【城市軌道交通安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)3800字（論文）】

城市軌道交通安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\u8528城市軌道交通安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1214351引言 1126932系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路 2204533系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3183843.1系統(tǒng)接口設(shè)計(jì) 3143773.2系統(tǒng)微服務(wù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 3114553.3系統(tǒng)邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì) 4215802.4系統(tǒng)功能設(shè)計(jì) 528513系統(tǒng)應(yīng)用 6260684結(jié)束語(yǔ) 6274參考文獻(xiàn) 7摘要：針對(duì)目前城市軌道交通密集、互聯(lián)互通、網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的實(shí)際情況，有必要找到城市軌道交通安全相關(guān)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間無(wú)法共享大量公共信息的問(wèn)題的解決對(duì)策，這都要求我國(guó)的城市軌道交通體系搭建一個(gè)可行的綜合系統(tǒng)對(duì)軌道交通進(jìn)行綜合管理。解決現(xiàn)有分析方法如事故樹(shù)分析方法等方法的固有問(wèn)題，從而建立基于拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)防控理論的風(fēng)險(xiǎn)防控操作系統(tǒng)，找到合適的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)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(shí)現(xiàn)軌道交通風(fēng)險(xiǎn)的全過(guò)程管理與控制。關(guān)鍵詞：城市軌道交通；主動(dòng)防控；風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)；系統(tǒng)設(shè)計(jì)1引言截至2020年9月，我國(guó)共有47個(gè)城市已經(jīng)開(kāi)通了地鐵，軌道鋪設(shè)里程加起來(lái)超過(guò)了7500KM，位居世界首位，運(yùn)營(yíng)規(guī)模將繼續(xù)保持高增長(zhǎng)勢(shì)頭。同時(shí)，安全是城市軌道交通的基礎(chǔ)，隨著城市軌道交通的發(fā)展，風(fēng)險(xiǎn)始終存在。城市軌道交通系統(tǒng)是一個(gè)設(shè)施設(shè)備眾多的復(fù)雜系統(tǒng)，存在高密度、強(qiáng)隨機(jī)客流、不可預(yù)測(cè)的人為因素、動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)因素組合、以及風(fēng)險(xiǎn)傳播路徑等各類(lèi)因素，使得風(fēng)險(xiǎn)無(wú)法被早期識(shí)別出來(lái)。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的能力不夠，風(fēng)險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)只能被動(dòng)報(bào)警，主動(dòng)防控有待改進(jìn)，風(fēng)險(xiǎn)管理模型圖和煙囪有些類(lèi)似，因此被稱(chēng)為“煙囪式”管理，信息整合困難，難以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行安全閉環(huán)管理，甚至還會(huì)出現(xiàn)因?yàn)槲⑿〉墓收隙斐蓸O惡劣后果的情況。城軌交通風(fēng)險(xiǎn)特性圖見(jiàn)下圖1.1。圖1.1城市軌道交通風(fēng)險(xiǎn)特性面對(duì)上述城市鐵路運(yùn)營(yíng)風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重性，現(xiàn)有的點(diǎn)位監(jiān)控模式安全體系已不能滿足當(dāng)前城市鐵路的安全要求。通過(guò)全系統(tǒng)級(jí)評(píng)價(jià)模型信息技術(shù)提高城市軌道交通安全保障技術(shù)能力是一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。但就全球預(yù)警和評(píng)價(jià)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(fēng)險(xiǎn)鏈的城市鐵路運(yùn)營(yíng)安全保障體系的設(shè)計(jì)。這一系統(tǒng)充分表明了“主動(dòng)防控”的重要性，基于各類(lèi)安全事故的發(fā)生特點(diǎn)，深入探討故障危害鏈的傳播機(jī)制，充分應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)鏈理論對(duì)城軌交通風(fēng)險(xiǎn)類(lèi)別進(jìn)行識(shí)別和分析，找到所有可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，搭建專(zhuān)門(mén)的風(fēng)險(xiǎn)管理模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的全面控制和預(yù)防。這次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及風(fēng)險(xiǎn)防控模型的設(shè)計(jì)都可以有效的幫助我們找出當(dāng)前城軌交通運(yùn)營(yíng)方面的研究存在的問(wèn)題。