基于突发事件场景下的轨道交通数字化预案研究

刘 剑，封博卿，李 芳，钱 进

（1.广州地市地下铁道总公司，广州 510030；2.中国铁道科学研究院 电子计算技术研究所，北京 100081）

当前，轨道交通各业务子系统，如SCADA（电力监控）系统、BAS（环境与设备监控）系统、FAS（防灾报警）系统、ATC（列车自动控制）系统和AFC（自动售检票）系统等，由原来各自独立向综合监控系统的方向发展，但各线间的综合监控系统信息不互通、资源不共享，往往造成信息传输时效性差、应急机制不完善、应急手段比较落后，不能形成有效的预警分析和快速协调以处理应急事件。因此，研究轨道交通应急平台，对提高轨道交通系统的运营安全，保证在突发事件的情况下，迅速、及时地采取合理有效的应急措施，尽快恢复正常运营，具有十分重要的意义。

1 轨道交通应急预案的数字化管理

轨道交通应急预案（以下简称预案）是提高应急管理水平的首要依据和基础，改善预案的实际应用效果主要通过2个途径来实现，（1）在事前（紧急事件未发生时）建立完整的预案体系并不断更新改进；（2）在事中（紧急事件处置过程中）根据现有的、概括性的预案文档，生成针对此次事件的具体处置方案，并不断调整完善。

数字化预案是相对于文本预案提出的，是应急预案的表现形式之一；传统的文本预案以纸质文件为载体，势必造成查阅检索的效率低下；数字化预案以计算机为载体，采用结构化存储，能够实现快速的检索查询，便于系统间的知识共享，能够通过模拟事态的进展自动分析应急操作流程，提供应急策略，优化处置方案。

数字化预案系统与视频监控系统、网络会议系统、信息发布系统、应急通讯系统、应急资源系统，地理信息系统等各个系统联动，根据突发事件的处置流程，在事态发展即时信息的基础上，形成全面、具体、针对性强、直观高效的应急预案，使预案的制订和执行达到规范化、可视化的水平。

数字化预案的重要性主要体现在以下4个方面，这也是它优于文本预案的关键所在：

（1）文本预案是静态的，数字化预案是动态的；文本预案通常是对应急处置过程和应急组织机构职责的概要描述，没有针对性；而数字化预案可以根据应急事件的发生位置、事件类型，以及事态进展指定具有针对性的具体处置方案。

（2）文本预案是抽象的，数字化预案是具体的。数字化预案可以根据事态的发展演变及时进行调整，提供尽量详尽的步骤和信息，尽量贴近应急真实情况，并将更新过的行动方案迅速通知有关人员和部门。

（3）文本预案不便于存档保存，而借助于计算机技术实现的数字化预案不但可以灵活地运用于指挥系统，历次数字化预案的积累还可以作为日常培训和演练的依据。

（4）文本预案是没有反馈的开环系统，而数字化预案是有反馈的闭环系统，数字化预案系统在事后能够更加方便的进行事后总结，对预案进行修正和调整，让预案与时俱进，更加符合应急现场的实际情况，不断优化升级预案。

2 智能应急预案系统的总体结构

通过上述分析，明确了数字化预案具有动态、具体、便于保存与共享、能够进行自我学习和调整，不断优化升级等功能。基于数字化应急预案系统在应急处置过程中主要承担事件现场信息的获取，事态进展的汇聚、应急指令发布与救援进展的反馈等功能，数字化应急预案系统在应急处置过程中的作用如图1。数字化应急预案系统是一个复杂完整的系统，需要具备视频监控、视频会议、应急资源数据、信息发布、应急通讯、地理信息、应急知识数据等功能。

应急指挥人员从数字化预案系统中能够随时了解事态进展，知晓应急资源的分布情况，救援路径的规划等，进行处置决策，再通过此系统将指令下达给执行部门（各专业中心），执行部门负责将救援情况和结果（正常完成或不能完成的原因）通过此系统回传给指挥中心。数字化预案系统是应急处置的核心系统，但同时需要和众多现有系统进行交互。因为数字化预案系统主要功能是辅助领导决策，而决策所依据的信息和决策结果的执行还要依赖于轨道交通公司内部的各个专业中心（部门）和专业系统的协同合作。

图1 数字化预案系统作用示意图

3 数字化应急预案系统的层次结构

数字化应急预案系统总体上分为4层，即通信网络层、基础信息层、信息展示层、系统应用层。其中通信网络层是整个系统的物理基础，基础信息层是整个系统的数据基础，系统应用层帮助应急管理人员完成应急响应过程的各项应急指挥调度工作，而这些工作涉及的相关决策依赖于信息展示层提供的丰富的主题信息。

其中通信网络层为系统提供通讯保障，由于该系统在应急救援过程中需要和各个专业中心（部门）和专业系统进行频繁的交互，需要实时了解救援现场的最新进展，需要了解现场的视频，需要和各类专家进行视频会议，因此通讯网络层是数字化预案最为基础的一层。

基础信息层，数字化预案系统需要存储数字化预案本身，另外还包括应急资源信息，各类应急救援和自救的知识，应急的法律规章、次生衍生事件等信息，这些都是应急管理的必须内容，是应急指挥的基本保障。

