面向运营安全监管的城市轨道交通智能管理系统功能需求分析

胡雪霏，刘 悦，程泽农，刘向龙，王 洋

（1.交通运输部科学研究院，北京 100029；2.城市公共交通智能化交通运输行业重点实验室，北京 100029；3.城市轨道交通运营安全管理技术及装备交通运输行业研发中心，北京 100029）

0 引言

随着我国开通运营城市轨道交通的城市不断增多，城市轨道交通新增运营里程迅速增加、线网规模持续扩大、出行分担率稳步增大，城市轨道交通安全运行面临的压力和挑战也日益加大，因此对运营全过程和关键设施设备的监管愈发重要。城市轨道交通运营涉及系统众多、设备数量庞大，通过传统报表等方式进行信息传递，难以实现高效和准确的管理。因此，采用信息化手段构建智能管理系统对于保障城市轨道交通安全运行、提升运营服务质量具有重要意义。

目前，交通运输部已从安全、应急、服务等方面构建了城市轨道交通运营制度体系，从制度层面加强对各地城市轨道交通运营的指导，并且在《城市轨道交通运营管理规定》（交通运输部令2018 年第8 号，以下简称《规定》）第十六条对城市轨道交通智能管理系统的建设提出了框架性要求。但是，目前城市轨道交通运营单位、地方主管部门、交通运输部之间的智能化信息沟通渠道尚未完全打通，城市轨道交通运营主管部门对于关键设施设备运行状态、风险和隐患治理情况等仍缺乏有效的技术手段进行监管。当前，只有广州、厦门等少数城市开始了先期探索，更多的城市尚未搭建智能管理系统或者管理系统功能较单一，难以实现城市轨道交通运营的高效高质量监管。

国内外部分学者已针对城市轨道交通运营生产管理系统及运营安全与风险管理展开了研究。在城市轨道交通运营管理系统功能方面，既有研究主要面向城市轨道交通运营单位，对调度指挥、应急和车辆基地等专项生产系统功能进行了探索。如，梁强升[1]通过系统分析网络化运营管理调度指挥需求，提出城市轨道交通线网运营管理指挥中心5 大核心功能、指挥平台构架、信息交互、数据分析应用等系统设计与建设。刘新科等[2]提出了城市轨道交通智慧化综合应急管理系统建设方案，分析了应急管理一张图、应急值守、应急预警、辅助决策、应急指挥、物资调度、应急演练等主要模块功能；胡鹏等[3]根据车辆基地运营中存在的问题，提出了车辆基地运营管理系统应具有信息采集与共享功能、调度计划自动编制功能、综合调度与指挥功能、综合显示功能等。在城市轨道交通运营安全与风险管理方面，从风险隐患角度出发，Wang 等[4]探索了城市轨道交通智能运营与安全保障技术，黎忠文等[5]总结深圳地铁实践经验，明确了双重预防机制建设的思路和运作模式，刘菊美[6]提出了客运安全风险识别评价指标体系，焦柳丹等[7]分析了特定场景下的车站韧性评估因素，李松峰等[8]、文孝霞等[9]则针对安全评估方法开展了研究，为城市轨道交通运营主管部门针对薄弱环节开展专项整治提供了有效抓手；从应急角度出发，雷斌等[10]和张岚等[11]对应急救援中心的选址方法进行了探索，张翕然等[12]、雷斌等[13]和曾璐等[14]探索了突发事件下客运组织方式的优化方法，为行业提升应急处置能力提供了新思路。此外，从设施设备角度出发，刘建强等[15]和龙翔宇等[16]探索了车辆和信号等关键设施设备的故障检修方法和检修计划优化方式，李佳杰等[17]、周继彪等[18]和曾璐等[19]以客运和行车组织相协调的方式提出了协同控制方案，从设施设备检修和行车、客运等角度提出了优化运营管理和降本增效的途径。

总体来看，国内外对城市轨道交通运营管理系统的研究主要局限在运营管理的某一模块，并且多面向运营生产，对面向行业监管的智能管理系统进行的综合性研究较少，导致各级城市轨道交通主管部门在开展行业监管时技术手段不足；目前行业管理数据来源多为运营单位报送的纸质材料，存在数据更新不及时、数据填报周期长、查阅和存储不便、报送流程复杂等缺点，不能有力支撑日常监管以及突发事件下的应急处置。鉴于此，本文从行业安全监管职责出发，提出了市级城市轨道交通智能管理系统的框架和功能点设置，基于全行业调查，分析了每个功能点的数据流转途径和统计周期，以期为后续构建智能管理系统提供参考和技术支撑。