安全保障體系的建立可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的綜合控制與管理，對(duì)系統(tǒng)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)級(jí)，從而使得系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)管理模式從單點(diǎn)監(jiān)控被動(dòng)管理模式轉(zhuǎn)變成主動(dòng)管理模式。2系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路主動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)防控是城軌安全管理過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)的最高防控等級(jí)，現(xiàn)在很多領(lǐng)域都在研發(fā)更加智能化的安全管理系統(tǒng)。本文基于當(dāng)前我國(guó)在城軌安全風(fēng)險(xiǎn)管理方面存在的不足，通過(guò)云計(jì)算技術(shù)等多類(lèi)現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)當(dāng)前城軌交通系統(tǒng)面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)級(jí)以及管理，同時(shí)著重于系統(tǒng)的功能研究以及對(duì)城軌安全管理需求方面的研究，開(kāi)發(fā)出一款合適的城軌安全風(fēng)險(xiǎn)管理保障體系，對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)管理，進(jìn)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(shè)計(jì)思路如下圖2.1。圖2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)整體思路3系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)接口設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口設(shè)計(jì)主要包括城軌運(yùn)營(yíng)大數(shù)據(jù)中心和對(duì)接運(yùn)營(yíng)這兩個(gè)界面的設(shè)計(jì)。1）節(jié)點(diǎn)狀態(tài)接口。主要應(yīng)用于城軌系統(tǒng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，數(shù)據(jù)中心還需對(duì)收集到的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合管理，然后根據(jù)信息類(lèi)型進(jìn)行分類(lèi)提取。連接接口的時(shí)候，會(huì)將節(jié)點(diǎn)的各類(lèi)狀態(tài)信息例如：節(jié)點(diǎn)號(hào)、監(jiān)控時(shí)間、實(shí)時(shí)狀態(tài)等傳輸給數(shù)據(jù)中心。在節(jié)點(diǎn)信息的管理過(guò)程中，需要不斷更新節(jié)點(diǎn)URL路徑信息以及時(shí)間間隔。2）錯(cuò)誤記錄界面。錯(cuò)誤日志接口用于獲取當(dāng)天最新的錯(cuò)誤日志，可被應(yīng)用于系統(tǒng)樣本數(shù)據(jù)的關(guān)系分析過(guò)程，所以該接口的重要性不言而喻。在系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程中必須每天進(jìn)行一次接口設(shè)置，將記錄進(jìn)行自動(dòng)入庫(kù)，日志內(nèi)容主要是各類(lèi)故障的反饋結(jié)果和分析結(jié)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(wù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)微服務(wù)是一種新興的軟件架構(gòu)，微服務(wù)策略能夠?qū)崿F(xiàn)單組件的擴(kuò)展來(lái)達(dá)成系統(tǒng)服務(wù)協(xié)議的要求，從而簡(jiǎn)化軟件的應(yīng)用過(guò)程。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能分析，然后再進(jìn)行功能總結(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)微服務(wù)架構(gòu)的綜合管理與控制，并將系統(tǒng)分成四種微服務(wù)結(jié)構(gòu)，具體見(jiàn)下圖3.1。1）用戶(hù)微服務(wù)。主要為用戶(hù)提供基本信息管理以及權(quán)限管理方面的服務(wù)。圖3.1微服務(wù)-功能關(guān)系圖2）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)微服務(wù)。主要管理潛在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，包括群組節(jié)點(diǎn)管理、熱點(diǎn)識(shí)別和健康計(jì)算功能。3）模型微服務(wù)。生成風(fēng)險(xiǎn)鏈模型，并提供風(fēng)險(xiǎn)鏈模型的相關(guān)算法，包括風(fēng)險(xiǎn)鏈構(gòu)建、傳播計(jì)算和路徑反轉(zhuǎn)函數(shù)，供系統(tǒng)使用。4）風(fēng)險(xiǎn)微服務(wù)。為風(fēng)險(xiǎn)提供功能服務(wù)，包括關(guān)鍵點(diǎn)監(jiān)控、全局監(jiān)控評(píng)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(diǎn)的具體信息，綜合分析各類(lèi)故障間的關(guān)系，并對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。