面向城市軌道交通突發(fā)事件的情景構建方法研究

方 鋮, 朱 琳, 莊異凡, 謝景捷, 陳麗萍

(1.上海申通地鐵集團有限公司 上海軌道交通路網運營調度指揮中心, 上海 201100;2.上海工程技術大學 城市軌道交通學院, 上海 201620)

收稿日期: 2023-08-20.

基金項目: 上海市青年科技英才揚帆計劃項目(21YF1415800).

作者簡介: 方鋮(1997—), 男, 碩士, 研究方向為軌道交通安全,調度員應急處置優(yōu)化等. E-mail: 784682983@qq.com.

0 引言

軌道交通突發(fā)事件種類繁多,情景要素及其狀態(tài)復雜. 在突發(fā)事件的處置過程中,決策者需根據(jù)現(xiàn)場傳遞的信息、設備的狀態(tài)信息等快速完成對突發(fā)事件原因的判斷以及事件情景的構建,這是做出正確決策、盡快恢復正常運營的關鍵. 而當前軌道交通突發(fā)事件的描述處于非結構化階段,且調度員需要在短時間內對時間和空間內獲取的存在信息冗余的大量信息進行提取和分析,不利于進行快速的情景構建和決策的制定. 因此,探索有效的情景構建技術,對提升緊急情況下調度指揮效能有重要意義.

目前,情景構建技術在應急管理領域得到了廣泛應用. 王旭坪[1]對非常規(guī)突發(fā)事件的情景構建與方法體系進行研究. 林琳[2]建立了基于情景構建的風險溝通策略. 王月臣等[3-4]通過情景構建技術對應急處置預案及應急預案體系進行優(yōu)化. 鄭登鋒[5]基于情景構建設置了多場景的應急演練. 但大部分研究中所構建的情景模型相對宏觀,運用到軌道交通突發(fā)事件的情景構建中存在部分不適用性.

本文在分析軌道交通突發(fā)事件特征的基礎上,對突發(fā)事件進行情景拆分,構建了突發(fā)事件情景要素體系,并提出引入情景地圖對突發(fā)事件進行情景構建. 最后選用列車故障救援案例進行分析,驗證了所提出方法的有效性和可行性.

1 軌道交通突發(fā)事件特征分析

軌道交通突發(fā)事件影響因素眾多,即使是同一類型的突發(fā)事件,其受線路條件、發(fā)生地點、發(fā)生時間等因素的不同,也會對應急處置造成不同程度的影響,具有突發(fā)性與不確定性、連帶性和蔓延性等特點.

盡管軌道交通突發(fā)事件種類繁雜,但不同類型的突發(fā)事件具有相同的處置機制和決策特點. 即承災體狀態(tài)的變化代表著突發(fā)事件的開始,調度員首先需要通過ATS面板或聯(lián)動崗位的報告確認承災體的狀態(tài),根據(jù)承災體的狀態(tài)判別事故發(fā)生的原因,并協(xié)助、協(xié)調事故現(xiàn)場崗位進行故障排除工作,若故障排除或承災體的狀態(tài)能維持列車的運行,調度員則采取非正常行車手段對故障區(qū)段進行行車調整;若承災體狀態(tài)導致線路中斷運營,調度員則需聯(lián)系搶修部門對故障區(qū)段進行搶修并對乘客進行疏散. 同時,在事故發(fā)生后對非故障區(qū)段進行運營調整,盡量使列車間隔維持在均衡狀態(tài),直至運營恢復正常,處置過程示意圖如圖1所示. 這就為突發(fā)事件的拆分提供了條件.

圖1 軌道交通突發(fā)事件處置過程模塊描述

2 軌道交通突發(fā)事件情景構建模型

2.1 情景要素體系的建立

一般突發(fā)事件信息收集的難點在于信息的廣泛性、多源異構性并伴有大量冗余,同時需要剔除錯誤信息. 情景要素的提出有助于提高決策者對情景的認識,因為情景要素使決策者專注于更具體的決策問題,提高對信息的理解和處理效率.

情景要素的提取和獲得是突發(fā)事件情景構建與推演的前提與基礎. 完整的突發(fā)事件包含不同的發(fā)展階段,不同階段中影響情景下一步發(fā)展和演化的情景要素取值存在差異,不同要素對情景演化的影響程度也不盡相同. 恰當選取情景構建的關鍵要素,并研究關鍵要素取值變化對決策者應急決策的影響作用機理,從而有效構建各要素相互交織和影響的情景鏈,盡可能完整地體現(xiàn)突發(fā)事件發(fā)展演化過程中一系列情景之間的轉換過程.

