城市軌道交通安全保障系統(tǒng)設計目錄TOC\o"1-2"\h\u8528城市軌道交通安全保障系統(tǒng)設計 1214351引言 1126932系統(tǒng)設計思路 2204533系統(tǒng)總體結構設計 3183843.1系統(tǒng)接口設計 3143773.2系統(tǒng)微服務結構設計 3114553.3系統(tǒng)邏輯架構設計 4215802.4系統(tǒng)功能設計 528513系統(tǒng)應用 6260684結束語 6274參考文獻 7摘要：針對目前城市軌道交通密集、互聯(lián)互通、網(wǎng)絡化運營的實際情況，有必要找到城市軌道交通安全相關的業(yè)務系統(tǒng)之間無法共享大量公共信息的問題的解決對策，這都要求我國的城市軌道交通體系搭建一個可行的綜合系統(tǒng)對軌道交通進行綜合管理。解決現(xiàn)有分析方法如事故樹分析方法等方法的固有問題，從而建立基于拓撲網(wǎng)絡技術以及各類風險主動防控理論的風險防控操作系統(tǒng)，找到合適的風險預防措施，從而搭建出全球大多數(shù)軌道交通系統(tǒng)適用的軌道交通安全體系，實現(xiàn)軌道交通風險的全過程管理與控制。關鍵詞：城市軌道交通；主動防控；風險辨識；系統(tǒng)設計1引言截至2020年9月，我國共有47個城市已經(jīng)開通了地鐵，軌道鋪設里程加起來超過了7500KM，位居世界首位，運營規(guī)模將繼續(xù)保持高增長勢頭。同時，安全是城市軌道交通的基礎，隨著城市軌道交通的發(fā)展，風險始終存在。城市軌道交通系統(tǒng)是一個設施設備眾多的復雜系統(tǒng)，存在高密度、強隨機客流、不可預測的人為因素、動態(tài)風險因素組合、以及風險傳播路徑等各類因素，使得風險無法被早期識別出來。風險預警的能力不夠，風險來臨時只能被動報警，主動防控有待改進，風險管理模型圖和煙囪有些類似，因此被稱為“煙囪式”管理，信息整合困難，難以實現(xiàn)運行安全閉環(huán)管理，甚至還會出現(xiàn)因為微小的故障而造成極惡劣后果的情況。城軌交通風險特性圖見下圖1.1。圖1.1城市軌道交通風險特性面對上述城市鐵路運營風險的嚴重性，現(xiàn)有的點位監(jiān)控模式安全體系已不能滿足當前城市鐵路的安全要求。通過全系統(tǒng)級評價模型信息技術提高城市軌道交通安全保障技術能力是一項緊迫的任務。但就全球預警和評價體系而言，本研究基本處于初步探索階段。本文介紹了基于風險鏈的城市鐵路運營安全保障體系的設計。這一系統(tǒng)充分表明了“主動防控”的重要性，基于各類安全事故的發(fā)生特點，深入探討故障危害鏈的傳播機制，充分應用風險鏈理論對城軌交通風險類別進行識別和分析，找到所有可能出現(xiàn)的風險點，搭建專門的風險管理模型，實現(xiàn)對風險的全面控制和預防。這次系統(tǒng)的設計以及風險防控模型的設計都可以有效的幫助我們找出當前城軌交通運營方面的研究存在的問題。安全保障體系的建立可以實現(xiàn)風險點的綜合控制與管理，對系統(tǒng)存在的安全風險進行評級，從而使得系統(tǒng)的風險管理模式從單點監(jiān)控被動管理模式轉變成主動管理模式。2系統(tǒng)設計思路主動風險防控是城軌安全管理過程中能夠實現(xiàn)的最高防控等級，現(xiàn)在很多領域都在研發(fā)更加智能化的安全管理系統(tǒng)。本文基于當前我國在城軌安全風險管理方面存在的不足，通過云計算技術等多類現(xiàn)代化技術對當前城軌交通系統(tǒng)面臨的安全風險進行評級以及管理，同時著重于系統(tǒng)的功能研究以及對城軌安全管理需求方面的研究，開發(fā)出一款合適的城軌安全風險管理保障體系，對系統(tǒng)風險點進行分類管理，進一步提高城軌交通系統(tǒng)的安全系數(shù)，全面發(fā)揮出城軌交通安全保障系統(tǒng)的保障作用。具體設計思路如下圖2.1。圖2.1系統(tǒng)設計整體思路3系統(tǒng)總體結構設計3.1系統(tǒng)接口設計系統(tǒng)的接口設計主要包括城軌運營大數(shù)據(jù)中心和對接運營這兩個界面的設計。