基于WEB技術(shù)的地鐵安全保護區(qū)隧道設(shè)施內(nèi)外關(guān)聯(lián)技術(shù)研究

朱丹丹　陸航　何喆卿

【摘 要】目前，地鐵隧道洞內(nèi)結(jié)構(gòu)病害檢查管理與地鐵安全保護區(qū)隧道設(shè)施保護管理上各自獨立，導(dǎo)致洞內(nèi)病害信息與洞外巡檢信息無法進行實時的交互與分析，無法對地鐵隧道整體結(jié)構(gòu)安全進行全方位的把握。文章基于Web Service技術(shù)和Java編程語言，通過對地鐵安全保護區(qū)隧道設(shè)施內(nèi)外關(guān)聯(lián)技術(shù)的研究，實現(xiàn)了隧道結(jié)構(gòu)洞內(nèi)外信息的實時關(guān)聯(lián)與獲取，在險情及重大病害情況下可第一時間查詢并分析其產(chǎn)生的內(nèi)外因素，進而為南京地鐵結(jié)構(gòu)運營期安全與控制提供信息化數(shù)字化手段，并為南京地鐵隧道地下結(jié)構(gòu)數(shù)字化平臺提供基礎(chǔ)。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道；洞內(nèi)結(jié)構(gòu)檢查；洞外路面巡檢；內(nèi)外關(guān)聯(lián)技術(shù)；智能管理系統(tǒng)

中圖分類號： U231 文獻標(biāo)識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）29-0008-003

【Abstract】At present， the inspection and management of structural damage in underground tunnels and the protection and management of tunnel facilities in subway safety protection zones are independent. As a result， it is impossible to conduct real-time interaction and analysis of the disease information in the tunnels and the inspection information outside the tunnels， Security in all directions. Based on the Web Service technology and the Java programming language， through the research on the inside and outside related technology of the tunnel security tunnel in the subway， real-time correlation and acquisition of inside and outside information of the tunnel structure are realized. In the case of dangerous conditions and major diseases， Analyzes its internal and external factors， and then provides information digitization means for the safety and control of Nanjing metro structure operation period and provides the foundation for the digital structure of underground structure of Nanjing metro tunnel.

【Key words】Subway tunnel； Inspection of structures in the tunnel； Patrolling of pavement outside the tunnel； Related technology inside and outside； Intelligent management system

0 背景

地鐵隧道是城市軌道交通的載體，在城市現(xiàn)代化建設(shè)過程中起到無可替代的作用。地鐵隧道建設(shè)期投資大，動輒上百億元的投資；運營期影響范圍大，某一段隧道的停運都可能給上數(shù)十萬人出行造成影響[1-3]。因此，對運營地鐵隧道結(jié)構(gòu)安全狀態(tài)的把握至關(guān)重要，不僅需要檢查統(tǒng)計隧道結(jié)構(gòu)的自身病害，還要對影響隧道結(jié)構(gòu)安全的周邊項目進行巡查管理，只有兩方面同時入手，數(shù)據(jù)共享、關(guān)聯(lián)分析，才能達到全面掌握隧道結(jié)構(gòu)安全的目的。然而目前地鐵隧道結(jié)構(gòu)管養(yǎng)方面仍存在以下一些問題：

（1）隨路網(wǎng)擴張安全保護區(qū)受控/違規(guī)項目日益增多

伴隨著建設(shè)里程的增長，軌道交通安全保護區(qū)范圍也隨之增長，地鐵帶動城市的發(fā)展與建設(shè)，在軌道交通安全保護區(qū)內(nèi)受控監(jiān)護項目與違規(guī)項目也會隨之而不斷新增，然而這些外界因素會對軌道交通設(shè)施結(jié)構(gòu)造成影響會在軌交運營期以結(jié)構(gòu)變形的形式體現(xiàn)出來。

（2）運營期結(jié)構(gòu)變形加劇

軌道交通設(shè)施結(jié)構(gòu)的變形除了外界安全保護區(qū)內(nèi)人為施工因素，還包括地質(zhì)不均勻、自然水土流失等；從內(nèi)在原因分析造成結(jié)構(gòu)變形的原因還在于其施工后的本體結(jié)構(gòu)固結(jié)沉降、運營期列車震動以及結(jié)構(gòu)滲漏水病害的原因。

（3）軌道交通結(jié)構(gòu)病害日益增多

軌道交通結(jié)構(gòu)病害是軌道交通結(jié)構(gòu)傷損最直觀的表征現(xiàn)象，在長期的自然環(huán)境和使用環(huán)境的雙重作用下，隧道會隨著運營時間推移出現(xiàn)不同程度的襯砌裂縫、變形以及滲漏水等病害。