本文基于災害學理論對軌道交通突發(fā)事件情景要素進行識別,從單一歷史案例中分析并提取案例中的情景要素對象及其變化狀態(tài),并進行情景要素的分類. 在對大量案例的分析處理過程中,完成相同情景要素的合并以及要素取值集合的確立,從而建立相對完整的突發(fā)事件情景因素體系,梳理結果如圖2所示.

圖2 突發(fā)事件情景要素體系

2.2 軌道交通突發(fā)事件情景拆分

情景是對未來情形以及能使事態(tài)由初始狀態(tài)向未來狀態(tài)發(fā)展的一系列事實描述[6]. 完整突發(fā)事件過于復雜,但這些事件總是由單個或1組情景片段組成,并通過情景片段之間的聯(lián)系來表達突發(fā)事件的發(fā)展. 因此,本文將完整的突發(fā)事件作為1個整體,對突發(fā)事件進行基于關鍵情景要素的情景拆分,將突發(fā)事件合理地片段化,把基于“事件”分析轉變成基于“情景”分析. 基于情景分析決策過程可觸發(fā)特定的決策,提高決策者的情景意識,因為情景可使決策者關注更具體的決策問題,有助于預測當前形勢可能的未來[7]. 拆分后的情景可深入事件內部進行分析,保持了事件的完整性、結構性和演化規(guī)律[8],降低了事件的復雜度.

拆分后,突發(fā)事件中單個情景由情景要素、決策點、關鍵情景要素以及應對方案構成. 情景要素是表示突發(fā)事件狀態(tài)的關鍵特征,情景要素的狀態(tài)反映了突發(fā)事件狀態(tài)的變化[7]. 同一突發(fā)事件下不同情景之間存在著順序關系和因果關系,每1個情景都是某個決策點在空間上的展開. 決策點是指在突發(fā)事件的某個情景處置過程中或處置完成后,依據(jù)不同的決策條件面臨著不同的決策選擇,其決策依據(jù)為關鍵情景要素形成的集合,決定了整個情景的應對方案選擇. 關鍵情景要素的提出是因為,事件發(fā)生過程中不是所有的情景要素都需關注,只需關注影響當前情景決策的關鍵影響、關鍵作用的情景要素. 且決策者不可能同時針對所有時間點上的情景進行決策,而只能在事件的進展過程中基于不同階段決策點的具體情景進行決策[9]. 所以,決策者所要關注的是在某一情景決策點上那些狀態(tài)發(fā)生變化的情景要素,這些要素稱之為關鍵情景要素,不同情景的關鍵情景要素不盡相同. 應對方案即決策者依據(jù)關鍵情景要素做出決策后所采取的處置措施.

情景之間聯(lián)系的紐帶為決策點,情景的關鍵情景要素狀態(tài)是在決策點所做出的決策的依據(jù),關鍵情景要素狀態(tài)的變化意味著決策依據(jù)的不同,進而改變事件的發(fā)展路徑. 且調度員進行基于情景的階段性處置時,需要完成“確定關鍵情景要素狀態(tài)→做出決策→采取應對措施”的處置過程. 本文以事件發(fā)展過程中出現(xiàn)新的關鍵情景要素或關鍵情景要素狀態(tài)發(fā)生變化的時間點作為突發(fā)事件情景拆分的劃分點,更加符合實際的決策過程.

在上述模型中,情景是從突發(fā)事件中提取出來的,突發(fā)事件由多個情景片段組成,不同的突發(fā)事件可包含相同的情景. 同樣,情景要素是從情景中提取出來的. 1個完整的突發(fā)事件,根據(jù)突發(fā)事件本身的特征,以出現(xiàn)新的關鍵情景要素或關鍵情景要素狀態(tài)發(fā)生變化的時間點為劃分點,拆分成若干情景,其中每個情景的開始以該情景中出現(xiàn)新的關鍵情景要素或關鍵情景要素狀態(tài)發(fā)生變化的起始點為準,情景的結束以情景的消失或當前階段的處置任務結束為準.

突發(fā)事件的情景拆分如式(1)(2)所示.

