一种城市轨道交通线网安全测评方法与流程

本发明涉及轨道交通安全评测技术领域，具体为一种城市轨道交通线网安全测评方法。

背景技术：

城市轨道交通设备是实现乘客运输的重要手段，近年来，城市轨道交通发展迅猛，开通城市轨道交通的城市越来越多，运营里程不断增加，由此带来的运营安全问题不容小觑。由于城市轨道交通人流密集、地下空间狭小，一旦发生人员踩踏、设备故障等突发事件，后果非常严重，据不完全统计，大多数的城市轨道交通事故是因设备故障或人为因素而引起的。对城市轨道交通运营进行正确的安全风险评估，才能有效减少事故发生的可能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种城市轨道交通线网安全测评方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种城市轨道交通线网安全测评方法，该方法包括如下步骤：

先建立轨道交通线网安全评测模型，然后通过动态仿真识别线网模型中的危险源，建立安全评测模型对危险源进行评价，该评价包括设定各类静态和采集动态基础数据，其中所述各类静态数据为固定值，由工作人员通过数据录入设备录入，所述动态基础数据随着时间变化，由数据采集设备实时获取；

将实时获取的动态基础数据统一为线网运营数据中心数据的各类应用系统提供安全的数据访问服务，同时提供灵活的能够支持各类应用系统对数据访问的访问接口；

线网运营数据中心利用大型商业关系数据库和etl工具对采集数据、直报数据进行提前分析和加工，形成各种分析库和主题库，并最终通过发布库展现分析和预测结果；

根据预测结果，判断当前状态所处安全状态等级，若为安全状态则继续采集数据和监测，若为风险状态，则根据级别的不同匹配对策库，推送给相关部门人员实施改进。

优选的，所述静态数据包括但不限于车站员工信息以及车站类型，所述动态数据包括但不限于客流量、进出站时间、站台客流密度以及设备故障率。

优选的，所述安全评测模型基于铁路仿真软件itk_crs或中国地铁仿真软件itk_cms，主要包括线路、车站、车辆以及运输组织仿真模型内容。

优选的，所述安全评测模型具有建模仿真功能包括：支持建立轨道交通正线线路模型，包括正线、停车线、折返线、联络线、出入段转换轨、保护区段，各种线路的长度、坡度、平曲线半径、竖曲线半径、线路限速；支持建立轨道交通车辆段、停车场线路模型，包括运用库、洗车库、列检库、维修库、牵出线；支持建立车辆模型，包括各级牵引、制动曲线、车辆编组、构造速度；并配置最高速度、车厢数、长度、重量、类型、座位数、载重参数；支持建立编辑正线计划时刻表和排班计划表，并能加载运行计划，实现运行图仿真；支持各类信号系统建模，如全自动运行系统、cbtc系统及其点式后备模式；以及信号系统设计的仿真与验证，包括信号机、应答器、道岔转辙机、计轴器、无线接入点及其他信号系统参数。

优选的，所述动态基础数据统一包括对数据存储的格式和要求进行处理，根据应用系统将数据转换成通用读取和存储格式，所述各类静态和采集动态基础数据存入到线网实时数据库，该线网实时数据库中存放实时采集的监控数据，并且可以根据管理需要进行静态和动态数据的更新。

优选的，所述展现分析包括车站安全状态评估、线路安全状态评估和线网安全状态评估，所述车站安全状态评估包括获取客流指标数据、设备指标数据、管理指标数据以及环境指标数据，所述线路安全状态评估包括获取线路状态数据、配套设施运转数据、周边设施数据以及环境状态数据。

优选的，还包括设定的其他系统的导入数据，包括但不限于afc票务系统、ats调度系统、scada系统、bas系统和fas系统的数据。

优选的，根据预测结果，还包括紧急状态，在所述紧急状态下则触发对应预警预案库中的应急预案，推送给危机处理人员进行处理。

优选的，所述危险辩识包括找出可能引发事故的材料、产生过程或场所的因素，对这些影响因素进行分析、归类，然后确定其主次关系，对每个危险单元进行评价，将己知的危险源进行分类排队排序，搞清楚其重要关系，确定每个评价单元都是特征界限明显的独立单元。

优选的，根据被评价对象的特性及基本状况，选择科学适用的定性和定量评价方法，创建评价指标体系。

优选的，通过综合考虑影响城市轨道交通运营安全的因素，将这些因素归纳分类，选出具有突出特征的指标，采用多多级评价指标进行评价，从而确定各级指标和评价目标之间的关联度，将其风险等级定量化表示，确定其风险程度，并且简要列出对主要危险有害因素的评价结果，指出应重点防范的重大危险、有害因素，明确应重视的重要安全对策措施，给出评价结论。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明，对多源设备进行了融合评估，经过设备融合和节点态势融合，形成了面向路网运营设备安全状态。通过城市轨道交通运营安全事故的种类、原因实现风险评估过程，以确保城市轨道交通线网能够安全运行。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种城市轨道交通线网安全测评方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种城市轨道交通线网安全测评方法的城市轨道交通运营安全所处安全状态等级业务流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

