資源等，根據(jù)搜索條件，能夠快速組建滿足確定的事件類型、預案等級、涉及各處置層級崗位的具體處置流程和操作要點，以及需要調用的資源和救援力量，實現(xiàn)預案數(shù)字化以及應急事件數(shù)字化處置。

5 結語

城市軌道交通線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)的建設,對全面提高城市軌道應急管理水平和線網調度人員應對突發(fā)事件的快速響應處理能力具有十分重要的意義。線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)并非是獨立的系統(tǒng)，需要通過數(shù)據(jù)采集平臺獲取CCTV、火災自動報警系統(tǒng)(fire alarm system, FAS)、環(huán)境與設備監(jiān)控系統(tǒng)(building automation system, BAS)、電力監(jiān)控系統(tǒng)(power supervision control and data acquisition, PSCADA)、列車自動監(jiān)控(automation train supervision, ATS)、自動售檢票(automatic fare collection, AFC)、票務清算中心(clearing center, ACC)等系統(tǒng)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，發(fā)揮綜合監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的最大作用，為城市軌道交通安全運營提供輔助決策[6]，因此，在線網應急處置協(xié)調系統(tǒng)建設過程中，需要同步建設數(shù)據(jù)采集平臺和數(shù)據(jù)中心，充分利用線網資源來提高線網應急事件處置的能力。

[1] 張銘，徐瑞華，楊珂.城市軌道交通網絡運營組織協(xié)調性研究[J].城市軌道交通研究，2007,10(11):44-48.

[2] 李軍.地鐵運營多層級應急指揮系統(tǒng)的研發(fā)與實現(xiàn)[J].都市快軌交通,2013，26(1):29-32.

[3] 蔡蔚.上海城市軌道交通遠景網絡化建設的實踐與思考[J].城市軌道交通研究，2011,14(9):6-8.

[4] 劉光武.城市軌道交通應急平臺建設研究[J].都市快軌交通，2009，22(1):12-15.

[5] 于革，賈利民，秦勇，等.城市軌道交通應急處置決策支持系統(tǒng)研究[J].鐵路計算機應用，2013，22(7):40-43.

[6] 徐瑞華，滕靖.城市軌道交通網絡應急指揮輔助決策支持系統(tǒng)的相關問題研究[J].城市公用事業(yè)，2010,24(3):1-4.

(編輯：曹雪明)

Research on the Network Emergency Treatment and Coordination System for Urban Mass Transit

Liu Yangxue

(Institute of Computing Technologies, China Academy of Railway Sciences, Beijing, 100081)

The network emergency treatment and coordination system is composed of information resources, information technology and infrastructure. On the basis of the integration and analysis of information resources, this system implemented the function of accident information transfer, accident response, emergency treatment and accident summary. Research on the network emergency organization of urban mass transit, system hierarchy structure, system framework and the overall function structure were put forward, and some key techniques are presented which are used in the process of the system development. The application of these techniques provided visualization of the resource allocation for the network emergency treatment and coordination system. It realized system automatic linkage to obtain the event decision making information, and implemented digital emergency treatment by the flexible digital plans, which provided the disposal process of intelligent guidance to improve the emergency response ability. Finally, some problems were pointed out in the system construction.

urban mass transit; network emergency treatment; information group; plan digitalization

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.05.011

2016-03-09

2016-03-29

劉陽學，男，碩士研究生，從事城市軌道交通信息集成研究，liuyangxue@139.com

北京市科技計劃課題(Z151100001315002)

1672-6073(2016)05-0055-05

U231

A