1 部门监督管理职责分析及系统框架设计

2018 年3 月，国务院办公厅印发了《国务院办公厅关于保障城市轨道交通安全运行的意见》（国办发〔2018〕13 号，以下简称《意见》）。同年5 月，交通运输部发布了《城市轨道交通运营管理规定》（交通运输部令2018 年第8 号）。这两个文件的出台明确了当前和今后一段时期城市轨道交通安全运营工作的顶层设计。为保证城市轨道交通运营监管效果的最大化，围绕安全管理，交通运输部陆续出台了针对城市轨道交通运营管理的6项制度，如表1所示。

上述文件从安全管理、应急管理、行车监管和设施设备监管等方面对城市轨道交通运营主管部门的职责进行了规定。城市轨道交通智能管理系统功能的设计应首先满足城市轨道交通运营主管部门的管理需求。本文基于表1 制度文件中列明的城市轨道交通运营主管部门应重点落地的管理事项，结合各地管理经验，聚焦市级城市轨道交通智能管理系统功能设计，将系统分为基础信息、客流监管、行车监管、设施设备监管、安全信息管理和应急管理等6 个模块，初步筛选了每个模块可能需要的功能点，共计44项。系统框架及各模块具体数量见图1。

图1 市级城市轨道交通智能管理系统框架设计与功能点分布

1）基础信息管理

围绕线路和车站的基本情况、工作人员基本情况和规划建设基本情况3 个方面，基础信息管理模块设计了10项功能点，分别为：①运营线路条数和里程管理；②每条运营线路的车站数量、出入口数量管理；③每条运营线路的车辆基地数量、列车配属数量管理；④每条运营线路走向、车站及出入口的地图显示管理；⑤每个出入口周边100 m 范围内的公交站点地图显示管理；⑥每条运营线路平/纵断面图、站场平面图、信号及供电系统平面布置图管理；⑦每条运营线路保护区平面图管理；⑧驾驶员、行车调度员、值班员、通信工、信号工管理；⑨主要负责人和安全生产管理人员安全考核信息登记和成绩管理；⑩在建线路、已批未建及规划线路的条数和里程管理。

2）客流监管

基于“车站-线路-线网”3 个层级，客流监管模块设计了5 项功能点，分别为：①每座车站的乘客进站量、出站量、换乘量管理；②每条线路的客运量、旅客周转量管理；③线网高峰时段的最大断面客流量、最大载客率管理；④接入运营单位对公共区的实时视频监控管理；⑤常态化限流车站、限流位置及限流时段管理。

3）行车监管

结合《城市轨道交通行车组织管理办法》（交运规〔2019〕14 号）第三十七条“城市轨道交通运营主管部门应加强对行车组织工作的监督管理”的要求，考虑到日常运营和节假日等特殊时间段的运营保障，行车监管模块设计了3 项功能点，分别为：①每条线路的运行图备案；②每条线路的计划开行列次、实际开行列次、晚点列次、5min 及以上延误事件次数、运营车公里的统计信息管理；③接入企业每条线路中央级ATS 调度工作站的实时信息。

4）设施设备监管

结合《城市轨道交通设施设备运行维护管理办法》（交运规〔2019〕8 号）第二十八条“城市轨道运营主管部门应对运营单位设施设备运行维护情况开展监督检查”的职责要求，考虑到车辆、信号、供电等关键设备系统对维持城市轨道交通运营安全和服务质量的重要性，以及越来越多的城市面临的设施设备改造问题，设施设备监管模块设计了5 项功能点，分别为：①大修、更新改造计划及实施情况管理；②每条线路车辆、信号、供电、站台门的故障率管理；③造成延误的设施设备故障分析报告管理；④企业的设施设备管理制度和技术管理体系备案需求；⑤每列车的履历以及每套信号系统的履历信息管理。

