【城市轨道交通安全保障系统设计3800字（论文）】

城市轨道交通安全保障系统设计目录TOC\o"1-2"\h\u8528城市轨道交通安全保障系统设计 1214351引言 1126932系统设计思路 2204533系统总体结构设计 3183843.1系统接口设计 3143773.2系统微服务结构设计 3114553.3系统逻辑架构设计 4215802.4系统功能设计 528513系统应用 6260684结束语 6274参考文献 7摘要：针对目前城市轨道交通密集、互联互通、网络化运营的实际情况，有必要找到城市轨道交通安全相关的业务系统之间无法共享大量公共信息的问题的解决对策，这都要求我国的城市轨道交通体系搭建一个可行的综合系统对轨道交通进行综合管理。解决现有分析方法如事故树分析方法等方法的固有问题，从而建立基于拓扑网络技术以及各类风险主动防控理论的风险防控操作系统，找到合适的风险预防措施，从而搭建出全球大多数轨道交通系统适用的轨道交通安全体系，实现轨道交通风险的全过程管理与控制。关键词：城市轨道交通；主动防控；风险辨识；系统设计1引言截至2020年9月，我国共有47个城市已经开通了地铁，轨道铺设里程加起来超过了7500KM，位居世界首位，运营规模将继续保持高增长势头。同时，安全是城市轨道交通的基础，随着城市轨道交通的发展，风险始终存在。城市轨道交通系统是一个设施设备众多的复杂系统，存在高密度、强随机客流、不可预测的人为因素、动态风险因素组合、以及风险传播路径等各类因素，使得风险无法被早期识别出来。风险预警的能力不够，风险来临时只能被动报警，主动防控有待改进，风险管理模型图和烟囱有些类似，因此被称为“烟囱式”管理，信息整合困难，难以实现运行安全闭环管理，甚至还会出现因为微小的故障而造成极恶劣后果的情况。城轨交通风险特性图见下图1.1。图1.1城市轨道交通风险特性面对上述城市铁路运营风险的严重性，现有的点位监控模式安全体系已不能满足当前城市铁路的安全要求。通过全系统级评价模型信息技术提高城市轨道交通安全保障技术能力是一项紧迫的任务。但就全球预警和评价体系而言，本研究基本处于初步探索阶段。本文介绍了基于风险链的城市铁路运营安全保障体系的设计。这一系统充分表明了“主动防控”的重要性，基于各类安全事故的发生特点，深入探讨故障危害链的传播机制，充分应用风险链理论对城轨交通风险类别进行识别和分析，找到所有可能出现的风险点，搭建专门的风险管理模型，实现对风险的全面控制和预防。这次系统的设计以及风险防控模型的设计都可以有效的帮助我们找出当前城轨交通运营方面的研究存在的问题。安全保障体系的建立可以实现风险点的综合控制与管理，对系统存在的安全风险进行评级，从而使得系统的风险管理模式从单点监控被动管理模式转变成主动管理模式。2系统设计思路主动风险防控是城轨安全管理过程中能够实现的最高防控等级，现在很多领域都在研发更加智能化的安全管理系统。本文基于当前我国在城轨安全风险管理方面存在的不足，通过云计算技术等多类现代化技术对当前城轨交通系统面临的安全风险进行评级以及管理，同时着重于系统的功能研究以及对城轨安全管理需求方面的研究，开发出一款合适的城轨安全风险管理保障体系，对系统风险点进行分类管理，进一步提高城轨交通系统的安全系数，全面发挥出城轨交通安全保障系统的保障作用。具体设计思路如下图2.1。图2.1系统设计整体思路3系统总体结构设计3.1系统接口设计系统的接口设计主要包括城轨运营大数据中心和对接运营这两个界面的设计。1）节点状态接口。主要应用于城轨系统中各个节点的实时监控，数据中心还需对收集到的节点数据进行整合管理，然后根据信息类型进行分类提取。连接接口的时候，会将节点的各类状态信息例如：节点号、监控时间、实时状态等传输给数据中心。在节点信息的管理过程中，需要不断更新节点URL路径信息以及时间间隔。2）错误记录界面。错误日志接口用于获取当天最新的错误日志，可被应用于系统样本数据的关系分析过程，所以该接口的重要性不言而喻。在系统应用过程中必须每天进行一次接口设置，将记录进行自动入库，日志内容主要是各类故障的反馈结果和分析结果。它仅描述物理故障，但也包括环境和人为因素。3.2系统微服务结构设计微服务是一种新兴的软件架构，微服务策略能够实现单组件的扩展来达成系统服务协议的要求，从而简化软件的应用过程。对系统进行功能分析，然后再进行功能总结，能够实现微服务架构的综合管理与控制，并将系统分成四种微服务结构，具体见下图3.1。1）用户微服务。主要为用户提供基本信息管理以及权限管理方面的服务。图3.1微服务-功能关系图2）风险点微服务。主要管理潜在风险点，包括群组节点管理、热点识别和健康计算功能。