城市軌道交通應(yīng)急處置決策支持系統(tǒng)研究

于 革，賈利民，秦 勇，王子洋

（北京交通大學(xué) 軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044）

與道路交通方式相比，城市軌道交通系統(tǒng)具有運(yùn)量大、效率高、占地少、能耗少、污染少、準(zhǔn)點(diǎn)率高、舒適性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，在解決城市交通問(wèn)題方面發(fā)揮著非常重要的作用，是大城市公共客運(yùn)交通系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)營(yíng)的安全性也日益成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。當(dāng)緊急事件發(fā)生，要及時(shí)地發(fā)出預(yù)警信息，并迅速進(jìn)行事故故障處理，安全地疏散客流，就必須建立完善、有效的應(yīng)急處置機(jī)制[1]。建立城市軌道交通的應(yīng)急處置決策支持系統(tǒng)，對(duì)于提升城市軌道交通系統(tǒng)的應(yīng)急應(yīng)變能力具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

1 系統(tǒng)功能分析

決策支持系統(tǒng)（decision support system，DSS）的概念是在20世紀(jì)70年代初提出來(lái)的，最初稱為“管理決策系統(tǒng)”，并被視為管理信息系統(tǒng)的一部分。目前，DSS已在理論探討和實(shí)際應(yīng)用諸方面取得了巨大的進(jìn)步，發(fā)展成為信息系統(tǒng)的一個(gè)獨(dú)立層次。DSS具有比電子數(shù)據(jù)處理（electronic data processing，EDP）和管理信息系統(tǒng)（management information system，MIS）更為強(qiáng)大的功能[2]。

城市軌道交通應(yīng)急處置決策支持系統(tǒng)基于城市軌道交通應(yīng)急預(yù)案的決策支持系統(tǒng)，主要包含以下幾個(gè)主要功能。

1.1 路網(wǎng)信息管理

路網(wǎng)信息包括靜態(tài)的基礎(chǔ)地理信息和動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息等，各種信息的來(lái)源、顯示方式、內(nèi)容格式等各不相同。為實(shí)現(xiàn)后續(xù)的各種智能化輔助決策功能，系統(tǒng)首先需將路網(wǎng)中數(shù)量巨大、種類各異的信息綜合管理起來(lái)，通過(guò)在各種信息之間建立層次索引關(guān)系，使它們彼此相互融合、相互關(guān)聯(lián)，最終達(dá)到整合信息資源、方便用戶查看的目的。

1.2 實(shí)時(shí)指揮輔助決策

指揮中心的重要工作內(nèi)容之一就是在突發(fā)事件時(shí)制定事故處置方案并下發(fā)給路網(wǎng)各部門落實(shí)執(zhí)行。為此，作為主要功能之一，系統(tǒng)必須能夠輔助決策者制定事故處置方案，并根據(jù)事故處理流程全程監(jiān)控方案的執(zhí)行情況和執(zhí)行效果，最終實(shí)現(xiàn)涵蓋方案生成、過(guò)程監(jiān)控、信息反饋、方案調(diào)整、事后總結(jié)等全過(guò)程的實(shí)時(shí)指揮輔助決策功能。

1.3 事件影響分析

在對(duì)事故發(fā)生地進(jìn)行實(shí)時(shí)指揮的同時(shí)，指揮中心還需要考慮事故對(duì)線網(wǎng)的影響情況。根據(jù)突發(fā)事件對(duì)線網(wǎng)影響的不同，系統(tǒng)考慮突發(fā)大客流和突發(fā)區(qū)間中斷兩種情況，分析這兩種情況下客流在線網(wǎng)中的分布變化情況，從而判斷線網(wǎng)中各線的既有開(kāi)行方案對(duì)突發(fā)事件的適應(yīng)能力。通過(guò)給出事件對(duì)線網(wǎng)的影響分析報(bào)告，幫助決策人員調(diào)整線路開(kāi)行方案，評(píng)估線網(wǎng)的能力。