请参阅图1至图2，本发明提供一种技术方案：

一种城市轨道交通线网安全测评方法，该方法包括如下步骤：

s101、先建立轨道交通线网安全评测模型，然后通过动态仿真识别线网模型中的危险源，建立安全评测模型对危险源进行评价，该评价包括设定各类静态和采集动态基础数据，其中所述各类静态数据为固定值，由工作人员通过数据录入设备录入，所述动态基础数据随着时间变化，由数据采集设备实时获取；

s102、将实时获取的动态基础数据统一为线网运营数据中心数据的各类应用系统提供安全的数据访问服务，同时提供灵活的能够支持各类应用系统对数据访问的访问接口；

s103、线网运营数据中心利用大型商业关系数据库和etl工具对采集数据、直报数据进行提前分析和加工，形成各种分析库和主题库，并最终通过发布库展现分析和预测结果；

s104、根据预测结果，判断当前状态所处安全状态等级，若为安全状态则继续采集数据和监测，若为风险状态，则根据级别的不同匹配对策库，推送给相关部门人员实施改进。

具体的，所述静态数据包括但不限于车站员工信息以及车站类型，所述动态数据包括但不限于客流量、进出站时间、站台客流密度以及设备故障率。

具体的，所述动态基础数据统一包括对数据存储的格式和要求进行处理，根据应用系统将数据转换成通用读取和存储格式，所述各类静态和采集动态基础数据存入到线网实时数据库，该线网实时数据库中存放实时采集的监控数据，并且可以根据管理需要进行静态和动态数据的更新。

具体的，所述展现分析包括车站安全状态评估、线路安全状态评估和线网安全状态评估，所述车站安全状态评估包括获取客流指标数据、设备指标数据、管理指标数据以及环境指标数据，所述线路安全状态评估包括获取线路状态数据、配套设施运转数据、周边设施数据以及环境状态数据。

具体的，还包括设定的其他系统的导入数据，包括但不限于afc票务系统、ats调度系统、scada系统、bas系统和fas系统的数据。

具体的，根据预测结果，还包括紧急状态，在所述紧急状态下则触发对应预警预案库中的应急预案，推送给危机处理人员进行处理。

具体的，所述危险辩识包括找出可能引发事故的材料、产生过程或场所的因素，对这些影响因素进行分析、归类，然后确定其主次关系，对每个危险单元进行评价，将己知的危险源进行分类排队排序，搞清楚其重要关系，确定每个评价单元都是特征界限明显的独立单元。

具体的，根据被评价对象的特性及基本状况，选择科学适用的定性和定量评价方法，创建评价指标体系。通过综合考虑影响城市轨道交通运营安全的因素，将这些因素归纳分类，选出具有突出特征的指标，建立评价预警模型，该模型采用多多级评价指标进行评价，从而确定各级指标和评价目标之间的关联度，将其风险等级定量化表示，确定其风险程度，并且简要列出对主要危险有害因素的评价结果，指出应重点防范的重大危险、有害因素，明确应重视的重要安全对策措施，给出评价结论。

本发明，安全评测模型基于中国铁路仿真软件itk_crs、中国地铁仿真软件itk_cms，分别适应不同列车运行控制系统的功能特点。其主要功能包括：基础设施建模、列控系统建模及仿真、时刻表建模与仿真、时刻表的算法优化、调度算法的仿真验证、供电网络的仿真与优化、通信系统的仿真、乘客信息流动的仿真、与硬件系统的综合仿真验证、3d列车模拟驾驶仿真等。

系统软件可支持灵活的参数调整，包括线路信息、车辆参数、信号参数、运营组织信息等可配置。系统可支持便捷输入方式、输出结果直观、可计算并验证线路能力、可模拟仿真列车运行状况等。

仿真平台主要功能包括：

1、建模仿真

(1)支持建立轨道交通正线线路模型，包括正线、停车线、折返线、联络线、出入段转换轨、保护区段等；各种线路的长度、坡度、平曲线半径、竖曲线半径、线路限速等；

(2)支持建立轨道交通车辆段、停车场线路模型，包括运用库、洗车库、列检库、维修库、牵出线等；

(3)支持建立车辆模型，包括各级牵引、制动曲线、车辆编组、构造速度等；并配置最高速度、车厢数、长度、重量、类型、座位数、载重等参数。

(4)支持建立编辑正线计划时刻表和排班计划表，并能加载运行计划，实现运行图仿真；

(5)支持各类信号系统建模，如全自动运行系统、cbtc系统及其点式后备模式等；

(6)信号系统设计的仿真与验证，包括信号机、应答器、道岔转辙机、计轴器、无线接入点及其他信号系统参数等；

2、线网运输能力综合评估

可根据线轨道线路布局、车辆类型及数量、信号设备、行车组织方法等，构建线网运输组织模型，实现对线路运输能力的综合评估。

需要仿真突发事件大客流时，可以直接复制模型，并且匹配上依据大客流假设修改过的od进站速率矩阵数据，将两种情况同时进行对比测试。同时，在大客流的情况下，可以重新设定列车运行时刻表采用缩短运行间隔、增加开行车次等运输组织调度策略减缓客流异常情况对车站换乘、运输组织的影响，并评估这些策略的有效性。