3）模型微服务。生成风险链模型，并提供风险链模型的相关算法，包括风险链构建、传播计算和路径反转函数，供系统使用。4）风险微服务。为风险提供功能服务，包括关键点监控、全局监控评估、故障记录、生成故障日志这四种功能，使得系统全面掌握监控点的具体信息，综合分析各类故障间的关系，并对错误进行统计分析。3.3系统逻辑架构设计按照系统所需要的服务架构类型，针对性的设计逻辑架构，借助分层模型对界面展示层以及功能服务层进行设计，具体情况见下图3.2。1）界面显示层。对系统的所有功能和数据进行可视化操作与管理，使得公司的安全管理人员能够更方便的进行安全风险管理，简化他们的工作流程，大幅度提高系统应用的便利程度。2）功能服务层。服务层包含了各类主要的服务功能。3）数据操作层。利用模型算法以及配置规则实现系统所有数据的配置与管理。4）数据管理层。系统的数据层主要由城市轨道交通大数据中心和用于数据采集和监测的各种设备设施组成，包括危险点数据库、危险链数据库、历史事故数据库、应急预案数据库、城市铁路基础信息数据库等大型多类型数据库。5）基础装备层。提供网络环境、计算设备、存储设备等基础资源设备。图3.2微服务-逻辑架构图2.4系统功能设计系统主要功能有：风险点识别、风险点状态计算、风险链构建、风险点状态监测、风险传播计算、系统风险评估、结果原因预测、错误数据统计分析、组节点管理、监控界面管理，系统界面可视化。主要特点如下所述。1）风险点识别。风险点的识别是主动预防和控制风险的前提。系统可以根据ISF方法识别风险点，将城市铁路运营部件节点标记为风险点，并存储在风险点数据库中。2）风险点状态计算。风险点状态的识别是风险链构建前的一个重要环节，其目的是计算风险点的不安全状态，为风险链的初始概率奠定基础。当系统通过监控层获取危险点信息和错误数据时，必须计算出危险点的不安全状态，并将其存储在风险链数据库中。3）构建风险链。风险链的构建是系统中最重要的环节，主要利用存储的风险点信息和风险传播挖掘样本的分析，根据贝叶斯网络和风险链的构建方法进行构建。4）危险状态监测。热点监控功能是基于数据中心提供的接口，获取指定监控热点当天的数据变化数据。5）计算风险分散。风险传播计算功能根据已建立的风险链和系统的实时监控数据，完成对不安全概率计算的扣减计算。风险链构建完成后，进入预测起点，预测风险链中各个风险点的状态。6）系统风险评估。系统风险评估是利用生成的风险链，对系统在一段时间内的临界状态进行评估，对已达到预警级别的风险进行实时预警，为接下来的重大整治工作提供目标。7）结果因果预测。影响-原因预测是利用风险链模型的逆向推断能力，推断在有限时间内发生的最可能的后果路径，例如停电、延误、事故和其他后果。8）失效数据的统计和分析。故障统计功能主要对各个监控点和风险点的故障数据进行定期统计，功能包括按组节点统计、停电统计、延误统计、事故统计等，故障数据分析使用事故报告。通过使用挖掘规则挖掘事件所涉及的组节点的因果和异常发生，从风险链中构造一个条件概率学习样本。3系统应用通过样机系统的场景开发和仿真运行，解决了涉及人员、车辆和设备的安全机制复杂、数据复杂等诸多问题。通过对城轨危险点的识别和风险传播预测模拟试验，准确预测实际风险传播路径，评估系统安全状态，尽早抑制风险，解决故障问题，解决铁路实际问题。安全管理人员的故障处理工作提供了帮助。持续测试证明该系统具有较高的安全性和稳定性。4结束语本文采用主动风险防控的基本理论，从拓扑网络技术、危险点识别、危险链构建、危险传播和风险评估的角度，建立了城市轨道交通安全保障的理论体系。基于Linux操作系统和Java语言，实现了城市轨道交通安全保障系统的开发，并成功测试并应用于城市轨道交通安全保障，实现精细化、信息化、智能化、系统化管理。1）定义系统的业务功能需求。通过对某城轨公司的实际调研，我充分了解了该公司的安全管理状况，并在上述调研的基础上，明确了系统风险识别、风险评估、风险四大功能的要求，通过实际的沟通分析，进行基础数据管理。2）树立安全管理行业标杆。提供其他行业安全保障体系的实例，摆脱基于事故计数分析的风险管理理论，打造以风险链为核心的风险防控方法论，提高安全人员风险处置效率。3）安全管理门前移。通过该平台的应用，城市铁路公司的安全管理变得更加精细。淘汰传统的事故管理和隐患风险管理，实施风险管理，以“预防为主”的安全管理理念，利用安全保障体系平台及时发现和消除风险，做到防患于未然。参考文献[1]苏宏明,王艳辉,李曼,贾利民.基于风险链的城轨运营安全保障系统设计与开发[C]//.第十五届中国智能交通年会科技论文集（1）.,2020:207-208.[2]权