城市軌道交通網絡安全保障與主動防控體系研究

褚陳宏，陳菲，姬光，王艷輝，4，5，6，7，馬小平，4，5，6，7

（1.北京市地鐵運營有限公司，北京 100044；2.北京交通大學 先進軌道交通自主運行全國重點實驗室，北京 100044；3.北京聲迅電子股份有限公司，北京 100094；4.北京交通大學 交通運輸學院，北京 100044；5.北京交通大學 北京市城市交通信息智能感知與服務工程技術研究中心，北京 100044；6.北京交通大學 城市軌道交通運營安全管理技術及裝備交通運輸行業研發中心，北京 100044；7.運營主動安全保障與風險防控鐵路行業重點實驗室，北京 100044）

0 引言

安全是城市軌道交通運營的前提和核心?，F有安全管理模式仍然基于傳統的事后追查分析和運營經驗驅動，在面對復雜、龐大的城市軌道交通系統情況下，這種“被動安全”模式已無法滿足城市軌道交通運營現狀的安全管控需求，而貫穿風險主動防控、保證城市軌道交通運營系統的“主動安全”才是有效降低事故發生頻率的科學方法。

目前，我國學者針對主動安全防控體系開展了相關模型和體系構建的研究，王光興等［1］總結北京地鐵矩陣式安全控制體系，提出從影響安全的“人、機、環、管”四大要素入手，做好安全風險分級管控和隱患排查治理雙重預防機制工作。朱滬生［2］提出上海地鐵網絡化運營管理體系的主要特征為“體制架構扁平開放、資源配置統籌集約、線網聯動職責分明、應急保障快速反應、管理手段科學先進”。國外歐美等建設城市軌道交通較早的國家，在不斷積累經驗與長期實踐的基礎上反復修正完善，目前已形成了較為成熟的主動安全防控體系［3］。英國倫敦作為最早建成地鐵的城市，具有較完善的風險評估和安全管理制度，其采用的風險評估體系正是在參考大量原始數據的基礎上，分析和預測某風險因素對人造成的傷害，判斷該項風險因素和傷亡程度之間的定量關系，進而確定該風險因素的傷害程度，以便采取有目的性的規避措施，降低事故發生率，維持系統平穩運行［4-5］。美國城市軌道交通安全管理的特點是集中化安全管理，紐約地鐵采用的是由美國交通部以及官方運輸管理部共同構建的安全認證體系（Safety and Security Certification，SSC），該體系是1份相當于行動指南的風險認證報告，規范了地鐵運營管理的具體步驟和工作流程。完善的工作指南也需要熟練的操作技術，工作人員必須接受嚴格的課程培訓和規章管理。日本東京地鐵的安全管理模式是靠技術裝備升級建立高技術型安全管理，注重及時更新設施設備，高新技術的采用極大地消除了人為安全隱患，并加強了應急措施，日本因其特殊的地理氣候環境，十分重視災害應急，具有完善的災害管理體系，并且頒布了諸多相關法律法規。同處亞洲地區的韓國，在城市軌道運營安全管理方面也具有自主管理模式，其安全管理工作側重風險評估體系建設，包括事故分析、風險分析、安全需求確認管理以及系統管理4個板塊。

然而，目前國內外安全保障體系的研究大多從風險識別、風險分析、風險評價等角度單獨展開研究，缺少系統級的風險管理研究，而且從企業整體出發的系統級主動安全防控模型研究較少。因此，鑒于各城市企業對城市軌道交通網絡運營服務質量和安全保障能力的要求日趨嚴格，面向城市軌道交通網絡化運營安全保障與風險主動防控發展需求，構建城市軌道交通網絡安全保障與主動防控體系總體架構、功能結構、邏輯架構和組織架構，實現全人員、全過程、全方位的系統性安全管理，真正意義上推動實現“被動安全”向“主動安全”轉型。