1.4 網(wǎng)絡(luò)通信

應(yīng)急處置涉及到地域上分散的眾多部門，而方便快捷的網(wǎng)絡(luò)通信就成為保障處置工作順利進(jìn)行的重要前提。系統(tǒng)需充分利用現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)，將地域上分散的車站、區(qū)間、各種設(shè)施設(shè)備等的實(shí)時(shí)狀態(tài)信息傳遞給各級(jí)管理決策層，并將決策者的指令迅速下發(fā)給指定部門，實(shí)現(xiàn)信息通暢快捷的雙向流通和大范圍的信息共享。

此外，系統(tǒng)要兼顧正常運(yùn)營(yíng)情況下的線網(wǎng)監(jiān)控和非正常情況下的應(yīng)急處置兩種功能需求。在正常運(yùn)營(yíng)時(shí)，系統(tǒng)在路網(wǎng)信息管理功能中將線網(wǎng)的各種監(jiān)控信息按用戶設(shè)定的模式進(jìn)行循環(huán)切換，從整體上監(jiān)控線網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)，記錄線網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)信息。在突發(fā)事件時(shí)，綜合利用系統(tǒng)的路網(wǎng)信息管理、實(shí)時(shí)指揮輔助決策、事件影響分析和網(wǎng)絡(luò)通信等功能，輔助指揮人員分析事故影響程度、制定處置方案、指揮和監(jiān)控處置過(guò)程等，從而確保乘客和設(shè)備的安全[3]。

2 應(yīng)急處置決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 相關(guān)信息分析[3]

信息是決策的基礎(chǔ)和依據(jù)，系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)的前提是獲得詳盡而充分的支持信息，在進(jìn)行詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)之前，必須對(duì)系統(tǒng)所需的主要支持信息進(jìn)行分析。

2.1.1 線網(wǎng)內(nèi)各種監(jiān)控信息

城市軌道交通系統(tǒng)的主要實(shí)時(shí)監(jiān)控信息有：各車站區(qū)間多角度的視頻監(jiān)控信息、售檢票系統(tǒng)監(jiān)控信息、列車狀態(tài)監(jiān)控信息、線路運(yùn)營(yíng)情況監(jiān)控信息、電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控信息、車站環(huán)境監(jiān)控信息、停車場(chǎng)使用情況監(jiān)控信息、移動(dòng)設(shè)備位置信息等，這些信息綜合反映了整個(gè)線網(wǎng)的運(yùn)營(yíng)情況，是工作人員評(píng)價(jià)線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)狀態(tài)的主要參考。

另外，為了方便用戶查看，系統(tǒng)還需將各種監(jiān)控信息整合起來(lái)。需要設(shè)計(jì)合理的信息組織管理方式，詳細(xì)分析各種信息的屬性特征，利用屬性特征將各種信息資源關(guān)聯(lián)起來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)整合信息資源的目標(biāo)。

2.1.2 應(yīng)急預(yù)案庫(kù)

事件處置方案的制定是以應(yīng)急預(yù)案為基礎(chǔ)的，突發(fā)事件的應(yīng)急處置預(yù)案是指導(dǎo)事件處理的綱領(lǐng)性文件。為了使系統(tǒng)能從容應(yīng)對(duì)各種可能的突發(fā)情況，相關(guān)安全管理部門必須事先建設(shè)好充分而完善的應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣系統(tǒng)在發(fā)揮輔助決策功能時(shí)才能有據(jù)可依。

2.1.3 線網(wǎng)內(nèi)及其附近的地理信息數(shù)據(jù)

在制定處置方案的過(guò)程：

（1）需要掌握事發(fā)車站內(nèi)部的平面結(jié)構(gòu)和空間布置情況，有效安排內(nèi)部資源；

（2）為了綜合利用系統(tǒng)外部的相關(guān)社會(huì)資源，對(duì)車站周邊的諸如公交站點(diǎn)信息、醫(yī)院位置信息等也需要有詳細(xì)的了解，以備不時(shí)之需。