可将观测到的列车上的乘客数量，站台上的乘客数量以及测试时间段内为了将所有乘客带走而花费的时间，作为大客流对换乘站影响的参考标准。

针对客流异常情况下的运输组织调度策略可分析论证加开车次的交路方案分析过程。

仿真平台可支持至少如下要求(包括不限于)：

1、支持jpg、jpeg等图片格式数字底图；

2、支持快进、快退、逐步仿真，对仿真过程的起、停、快、慢、回放控制；实现倍速可选的快进仿真和极速运行仿真，最大快进1000倍(视cpu处理能力而定)；

3、支持模型、时刻表导入、导出功能；

4、支持仿真测试结果输出并打印图表；

5、支持xml格式模型导入、导出；

6、支持二维/三维模型试图；

7、支持回放功能。

8、支持软件加密授权；

9、支持多线路模型合并功能；

10、操作界面友好；软件启动可能实现一键式启动。软件安装操作可优化到除必要的配置项需要修改，其余尽量能够自动化安装。面向系统维护人员的软件升级流程尽量简化，避免多级操作及顺序错误引起的升级和安装失败。

本发明，通过数据录入设备和数据采集设备作为接入层，接收来自车站和线路的在途预警信息、客流检测信息，以及列车自动监控(ats)系统、电力监控和数据采集(scada)系统、环境与设备监控系统(bas)和防灾报警系统(fas)等的列车实时运行信息、主要设备运行状态信息、故障报警信息和一定级别以上的突发事件信息，供线网对信息进行汇总、分析和决策。指标的各类静态和动态基础数据。其中，静态数据为固定值，由预警中心人员录入，如车站员工信息、车站类型等；动态数据是随着时间变化的，由数据采集设备获取，如客流量、设备故障率等。为了便于评测，在系统中长期保存用于统计应用分析和决策支持的历史数据，也有应急响应预警、报警的实时数据。

本发明，系统经过处理得到车站层面、线路层面和路网层面的各单项指标信息，通过评价预警模型输出对应的安全等级，判断当前状态为安全状态则继续采集数据和监测；有风险状态则产生告警根据级别的不同匹配对策库，推送给相关部门人员实施改进；紧急状态则触发对应预警预案库中的应急预案，推送给危机处理人员进行处理。

本发明，采用提供整个线网的运营管理水平，从多纬度、多视角对线网的各种数据进行长期历史数据分析、跨主题数据分析。并根据分析结果进行预测，使用分析结果制订优化方案，可以优化线网运行，数据中心利用大型商业关系数据库和etl(提取、转换和加载)工具对采集数据(实时数据为主)、直报数据(管理、事务数据为主)进行提前分析和加工，形成各种分析库和主题库，并最终通过发布库展现分析和预测结果。

本发明，获取设定系统的数据主要来自以下几个方面：(1)预警中心和相关部门预警人员的人工录入数据，主要包括车站员工信息、车站信息、设备故障等分时间的统计信息等；(2)相关设备采集到的实时数据，如站台客流密度、车站客流量等；(3)其他系统的导入数据，如afc票务系统、ats调度系统的数据。

本发明为保证系统各预警指标数据的获取，城市轨道交通企业应在安全检查部门设置预警中心，同时在其他业务部门设置安全员，负责本部门预警数据的录入和采集。预警组织结构如图2所示。

当前状态所处安全状态等级实现包括先收集预警指标相关的基础数据，并根据需要对数据存储的格式和要求进行处理；然后利用多信息融合相关算法和模型，结合预警单项指标和综合指标阈值，判断指标对应的安全状态(是否达到预警)的等级；再通过主要供决策者和管理者查询相关指标和历史数据；供专家开展定性评价和权重设定、输入专家应急策略等；应急部分主要实现应急预案管理、应急预案触发、预警实施各种措施。

本发明，安全状态基于因素预警，包括单因素预警是指当某一监测数据或者评价指标超过设定的预警阈值时，系统发出预警警报；多因素预警是指当出现2个或者多个监测数据组合超过预警阈值时，或当2个或者多个评价指标的组合值超过预警阈值时，系统发出预警警报。

本发明，对多源设备进行了融合评估，经过设备融合和节点态势融合，形成了面向路网运营设备安全状态。通过城市轨道交通运营安全事故的种类、原因实现风险评估过程，以确保城市轨道交通线网能够安全运行。对城市轨道交通运营进行正确的安全风险评估，才能有效减少事故发生的可能。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。