轨道交通线网安全保护区管理信息系统设计与实现

吴荡 张敏智 何伟

一、引言

随着城市化进程的深入，城市轨道交通不断加密和延伸其覆盖区域，不仅给市民带来了十分高效的出行方式，也极大地改善了城市的投资环境。随着轨道交通高速发展，轨道交通建设、运营维护的一些问题也逐渐凸显：（1）轨道交通建设和运营维护的工期长、工序复杂，各种档案资料门类极多，可谓汗牛充栋。如何有效的管理并利用好这些资料成为一大难题；（2）随着轨道交通覆盖区域的加密和延伸，临近轨道交通线网安全保护区的建设项目也越来越多，保护区内地面堆载、基坑开挖、钻孔作业等时常造成地铁结构受损，进而酝酿重大安全事故，损害国家和人民的生命财产安全。如何快速提升保护区内建设项目技术审查效率、采取有效监护措施防范安全事故发生的需求日益迫切。

为提高轨道交通建设和运营过程的信息化与智能化水平，减少运营安全事故，本文设计并研发了轨道交通线网安全保护区管理信息系统，实现了从轨道交通建设到运营等过程中相关工程数据的在线管理、保护区内建设项目便捷审查、轨道交通运营安全实时监护和安全保护区信息云端共享，规范了地铁保护业务流程，提高了项目审查工作效率，有力地保障了轨道交通线路的高效建设和安全运营。

二、系统总体架构设计

系统为B/S架构，包含PC端和手机端APP，由“一网一库五系统”组成，如下图1所示。“一网”即多源采集监测网，包含日常巡查、项目监护、视频监护、公众上报等多种监测手段，由采集层和传输层组成，是系统的基础支撑层；“一库”包含基础空间框架数据、轨道交通线网数据、轨道交通工程数据、轨道交通监护数据、系统配置数据等组成，是系统的核心数据库；“五系统”由服务层和应用层组成，其中服务层包含GIS服务、GPS服务、智能分析服务、统计报表服务、数据共享服务、WebService接口及其他服务等组成，应用层则由工程数据管理子系统、项目审查管理子系统、工程监护管理子系统、安全保护服务子系统及安全保护区一张图子系统等5个子系统组成，面向不同组织机构和公众用户。

图1 总体架构

三、系统功能设计与实现

1.工程数据管理子系统

工程数据管理子系统主要针对轨道交通设计和建设阶段进行全流程数据档案管理，主要包括轨道交通线路维护、站点维护、档案资料目录建库、档案上传、档案预览、档案借阅、借阅审核等功能模块。本子系统主要面向轨道交通线网建设相关部门。

2.项目审查管理子系统

项目审查管理子系统实现对轨道交通线网保护区内新建项目安全审查相关功能模块，主要包括项目资料上传、项目标图、影响评估、报告导出等功能模块。本子系统主要面向轨道交通线网安全保护相关部门。

3.工程监护管理子系统

工程监护管理子系统实现对轨道交通线网全线巡查监护一体化，主要包括查询定位、隐患上报处置、隐患点查询、长期测量监护、工程影响监护、线路巡查监护、监测数据分析、报告导出等功能模块。本子系统主要面向轨道交通线网运营相关部门。

4.安全保护服务子系统

安全保护服务子系统面向社会公众，方便公众初步自行审查建设项目是否进入轨道交通线网安全保护区范围及对其影响，主要包括新建项目标图、违建上报处置、法规指南等功能模块。

5.安全保护区一张图子系统

安全保护区一张图子系统实现轨道交通线网数据集成展示和统计分析，主要包括数据浏览、线路站点查询、项目审查档案资料调阅和审核、工程监护统计分析等功能模块，主要面向轨道交通线网高层管理层。

系统详细功能设计如下图2所示。

图2 系统详细功能设计图

系统主要功能介绍如下:

（1）线路维护：用户在系统中输入新建轨道交通线路名称，并与数据库中已有轨道交通线路空间数据进行关联，支撑系统对其进行档案管理、线路监护等管理。

（2）档案借阅：用户点击查看轨道交通线路结构已上传档案资料时，可浏览已有资料，如下图3所示，并选择需要借阅的档案资料提交借阅申请，由管理员进行审核后下载。

（3）项目标图：用户从提交至轨道交通线网保护相关部门的待审查项目资料中提取项目范围线，上传至系统中进行显示，并与轨道交通线网结构及安全保护区进行叠加分析。

（4）隐患上报：巡查员依据《城市轨道交通结构安全保护技术规范》，对在轨道交通线网安全保护区内的违建隐患进行上报，上报信息包括地址、隐患等级、现场情况描述及现场照片、推送人员、推送方式等。巡查员可通过PC端或手机端APP进行上报。

（5）违建处置：管理员依据《城市轨道交通结构安全保护技术规范》对上报的违建隐患进行处置，同时填写处置情况描述、处置现场照片、推送人员及推送方式等信息，存档备查。管理员可通过PC端或手机端APP进行处置。

（6）监测数据分析：选取一段时间的某个监测指标，按照时间进行变化曲线绘制，通过设立经验警戒值，便于及早发现隐患，提出修复建议，如下图3所示。

图3 某区段隧道变形量

四、系统关键技术及特色

1.系统整合了GIS、GPS、移动无线通讯等技术，研发了工程数据管理、项目审查管理、工程监护管理、安全保护服务及安全保护区一张图等5个子系统，实现了覆盖轨道交通设计、建设、运营管理全流程的全数字化闭环式管理。

2.运用图表结合的方式，对地铁监测数据进行一键式分析和便捷展示，强化了轨道交通监测表达效果，提升了轨道交通监护效率。

3.系统同步研发了PC端和手机端APP，其中移动端包括线路查询和移动端统计分析等模块，实现随时随地云端监护。

五、结语

轨道交通线网安全保护区内工程监护及轨道交通线网安全运营长期监护是确保地铁安全建设和运行的重要课题。本文设计并研发了基于GIS的轨道交通线网安全保护区管理信息系统，构建了“一网一库五系统”总体架构，实现轨道交通建设运营全数字化管理和智能巡检，有力地保障了轨道交通线路的高效建设和安全运营。目前该系统已运用于武汉轨道交通线网安全保护实际工作中，取得了良好的应用效果。