為此，可建立城市軌道交通專用的地理信息系統(tǒng)，將包括車站平面圖、設(shè)施設(shè)備的布置圖、周邊的交通圖、主要公共設(shè)施位置和其它相關(guān)信息等管理起來(lái)。指揮人員通過(guò)這些信息掌握事發(fā)地及其附近可用資源的布置情況，進(jìn)而做出合理的安排。

2.1.4 線網(wǎng)內(nèi)的客流分布和各線路的開(kāi)行方案情況

由于網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)后，路網(wǎng)內(nèi)大量的換乘站將各運(yùn)營(yíng)線路連接起來(lái)，使得線路中的客流既有來(lái)自本線的，也有來(lái)自其它線路的。除了本線以外，突發(fā)事件造成的負(fù)面影響也可能擴(kuò)散到其它運(yùn)營(yíng)線路，指揮人員需要預(yù)測(cè)線網(wǎng)中客流的重分布情況，分析各線路現(xiàn)有開(kāi)行方案是否適應(yīng)客流的變化，根據(jù)分析結(jié)果及時(shí)通知相關(guān)線路和車站采取應(yīng)對(duì)措施。

上述信息作為基礎(chǔ)支持信息在實(shí)際應(yīng)急處置輔助決策過(guò)程中都是必不可少的。此外，城市軌道交通系統(tǒng)作為城市公共交通的主干與城市的日?；顒?dòng)密不可分，因此，包括上級(jí)要求、有關(guān)交通政策、各種大型活動(dòng)等都會(huì)對(duì)處置過(guò)程產(chǎn)生影響，對(duì)于這些外部信息，系統(tǒng)本身難以納入考慮范圍，必須由指揮人員通過(guò)人機(jī)交互來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的功能。

2.2 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

城市軌道交通應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)可分下幾個(gè)子系統(tǒng)如圖1所示。線網(wǎng)信息綜合管理子系統(tǒng)、應(yīng)急值守子系統(tǒng)、運(yùn)營(yíng)調(diào)整輔助決策子系統(tǒng)、應(yīng)急預(yù)案管理子系統(tǒng)、應(yīng)急資源管理子系統(tǒng)、時(shí)間管理子系統(tǒng)、應(yīng)急演練子系統(tǒng)和應(yīng)急信息發(fā)布子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)又根據(jù)其業(yè)務(wù)需要包含若干功能模塊。

圖1 城市軌道交通應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2.2.1 線網(wǎng)信息管理子系統(tǒng)

線網(wǎng)信息管理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)管理各種動(dòng)態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息和靜態(tài)的基礎(chǔ)地理信息，并通過(guò)在各信息之間引入關(guān)聯(lián)規(guī)則，建立條理清晰、主次分明的線網(wǎng)信息綜合管理系統(tǒng)。

2.2.2 應(yīng)急值守子系統(tǒng)

應(yīng)急值守子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)日常值班管理、緊急管理和資源管理3個(gè)方面的功能。通過(guò)系統(tǒng)可以在正常情況和非正常情況下，實(shí)現(xiàn)信息的及時(shí)傳遞和人員的積極管理，以及資源合理整合，使得應(yīng)急值守3大方面緊密關(guān)聯(lián)，相互對(duì)應(yīng)。具體功能包括：

（1）日常值班管理：對(duì)日常的工作流程做出程序化管理和提示，避免遺忘和遺漏，保證程序上的安全合理，以及對(duì)人員合理設(shè)置作息。

（2）接警續(xù)警：接警續(xù)警是系統(tǒng)接到報(bào)警后，用于記錄、判斷、傳遞信息的應(yīng)急功能，下級(jí)可以及時(shí)向上級(jí)上報(bào)突發(fā)事件，匯報(bào)警情。具體分為應(yīng)急接警、事件管理和應(yīng)急簡(jiǎn)報(bào)。

（3）事件統(tǒng)計(jì)：事件統(tǒng)計(jì)包括突發(fā)事件情況、突發(fā)事件統(tǒng)計(jì)和突發(fā)事件報(bào)表。

