文 / 美國(guó)華盛頓地鐵公交公司博士 王敏華

軌道交通安全與應(yīng)急體系的信息化管理

文 / 美國(guó)華盛頓地鐵公交公司博士 王敏華

近幾年來(lái)，中國(guó)地鐵、輕軌、城際鐵路等軌道交通出現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，軌道交通成為人們出行的重要交通工具之一。但是，隨著軌道交通的建設(shè)和廣泛使用，軌道交通安全逐漸成為大眾關(guān)注的焦點(diǎn)。如何解決和應(yīng)對(duì)軌道交通安全事故也成為軌道交通建設(shè)和運(yùn)營(yíng)部門(mén)必須考慮的一個(gè)重要問(wèn)題。對(duì)軌道交通建設(shè)和運(yùn)營(yíng)決策者來(lái)說(shuō)，任何軌道交通安全解決方案和應(yīng)對(duì)措施的制定取決于對(duì)軌道交通安全信息的全面掌握和分析。因此，軌道交通安全信息在軌道交通安全管理與決策中起著至關(guān)重要的作用。

軌道交通安全信息與信息化管理

2009年6月22日，華盛頓地鐵發(fā)生了一起嚴(yán)重的地鐵追尾事故，造成9人死亡，多節(jié)車(chē)廂損毀。事后調(diào)查發(fā)現(xiàn)，事故發(fā)生的原因是自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈。美國(guó)國(guó)家交通安全委員會(huì)的調(diào)查報(bào)告指出，除了設(shè)備老化，缺乏設(shè)備安全監(jiān)控體系、缺乏設(shè)備更換監(jiān)管體系，造成更新的設(shè)備與原設(shè)備的技術(shù)指標(biāo)不匹配，致使自動(dòng)控制系統(tǒng)失靈。

軌道交通設(shè)備安全監(jiān)控體系和設(shè)備更換監(jiān)管體系的建立，除了相應(yīng)的管理政策和監(jiān)管機(jī)制的建立，最重要的是軌道交通安全信息與信息化管理的建設(shè)。軌道交通安全信息與信息化管理的建設(shè)包括下面幾個(gè)方面：

I、軌道交通安全信息和采集技術(shù)：軌道交通安全信息包括兩個(gè)方面，設(shè)備安全信息和運(yùn)營(yíng)安全信息。

1）設(shè)備安全信息（固定設(shè)施） ：設(shè)備安全監(jiān)控體系和設(shè)備更換監(jiān)管體系必須包含所有對(duì)軌道交通安全有影響的設(shè)備，例如：軌道、自動(dòng)控制設(shè)施、供電設(shè)施、排水設(shè)施、通風(fēng)設(shè)施、站、臺(tái)設(shè)施等。華盛頓地鐵在多年的信息化建設(shè)中，通過(guò)采購(gòu)和自主開(kāi)發(fā)，采用不同數(shù)據(jù)采集技術(shù)和信息管理技術(shù)建立了多個(gè)設(shè)備安全信息采集、管理系統(tǒng)（見(jiàn)表1）。

表1、設(shè)備安全信息與信息采集、管理系統(tǒng)

2）運(yùn)營(yíng)安全信息：（活動(dòng)設(shè)施（車(chē)輛）運(yùn)營(yíng)管理、站臺(tái)運(yùn)營(yíng)管理）：運(yùn)營(yíng)安全信息管理

主要涉及緊急事故的處理和突發(fā)事件的應(yīng)急響應(yīng) 。華盛頓地鐵在多年的信息化建設(shè)中，通過(guò)采購(gòu)和自主開(kāi)發(fā)，采用不同數(shù)據(jù)采集技術(shù)和信息管理技術(shù)建立了多個(gè)運(yùn)營(yíng)安全信息采集、管理系統(tǒng)（見(jiàn)表2）。

表2、運(yùn)營(yíng)安全信息與信息采集、管理系統(tǒng)

可以看出，軌道交通安全的信息的采集技術(shù)和管理方式是多樣化的，很難用一個(gè)單一的信息系統(tǒng)進(jìn)行管理。

II、軌道交通安全的信息化管理

軌道交通安全信息的采集是多渠道、多樣化，并使用不同的采集技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件平臺(tái)和數(shù)據(jù)儲(chǔ)存平臺(tái)進(jìn)行管理，通常被稱(chēng)作是分散式或獨(dú)立式的信息管理，各系統(tǒng)之間是相互獨(dú)立的。這種信息管理方式在許多軌道運(yùn)營(yíng)單位非常常見(jiàn)，因?yàn)槎鄶?shù)軌道交通運(yùn)營(yíng)軟件、信息系統(tǒng)的采購(gòu)都是隨軌道設(shè)備采購(gòu)而來(lái)的。不同的廠(chǎng)家往往采用不同信息技術(shù)開(kāi)發(fā)適合自己設(shè)備的軟件和信息系統(tǒng)。