5）安全信息管理

结合《城市轨道交通运营安全评估管理办法》（交运规〔2023〕3 号）和《城市轨道交通运营安全风险分级管控和隐患排查治理管理办法》（交办运〔2019〕7 号）中对于城市轨道交通运营主管部门在安全评估报告报送、问题整改跟踪管理、重大隐患督办、年度风险分析和隐患治理分析报告管理等方面的要求，考虑到我国2020年至今发生的险性事件发生原因多与风险分级管控和隐患排查不到位、洪涝应对处置不及时、保护区施工监管不深入、工作人员知识和技能不达标有关，智能管理系统在安全信息管理模块设计了12项功能点，分别为：①初期运营前、正式运营前、运营期间安全评估报告管理；②安全评估发现问题整改情况跟踪管理；③运营单位运营安全风险数据库的动态管理；④运营单位隐患排查治理清单的动态管理；⑤防汛薄弱部位及管控措施管理；⑥重大隐患督办管理；⑦运营单位年度风险分析和隐患治理分析报告管理；⑧出入口甩项工程、车站预留工程的防汛管控措施管理；⑨管理部门的安全专项行动的落实情况管理；⑩保护区穿越工程安全监测管理；⑪重点岗位从业人员不良记录名单管理；⑫乘客违法违规行为信息库管理。

6）应急管理

结合《城市轨道交通运营突发事件应急演练管理办法》（交运规〔2019〕9 号）和《城市轨道交通运营险性事件信息报告与分析管理办法》（交运规〔2019〕10 号）中对应急预案和演练计划备案、险性事件报告备案等方面的要求，考虑到在物资装备配置和应急联动人员方面的需求，应急管理模块设计了9 项功能点，分别为：①政府综合应急预案、专项、部门应急预案管理；②运营单位应急预案备案；③运营单位综合和专项年度应急演练计划、演练总结报告备案；④“站点-区域-基地”三级应急点结构布局以及大型应急物资装备、应急人员的布设管理；⑤运营险性事件信息的上报；⑥运营险性事件技术分析报告、事故调查报告管理；⑦运营险性事件年度分析报告管理；⑧公安、应急管理、消防、住房和城乡建设、卫生健康、气象、通信等部门的联系人和联系方式管理；⑨各条线路沿途区县、街道联系人和联系方式管理。

2 智能管理系统需求分析

为进一步筛选城市轨道交通运营主管部门关注和需要的智能管理系统功能点，设计了调查问卷，开展了针对全行业的调研。本次调研对象为城市级城市轨道交通主管部门，共收到北京、上海、广州、深圳、重庆、西安、太原、三亚等31个城市的反馈，覆盖了不同规模、不同建设时序的城市。调研问卷设计为客观选择和主观问答相结合的形式，请被调查对象选择每个模块必要的功能点，并填写针对功能点的意见和建议。经统计，在问卷的44 个功能点中，共有31 个功能点得到了认可，具体分析如下。

2.1 基础信息管理

在基本信息管理模块10项功能点中，80%以上的城市轨道交通运营主管部门认为其中7 项是必要的，分别为：①运营线路条数和里程管理；②每条运营线路的车站数量、出入口数量管理；③每条运营线路的车辆基地数量、列车配属数量管理；④每条运营线路走向、车站及出入口的地图显示管理；⑤每个出入口周边100 m 范围内的公交站点地图显示管理；⑥每条运营线路平/纵断面图、站场平面图、信号及供电系统平面布置图管理；⑦每条运营线路保护区平面图管理。

其中需求最高的为②每条运营线路的车站数量、出入口数量管理，达到97.10%。⑧驾驶员、行车调度员、值班员、通信工、信号工管理，⑨主要负责人和安全生产管理人员安全考核信息登记和成绩管理和⑩在建线路、已批未建及规划线路的条数和里程管理3 项功能点的需求比例仅为65%左右，如图2所示。

图2 基础信息管理模块功能点需求比例

在数据流转方面，④每条运营线路走向、车站及出入口的地图显示管理和⑤每个出入口周边100 m 范围内的公交站点地图显示管理两项可通过采集地图数据纳入智能管理系统，其他功能点可采用运营单位填报、主管部门审核的方式进行管理。

