胡嘉阳 于淼
中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司 浙江杭州310014
摘要：从城市轨道交通运维现状出发，基于实际需求开发结合了CIM的城轨运营系统平台，并主要针对于地铁的保护和应急状态下的处置开发了相应的模块，通过对城市轨道交通信息化水平的提升，降低了运维过程的成本，提升了运维的效率。
关键词：
1、概述
城市轨道交通作为城市综合交通网络中的骨干，承担着城市运转的核心功能。城市轨道交通紧跟交通强国建设战略部署和智慧城市、智慧交通规划建设，迈入了超大规模、网络化发展的关键时期。其运维呈现出装备数量多、制式多样化、多阶段并存、配置不均衡的特点，面临运维难度大、人工经验局限、难以精准定位、管理效率低等问题，存在监测信息不全面、状态采集手段欠缺、维修模式有待提升等不足。迫切需要由自动化、信息化向智能化转型，在体系化安全保障、故障智能诊断方面实现重点突破和深度融合。随着我国众多城市建成开通城市轨道交通系统，如何利用信息化手段在支撑城市轨道交通企业可持续发展的同时，解决运营运维一体化管理痛点，满足全专业综合性运维需求，落实智能地铁和智能运维要求，已成为城市轨道交通领域的研究热点。【1】【2】研究文献【3】中主要从运营管理模式和综合监控系统展开研究；文献【4】中主要探讨基于BIM的城轨运维系统；文献【5】主要研究了运维过程的检测诊断智能化。
城市信息模型（CIM）即以建筑信息模型（BIM）、地理信息系统（GIS）、物联网（IoT）等技术为基础，整合城市地上地下、室内室外、历史现状未来多维多尺度信息模型数据和城市感知数据，构建起三维数字空间的城市信息有机综合体。结合了城市CIM基础平台的轨道交通系统能够更为有效的管控运维过程中的各个环节，挖掘跨行业大数据应用价值，加快推进轨道交通工程城市级运维业务模式的跨越升级，支撑城市现代化治理，提高资源配置效率与综合监管水平。本文主要围绕着与CIM平台的城轨运营系统在运营过程中的地铁保护和应急状态处理的内容展开研究。
2、轨道交通工程管理平台
2.1系统架构
系统整体架构如下，包含工程数字化基础平台层、工程数字化应用层、工程数据管理理论体系与云平台网络和信息安全防控体系等部分。其中工程数字化基础平台包含云平台基础设置资源服务池以及向上提供的AI服务、数据服务、可视化服务、基础服务、业务服务等内容；工程数字化应用层包含轨道交通工程数字化全生命周期管理系统以及根据实际的企业管理需要接入的相关内外部业务系统，其中轨道交通工程数字化全生命周期管理系统包括：设计管理系统、建设管理系统、运维管理系统以及其他轨道交通工程数据管理应用、数据可视化交互技术应用、工程管理智能化技术应用等内容。
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图2.1-1 系统结构图
2.2系统功能
系统基于轨道交通建设企业工程数字化建设管理系统架构的研究成果，通过研究攻关并建立以BIM技术为核心，涵盖云架构、微服务、工程数据中心、GIS、IoT、AI等多项关键技术的工程数字化技术体系。系统建设采用技术包括：通过全局搜索技术实现平台信息快速定位；通过流程管理技术实现业务流程自定义，满足用户定制化应用；通过BIM+GIS服务技术实现业务的可视化管理；通过物联网服务技术实现现场数据自动采集及实施监控；通过文档管理和电子签章技术实现多场景跨平台互签、互阅，并建立安全可靠的在线文档管控机制等技术功能。
3、融合CIM系统的地铁保护和应急处置
现有的地铁运维中已经存在相应的地铁保护和应急处置的环节，然而现有的环节相当依赖于人工，实时性相对落后，与地铁周边环境中的工程项目联动的流程也较为复杂。基于这一问题系统实现了相关功能的自动化和智慧化。
3.1 基于地铁周边建设实况的地铁保护
随着城市的不断发展，轨道交通建设规模不断扩大，成为城市公共交通的重要支柱，城轨交通的安全运营也已成为城市形象的一个窗口，对地铁保护区的保护与监测是避免恶性事故发生、确保地铁安全运营的重要组成部分。地铁保护子系统主要实现以下功能：
1.可视化展示：基于地铁周边城市模型或GIS地图，展示地体保护区红线范围，同时标记受控项目、主控（违规）项目、已签订安全协议项目、其他项目等。在地铁周边城市模型或GIS地图中直观展示地铁保护区范围、周边工程情况、需要监护工程项目概况。
主要实现功能：
（1）主要展示要素：按车站、区间及附属结构等标注结构及保护区范围红线，将轨道交通影响区分等级并采用不同颜色展示。
（2）周边工程情况分类展示：受控项目、主控（违规）项目、已签订安全协议项目、其他项目等，点击项目可查看项目详细信息。
