城市轨道交通安全预警研究现状

国内外对城市轨道交通运营安全方面的研究主要有轨道交通安全管理体系构建、城市轨道交通行业监管、城市轨道交通安全评价指标体系和方法、城市轨道交通运营安全预警、城市轨道交通应急管理等。目前相关研究的进展可以归纳为以下几方面。

1.轨道交通安全管理体系和监管

在轨道交通安全管理体系方面，崔艳萍等（2005）从系统的角度挖掘导致事故发生的管理缺陷原因，提出保证轨道交通安全的根本出路在于建立现代企业安全管理体系，研讨了安全管理系统的运行机理，规范了保证系统、控制系统、信息系统贯穿在全过程管理的功能和作用，提出以信息系统为基础的旨在对安全生产进行事前、事中、事后控制的安全管理体系，并对该体系的结构和内容进行了分析和讨论。张瑜（2005）从安全管理的宏观指导、结构分析、操作方式三个层面出发，提出了城市轨道交通运营安全管理模式。该模式将运营安全管理分解为计划、实施、校验、评审4个单元，并依据理论维、目标维、控制维的不同需求提出上述4个单元的基本管理要素。陈铁等（2004）以信息系统为基础，旨在对安全生产进行事前、事中、事后控制，并对该体系的结构和内容进行分析和讨论。张殿业等（2004）基于系统论的观点，从事故预防、安全保障以及事故应急救援角度，构建了城市轨道交通安全研究的框架结构体系，探讨了事故预防、安全保障、事故应急救援的理论体系、技术体系、管理体系及法规标准体系。侯景雷（2006）通过分析我国当前城市轨道交通存在的问题及采取的安全监管措施，进而提出解决轨道交通建设、运营安全管理问题的长效机制。邢佳蕊（2008）分析了城市轨道交通系统存在的安全问题，从系统的角度挖掘导致事故发生的原因，认为提高轨道交通安全性的方法在于完善设施设备，提高技术水平，完善城市轨道交通安全管理体制，提高职工专业知识和受训程度，提高乘客的安全意识和逃生能力。莫蔚然（2007）通过对国内外地铁运营管理现状的综述及广州地铁运营管理现状的分析，对广州地铁发展中运营管理所面临的服务质量、安全管理和设备维护等问题进行探讨，对地铁运营管理中的服务质量、安全管理和设备维修保养管理模式等三方面重点进行研究和思考。

在城市轨道交通安全监管方面，刘云（2011）建立了施工单位与监管部门之间的博弈模型，分析博弈模型的基本假设条件、监管成本、监管部门被惩罚期望值、不进行安全投入社会损失期望值、施工单位安全投入，以及不进行安全投入单位损失期望值对博弈结论的影响，最终得出了4条影响施工单位进行安全投入的关键结论，并在此基础上，提出了我国轨道交通工程建设安全监管对策。王晓宇等（2011）分析了英国的城市轨道交通监管法律和监管构架，认为安全认证、认可和授权是英国轨道交通监管的核心内容。监管框架包括交通运输部、铁路条例办公室和女王陛下的轨道交通督查机构。安全认证分为运营和基础设施管理，并构成了从安全设计、建设、运营、维护的全程安全认证和监管，以及从内部组织的安全审查到专业机构ORR-HMR对其的安全评估；还分析了事故调查和处理的方式和内容，认为轨道交通的安全法规建设和安全认证制度是当前我国城市轨道交通建设的紧要任务。陈燕申（2012）提出借鉴英国的经验，建立我国城市轨道交通安全认证、许可制度，强调制度应具有的程序化、不断更新、法规执行具体化、安全审计的落实和持续性等关键特征。蒋玉琨（2012）根据行业自身特点和发达国家城市轨道交通运营管理经验，提出可以引入第三方咨询机构的监管模式。政府通过第三方的评估和认证，实施对城市轨道交通运营的科学、有效和常态化的监管。沈秀芳等（2010）搜集分析国内外典型城市轨道交通网络化运营监管情况，吸取对上海轨道交通有借鉴意义的经验，对照国际地铁协会6大领域、36项运营绩效指标，分析上海城市轨道交通网络化运营现状，并着重就安全运营监管和服务质量监管两大方面提出推进建议，为政府部门制订政策和宏观协调服务提供依据。