（4）地鐵設(shè)施保護過程中，無法關(guān)聯(lián)外部信息與地鐵設(shè)施本體信息，設(shè)施結(jié)構(gòu)安全現(xiàn)狀無法直觀把握

軌道交通設(shè)施結(jié)構(gòu)在洞內(nèi)結(jié)構(gòu)檢查過程中可以獲悉其本體病害、養(yǎng)修及空間位置信息；全保護區(qū)洞外巡查可以獲悉其監(jiān)護項目、違規(guī)項目及空間位置信息，然而在實際日常生產(chǎn)過程中時常遇到的問題在于每當(dāng)險情發(fā)生的時候我們無法有效快速的把洞內(nèi)外信息與該險情發(fā)生位置的地質(zhì)、監(jiān)測、標(biāo)圖等環(huán)境信息快速且有效的結(jié)合。

1 安保區(qū)隧道設(shè)施內(nèi)外關(guān)聯(lián)技術(shù)總體思路

1.1 安保區(qū)地鐵及環(huán)境信息數(shù)字化

隨著軌道交通的迅速發(fā)展，地鐵隧道網(wǎng)絡(luò)化日臻完善，運營里程迅速增加，并且地鐵隧道結(jié)構(gòu)的使用壽命也逐漸增加，病害信息和安保區(qū)內(nèi)施工項目將成幾何倍數(shù)的增加，完全依靠人工對地鐵本體結(jié)構(gòu)與安保區(qū)施工項目信息之間的關(guān)聯(lián)作出及時的獲取與統(tǒng)計，并制定針對性的分析報告幾乎是不可能的，必須借助信息化和數(shù)字化技術(shù)，實現(xiàn)信息的快速、科學(xué)統(tǒng)計與分析。endprint

1.2 地鐵結(jié)構(gòu)與安保區(qū)信息關(guān)聯(lián)

將地鐵結(jié)構(gòu)信息和安保區(qū)內(nèi)施工項目信息的獲取進行電子化同步，可以減少中間處理環(huán)節(jié)，提高信息的時效性和準確性[4]。通過手持終端，現(xiàn)場調(diào)查人員將地鐵結(jié)構(gòu)線路CAD直接以電子信息的形式保存到手持終端中，不再需要外業(yè)人員的查找資料、反復(fù)對比，可以節(jié)省大量的工作時間，減少信息獲取的時間周期，巡查結(jié)束后可及時上傳匯總巡查成果，提高信息的時效性；并且通過減少外業(yè)人員的信息錄入環(huán)節(jié)，消除工作交接錯誤及遺漏信息的可能性，提高信息的準確性。

2 內(nèi)外關(guān)聯(lián)關(guān)鍵技術(shù)研究

目前地鐵隧道洞內(nèi)結(jié)構(gòu)病害檢查管理與地鐵安全保護區(qū)隧道設(shè)施保護管理工作上各自獨立，導(dǎo)致洞內(nèi)病害信息與洞外巡查信息無法進行交互關(guān)聯(lián)與分析，進而導(dǎo)致無法對地鐵隧道整體結(jié)構(gòu)安全進行全方位的把握。因此如何使兩者之間的數(shù)據(jù)進行交互是研究的重點，建立地鐵安全保護區(qū)隧道設(shè)施內(nèi)外關(guān)聯(lián)系統(tǒng)無疑是解決問題的關(guān)鍵所在。

根據(jù)使用者的需求，利用高精度定位功能手持路面巡查終端進行路面巡查時，使用者可直接在終端內(nèi)查看當(dāng)前所在位置與地鐵本體結(jié)構(gòu)位置的關(guān)系，此外，終端還可對巡查人員的巡查路徑、巡查軌跡進行考勤，手持終端最主要的就是記錄功能，包括項目信息巡查記錄、核查整改等功能。終端還可進行距離及項目面積的自動測量測算。

2.1 基于Web Service技術(shù)的系統(tǒng)集成

根據(jù)系統(tǒng)需求，系統(tǒng)建設(shè)分為終端及WEB端兩部分組成，如何使移動智能終端與Web管理系統(tǒng)實現(xiàn)有效交互，Web Service成為了必然的選擇[5]。

Web Service是基于網(wǎng)絡(luò)的、分布式的模塊化組件，它執(zhí)行特定的任務(wù)，遵守具體的技術(shù)規(guī)范，這些規(guī)范使得Web Service能與其他兼容的組件進行互操作。高精度定位功能手持路面巡查終端通過系統(tǒng)提供的Web Service接口，和服務(wù)器進行通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳以及更新操作。