（3）图层控制：在地图上的图层控制按钮，并可进行线路、各级影响区、项目、单体车站或区间结构等图层显示的自由开关。
（4）测距：实现地图测距功能。
（5）如有可能，以上操作可在BIM+GIS三维基础上操作。
2.保护区管理：对地铁保护区实行管理，包括保护区范围的管理、巡查项目的管理、巡查任务的管理等。
（1）保护区范围管理：作为初始输入条件，实现地铁保护区范围的添加、删除及修改功能。
（2）基础信息管理：实现地铁保护相关资料的分类存储及调阅查询功能，如线路相关工程资料、项目交底资料、相关会议纪要、法律法规等，所需信息如下表所示：
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（3）巡查项目管理
实现功能包括：新增需巡查的项目、项目预警、项目变更、项目处置及追溯功能 、巡查项目统计、项目查询。
（4）巡查任务管理
实现功能包括：新增巡查任务、新增巡查计划、巡查结果填报、任务审核填表。
3.监测管理：包括监测项目的建立、监测规则的确定、可监测点的设置、监测数据信息的获取及上传、监测数据的分析对比及异常报警等。
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图3.1-3 业务架构图
实现功能主要包括
（1）监测项目建立
（2）监测点设置
（3）监测数据获取及上传
（4）监测数据分析对比
（5）异常报警
3.2 地铁车站客流及交通流动态分析疏导
客流和交通流是城轨交通建设运维重要的基础，在城轨运营过程中客流和交通流可能会由于节日、大型活动、地铁设备故障、异常天气等原因产生较大的波动。鉴于以上原因需要对客流和交通流数据进行分析，并根据分析结果进行疏导工作，避免可能产生的事故。应急处置子系统系统主要实现以下功能：
1.地铁客流和周边交通流检测和展示：从地铁站内传感器、监控和闸机等设备以及外部接口得到客流和交通数据，并将数据可视化展示。在地铁周边城市模型、地铁线网模型和GIS地图中直观展示地铁以及周边的交通流和客流状况。同时显示地铁客流的实时数据
（1）主要展示要素：将各个站点和线路上的客流数量按照客流密度的不同用不同颜色显示出来，并以相同方法显示周边交通流的状况。
（2）图层控制：在地图上的图层控制按钮，可进行线路、单体车站或区间等图层显示的自由开关，并可对某一区域放大/缩小显示。
（3）测距：实现地图测距功能。
（4）如有可能，以上操作可在三维基础（BIM+GIS）上操作。
2.地铁疏散管理：根据传感器和其他子系统得到的数据确定是否需要疏导，并决定客流疏导的模式和路径。
（1）疏散模式配置：应根据可能遇见的意外情况，制定不同的疏散模式，主要有灾害情况（如火灾、雷击、进水）、故障情况（如车辆故障）、大型活动、外部道路封闭或假日产生的大客流量等状况下的车站和区间疏散预定方案。在不同的方案下应当设置不同区域的疏散路径和相应的工作人员引导任务。
（2）客流和事故数据监测：收集相应数据，进行前兆性分析，设置异常状况下的阈值。根据客流量和相应的传感器的数据与阈值对比，判断在某一区域（车站、区间）是否发生了需要进行疏散的状况。
（3）疏散模式选择和启动：根据外界的异常数据报警，根据相应阈值选择疏散模式，通过广播通知乘客疏散，将相应的疏散路径显示到车站或车辆的屏幕上，并向工作人员的终端显示相应任务。
4、总结
本文设计并实现的城市轨道交通综合智能运维平台，贯穿设施设备全寿命周期管理理念，以在线实时监测轨道交通系统设施设备为核心，形成全过程的信息化管控，并重点关注于地铁保护、各类故障的预防和应急处置。实现轨道交通状态感知、故障预测与智能运维，提高轨道交通整体的安全风险管理水平，优化生产组织和业务流程，降低能耗和生产成本。
参考文献
[1]白丽,王石生,姚湘静,闫晓楠.城市轨道交通综合智能运维平台研究与设计[J].铁路计算机应用,2020,29(11):62-65.
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[3]查正兴,王传宦,张影.城市轨道交通综合监控系统及运营管理模式研究[J].机电信息,2021(09):61-62.
[4]郭钦,刘奥.基于BIM技术的城市轨道交通车辆基地可视化智能运维系统[J].现代城市轨道交通,2021(03):86-91.
[5]张鹤,伊宏伟,曹琦.城市轨道交通车辆智能化运维检测[J].城市轨道交通研究,2020,23(04):89-93.
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