2.城市轨道交通安全评价

何理等（2009）依据现行安全评价标准的要求，结合自身实际工作，对城市轨道交通工程安全预警评价、试运营前安全评价、安全验收评价，及运营安全现状评价工作的主要内容和评价重点进行了分析研究，提出了城市轨道交通工程安全评价体系。燕飞（2010）对安全目标采用系统造成的每位乘客在单位旅行时间内可能出现伤亡的概率进行衡量，并给出基于危险源分析的安全评价方法和安全生命周期中的评价要点。丁烈云等（2010）阐述了安全标准体系构建原则，建立了城市轨道交通安全技术、安全管理、安全行为3个子体系构成的安全标准体系结构模型，明确了安全基础标准、通用标准、专用标准体系层次及其具体控制内容，剖析了我国现有城市轨道交通安全标准体系，为指导城市轨道交通工程安全标准化建设提供依据。李世伟（2012）基于系统安全工程理论，研究国内外城市轨道交通运营安全风险评价体系，并根据城市轨道交通运营的特点和运营标准，比较全面系统地构建城市轨道交通运营安全风险评价指标体系。为了弥补现有城市轨道交通运营安全评价方法的不足，建立以可拓法为核心的城市轨道交通运营安全评价模型。郭湛等（2011）以轨道交通系统安全性的要求为依据，基于层次分析法（AHP），从列车自身安全性、列车与其他系统的接口和安全保障系统3个方面构建由14个评价指标组成的轨道交通安全性评价指标体系模型。肖雪梅等（2011）针对城市轨道交通的特点以及城市轨道交通运营安全评价研究现状，从人、机、环、管4个方面分析影响城市轨道交通路网安全运营的要素及其相互作用关系。在此基础上，基于复杂网络理论构建一个能够描述安全要素耦合作用关系的城市轨道交通路网运营安全层次化网络模型，通过对模型的形式化描述及统计参数分析，采用自底向上、微观和宏观相结合的方法，揭示城市轨道交通路网运营的安全演化机理。最后将上述研究内容和安全熵理论相结合，采用局部和整体相结合的方法，构建城市轨道交通路网运营安全评价模型。蔡国强等（2007）提出了一种定量的基于决策树的轨道交通安全评估方法，该方法针对风险源的海量数据集和庞大的属性集，采用面向应用的属性构造、规范化与面向属性的归约进行数据集的预处理；为突破内存限制，采用改进的决策树分类方法DT_SA对轨道交通风险因素进行分析，最终提取的分类规则包含描述类分布的定量信息，同时规则前件中属性的顺序又体现了属性对主类的影响程度，这些规则揭示了轨道交通风险源的规律，应用验证了其有效性。蔡国强等（2008）还提出一种基于模糊穴的轨道交通安全评估方法FCRS（Fuzzy-Cell based Rail traffic Safety analysis）。该方法从轨道交通安全相关要素的辨识、内外部属性的动态演化过程，分析轨道交通安全状态的动态演变机理；利用神经网络实现了模糊穴模型。赵惠祥（2006）构造了城市轨道交通系统的运营安全性和运营可靠性框架，探索了综合应用初步危险分析（PHA）和Petri网理论构建城市轨道交通系统运营安全性分析模型的方法，并对站台屏蔽门建立了动态安全性分析模型；参照可靠性理论，给出了城市轨道交通系统的运营安全性指标体系；对城市轨道交通系统的运营安全性进行了初步危险分析。

3.城市轨道交通运营安全预警

预警一词最早出现在军事领域，21世纪初开始应用于经济研究领域，并取得了很好的成果。预警理论系统性的研究最早出现在第二次世界大战后，伴随着宏观经济预警的兴起、发展和实际应用。我国自1989年起也开始对宏观经济预警进行理论研究，随后预警系统的思想被应用于气象、环境、军事、航空、金融、交通及企业等各个领域。在交通方面的研究理论有余廉的《水运交通灾害预警管理》和《铁路交通灾害预警管理》（2004）等。

然而，将预警系统理论应用于安全管理尤其是交通安全管理领域的案例不是很多。我国目前已初步将预警理论运用于交通行业，但大部分的预警理论和预警系统研究是针对铁路和道路交通开展的，在轨道交通方面的预警研究还处于起步阶段，有很大的研究空间，特别是针对运营安全预警这方面的研究还很少。

欧洲轨道交通管理系统（ERTMS，European Rail Traffic Management System）正在开发欧洲列车控制系统（ETCS，European Train Control System），这包括监督列车速度和刹车自动列车保护系统（ATP，Automatic Train Protection）。ERTMS使用数据来计算列车安全车速，如果ERTMS捕捉到列车超速驾驶，它会自动干预将车速降到安全水平；如果列车没有按标准行驶，系统会将其停止。(www.xing528.com)

日本对地震预警系统的研究也广泛运用在了日本的地铁和火车上。东京地铁系统构建了一个新的地震预警系统，它可以在地震前期快速预测并启动列车服务使地铁停止运行，对保证乘客的人身安全起到了重要作用。

雅典、纽约、曼哈顿等主要致力于开展创新型监测系统，用于揭示早期轨道断裂的原因。其监视组件识别轨道缺陷利用无损检测技术，如目视检查、红外热像仪、超声波、纤维光学显微镜等。数据管理模块接收的信息来自不同缺陷识别技术，将它们进一步分析使用，利用风险预警指标对缺陷数据（如缺陷水平指数、缺陷程度指标、风险阈值）进行评价，从而对轨道的损坏和定时维修进行预警。