系統(tǒng)中與手持路面巡查終端交互的Web Service接口包括：下載用戶信息、用戶密碼修改、上傳巡查任務(wù)開始信息、上傳項目信息、上傳項目圖片信息、上傳項目視頻信息、上傳巡查人員考勤信息等。

2.2 安保區(qū)違規(guī)項目位置判定技術(shù)

針對安全保護區(qū)內(nèi)違規(guī)項目的位置判定主要包括坐標(biāo)判定、距離判定和面積判定，手持路面巡查終端中內(nèi)嵌線路結(jié)構(gòu)的CAD圖，包括車站輪廓、車站紅線、區(qū)間中心軸線和區(qū)間紅線，如圖1所示。使用人員可通過手持路面巡查終端，觀察違規(guī)項目在CAD底圖上的所處位置，進而直接判斷該項目是否所處安保區(qū)內(nèi)。

2.2.1 坐標(biāo)判定

手持路面巡查終端采用的是具有高精度GPS/BD定位功能的硬件設(shè)備，通過衛(wèi)星可對使用終端所在位置進行坐標(biāo)定位。

2.2.2 距離判定

一旦確定違規(guī)項目屬于安保區(qū)內(nèi)，使用人員即可對該項目區(qū)域外輪廓進行角點采集，手持巡查終端可自行對其計算出其與地鐵線路之間的距離。

2.2.3 面積判定

根據(jù)三點成面法，手持巡查終端至少需要采集三個角點，如圖2所示，方可形成一個面。根據(jù)每個角點的坐標(biāo)，手持路面巡查終端可自行計算出該項目的面積大小，避免有些違規(guī)項目因施工條件限制無法進行準確測量。

2.3 WEB端及終端研發(fā)

地鐵安全保護區(qū)隧道設(shè)施內(nèi)外關(guān)聯(lián)系統(tǒng)主要可以分為WEB端、終端APP及預(yù)留接口三部分內(nèi)容。其系統(tǒng)主要功能模塊架構(gòu)如圖3所示。

2.3.1 WEB端設(shè)計

WEB端（或網(wǎng)頁端），其功能模塊主要包括以下功能模塊：（1）巡查任務(wù)；（2）巡查成果。

任務(wù)發(fā)布模塊可輸入任務(wù)名稱、選擇巡查類型、實施人員、協(xié)同人員、起止時間、巡查的范圍等。

巡查任務(wù)發(fā)布后，系統(tǒng)可自動將該任務(wù)派發(fā)給終端APP，任務(wù)實施人員可在終端APP按任務(wù)信息開始巡查。

任務(wù)實施人員完成巡查工作后，將巡查結(jié)果上傳至WEB端，用戶可在任務(wù)跟蹤模塊中對巡查過程信息進行查看下載。

任務(wù)跟蹤主要目的是反饋任務(wù)執(zhí)行的情況，以及便于用戶隨時檢查任務(wù)是否已完成。主要體現(xiàn)為列表形式，用戶可在列表中看到每個巡查任務(wù)的執(zhí)行情況，包括巡查實際的起止時間、是否巡查到施工項目、每個施工項目的具體情況，同時可根據(jù)巡查情況自動生成巡查記錄單。

巡查項目跟蹤模塊，如圖4所示。用戶可通過信息檢索快速有效地搜索到所需查看的項目，以及項目的具體信息。

2.3.2 路面巡查終端APP設(shè)計

終端APP（或數(shù)據(jù)采集端），主要包括以下功能模塊：（1）定位測距；（2）巡查信息；（3）數(shù)據(jù)采集。其主要架構(gòu)如圖5所示。

3 結(jié)論

文章基于Web Servicer技術(shù)和JAVA語言，進行了地鐵安全保護區(qū)隧道設(shè)施內(nèi)外關(guān)聯(lián)技術(shù)的搭建和手持巡查終端APP的開發(fā)研究，不僅在地圖上固化了地鐵安全保護區(qū)內(nèi)車站輪廓、車站上下行紅線、區(qū)間中心軸線、區(qū)間紅線，還建立了地鐵安全保護區(qū)內(nèi)巡查任務(wù)和項目信息標(biāo)準，規(guī)范了項目信息的記錄格式與內(nèi)容，提高了地鐵安全保護區(qū)內(nèi)施工項目信息的準確度和規(guī)范化，還實現(xiàn)了項目信息獲取與電子化的同步，減少了中間處理環(huán)節(jié)，極大地方便了后期數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，節(jié)省了大量人力、物力成本，提高了項目信息的時效性與準確性，同時也為地鐵結(jié)構(gòu)安全信息化、科學(xué)化奠定了基礎(chǔ)。

【參考文獻】

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