信息展示层主要是通过GIS地图展示各类应急资源的分布，应急救援的路径规划，周边情况的可视化展示等。

系统应用层是系统和用户的接口，系统与系统之间的共享接口的表现形式，是应急指挥人员使用系统进行应急处置的人机接口。

4 智能处置方案平台的构成

数字化应急预案平台是生成智能处置方案的先决条件，因此该平台至少应该有4个数据库，即应急预案库、应急资源库、应急知识库和地理信息库。

（1）应急预案库

预案是应急管理的起点，通常情况下，预案明确了应急管理的责任主体，工作范围和运作机制等内容。预案从总体上可以分为制度性预案和临时性预案，前者是指那些需要长期遵守、定期修订的预案，后者指那些为大型活动而临时编制的预案，在活动结束后就会失效，因此临时预案不需要数字化。

在轨道交通领域中预案主要分为总体性预案、专项预案和现场预案。应急预案库实现对城市轨道交通突发公共事件应急预案的管理，实现应急预案的结构化管理和快速查询，实现对应急演练方案的存储和管理。

预案不是一成不变的，预案有自己的生命周期，随着“预测预警-计划准备-响应处置-评估恢复”管理闭环的演进，预案也经历着一个被制订、被学习遵守、被执行、被比对、被修改和完善的周期。应急管理的每一个环节都离不开“应急预案”这一核心元素，因此应急预案库是智能处置方案平台的基础和核心。

（2）应急资源库

“巧妇难为无米之炊”，应急资源库是智能处置方案平台的支撑，为应急指挥者提供突发事件周边的资源分布，为应急救援提供物质保障。从广义上讲，几乎所有的资源都可以看成是应急资源。通常而言，应急资源无外乎是人、财、物的管理，其中最重要的就是人和物。“人”主要是指对城市轨道交通各级应急管理和应急救援机构的人员情况进行动态管理，建立与地方各级政府及有关部门的联系，以及各类社会救援机构的人员及联系方式，包括公交、火警、公安、医疗机构和市应急办、市安监局、市交通局等上级应急部门。“物”主要是指与轨道交通相关的物资和装备，特别是轨道交通各专业的救援设备，包括车辆中心、车务中心、维修中心，以及通号中心所需的专业救援设备和物资，以及轨道交通各车站放置的通用救援设备及工器具。

（3）应急知识库

除了事先确定的应急行动程序和应急预案，另外一个制约应急绩效的重要因素就是应急指挥者的决策能力。由于突发事件具有高度的不确定性，因此需要应急指挥者在应急预案的基础上，发挥主观能动性、随机应变、灵活决策，才能提高应急绩效。总之，应急决策最终取决于应急指挥者的认知，而指挥者的认知是可以通过体验式学习、模拟演练、案例分析等方式加以提高的。因此，应急知识库是提高应急绩效的重要辅助手段。应急知识库主要包括历史案例、轨道交通行业内法律法规、公司规定、次生衍生事件的推演规则等。

（4）地理信息系统

数字化预案系统需要借助地理信息系统实现救援和疏散路径的可视化展示，由于突发事件周边情况，列车的运行线路，车站，救援物资的分布，救援力量的分布，救援路径的规划都具有很强的地理特征，因此采用地理信息系统构建轨道交通应急决策指挥系统是行之有效的，也是非常必要的。

数字化预案平台是指对于特定的突发事件，应急预案库通过事件特征进行匹配，检索到对应的总体预案、专项预案和现场预案，输出标准化的行动方案。同时，应急资源库根据事件特征，检索到该事件所需要的各专业救援中心和社会救援单位，输出资源配置方案。另外，应急知识库通过事件特征进行匹配，检索到该突发事件类似的历史案例、法律法规、公司规定，以及该事件是否会发生次生衍生事件，以及次生衍生事件的防范措施等。另外平台通过现场视频采集，实时获取生产数据、环境数据和视频信息、实时了解突发事件现场的各类信息，通过虚拟现实仿真技术，对处置方案进行快速分析和优化评估，为应急决策提供优化支持。数字化应急预案平台总体结构如图2。

图2 数字化应急预案平台总体结构

5 地铁安全预警与应急平台建设实践

目前本文介绍的突发事件处置方案的智能生成方法已经在广州地铁应急平台项目中得到应用，通过大量案例的积累和测试，已经稳定运行一年多，为地铁突发事件和应急能力提供了有力保障，系统运行界面如图3。

图3 系统运行界面

6 结束语

由于轨道交通是一个涉及部门众多、运营组织技术复杂的大系统，同时结构复杂、客流密集、空间布局受到限制，在日常运营中受到自身故障、自然灾害、人为破坏以及大型社会活动等重大突发事件的影响，易发生交通网络局部拥堵、运输效率低下甚至瘫痪等后果。由于各类突发事件的发生具有随机性、传递性和扩散性，因此，建立一套行之有效的应急处置方案，特别是针对事件特征生成有效的应急处置方案是亟待解决的问题。本文对轨道交通突发事件处置方案的智能生成方法进行了初步研究，为解决紧急情况下的预案生成提供了思路。

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