圖1- 站臺(tái)應(yīng)急響應(yīng)圖示

然而，對(duì)于軌道交通安全決策和執(zhí)行者來(lái)說(shuō)，無(wú)論是在規(guī)劃軌道交通安全預(yù)案，還是在應(yīng)對(duì)軌道交通安全突發(fā)事件，都希望能在第一時(shí)間掌握軌道交通安全的各方面信息。這是分散式的信息管理無(wú)法做到的。華盛頓地鐵曾經(jīng)出過(guò)這樣一件事，地鐵軌道出現(xiàn)斷電事故，而熟悉這段軌道配電系統(tǒng)的工程技術(shù)員因某種原因無(wú)法及時(shí)趕到現(xiàn)場(chǎng)，軌道交通安全事故應(yīng)急人員無(wú)法知道事故段各設(shè)備信息，只能等待，致使軌道中斷長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)。這一事故給華盛頓地鐵信息管理部門(mén)有很大的警示作用，即軌道交通安全的信息管理必須是集成式的信息化管理，必須在企業(yè)級(jí)層面統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、集成界

面和數(shù)據(jù)流通、共享方式。目前華盛頓地鐵采用的是IT行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)通用的面向服務(wù)架構(gòu)企業(yè)級(jí)集成模式整合不同信息系統(tǒng)的信息格式以滿(mǎn)足軌道交通安全決策和執(zhí)行者的需求。

軌道交通安全應(yīng)急體系信息化建設(shè)

在軌道交通運(yùn)營(yíng)中，軌道交通安全事故是很難避免的。對(duì)于軌道交通安全決策和執(zhí)行者來(lái)說(shuō)，如何應(yīng)對(duì)緊急突發(fā)性安全事件，使事件造成的人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失降到最低，取決于對(duì)事故現(xiàn)場(chǎng)各種軌道交通安全信息的掌握。任何信息的缺失，都有可能導(dǎo)致誤判、誤行，而失去最佳搶救時(shí)機(jī)。

雖然絕大多數(shù)軌道交通運(yùn)營(yíng)單位都有突發(fā)安全事件應(yīng)急預(yù)案、應(yīng)急演練，而這些預(yù)案和演練往往側(cè)重于管理層面的協(xié)調(diào)（雖然也是重要的），而忽視執(zhí)行層面的細(xì)節(jié)。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，如果某一站臺(tái)發(fā)生突發(fā)性安全事件，需要緊急疏散站臺(tái)上幾千乘客，根據(jù)現(xiàn)有疏散通道，需要多長(zhǎng)時(shí)間，往什么地方疏散？這些細(xì)節(jié)很少出現(xiàn)在緊急疏散計(jì)劃中，因?yàn)闆](méi)有這方面的信息。

華盛頓地鐵應(yīng)急管理部門(mén)在分析了現(xiàn)有緊急疏散計(jì)劃的基礎(chǔ)上，提出了對(duì)疏散細(xì)節(jié)信息化的要求，包括各站臺(tái)平面圖、站臺(tái)面積和容量、疏散通道的位置和容量、地面集散地的位置和容量，疏散時(shí)間的預(yù)測(cè)，急救設(shè)備的類(lèi)別、型號(hào)、位置、狀態(tài)，站臺(tái)設(shè)備的類(lèi)型、位置、運(yùn)營(yíng)狀態(tài)（尤其是電梯、電扶梯的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)和容量極限），緊急出口的位置和容量等，并將這些信息以圖表形式插入緊急疏散計(jì)劃。而這些信息的采集、管理、提取、表達(dá)都通過(guò)企業(yè)級(jí)信息平臺(tái)進(jìn)行整合，使軌道交通安全決策和執(zhí)行者能在第一時(shí)間掌握軌道交通安全的各方面信息。

軌道交通安全信息整合與綜合信息平臺(tái)

在上述描述中，曾多次提到企業(yè)級(jí)層面的信息整合的重要性。因?yàn)檐壍澜煌ò踩c應(yīng)急體系的建設(shè)涉及多個(gè)部門(mén)，地鐵運(yùn)營(yíng)、公安、消防、公交等，軌道交通安全信息采集和管理也是多技術(shù)、多渠道和多系統(tǒng)，很難通過(guò)單一系統(tǒng)或分散式信息化管理實(shí)現(xiàn)。

圖2-軌道交通安全信息綜合信息表達(dá)平臺(tái)范例

企業(yè)級(jí)層面的信息整合需要建立一個(gè)信息整合框架和平臺(tái)，這個(gè)框架應(yīng)該確定：

在分析了多個(gè)相關(guān)的軌道交通安全信息系統(tǒng)后，我們發(fā)現(xiàn)不同的軌道交通安全信息采集系統(tǒng)都有一個(gè)相同的數(shù)據(jù)相：位置。

1）公共數(shù)據(jù)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)交流標(biāo)準(zhǔn)：不同軌道交通安全信息系統(tǒng)之間通過(guò)公共數(shù)據(jù)項(xiàng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的鏈接和對(duì)比。但是要實(shí)現(xiàn)不同安全信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)的鏈接和對(duì)比，公共數(shù)據(jù)項(xiàng)的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，也就是字段定義必須是統(tǒng)一的，否則就沒(méi)有可比性。此外，不同安全信息系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交流、轉(zhuǎn)換也需要一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如Web服務(wù)，或JSON,XML標(biāo)準(zhǔn)格式。