1 防控體系運用現狀

既有防控系統的工作模式雖然能起到一定管控效果，但其普遍存在以下問題：

（1）防控理念被動性：從根本上并未擺脫事件驅動的被動式理念，在城軌系統引入“風險預防體系”的思想后，雖然許多城軌系統運營單位引入并建設了風險管理體系，強化了感知體系智能化等級要求。但由于沒有前期的建設經驗，多數體系都處于探索階段，缺少有效、完善的方法體系支撐，不能提前監控、改善并管理運營系統，使其從一開始就避免問題出現，反應較為被動，經常是問題發生和汲取教訓后再尋求改善及控制方法，并且類似事件總是備受社會大眾關注。

（2）管控對象不精準：對于待辨識風險而言，運營系統內部受監測對象未形成有機集合體，傳統的風險在累積，非傳統的風險在滋生，兩者相互交織、互相影響、相互作用，對設備設施的安全運用和維修養護提出了更高要求，而這類風險在系統中的所占比重和重要性不容忽視；對于風險辨識方法而言，基本集中于主觀方法為主的辨識，這對于人的專業性提出了非常高的要求，也因此具有顯著的不確定性。

（3）防控體系多極化：因系統標準化和數據集成建設的缺乏導致數據呈現大量“碎片化”現象，“信息孤島”“各自為政”等現象依舊存在。雖然逐步引入了平臺化管理，但在具體應用過程中往往只是用于各部門業務的內部循環，不同信息系統之間數據接口較為復雜，標準和管理規范不統一，使得數據庫之間獨立建設、分離分散，缺乏科學有效的信息共享機制，跨部門的數據信息較難得到轉化和互通，經常在應急搶險中造成協調不暢導致處置混亂的情況。

（4）信息流轉延時：城軌系統的運營安全保障都是建立在感知體系之上，目前對于城軌系統內的人員、設備設施和環境感知手段都不夠先進和全面，很多現場的工作都是由人工進行監測檢測，通過紙質化記錄手段進行數據記錄和留檔，后期再由基層工作人員進行總結，并上傳所挑選出的關鍵信息。這種方式無法保證及時、迅速、有效、快捷地把現場的事件情況、發展態勢及處置信息上報應急指揮中心，不利于領導指揮的科學決策。

（5）運行機制開環：由于“信息壁壘”“信息誤差”等現象未改善，系統中的各子系統、各部門等小團體，更大程度上在各自為戰，而不是作為一個耦合、集成、高效的整體進行運轉，很多安全管理的工作沒有形成反饋改善的閉環，經常出現工作誤差、效率低下等問題。

綜上，可將防控體系的現存問題歸納為防控理念被動性、管控對象不精準、防控體系多極化、信息流轉延時和運行機制開環5個方面。

2 防控體系需求分析

為有效落實安全策略、安全管控、安全處置等安全保障內容，解決城市軌道交通網絡化運營防控理念不主動、管控對象不精準、防控體系多極化、信息流轉延時以及運行機制開環等關鍵性問題，將城市軌道交通主動安全防控需求歸納為主動性、層次性、一體化、智能化、閉環性共5 個方面（見表1）。

表1 城市軌道交通主動安全防控需求

基于上述城市軌道交通網絡主動安全保障需求分析結果，以滿足“主動性+層次性+一體化+智能化+閉環性”為目標，結合人工智能、大數據、云計算等先進技術手段，建立健全城市軌道交通安全保障與主動防控體系并推動其在一線實施應用，進而實現城市軌道交通網絡安全風險防控管理和隱患排查治理雙重預防機制的有序運用，確保城市軌道交通服務安全可控、管理有序以及運營高效。