CN={SN-1,SN-2,…,SN-i}(i=1,2,3,…;N=1,2,3…)

(1)

SN-i={Ak1-i,KAk1-i,Ak2-i,Di}(i=1,2,3…)

(2)

式中,CN為第N個突發(fā)事件;S為突發(fā)事件拆分成的情景;SN-i為突發(fā)事件N被拆分成的第i個情景;Ak1-i為情景i的情景要素;KAk1-i為情景i的關鍵情景要素,單個情景的關鍵情景要素可為單個也可為多個,且KAk1-i∈Ak1-i;Ak2-i為情景i的應對方案;Di為情景i的決策點,其決策依據(jù)為KAk1-i,如圖 3所示.

圖3 突發(fā)事件情景拆分

2.3 基于情景地圖的情景構建

圖4 突發(fā)事件的一般情景拆分

在突發(fā)事件中,事件隨著時間和人為干預而發(fā)展.對于事件的情景拆分,其基本形式如圖4所示.即以時間為軸,在劃分點處對事件進行拆分,形成時間序列的情景鏈[10].但對于軌道交通突發(fā)事件而言,相鄰情景之間不一定都是接續(xù)關系,可能出現(xiàn)某個情景并未結束,下個情景已經開始的情況.在某 1個時間點可能有2個或以上的情景同時進行.因此,為對軌道交通突發(fā)事件進行更加貼切地描述,降低事件的復雜度,將對事件的情景拆分進行優(yōu)化,構建對事件的情景拆分和描述的情景地圖[11].突發(fā)事件情景的拆分可表示為如圖5所示的事件情景地圖.事件情景拆分后,各情景相對獨立.情景地圖能從橫向上反映單個情景的時間序列關系,從縱向反映情景與情景的并行獨立關系,將原本對整體事件的決策轉換成基于“情景”的決策,使得原本動態(tài)、復雜的事件轉變?yōu)殪o態(tài)、復雜程度相對較低的情景.

圖5 軌道交通突發(fā)事件情景地圖

3 案例分析

3.1 列車故障救援的情景拆分

為驗證情景拆分思想對于軌道交通突發(fā)事件的適用性,本文選取列車故障救援事件作為分析案例,對情景拆分過程進行闡述.

根據(jù)列車故障救援的事故特征,在已構建的情景要素體系的基礎上,建立了針對列車故障救援的情景要素及其狀態(tài)取值,如表1所示.同時,在構建了列車故障救援基本流程的基礎上,將列車故障救援分為救援前準備(S1)、救援連掛(S2)、連掛后退出運營(S3)、運營調整(S4)4個情景,具體情景拆分、每個情景的關鍵影響因素及一般流程如表2所示.

表1 列車故障救援情景要素

表2 列車故障救援一般流程

3.2 列車故障救援的情景構建

基于以上分析,分別選取傳統(tǒng)線路救援車故障車處于同一區(qū)間、傳統(tǒng)線路故障車處于站臺且與救援車并不在同一區(qū)間、全自動線路故障車處于區(qū)間救援車不在同一區(qū)間3個案例,其情景的關鍵情景要素狀態(tài)取值如表3所示. 將3個案例帶入上述拆分的情景中進行以時間為軸的過程描述,如圖6所示,基于情景地圖的情景構建如圖7所示.

表3 列車故障救援案例關鍵情景要素信息

圖6 3個列車故障救援案例過程描述

圖7 3個列車故障救援案例情景地圖

3.3 結果分析

結合以上分析,當關鍵情景要素狀態(tài)改變時,會導致相同情景中出現(xiàn)新增操作、操作順序改變、操作時間改變、運營調整的手段和方案改變等差異. 對突發(fā)事件進行情景拆分,片段性表達事件發(fā)生過程,使得處置過程更加清晰、明朗,減少了信息的冗余,能為關鍵情景要素與應對方案間的對應關系研究以及案例間的對比提供基礎. 同時,片段化的表達使得原本復雜的完整突發(fā)事件變得相對簡潔,使得完整過程的動態(tài)變化轉變成多個靜態(tài)片段的組合,有利于決策者對當前事發(fā)態(tài)勢的理解,一定程度上降低了決策難度.

4 結論

在分析了軌道交通突發(fā)事件特點的基礎上,構建了適用于軌道交通突發(fā)事件的情景要素體系,一定程度上提高決策者完成突發(fā)事件情景構建的效率,提出了面向軌道交通突發(fā)事件情景構建模型,對突發(fā)事件的情景推演、情景模擬具有一定意義,為數(shù)字化案例庫的建設奠定了研究基礎. 該理論方法體系的建立可為軌道交通決策者提供有力的決策支持.