2.2 客流监管

在客流监管模块5 项功能点中，80%以上的城市轨道交通运营主管部门认为其中3 项是必要的，分别为：①每座车站的乘客进站量、出站量、换乘量管理；②每条线路的客运量、旅客周转量管理；③线网高峰时段的最大断面客流量、最大载客率管理。以上3 项功能点的需求比例均超过了90%；对于④接入运营单位对公共区的实时视频监控和⑤常态化限流车站、限流部位及限流时段管理两项功能点，主管部门需求较低，占比不足70%，如图3所示。

图3 客流监管模块功能点需求比例

对于功能点①每座车站的乘客进站量、出站量、换乘量管理和②每条线路的客运量、旅客周转量管理的统计周期选择上，超过50%的调查对象希望可以实现每日统计，具体如图4 和图5 所示。对于功能点③线网高峰时段的最大断面客流量、最大载客率管理的统计周期，绝大多数的城市轨道交通运营主管部门选择按日或按月统计，如图6所示。

图4 客流监管模块功能点①统计周期需求比例

图5 客流监管模块功能点②统计周期需求比例

图6 客流监管模块功能点③统计周期需求比例

在数据流转方面，考虑到以上的数据在运营单位的生产系统里均可自动生成，为避免重复性工作和提升信息传递效率，有超过60%的调研对象希望可以通过接入运营单位生产系统来获取以上3 项功能所需的数据，在市级智能管理系统中完成数据的获取和展示分析。

2.3 行车监管

在行车监管模块的3 项功能点中，80%以上的城市轨道交通运营主管部门认为其中2 项是必要的，分别为：①每条线路的运行图备案；②每条线路的计划开行列次、实际开行列次、晚点列次、5min 及以上延误事件次数、运营车公里的统计信息管理。以上2 项功能点需求比例均超过了90%，如图7所示。

图7 行车监管模块功能点需求比例

对于功能点②每条线路的计划开行列次、实际开行列次、晚点列次、5 min及以上延误事件次数、运营车公里的统计信息管理的统计周期，超过50%的调查对象希望可以在每日运营结束后获取当日的整体行车情况，如图8所示。

图8 行车监管模块功能点②统计周期需求比例

在数据流转方面，对于功能点①每条线路的运行图备案，可通过运营单位填报、主管部门审核的方式进行数据获取；对于功能点②每条线路的计划开行列次、实际开行列次、晚点列次、5 min 及以上延误事件次数、运营车公里的统计信息管理，结合统计周期和各地生产系统建设情况，可直接接入运营单位生产系统获取数据。

2.4 设施设备监管

在设施设备监管模块5 项功能点中，有3 项功能点得到了较多认可，分别为：①大修、更新改造计划及实施情况管理；②每条线路车辆、信号、供电、站台门的故障率管理；③造成延误的设施设备故障分析报告管理。其中②每条线路车辆、信号、供电、站台门的故障率管理的需求比例最高，达到了91.4%。相比而言，④企业的设施设备管理制度和技术管理体系备案需求和⑤每列车的履历以及每套信号系统的履历信息管理的需求比例较低，在70%左右，如图9所示。

图9 设施设备监管模块功能点需求比例

对于功能点②每条线路车辆、信号、供电、站台门的故障率管理，考虑到故障率统计可设定不同周期，有超过70%的调研对象希望每月统计，如图10所示；对于功能点③造成延误的设施设备故障分析报告管理，兼顾行业管理需要和运营单位生产压力，造成延误的设施设备故障分析报告中延误阈值可设定为15 min，即延误超过15 min时需及时将故障分析报告上报城市轨道交通运营主管部门，可满足大部分城市轨道交通运营主管部门需求。不同延误阈值需求比例如图11所示。

图10 设施设备监管模块功能点②统计周期需求比例

图11 设施设备监管模块功能点③延误阈值需求比例

在数据流转方面，交通运输部已印发《城市轨道交通信号系统运营技术规范（试行）》（交办运〔2022〕1 号）、《地铁车辆运营技术规范（试行）》（交办运〔2022〕84 号）等一系列关键设施设备的运营技术要求，对全行业设施设备系统的功能进行了规定。基于此，功能点②每条线路车辆、信号、供电、站台门的故障率管理可通过接入运营单位的生产系统来获取信息；功能点①大修、更新改造计划及实施情况管理和③造成延误的设施设备故障分析报告管理可通过运营单位填报、主管部门审核的方式获取信息。