国内地铁系统都配备了火灾监测及自动报警系统（FAS，Fire Alarm System），并与地铁消防系统共建防灾救灾中心，以保障城市轨道交通的安全运营。在地下轨道交通的消防设施中，FAS系统是指挥核心，保障其可靠运行、准确报警、降低误报、控制火灾蔓延、安全疏散人员。张云飞（2011）提出地铁环境与设备监控系统（BAS，Building Automation System）在地铁环控中起着重要作用，它控制全线车站及区间的环控及其他机电设备安全、高效、协调运行，保障地铁车站及区间环境的良好舒适，产生最佳的节能效果，并在突发事件（如火灾）发生时指挥环控设备转向特定模式，为地铁乘车环境提供安全保证。余亚莉（2008）研究出车载式轨道交通客流运能及运行安全智能监控和预警系统。其特征在于，由包含客流运能/场景图像、械振动/噪声、轮轨状态和车辆底盘图像及路况图像信息智能传感器中的至少一种或一组车辆运行状态获取智能传感装置，至少一套用于把车辆运行状态获取智能传感装置进行组网，与各个车辆运行状态获取智能传感装置进行信息通讯，并能进行数据存储及数据融合、分析和处理，完成系统功能设定和操作、预警和控制，各个智能传感装置、列车监控和预警控制器之间均由相互匹配的通讯总线连接。元进辉等（2010）指出物联网RFID灾害预警系统开始被应用在轨道交通中，如成都地铁1号线。除了地震，轨道交通灾害还包括塌方、火灾、水灾、异物等。随着技术的逐步成熟，物联网将会在轨道交通灾害预防中扮演无可替代的角色。

许野（2010）提出杭州地铁从2008年4月成立远程监控管理中心，并正式实施远程监控管理，借助远程监控管理平台，将车站和隧道远程监控管理系统、网络视频远程监控系统等部分有机组合起来，通过网络通信传输、无线通信传输、网络数据库等技术的有机结合，全面落实了预测、预警、预报机制，建成了灵活、智能、高效的工程建设监控管理系统。该系统对杭州地铁的安全管理工作起到良好作用。

何志强（2011）提出北京地铁建立轨道交通路网调度指挥中心（Traffic Control Centre，TCC）。这是一个集运营监视、数据共享和应急指挥功能等为一体的综合性指挥平台，可实现路网视频、行车、供电、客流、灾情等信息的实时监视和管理。

我国现有城市轨道交通系统大多针对运营关键设施设备或者线路、网络进行安全评价或监控，即便有全局性的预警信息平台框架，但对预警指标的选择与量化还是研究不够，导致在预警的实时性和应急措施的联动性方面仍有不足。在地铁预警系统的研究方向上，又多倾向于施工安全预警，缺少对运营中的地铁安全预警系统的综合研究。

4.城市轨道交通应急管理

秦勇等（2007）研究了轨道交通应急管理系统的体系框架，介绍了其组织结构、工作模式及工作流程，提出了轨道交通应急管理信息系统的总体结构，并对其系统功能（即应急指挥综合查询、预案管理、联动指挥、突发事件评估、辅助决策与应急通信等）进行了详细分析。刘光武（2011）运用现代安全科技和信息规划理论，通过研究城市轨道交通应急指挥平台的体系结构、层次结构、应用结构和功能机构，提出建立城市轨道交通应急指挥平台所需要的关键技术。宋键等（2009）提出了城市轨道交通应急体系的构成及总体目标要求：城市轨道交通应急体系应由预警体系、防御体系、预案体系及组织体系组成。滕靖等（2010）首先分析突发事件对城市轨道交通客流输送产生的影响，然后从应急运输服务的角度，提出公共汽车交通应急运能计算方法和机动车备车点选址方法，最后给出基于信息化条件的公共汽车交通应急联动实施措施。牛卫星（2010）分析介绍了城市轨道交通应急事件管理与处置系统的设想、系统架构的设计和构建方法，也谈到软件与控制平台的选择。刘继龙（2011）构建了城市轨道交通应急管理信息系统的框架，采用模块化的思想，将系统划分为8大子系统，并详细分析了各个子系统的组成与功能；基于计算机技术、数据库技术完成了应急信息查询子系统以及应急评估子系统的设计与实现。王卓等（2011）采用模糊物元分析方法，建立了应急预案分类方案的模糊物元模型，确定了应急预案分类方案的优化目标与权重，给出了相关的数学模型和具体实现步骤，通过关联度计算得出了最优的应急预案分类方案。张艳伟等（2012）从应急管理信息共享服务的角度，基于空间信息服务，设计了面向城市轨道交通应急管理的系统架构，实现了多角度、多维度的协同信息处理和协调应急资源能力。杨晓东（2011）运用安全科学的基础知识，包括安全与危险、安全性与可靠性及其相互关系的阐述，以事故致因理论、可靠性理论为基础，对影响轨道交通安全的设备、环境、管理等内外因素进行分析，论述轨道交通的公共安全和运营安全；再结合上海实践，对上海城市轨道安全风险的潜在内外原因进行了分析，同时对国内外部分城市加强轨道交通安全措施的实践进行了比较研究。