3.3系統(tǒng)邏輯架構(gòu)設(shè)計(jì)按照系統(tǒng)所需要的服務(wù)架構(gòu)類(lèi)型，針對(duì)性的設(shè)計(jì)邏輯架構(gòu)，借助分層模型對(duì)界面展示層以及功能服務(wù)層進(jìn)行設(shè)計(jì)，具體情況見(jiàn)下圖3.2。1）界面顯示層。對(duì)系統(tǒng)的所有功能和數(shù)據(jù)進(jìn)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(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)管理，簡(jiǎn)化他們的工作流程，大幅度提高系統(tǒng)應(yīng)用的便利程度。2）功能服務(wù)層。服務(wù)層包含了各類(lèi)主要的服務(wù)功能。3）數(shù)據(jù)操作層。利用模型算法以及配置規(guī)則實(shí)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(cè)的各種設(shè)備設(shè)施組成，包括危險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)、危險(xiǎn)鏈數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史事故數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫(kù)、城市鐵路基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫(kù)等大型多類(lèi)型數(shù)據(jù)庫(kù)。5）基礎(chǔ)裝備層。提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境、計(jì)算設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備等基礎(chǔ)資源設(shè)備。圖3.2微服務(wù)-邏輯架構(gòu)圖2.4系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)系統(tǒng)主要功能有：風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算、風(fēng)險(xiǎn)鏈構(gòu)建、風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)傳播計(jì)算、系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、結(jié)果原因預(yù)測(cè)、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、組節(jié)點(diǎn)管理、監(jiān)控界面管理，系統(tǒng)界面可視化。主要特點(diǎn)如下所述。1）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別。風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的識(shí)別是主動(dòng)預(yù)防和控制風(fēng)險(xiǎn)的前提。系統(tǒng)可以根據(jù)ISF方法識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，將城市鐵路運(yùn)營(yíng)部件節(jié)點(diǎn)標(biāo)記為風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，并存儲(chǔ)在風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)中。2）風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)狀態(tài)計(jì)算。風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)狀態(tài)的識(shí)別是風(fēng)險(xiǎn)鏈構(gòu)建前的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，其目的是計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的不安全狀態(tài)，為風(fēng)險(xiǎn)鏈的初始概率奠定基礎(chǔ)。當(dāng)系統(tǒng)通過(guò)監(jiān)控層獲取危險(xiǎn)點(diǎn)信息和錯(cuò)誤數(shù)據(jù)時(shí)，必須計(jì)算出危險(xiǎn)點(diǎn)的不安全狀態(tài)，并將其存儲(chǔ)在風(fēng)險(xiǎn)鏈數(shù)據(jù)庫(kù)中。3）構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)鏈。風(fēng)險(xiǎn)鏈的構(gòu)建是系統(tǒng)中最重要的環(huán)節(jié)，主要利用存儲(chǔ)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)信息和風(fēng)險(xiǎn)傳播挖掘樣本的分析，根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)險(xiǎn)鏈的構(gòu)建方法進(jìn)行構(gòu)建。4）危險(xiǎn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)。熱點(diǎn)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?zé)狳c(diǎn)當(dāng)天的數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)。5）計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)分散。