2）數(shù)據(jù)交流和數(shù)據(jù)共享體系：這一體系確定了在企業(yè)級(jí)環(huán)境下，不同安全信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)交換、交流的數(shù)據(jù)庫(kù)體系架構(gòu)。常見(jiàn)的體系架構(gòu)包括中央數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)等。在實(shí)際應(yīng)用中，由于面向服務(wù)架構(gòu)（SOA）的使用，分布式數(shù)據(jù)庫(kù)體系加企業(yè)服務(wù)總線(xiàn)比較常見(jiàn)。

3）數(shù)據(jù)流通系統(tǒng)架構(gòu)：也就是上面提到的面向服務(wù)架構(gòu)（SOA），這一架構(gòu)確定不同安全信息系統(tǒng)必須通過(guò)Web服務(wù)發(fā)布數(shù)據(jù)或獲取數(shù)據(jù)（從其他系統(tǒng)）。他的好處是系統(tǒng)間數(shù)據(jù)交換不受數(shù)據(jù)庫(kù)連接方式限制。

4）綜合信息表達(dá)平臺(tái)：這一平臺(tái)為軌道交通建設(shè)和運(yùn)營(yíng)決策者提供綜合信息服務(wù)，在第一時(shí)間掌握來(lái)自不同軌道交通安全信息系統(tǒng)的各種軌道交通安全信息。

華盛頓地鐵在建設(shè)軌道交通安全綜合信息平臺(tái)的過(guò)程中，首先確認(rèn)不同安全信息類(lèi)別的權(quán)威信息源，也就是原始數(shù)據(jù)源，以避免數(shù)據(jù)重復(fù)和數(shù)據(jù)變更。以位置數(shù)據(jù)為例。

在分析了多個(gè)相關(guān)的軌道交通安全信息系統(tǒng)后，我們發(fā)現(xiàn)不同的軌道交通安全信息采集系統(tǒng)都有一個(gè)相同的數(shù)據(jù)相：位置。例如，自動(dòng)控制系統(tǒng)阻抗連接器的安裝位置，自動(dòng)控制系統(tǒng)維修的位置，軌道交通安全事故的位置，實(shí)時(shí)設(shè)備監(jiān)控器的位置等。然而，位置字段的定義和描述在不同的軌道交通安全信息采集系統(tǒng)中卻不盡相同，很難有可比性。具體來(lái)說(shuō)，位置可以有四種不同的表述方式，1）地理坐標(biāo)（X/Y）：也就是人們熟悉的GPS坐標(biāo)（或經(jīng)緯度）。這種表述方式對(duì)地面軌道設(shè)備（如輕軌）比較容易獲取，但對(duì)地下軌道設(shè)備就比較難了，因?yàn)榈叵聸](méi)有GPS信號(hào)。

2）地名：人們熟悉的地名，如地鐵站、政府大樓、商場(chǎng)；地鐵運(yùn)營(yíng)地名，如夾層樓或檢票區(qū)，站臺(tái)、電梯、電扶梯、通風(fēng)井、緊急出口、出站口等。

3）地址：郵政地址。

4）線(xiàn)性距離：即在線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)中，某一實(shí)體位置可以根據(jù)沿線(xiàn)性網(wǎng)絡(luò)距起始點(diǎn)的距離進(jìn)行定位。這種定位方式在軌道工程建設(shè)、軌道設(shè)備安裝中應(yīng)用廣泛，如軌道航路圖。

在確定權(quán)威信息源時(shí)，華盛頓地鐵采用地理信息系統(tǒng)（GIS）作為位置表述的權(quán)威信息源，GIS不僅能實(shí)現(xiàn)不同位置表述方式的自動(dòng)轉(zhuǎn)換，而且提供標(biāo)準(zhǔn)位置表述標(biāo)準(zhǔn)，使得不同安全信息類(lèi)別可以通過(guò)位置進(jìn)行比較、整合，實(shí)現(xiàn)不同軌道交通安全信息系統(tǒng)的集成，為軌道交通安全應(yīng)急體系建設(shè)提供信息支持。華盛頓地鐵并以GIS為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)軌道交通安全信息綜合信息表達(dá)平臺(tái)。

綜上所述，軌道交通安全與應(yīng)急體系建設(shè)需要軌道交通安全信息和信息化管理的支持。而軌道交通安全信息化建設(shè)需要建立在企業(yè)級(jí)層面的信息整合框架下，采用面向服務(wù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)不同軌道交通安全信息系統(tǒng)間的無(wú)縫鏈接、數(shù)據(jù)交換和信息共享。

軌道交通安全信息化管理是一個(gè)全新的為軌道交通安全管理與決策服務(wù)的系統(tǒng)集成概念，其中軌道交通安全信息的整合是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。

希望通過(guò)此文，分享筆者在參與建設(shè)美國(guó)華盛頓地鐵公司軌道交通安全信息平臺(tái)的經(jīng)驗(yàn)，為中國(guó)軌道交通安全與應(yīng)急體系建設(shè)的建設(shè)提供有益的信息和幫助。