1）節(jié)點狀態(tài)接口。主要應用于城軌系統(tǒng)中各個節(jié)點的實時監(jiān)控，數(shù)據(jù)中心還需對收集到的節(jié)點數(shù)據(jù)進行整合管理，然后根據(jù)信息類型進行分類提取。連接接口的時候，會將節(jié)點的各類狀態(tài)信息例如：節(jié)點號、監(jiān)控時間、實時狀態(tài)等傳輸給數(shù)據(jù)中心。在節(jié)點信息的管理過程中，需要不斷更新節(jié)點URL路徑信息以及時間間隔。2）錯誤記錄界面。錯誤日志接口用于獲取當天最新的錯誤日志，可被應用于系統(tǒng)樣本數(shù)據(jù)的關系分析過程，所以該接口的重要性不言而喻。在系統(tǒng)應用過程中必須每天進行一次接口設置，將記錄進行自動入庫，日志內容主要是各類故障的反饋結果和分析結果。它僅描述物理故障，但也包括環(huán)境和人為因素。3.2系統(tǒng)微服務結構設計微服務是一種新興的軟件架構，微服務策略能夠實現(xiàn)單組件的擴展來達成系統(tǒng)服務協(xié)議的要求，從而簡化軟件的應用過程。對系統(tǒng)進行功能分析，然后再進行功能總結，能夠實現(xiàn)微服務架構的綜合管理與控制，并將系統(tǒng)分成四種微服務結構，具體見下圖3.1。1）用戶微服務。主要為用戶提供基本信息管理以及權限管理方面的服務。圖3.1微服務-功能關系圖2）風險點微服務。主要管理潛在風險點，包括群組節(jié)點管理、熱點識別和健康計算功能。3）模型微服務。生成風險鏈模型，并提供風險鏈模型的相關算法，包括風險鏈構建、傳播計算和路徑反轉函數(shù)，供系統(tǒng)使用。4）風險微服務。為風險提供功能服務，包括關鍵點監(jiān)控、全局監(jiān)控評估、故障記錄、生成故障日志這四種功能，使得系統(tǒng)全面掌握監(jiān)控點的具體信息，綜合分析各類故障間的關系，并對錯誤進行統(tǒng)計分析。3.3系統(tǒng)邏輯架構設計按照系統(tǒng)所需要的服務架構類型，針對性的設計邏輯架構，借助分層模型對界面展示層以及功能服務層進行設計，具體情況見下圖3.2。1）界面顯示層。對系統(tǒng)的所有功能和數(shù)據(jù)進行可視化操作與管理，使得公司的安全管理人員能夠更方便的進行安全風險管理，簡化他們的工作流程，大幅度提高系統(tǒng)應用的便利程度。2）功能服務層。服務層包含了各類主要的服務功能。3）數(shù)據(jù)操作層。利用模型算法以及配置規(guī)則實現(xiàn)系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)的配置與管理。4）數(shù)據(jù)管理層。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層主要由城市軌道交通大數(shù)據(jù)中心和用于數(shù)據(jù)采集和監(jiān)測的各種設備設施組成，包括危險點數(shù)據(jù)庫、危險鏈數(shù)據(jù)庫、歷史事故數(shù)據(jù)庫、應急預案數(shù)據(jù)庫、城市鐵路基礎信息數(shù)據(jù)庫等大型多類型數(shù)據(jù)庫。5）基礎裝備層。提供網(wǎng)絡環(huán)境、計算設備、存儲設備等基礎資源設備。圖3.2微服務-邏輯架構圖2.4系統(tǒng)功能設計系統(tǒng)主要功能有：風險點識別、風險點狀態(tài)計算、風險鏈構建、風險點狀態(tài)監(jiān)測、風險傳播計算、系統(tǒng)風險評估、結果原因預測、錯誤數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、組節(jié)點管理、監(jiān)控界面管理，系統(tǒng)界面可視化。主要特點如下所述。1）風險點識別。風險點的識別是主動預防和控制風險的前提。系統(tǒng)可以根據(jù)ISF方法識別風險點，將城市鐵路運營部件節(jié)點標記為風險點，并存儲在風險點數(shù)據(jù)庫中。2）風險點狀態(tài)計算。