3 防控體系架構設計

3.1 總體架構

在城市軌道交通主動防控需求體系下，主動防控體系需要實現“主動性+層次性+一體化+智能化+閉環性”等發展要求。為此，結合城市軌道交通主動安全防控需求和安全保障新模式，形成了涵蓋“人、機、環、管”四大核心管控對象、“知、辨、治、控、救”五大核心業務內容以及“指揮管理層—管控層—現場執行層”3層核心業務部門的城市軌道交通安全保障與主動防控體系總體架構（見圖1）。

圖1 城市軌道交通網絡安全保障與主動防控體系總體架構

由圖1可知，城市軌道交通網絡安全保障與主動防控體系在現有安全防控組織結構的基礎上，將“公司級—分公司級—基層部門”安全防控組織結構統一調整為“指揮管理層—管控層—現場執行層”。其中，“管控層”負責安全監督“現場執行層”和安全指導“指揮管理層”；“指揮管理層”負責優化提升“現場執行層”；3 層逐層遞階完成“知、辨、治、控、救”五大核心業務內容任務，提升主動防控體系對“人、機、環、管”等安全管控對象的保障能力，實現防控體系閉環反饋及循環控制，為加快城市軌道交通由被動式安全管理向主動式安全防控體系的快速轉變提供架構支撐。

“指揮管理層—管控層—現場執行層”核心業務內容如下：

（1）管控層：負責安全生產目標制定、安全生產目標分解、安全監察、安全監督檢查、風險隱患評估分級、風險隱患臺賬管理和安全教育培訓等功能單元，在邏輯結構中全程監督，起著安全監察和管理的重要作用。主要監督執行層各子任務的執行情況，評估指揮管理層指令的有效性，接受指揮管理層和現場執行層的反饋信息并進行分析，同時對風險點集中的信息加以修正更新，在事件或事故發生后開展事件調查，梳理事件經過，完善風險點集。

（2）指揮管理層：主要承擔個體群體風險辨識、安全輔助決策、實時風險評估、應急管理、系統安全態勢研判、安全監督效果評價、風險監測預警和智慧安檢管理等業務單元，在邏輯結構中擁有最高指令優先級，具有組織、調度和綜合智能決策的能力，其主要任務是進行應急管理。對于給定的命令和任務，找到能夠完成該任務的子任務或動作組合，提出適當的風險治理方案，并將這些指令下達到現場執行層。

（3）現場執行層：負責現場信息感知、事故信息上報、應急決策執行、智慧安檢、風險管控、隱患治理和安全目標執行等業務單元，在邏輯結構中擁有處理執行權。需精確執行指揮管理層的命令，做到實時響應，并將執行結果向上級反饋；同時監測風險點的狀態信息并向上級傳送，反映局部狀態（微觀）。

3.2 功能結構

功能結構是對城市軌道交通安全管理功能單元的重新分布。通過重新梳理安全保障體系現有功能業務，整理城市軌道交通在近十幾年的高速發展過程中積累和總結的大量關于安全保障、風險管控和隱患排查治理等方面的經驗做法，在既有的“治、控、救”安全保障體系基礎上，形成了以“人、機、環、管”四大系統管控對象的“知、辯、治、控、救”城市軌道交通網絡安全保障與主動防控體系功能結構（見表2）。

表2 城市軌道交通網絡安全保障與主動防控體系功能結構

3.3 邏輯架構

邏輯架構包含城市軌道交通業務層級間關聯關系和信息傳遞流程的定義。在現有安全保障體系的邏輯交互當中，對人員、設備設施和環境狀態進行監測得到豐富信息，但是隨著信息在防控體系內的傳遞，信息保有度逐層降低，這將導致公司級部門對現場情況的判斷嚴重失準。因此，為實現安全信息在主動防控體系全局的流轉性，對主動防控體系不同層級間的邏輯交互關系（數據/信息流動過程）進行抽象提取，在城市軌道交通網絡安全保障與主動防控體系新模式上對邏輯交互形式進行重構，形成運營主動防控邏輯架構和安全治理邏輯架構（見圖2）。

