城市轨道交通工程安全风险管理系统设计与实现

摘 要：【目的】为解决目前城市轨道交通工程安全风险管理中存在的基础数据信息化和动态监测管理不完善的问题，设计并实现城市轨道交通工程安全风险管理系统。【方法】基于Visual Studio、ArcGIS Engine和Developer Expres开发平台，采用C#编程语言设计并开发出一套城市轨道交通工程安全风险管理系统。【结果】该系统包括信息管理、数据管理、风险评价和视图模式这四项基础功能，有效集成了2D和3D可视化视图，实现了对城市轨道交通工程的地理信息数据、实时监测数据的存储与管理。【结论】该系统能满足工程信息动态更新、安全风险评价等应用需求，为城市轨道交通工程安全风险管理提供了技术支持，具有一定的实用价值。

关键词：轨道交通；安全分风险；系统开发；应用研究

中图分类号：TP351" " " 文献标志码：A" " 文章编号：1003-5168（2024）22-0037-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.22.008

Design and Implementation of Urban Rail Transit Engineering Safety Risk Management System

Abstract：[Purposes] Aiming at the problems of basic data informationization and dynamic monitoring management in the safety risk management of urban rail transit engineering.[Methods] Based on Visual Studio， ArcGIS Engine and Developer Expres development platform， a set of urban rail transit engineering safety risk management system is designed and developed by C# programming language.[Findings]The system includes four basic functions： information management， data management， risk assessment and view mode， which effectively integrates 2D and 3D visual views， and realizes the storage and management of geographic information data and real-time monitoring data of urban rail transit projects. [Conclusions] The system meets the application requirements of dynamic updating of engineering information and safety risk assessment， and provides technical support for the safety risk management of urban rail transit engineering， which has certain practical value.

Keywords： rail transit; safety risk; system development; applied research

0 引言

城市轨道交通在现代城市建设中发挥着至关重要的作用，在解决交通拥堵、便利公共出行、减少环境污染、促进城市发展和提升城市形象等方面发挥着重要作用［1-3］。据统计，截至2023年底，我国共有53个城市开通运营城市轨道交通线路，运营线路有290条、运营里程为9 584 km、车站有5 609座。在城市轨道交通系统的快速发展带来了高效与便捷的同时，也带来了诸多安全隐患和挑战。近年来，在城市轨道交通建设、运营过程中，发生了多起安全事故，造成了严重的人员伤亡和财产损失。城市轨道交通的发展需要高度的安全保障，而目前的安全管理、技术标准和应急预案都存在一定缺陷，极大地影响了现代化城市的安全稳定和可持续发展［4-6］。

因此，结合我国城市轨道交通工程安全风险管理需求，基于Visual Studio、ArcGIS Engine和Developer Expres软件开发平台，采用C#编程语言设计并开发出一套城市轨道交通工程安全风险管理系统。该系统集成了信息管理、数据管理、风险评价和视图模式这四项基础功能，通过必要的功能和特性，能极大地满足用户需求，提高了系统的实用性和美观性，对城市轨道交通工程安全风险实现了信息化和动态管理，对现代化城市建设具有重要的现实意义。

1 系统总体设计

系统总体设计是系统开发的主要阶段，涉及系统整体架构、模块划分、数据流程和技术选型等方面设计［7-8］。通过系统分析城市轨道交通工程安全风险管理的工作流程及其数据属性，明确系统用户的使用需求，并以此为基础进行系统的总体设计［9-10］。该系统的总体设计选择常规的四层架构设计模式，依次为数据层、逻辑层、应用层和表示层。这种结构模式能保障系统运行时的稳定性和可靠性，具有良好的可扩展性和兼容性，能满足业务功能变化的需求，方便后期对系统进行功能升级和扩展。系统整体架构如图1所示。