2.5 安全信息管理

在安全信息管理模块的12 项功能点中，80%以上的城市轨道交通运营主管部门认为其中7 项是必要的，分别为：①初期运营前、正式运营前、运营期间安全评估报告管理；②安全评估发现问题整改情况跟踪管理；③运营单位运营安全风险数据库的动态管理；④运营单位隐患排查治理清单的动态管理；⑤防汛薄弱部位及管控措施管理；⑥重大隐患督办管理；⑦运营单位年度风险分析和隐患治理分析报告管理。其中，功能点⑥重大隐患督办管理需求比例最高，达到94.3 %。

其余功能点，包括⑧出入口甩项工程、车站预留工程的防汛管控措施管理，⑨管理部门的安全专项行动的落实情况管理，⑩保护区穿越工程安全监测管理，⑪重点岗位从业人员不良记录名单管理，⑫乘客违法违规行为信息库管理等，需求比例在50%～75%，其中功能点⑫需求占比最低，为54.3%，如图12所示。

图12 安全信息管理模块功能点需求比例

在数据流转方面，功能点①初期运营前、正式运营前、运营期间安全评估报告管理，②安全评估发现问题整改情况跟踪管理和⑥重大隐患督办管理可采用主管部门填报的方式获取数据，其他功能点可采取运营单位填报、主管部门审核的方式进行信息获取。

2.6 应急管理

应急管理模块的9 项功能点均被城市轨道交通运营主管部门认为是必要的，分别为：①政府综合应急预案、专项、部门应急预案管理；②运营单位应急预案备案；③运营单位综合和专项年度应急演练计划、演练总结报告备案；④“站点-区域-基地”三级应急点结构布局以及大型应急物资装备、应急人员的布设管理；⑤运营险性事件信息的上报；⑥运营险性事件技术分析报告、事故调查报告管理；⑦运营险性事件年度分析报告管理；⑧公安、应急管理、消防、住房和城乡建设、卫生健康、气象、通信等部门的联系人和联系方式管理；⑨各条线路沿途区县、街道联系人和联系方式管理。

经统计，功能点②运营单位应急预案备案和③运营单位综合和专项年度应急演练计划、演练总结报告备案的需求占比最高，达到97.1%；功能点④“站点-区域-基地”三级应急点结构布局以及大型应急物资装备、应急人员的布设管理的需求占比最低，但也达到了80%，如图13 所示。

图13 应急管理模块功能点需求比例

在数据流转方面，功能点①政府综合应急预案、专项、部门应急预案管理和⑧公安、应急管理、消防、住房和城乡建设、卫生健康、气象、通信等部门的联系人和联系方式管理可采用运营单位填报、主管部门审核的方式进行信息获取，其他功能项可采用主管部门填报的方式进行信息获取。

3 结束语

本文通过调查问卷梳理分析了城市轨道交通智能系统的功能需求，明确了每项功能点的数据流转方案和统计周期。研究发现，城市轨道交通智能管理系统应具备基础信息管理、客流监管、行车监管、设施设备监管、安全信息管理和应急管理等6个方面共计31个功能点；公交站点地图显示等2 项功能点应采用地图数据采集的方式获取数据，车站客运量等5 项功能点应通过接入运营单位生产系统获取数据，安全评估报告管理等6 项功能点数据应主要由主管部门填报，其余18项应通过运营单位填报、主管部门审核的方式进行管理；车站乘客进出站量、线路客运量和开行列次等功能点应按日统计数据，线网高峰时段最大断面客流量、最大载客率等功能点应按日或按月统计数据，关键设施故障率等功能点应按月统计数据，延误报告阈值设定为15 min，其他功能点应在内容有更新时或按年度填报数据。本文的研究基础为交通运输部出台的政策文件，提出了行业智能管理系统建设的主要共同需求，但未结合各地出台的与城市轨道交通相关的地方行政法规进行更有针对性的分析。下一步研究中，可进一步聚焦各地行业管理中发现的主要问题和职责权限，设计优化功能点，可考虑增加列车和车站能耗管理、不同交通方式间接驳情况管理、常态化限流车站运营情况管理、公共区视频监控管理等功能点。