（4）數(shù)據(jù)維護(hù)：數(shù)據(jù)維護(hù)包括對(duì)參加值班人員、人員個(gè)人事務(wù)和下發(fā)公文的管理。

（5）公共管理：公共管理包括相關(guān)政策規(guī)定和部門知識(shí)庫(kù)，便于相關(guān)人員及時(shí)了解政策風(fēng)向，以及鞏固加強(qiáng)專業(yè)知識(shí)技能。

2.2.3 運(yùn)營(yíng)調(diào)整輔助決策子系統(tǒng)

運(yùn)營(yíng)調(diào)整輔助決策子系統(tǒng)負(fù)責(zé)幫助運(yùn)營(yíng)管理人員在突發(fā)事件情況下制定各線路的開(kāi)行方案。它通過(guò)分析事件發(fā)生后線網(wǎng)中客流的重分布情況，判斷既有開(kāi)行方案對(duì)客流變化的適應(yīng)能力，進(jìn)而在用戶的干預(yù)下，輔助生成各線路的最佳開(kāi)行方案來(lái)滿足己變化客流情況。

按對(duì)線網(wǎng)運(yùn)營(yíng)影響的不同，突發(fā)事件可分為大客流情況和運(yùn)營(yíng)中斷情況。系統(tǒng)針對(duì)這兩種情況都采用如下處理過(guò)程：

（1）分析客流在線網(wǎng)中的重新分布情況；（2）根據(jù)客流分布情況仿真結(jié)果得出事件的影響范圍；

（3）根據(jù)客流重分布結(jié)果制定各線路新的開(kāi)行方案；

（4）生成相關(guān)的乘客走行路徑引導(dǎo)信息；

（5）生成突發(fā)事件分析報(bào)告[3]。

2.2.4 應(yīng)急預(yù)案管理子系統(tǒng)

預(yù)案管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)城市軌道交通突發(fā)事件的各類預(yù)案進(jìn)行數(shù)字化管理。具體模塊及功能如下。

（1）預(yù)案編制模塊:預(yù)案編制模塊實(shí)現(xiàn)預(yù)案制定、修改以及相關(guān)編制規(guī)則制定的功能。

（2）預(yù)案評(píng)價(jià)模塊：實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定及評(píng)價(jià)方法的制定、修改等功能。

（3）預(yù)案審批模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)案審批流程的管理。

（4）預(yù)案統(tǒng)計(jì)模塊：實(shí)現(xiàn)對(duì)預(yù)案具體信息的查詢及統(tǒng)計(jì)，并以圖表的形式表示出來(lái)，提供打印報(bào)表的功能。

（5）預(yù)案流程模塊：為用戶提供對(duì)預(yù)案具體操作步驟進(jìn)行圖形流程化的工具模塊，主要包括下列功能：對(duì)預(yù)案中描述的應(yīng)急處置過(guò)程進(jìn)行分解，并以流程圖的形式形象的展示在用戶界面上供用戶查詢。在突發(fā)事件情況下，通過(guò)啟動(dòng)、結(jié)束預(yù)案流程處置節(jié)點(diǎn)來(lái)描述應(yīng)急處置過(guò)程，并實(shí)時(shí)記錄應(yīng)急處置過(guò)程中的人員調(diào)配情況、應(yīng)急資源使用情況等信息。

2.2.5 應(yīng)急資源管理子系統(tǒng)

應(yīng)急資源管理是對(duì)應(yīng)急資源基于GIS平臺(tái)進(jìn)行管理，實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)急資源的合理優(yōu)化配置，使得有限的應(yīng)急資源充分發(fā)揮其作用，進(jìn)而提高應(yīng)急的效果。具體模塊及功能如下。

（1）應(yīng)急資源數(shù)據(jù)維護(hù)：通過(guò)對(duì)應(yīng)急資源數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理和維護(hù)，將應(yīng)急資源數(shù)據(jù)及相關(guān)信息存入數(shù)據(jù)庫(kù)，為用戶提供應(yīng)急資源基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。具體包括對(duì)應(yīng)急資源的分類管理、資源特征管理和數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)維護(hù)等功能。