風(fēng)險(xiǎn)傳播計(jì)算功能根據(jù)已建立的風(fēng)險(xiǎn)鏈和系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，完成對(duì)不安全概率計(jì)算的扣減計(jì)算。風(fēng)險(xiǎn)鏈構(gòu)建完成后，進(jìn)入預(yù)測(cè)起點(diǎn)，預(yù)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)鏈中各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的狀態(tài)。6）系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是利用生成的風(fēng)險(xiǎn)鏈，對(duì)系統(tǒng)在一段時(shí)間內(nèi)的臨界狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估，對(duì)已達(dá)到預(yù)警級(jí)別的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)警，為接下來(lái)的重大整治工作提供目標(biāo)。7）結(jié)果因果預(yù)測(cè)。影響-原因預(yù)測(cè)是利用風(fēng)險(xiǎn)鏈模型的逆向推斷能力，推斷在有限時(shí)間內(nèi)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(jì)和分析。故障統(tǒng)計(jì)功能主要對(duì)各個(gè)監(jiān)控點(diǎn)和風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的故障數(shù)據(jù)進(jìn)行定期統(tǒng)計(jì)，功能包括按組節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、停電統(tǒng)計(jì)、延誤統(tǒng)計(jì)、事故統(tǒng)計(jì)等，故障數(shù)據(jù)分析使用事故報(bào)告。通過(guò)使用挖掘規(guī)則挖掘事件所涉及的組節(jié)點(diǎn)的因果和異常發(fā)生，從風(fēng)險(xiǎn)鏈中構(gòu)造一個(gè)條件概率學(xué)習(xí)樣本。3系統(tǒng)應(yīng)用通過(guò)樣機(jī)系統(tǒng)的場(chǎng)景開(kāi)發(fā)和仿真運(yùn)行，解決了涉及人員、車(chē)輛和設(shè)備的安全機(jī)制復(fù)雜、數(shù)據(jù)復(fù)雜等諸多問(wèn)題。通過(guò)對(duì)城軌危險(xiǎn)點(diǎn)的識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)傳播預(yù)測(cè)模擬試驗(yàn)，準(zhǔn)確預(yù)測(cè)實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)傳播路徑，評(píng)估系統(tǒng)安全狀態(tài)，盡早抑制風(fēng)險(xiǎn)，解決故障問(wèn)題，解決鐵路實(shí)際問(wèn)題。安全管理人員的故障處理工作提供了幫助。持續(xù)測(cè)試證明該系統(tǒng)具有較高的安全性和穩(wěn)定性。4結(jié)束語(yǔ)本文采用主動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)防控的基本理論，從拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)技術(shù)、危險(xiǎn)點(diǎn)識(shí)別、危險(xiǎn)鏈構(gòu)建、危險(xiǎn)傳播和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的角度，建立了城市軌道交通安全保障的理論體系。基于Linux操作系統(tǒng)和Java語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)了城市軌道交通安全保障系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，并成功測(cè)試并應(yīng)用于城市軌道交通安全保障，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、信息化、智能化、系統(tǒng)化管理。1）定義系統(tǒng)的業(yè)務(wù)功能需求。通過(guò)對(duì)某城軌公司的實(shí)際調(diào)研，我充分了解了該公司的安全管理狀況，并在上述調(diào)研的基礎(chǔ)上，明確了系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)四大功能的要求，通過(guò)實(shí)際的溝通分析，進(jìn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。2）樹(shù)立安全管理行業(yè)標(biāo)桿。提供其他行業(yè)安全保障體系的實(shí)例，擺脫基于事故計(jì)數(shù)分析的風(fēng)險(xiǎn)管理理論，打造以風(fēng)險(xiǎn)鏈為核心的風(fēng)險(xiǎn)防控方法論，提高安全人員風(fēng)險(xiǎn)處置效率。3）安全管理門(mén)前移。通過(guò)該平臺(tái)的應(yīng)用，城市鐵路公司的安全管理變得更加精細(xì)。淘汰傳統(tǒng)的事故管理和隱患風(fēng)險(xiǎn)管理，實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理，以“預(yù)防為主”的安全管理理念，利用安全保障體系平臺(tái)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除風(fēng)險(xiǎn)，做到防患于未然。參考文獻(xiàn)[1]蘇宏明,王艷輝,李曼,賈利民.基于風(fēng)險(xiǎn)鏈的城軌運(yùn)營(yíng)安全保障系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[C]//.第十五屆中國(guó)智能交通年會(huì)科技論文集（1）.,2020:207-208.[2]權(quán)