基于工程圖紙的地鐵軌道焊接施工安全風險自動識別系統

摘 要：地鐵軌道焊接施工是一項高風險性建設工程。在隧道施工中空氣質量，隧道內積水狀況，以及設計曲線度和坡度等因素都對生產安全有直接的風險影響。而由風險辨識不細致，考慮不全面等主觀因素造成的事故風險，工期延誤等嚴重后果屢見不鮮。因此，本文基于工程圖紙，采用計算機技術研發了一種風險自動識別系統，可以輔助技術人員避免主觀判斷失誤所造成的損失。

關鍵詞：地鐵施工；軌道焊接；安全風險識別；自動識別

地鐵軌道焊接工程具有技術難度高，人員風險大，現場環境復雜的特點。除受實際技術制約和設計因素等客觀原因外，工程技術人員接到工程圖紙后對風險源辨識經驗不足，施工風險預估不全面，分析不徹底等主觀原因占主導地位。因此，研發一種用于輔助技術人員識別安全風險的軟件系統可以有效降低事故發生以及停工率。

1 地鐵軌道焊接風險源分析

由于地鐵隧道中基本處于恒溫狀態受天氣影響較低，施工安全質量風險主要集中于積水區域、小曲線半徑以及大坡道區間施工。而隧道內空氣流通性，照明采光等因素對施工人員人身安全有直接的影響。

因此，我們規定工程圖中需要計算機自動識別出的風險參數：天井（包含車站）之間的長度，曲線半徑的變化，大坡道區間坡度的變化。由于單位長度內接頭數量多直接引起施工中有害氣體排放量大，所以還需統計區間內接頭數量。

2 工程圖自動風險識別的實現

2.1 分段提取風險參數

由于未頒布標準化的圖紙設計繪制規范，導致各設計院、項目部給出的工程圖中圖示和標注差異度較大，所以工程圖識別算法中采用以點（天井）為突破口，結合工程術語和關鍵字提取出與風險程度緊密相關的風險參數。

將預處理后的工程圖紙導入計算機，首先使用識別算法提取出天井（或車站）點位置信息；再以點為單位，計算出點間的區間線段長度；最后在各個線段中提取出線段內的接頭數量、曲線變化、坡度變化等參數。

2.2 分析參數間約束關系，獲取有效信息

得到每段的風險參數后，根據線段前后的聯系以及變化規律可以推算出我們感興趣的有效信息。例如：計算區間內坡度的最值和極值可以預測出可能會發生積水的區域；根據區間內長度和曲線半徑的變化預測出通風不足的區域；依據區間內接頭數量的預測移動焊機和小型發電機的有害氣體排放量。

2.3 多特征融合，給出風險評級和建議措施

根據典型安全事故案例分類出風險類型特征集合（知識經驗庫）和防范措施，結合風險參數與危險源類別的關系表（規則庫），采用多特征融合技術可以評價出工程中各區域的施工風險等級，并給出具體建議措施輔助技術人員做出決策。

多特征融合方式可以采用硬性推理方式：多級映射表，規則推理（RBR）等方法，也可結合柔性推理方式，例如神經網絡等智能模糊算法。

通過多特征融合可以得到兩種安全風險關系：

第一種為強風險關系，如系統識別出在隧道內空氣流動較弱的S型區域，并向技術人員提示為高風險等級施工區域，給出哪些部位需安置相應功率風機等建議；

第二種為弱風險關系，如系統可以提示在某區間進行焊軌作業時的有害氣體煙塵擴散至臨近區域內范圍，可避免其他作業隊進入該范圍內施工而未采取個人防護措施所造成的安全風險。

3 采用專家庫的意義

專家庫是由風險參數與危險源關系表，危險源整治方案，以及其他項目積累的經驗庫構成。在系統建立完成后，技術人員可以根據天氣預報的溫度和濕度，以及現場勘察的危險源狀況輸入至風險自動識別系統，系統可以迅速分析，更新風險等級，使技術人員可以及時得到精確的風險預警和建議措施。避免了現場有新危險源就要重新分析的情況發生，并可以直接將該項目的專家庫應用到其他地鐵施工中去，提高施工效率。

4 結語

運用安全風險自動識別系統對地鐵軌道焊接施工進行風險預估和評價，可以最大程度上減少主觀因素對風險識別的干擾，有利于科學合理的輔助技術人員在地鐵施工中對項目進行風險決策。

參考文獻：

[1] Rafael C.Gonzalez，RichardE.Woods，等.數字圖像處理（第三版）[M].北京：電子工業出版社，2011.

[2] Bradski G，.Kaehler A，等.學習OpenCV[M].北京：清華大學出版社，2009.

[3] 秦剛，段晨東，李磊，代杰，等.彩色液晶模塊的圖文與曲線顯示方法[J].電子技術應用，2012（03）：62-64+67.

[4] 秦剛.基于數字圖像的ERW焊接狀態監控技術研究[D]. 西安：長安大學，2013.

作者簡介：

秦剛（1986-），男，河北保定人，碩士，控制理論與控制工程專業，研究方向：電氣工程及其自動化。