風險點狀態(tài)的識別是風險鏈構建前的一個重要環(huán)節(jié)，其目的是計算風險點的不安全狀態(tài)，為風險鏈的初始概率奠定基礎。當系統(tǒng)通過監(jiān)控層獲取危險點信息和錯誤數(shù)據(jù)時，必須計算出危險點的不安全狀態(tài)，并將其存儲在風險鏈數(shù)據(jù)庫中。3）構建風險鏈。風險鏈的構建是系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，主要利用存儲的風險點信息和風險傳播挖掘樣本的分析，根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡和風險鏈的構建方法進行構建。4）危險狀態(tài)監(jiān)測。熱點監(jiān)控功能是基于數(shù)據(jù)中心提供的接口，獲取指定監(jiān)控熱點當天的數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)。5）計算風險分散。風險傳播計算功能根據(jù)已建立的風險鏈和系統(tǒng)的實時監(jiān)控數(shù)據(jù)，完成對不安全概率計算的扣減計算。風險鏈構建完成后，進入預測起點，預測風險鏈中各個風險點的狀態(tài)。6）系統(tǒng)風險評估。系統(tǒng)風險評估是利用生成的風險鏈，對系統(tǒng)在一段時間內的臨界狀態(tài)進行評估，對已達到預警級別的風險進行實時預警，為接下來的重大整治工作提供目標。7）結果因果預測。影響-原因預測是利用風險鏈模型的逆向推斷能力，推斷在有限時間內發(fā)生的最可能的后果路徑，例如停電、延誤、事故和其他后果。8）失效數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析。故障統(tǒng)計功能主要對各個監(jiān)控點和風險點的故障數(shù)據(jù)進行定期統(tǒng)計，功能包括按組節(jié)點統(tǒng)計、停電統(tǒng)計、延誤統(tǒng)計、事故統(tǒng)計等，故障數(shù)據(jù)分析使用事故報告。通過使用挖掘規(guī)則挖掘事件所涉及的組節(jié)點的因果和異常發(fā)生，從風險鏈中構造一個條件概率學習樣本。3系統(tǒng)應用通過樣機系統(tǒng)的場景開發(fā)和仿真運行，解決了涉及人員、車輛和設備的安全機制復雜、數(shù)據(jù)復雜等諸多問題。通過對城軌危險點的識別和風險傳播預測模擬試驗，準確預測實際風險傳播路徑，評估系統(tǒng)安全狀態(tài)，盡早抑制風險，解決故障問題，解決鐵路實際問題。安全管理人員的故障處理工作提供了幫助。持續(xù)測試證明該系統(tǒng)具有較高的安全性和穩(wěn)定性。4結束語本文采用主動風險防控的基本理論，從拓撲網(wǎng)絡技術、危險點識別、危險鏈構建、危險傳播和風險評估的角度，建立了城市軌道交通安全保障的理論體系?；贚inux操作系統(tǒng)和Java語言，實現(xiàn)了城市軌道交通安全保障系統(tǒng)的開發(fā)，并成功測試并應用于城市軌道交通安全保障，實現(xiàn)精細化、信息化、智能化、系統(tǒng)化管理。1）定義系統(tǒng)的業(yè)務功能需求。通過對某城軌公司的實際調研，我充分了解了該公司的安全管理狀況，并在上述調研的基礎上，明確了系統(tǒng)風險識別、風險評估、風險四大功能的要求，通過實際的溝通分析，進行基礎數(shù)據(jù)管理。2）樹立安全管理行業(yè)標桿。提供其他行業(yè)安全保障體系的實例，擺脫基于事故計數(shù)分析的風險管理理論，打造以風險鏈為核心的風險防控方法論，提高安全人員風險處置效率。3）安全管理門前移。通過該平臺的應用，城市鐵路公司的安全管理變得更加精細。淘汰傳統(tǒng)的事故管理和隱患風險管理，實施風險管理，以“預防為主”的安全管理理念，利用安全保障體系平臺及時發(fā)現(xiàn)和消除風險，做到防患于未然。參考文獻[1]蘇宏明,王艷輝,李曼,賈利民.基于風險鏈的城軌運營安全保障系統(tǒng)設計與開發(fā)[C]//.第十五屆中國智能交通年會科技論文集（1）.,2020:207-208.[2]權