基于工程圖紙的地鐵軌道焊接施工安全風險自動識別系統(tǒng)

摘 要：地鐵軌道焊接施工是一項高風險性建設工程。在隧道施工中空氣質量，隧道內積水狀況，以及設計曲線度和坡度等因素都對生產安全有直接的風險影響。而由風險辨識不細致，考慮不全面等主觀因素造成的事故風險，工期延誤等嚴重后果屢見不鮮。因此，本文基于工程圖紙，采用計算機技術研發(fā)了一種風險自動識別系統(tǒng)，可以輔助技術人員避免主觀判斷失誤所造成的損失。

關鍵詞：地鐵施工；軌道焊接；安全風險識別；自動識別

地鐵軌道焊接工程具有技術難度高，人員風險大，現(xiàn)場環(huán)境復雜的特點。除受實際技術制約和設計因素等客觀原因外，工程技術人員接到工程圖紙后對風險源辨識經驗不足，施工風險預估不全面，分析不徹底等主觀原因占主導地位。因此，研發(fā)一種用于輔助技術人員識別安全風險的軟件系統(tǒng)可以有效降低事故發(fā)生以及停工率。

1 地鐵軌道焊接風險源分析

由于地鐵隧道中基本處于恒溫狀態(tài)受天氣影響較低，施工安全質量風險主要集中于積水區(qū)域、小曲線半徑以及大坡道區(qū)間施工。而隧道內空氣流通性，照明采光等因素對施工人員人身安全有直接的影響。

因此，我們規(guī)定工程圖中需要計算機自動識別出的風險參數(shù)：天井（包含車站）之間的長度，曲線半徑的變化，大坡道區(qū)間坡度的變化。由于單位長度內接頭數(shù)量多直接引起施工中有害氣體排放量大，所以還需統(tǒng)計區(qū)間內接頭數(shù)量。

2 工程圖自動風險識別的實現(xiàn)

2.1 分段提取風險參數(shù)

由于未頒布標準化的圖紙設計繪制規(guī)范，導致各設計院、項目部給出的工程圖中圖示和標注差異度較大，所以工程圖識別算法中采用以點（天井）為突破口，結合工程術語和關鍵字提取出與風險程度緊密相關的風險參數(shù)。

將預處理后的工程圖紙導入計算機，首先使用識別算法提取出天井（或車站）點位置信息；再以點為單位，計算出點間的區(qū)間線段長度；最后在各個線段中提取出線段內的接頭數(shù)量、曲線變化、坡度變化等參數(shù)。

2.2 分析參數(shù)間約束關系，獲取有效信息

得到每段的風險參數(shù)后，根據(jù)線段前后的聯(lián)系以及變化規(guī)律可以推算出我們感興趣的有效信息。例如：計算區(qū)間內坡度的最值和極值可以預測出可能會發(fā)生積水的區(qū)域；根據(jù)區(qū)間內長度和曲線半徑的變化預測出通風不足的區(qū)域；依據(jù)區(qū)間內接頭數(shù)量的預測移動焊機和小型發(fā)電機的有害氣體排放量。

2.3 多特征融合，給出風險評級和建議措施

根據(jù)典型安全事故案例分類出風險類型特征集合（知識經驗庫）和防范措施，結合風險參數(shù)與危險源類別的關系表（規(guī)則庫），采用多特征融合技術可以評價出工程中各區(qū)域的施工風險等級，并給出具體建議措施輔助技術人員做出決策。

多特征融合方式可以采用硬性推理方式：多級映射表，規(guī)則推理（RBR）等方法，也可結合柔性推理方式，例如神經網絡等智能模糊算法。

通過多特征融合可以得到兩種安全風險關系：

第一種為強風險關系，如系統(tǒng)識別出在隧道內空氣流動較弱的S型區(qū)域，并向技術人員提示為高風險等級施工區(qū)域，給出哪些部位需安置相應功率風機等建議；

第二種為弱風險關系，如系統(tǒng)可以提示在某區(qū)間進行焊軌作業(yè)時的有害氣體煙塵擴散至臨近區(qū)域內范圍，可避免其他作業(yè)隊進入該范圍內施工而未采取個人防護措施所造成的安全風險。

3 采用專家?guī)斓囊饬x

專家?guī)焓怯娠L險參數(shù)與危險源關系表，危險源整治方案，以及其他項目積累的經驗庫構成。在系統(tǒng)建立完成后，技術人員可以根據(jù)天氣預報的溫度和濕度，以及現(xiàn)場勘察的危險源狀況輸入至風險自動識別系統(tǒng)，系統(tǒng)可以迅速分析，更新風險等級，使技術人員可以及時得到精確的風險預警和建議措施。避免了現(xiàn)場有新危險源就要重新分析的情況發(fā)生，并可以直接將該項目的專家?guī)鞈玫狡渌罔F施工中去，提高施工效率。

4 結語

運用安全風險自動識別系統(tǒng)對地鐵軌道焊接施工進行風險預估和評價，可以最大程度上減少主觀因素對風險識別的干擾，有利于科學合理的輔助技術人員在地鐵施工中對項目進行風險決策。

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作者簡介：

秦剛（1986-），男，河北保定人，碩士，控制理論與控制工程專業(yè)，研究方向：電氣工程及其自動化。