圖2 城市軌道交通網絡安全保障與主動防控體系新模式

在運營主動防控新模式中，主要分為指揮管理層和現場執行層2 個層級（見圖3）。其中，現場執行層依層級分別劃分為站區中心和綜合維修中心，指揮管理層主要分為指揮中心和控制中心。

圖3 運營主動防控邏輯架構示意圖

在日常情況下，站區中心和綜合維修中心主要負責對乘客和工作人員行為及狀態、設備的運營狀態、車站和線路的環境信息的實時感知并連同相應管理措施效果一同上報至控制中心；控制中心則負責對乘客行為風險進行辨識、進行風險評估和安全態勢評估分析，并將調度指令下發至現場執行層。在應急情況下，現場執行層需要將感知到的事故信息上報至指揮中心。指揮中心基于事故信息對系統安全態勢進行分析，依據主動防控平臺提供的輔助決策做出可行的應急決策并下發至現場執行層，由其負責執行決策。

在安全治理管控新模式中，主要描述了管控層和現場執行層間的關聯關系（見圖4）。其中，現場執行層包括了站區中心和綜合維修中心，管控層包括了總公司和分公司的專業部門以及安全部門。

圖4 安全治理邏輯架構新模式

現場執行層將感知到的風險和隱患信息上傳至所屬分公司的專業部門，由其進行評估分級。將一般和較小風險交由分公司安全部門制定相應的風險和隱患臺賬，同時將其下發至對應的專業部門和現場車站；對于重大和較大風險則在分級后上報至總公司專業部門進行審核確認，審核完畢后傳遞至總公司安全部門建立相應臺賬，并下發至分公司的安全部門和專業部門。最終臺賬下發至現場執行層后由其負責風險管控措施和隱患治理措施的具體執行，并將執行結果反饋回管控層。同時，在安全計劃制定方面，由公司高層制定相應的安全目標，安全部門則負責分解安全目標、制定安全計劃，并傳達至現場執行層。

3.4 組織架構

組織架構包含對城市軌道交通安全管理業務的定義、梳理和層級劃分。為提升主動防控體系在城市軌道交通運營過程中可執行性，以北京地鐵為例，在功能結構和邏輯架構的基礎上，將功能結構功能單元、“管控層—指揮管理層—現場執行層”的3 層邏輯架構和北京地鐵“公司級—分公司級—基層部門”的現行組織架構進行結合，形成主動防控體系下的北京地鐵組織架構邏輯重構映射（見圖5）。

圖5 北京地鐵安全保障與主動防控體系邏輯映射

北京地鐵公司級的安保部和安全監察室等安全管理部門和資產維護部、運營服務部和后勤管理部等安全專業部門，以及設備分公司、運營分公司下屬安全質量部和安全管理部等安全管理部門和各安全專業部門對應邏輯架構中的管控層；調度指揮中心和各分公司的生產調度室等對應指揮管理層；各站區、車輛段、檢修項目部和維修項目部等基層部門對應現場執行層，重構后的北京地鐵安全運營組織架構和邏輯交互關系見圖6。

圖6 北京地鐵安全保障與主動防控體系組織架構

4 結束語

鑒于各城市企業對城市軌道交通網絡運營服務質量和安全保障能力的要求日趨嚴格，為保障城市軌道交通系統網絡安全高效運輸和安全服務，分析城軌運營公司安全管理現存問題，總結城市軌道交通安全保障與主動防控體系需求特征，提出適用于當前發展需求的城市軌道交通安全保障與主動防控體系總體架構。其中，通過重新梳理安全管理功能域邏輯歸屬、信息傳遞流程以及安全防控組織結構，構建城市軌道交通安全保障與主動防控體系功能結構、邏輯架構，并以北京地鐵為例，形成城市軌道交通安全保障與主動防控體系組織架構，為保障城市軌道交通系統網絡安全高效運輸和安全服務提供理論架構支撐。