（2）資源優(yōu)化布局：針對(duì)軌道交通應(yīng)急救援及突發(fā)事件的特點(diǎn)，對(duì)資源配置信息及資源布局位置信息，建立合理的資源配置模型并通過(guò)計(jì)算，提出資源合理配置及資源合理布局優(yōu)化方案，滿足應(yīng)急救援基本要求。

（3）應(yīng)急資源可視化展示：應(yīng)急資源可視化展示是指通過(guò)GIS平臺(tái)，將應(yīng)急資源信息結(jié)合其地理信息，完成對(duì)資源的查詢和動(dòng)態(tài)展示。

（4）資源動(dòng)態(tài)調(diào)度：資源動(dòng)態(tài)調(diào)度是系統(tǒng)結(jié)合應(yīng)急資源信息及資源特征屬性信息，建立資源調(diào)度模型，提出突發(fā)事件發(fā)生地點(diǎn)的應(yīng)急資源綜合調(diào)度最優(yōu)解決方案。

2.2.6 事件管理子系統(tǒng)

事件管理主要是對(duì)已經(jīng)發(fā)生的事件進(jìn)行管理的功能模塊，功能主要包括：

（1）事件記錄：對(duì)突發(fā)事件進(jìn)行記錄，包括：事件起因、最初概況、發(fā)布的命令、資源調(diào)用、人員聯(lián)系、事件結(jié)果、損失情況、傷亡人數(shù)等。

（2）事件總結(jié)：通過(guò)直接填寫和上傳附件附上事件處理報(bào)告的方式記錄事件總結(jié)。

（3）附件管理：對(duì)事件管理中概況、處理、結(jié)果、總結(jié)中的文檔附件和圖片附件進(jìn)行管理，將附件制定到相應(yīng)的事件部分，并提供下載、上傳功能。

（4）事件查詢：對(duì)事件記錄進(jìn)行查詢，并將事故與預(yù)案對(duì)應(yīng)起來(lái)，看每一個(gè)事件引發(fā)的預(yù)案要素，例如級(jí)別、機(jī)構(gòu)等等。

2.2.7 應(yīng)急演練管理子系統(tǒng)

演練管理是對(duì)應(yīng)急救援演練記錄進(jìn)行管理的功能模塊，功能主要包括：應(yīng)急演練方案的制定、實(shí)戰(zhàn)演練過(guò)程記錄、演練查詢及對(duì)演練的統(tǒng)計(jì)分析等功能。

2.2.8 信息發(fā)布子系統(tǒng)

信息發(fā)布子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)通過(guò)廣播、顯示屏等車站的終端設(shè)備向外界發(fā)布應(yīng)急相關(guān)信息，實(shí)現(xiàn)對(duì)客流的引導(dǎo)作用。同時(shí)，系統(tǒng)還負(fù)責(zé)發(fā)布預(yù)案管理工作動(dòng)態(tài)、事故新聞、演練新聞、法律法規(guī)、最新預(yù)案、預(yù)案統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表等，從而促進(jìn)線網(wǎng)內(nèi)部的交流，并向外界介紹預(yù)案相關(guān)管理工作。

3 結(jié)束語(yǔ)

建立城市軌道交通應(yīng)急處置決策支持系統(tǒng)，可以提高突發(fā)事件下應(yīng)急處置效率，縮短制定應(yīng)急處置決策的響應(yīng)時(shí)間，提高救援的有效性和可靠性，保障軌道交通的安全性，提高軌道交通突發(fā)事件的應(yīng)急處置能力。

[1]馬 芳，黃燦彬．城市公共交通應(yīng)急處置決策支持系統(tǒng)研究[C]．第三屆中國(guó).同舟交通論壇—公共交通與城市發(fā)展學(xué)術(shù)研討會(huì)，2006.

[2]楊曉光，周雪梅，滕 靖．公共交通與城市發(fā)展研究及實(shí)踐[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社, 2006.

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[4]王志強(qiáng)．城市軌道交通的應(yīng)急處置輔助決策技術(shù)研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2008.