2 系统功能设计

该城市轨道交通工程安全风险管理系统集成了信息管理、数据管理、风险评价和视图模式这四种基础功能，每个功能模块包含的子功能见表1。信息管理功能模块主要管理使用者的登录账号与密码、不同轨道交通工程项目概况等基础信息，可进行添加、删除等操作。数据管理功能模块可进行工程项目的属性数据的加载、修改、存储等操作，属性数据包括地层岩性、地质结构、周围环境、设计参数、施工图纸等基础信息，数据格式有dwg、tiff、shp、obj等。风险评价功能模块集成了两种常用的安全风险评价数学模型，分为基于模糊数学评价和基于层次分析评价，实现了对城市轨道交通工程的安全风险评价。视图模式功能主要包括二维数据视图和三维数据视图这两种模式，同时具备基本的平移、缩放、旋转、测量等系统操作工具。

3 系统关键技术实现

3.1 加载2D和3D数据功能

在数据管理功能模块中，设计并开发了加载2D和3D数据功能，加载的常用数据格式有dwg、tiff、shp、obj等，可实现对工程项目的地理信息数据、建筑结构数据及其三维模型数据的加载、修改、存储等操作。本研究重点介绍加载3D模型数据，3D模型数据能全面反映出城市轨道交通工程项目的施工环境与设计参数。功能实现核心代码如下。

public MainWindow（）

｛

InitializeComponent（）；

Model3D model = 1；

try

｛

var loader = new ModelImporter（）；

model = loader.Load（@“D：＼系统开发＼3D Model ＼gdjt.obj”）；

｝

catch （Exception ex）

｛

MessageBox.Show（“加载模型失败： ” + ex.Message）；

return；

｝

modelGroup.Children.Add（model）；

ModelVisual3D modelVisual = new ModelVisual3D（）；

modelVisual.Content = modelGroup；

viewport.Children.Add（modelVisual）；

｝

代码通过调用Helix Toolkit库中的Windows Presentation Foundation（WPF），实现加载和显示3D模型数据。首先，创建一个Model3DGroup组织需要加载的3D模型；其次，使用ModelImporter类加载3D模型文件，将加载的模型添加到Model3DGroup中；最后，将ModelVisual3D添加到Viewport3D中以显示模型。加载2D和3D数据功能操作界面如图2所示。

3.2 安全风险评价功能

本研究设计的系统的风险评价功能模块集成了模糊数学评价和层次分析评价这两种常用的安全风险评价数学模型。本研究重点介绍基于模糊数学方法实现城市轨道交通工程安全风险评价应用，功能实现核心代码如下所示。

static double FuzzyEvaluation（double x， double y）

｛

double x_membership = FuzzySetMembership（x， x_mean， x_variance）；

double y_membership = FuzzySetMembership（y， y_mean， y_variance）；

double fuzzy_result = Math.Min（x_membership， y_membership）；

return fuzzy_result；

｝

代码先定义了一个模糊规则的评价函数Fuzzy Evaluation，接受两个输入变量（x、y），并对其进行模糊评价，评价函数使用高斯函数来模拟对输入变量的评价；再通过“最小”操作符进行模糊规则的逻辑运算，得到最终的模糊评价结果。安全风险评价功能操作界面如图3所示。

4 结语

城市轨道交通工程安全风险管理是确保轨道交通系统安全和稳定运行的主要措施之一，对促进现代化城市可持续发展具有重要的意义。本研究根据我国目前城市轨道交通工程安全风险管理需求，基于Visual Studio、ArcGIS Engine和DevExpress开发平台，采用C#编程语言设计并开发出一套城市轨道交通工程安全风险管理系统，结合城市轨道交通工程的实际基础数据，测试该系统开发的功能。结果表明，该系统将测绘地理信息数据和自然资源大数据进行有机结合，系统开发的所有功能均具有良好的稳定性和可操作性，可实现城市轨道交通工程安全风险数据信息化和动态综合管理，为城市轨道交通工程安全风险管理工作中工程信息更新、安全风险评价等应用提供科学的数据依据。

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