基于WEB技術的地鐵安全保護區隧道設施內外關聯技術研究

朱丹丹　陸航　何喆卿

【摘 要】目前，地鐵隧道洞內結構病害檢查管理與地鐵安全保護區隧道設施保護管理上各自獨立，導致洞內病害信息與洞外巡檢信息無法進行實時的交互與分析，無法對地鐵隧道整體結構安全進行全方位的把握。文章基于Web Service技術和Java編程語言，通過對地鐵安全保護區隧道設施內外關聯技術的研究，實現了隧道結構洞內外信息的實時關聯與獲取，在險情及重大病害情況下可第一時間查詢并分析其產生的內外因素，進而為南京地鐵結構運營期安全與控制提供信息化數字化手段，并為南京地鐵隧道地下結構數字化平臺提供基礎。

【關鍵詞】地鐵隧道；洞內結構檢查；洞外路面巡檢；內外關聯技術；智能管理系統

中圖分類號： U231 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2017）29-0008-003

【Abstract】At present， the inspection and management of structural damage in underground tunnels and the protection and management of tunnel facilities in subway safety protection zones are independent. As a result， it is impossible to conduct real-time interaction and analysis of the disease information in the tunnels and the inspection information outside the tunnels， Security in all directions. Based on the Web Service technology and the Java programming language， through the research on the inside and outside related technology of the tunnel security tunnel in the subway， real-time correlation and acquisition of inside and outside information of the tunnel structure are realized. In the case of dangerous conditions and major diseases， Analyzes its internal and external factors， and then provides information digitization means for the safety and control of Nanjing metro structure operation period and provides the foundation for the digital structure of underground structure of Nanjing metro tunnel.

【Key words】Subway tunnel； Inspection of structures in the tunnel； Patrolling of pavement outside the tunnel； Related technology inside and outside； Intelligent management system

0 背景

地鐵隧道是城市軌道交通的載體，在城市現代化建設過程中起到無可替代的作用。地鐵隧道建設期投資大，動輒上百億元的投資；運營期影響范圍大，某一段隧道的停運都可能給上數十萬人出行造成影響[1-3]。因此，對運營地鐵隧道結構安全狀態的把握至關重要，不僅需要檢查統計隧道結構的自身病害，還要對影響隧道結構安全的周邊項目進行巡查管理，只有兩方面同時入手，數據共享、關聯分析，才能達到全面掌握隧道結構安全的目的。然而目前地鐵隧道結構管養方面仍存在以下一些問題：

（1）隨路網擴張安全保護區受控/違規項目日益增多

伴隨著建設里程的增長，軌道交通安全保護區范圍也隨之增長，地鐵帶動城市的發展與建設，在軌道交通安全保護區內受控監護項目與違規項目也會隨之而不斷新增，然而這些外界因素會對軌道交通設施結構造成影響會在軌交運營期以結構變形的形式體現出來。

（2）運營期結構變形加劇

軌道交通設施結構的變形除了外界安全保護區內人為施工因素，還包括地質不均勻、自然水土流失等；從內在原因分析造成結構變形的原因還在于其施工后的本體結構固結沉降、運營期列車震動以及結構滲漏水病害的原因。

（3）軌道交通結構病害日益增多

軌道交通結構病害是軌道交通結構傷損最直觀的表征現象，在長期的自然環境和使用環境的雙重作用下，隧道會隨著運營時間推移出現不同程度的襯砌裂縫、變形以及滲漏水等病害。

（4）地鐵設施保護過程中，無法關聯外部信息與地鐵設施本體信息，設施結構安全現狀無法直觀把握

軌道交通設施結構在洞內結構檢查過程中可以獲悉其本體病害、養修及空間位置信息；全保護區洞外巡查可以獲悉其監護項目、違規項目及空間位置信息，然而在實際日常生產過程中時常遇到的問題在于每當險情發生的時候我們無法有效快速的把洞內外信息與該險情發生位置的地質、監測、標圖等環境信息快速且有效的結合。

1 安保區隧道設施內外關聯技術總體思路

1.1 安保區地鐵及環境信息數字化

隨著軌道交通的迅速發展，地鐵隧道網絡化日臻完善，運營里程迅速增加，并且地鐵隧道結構的使用壽命也逐漸增加，病害信息和安保區內施工項目將成幾何倍數的增加，完全依靠人工對地鐵本體結構與安保區施工項目信息之間的關聯作出及時的獲取與統計，并制定針對性的分析報告幾乎是不可能的，必須借助信息化和數字化技術，實現信息的快速、科學統計與分析。endprint

1.2 地鐵結構與安保區信息關聯

將地鐵結構信息和安保區內施工項目信息的獲取進行電子化同步，可以減少中間處理環節，提高信息的時效性和準確性[4]。通過手持終端，現場調查人員將地鐵結構線路CAD直接以電子信息的形式保存到手持終端中，不再需要外業人員的查找資料、反復對比，可以節省大量的工作時間，減少信息獲取的時間周期，巡查結束后可及時上傳匯總巡查成果，提高信息的時效性；并且通過減少外業人員的信息錄入環節，消除工作交接錯誤及遺漏信息的可能性，提高信息的準確性。

2 內外關聯關鍵技術研究

目前地鐵隧道洞內結構病害檢查管理與地鐵安全保護區隧道設施保護管理工作上各自獨立，導致洞內病害信息與洞外巡查信息無法進行交互關聯與分析，進而導致無法對地鐵隧道整體結構安全進行全方位的把握。因此如何使兩者之間的數據進行交互是研究的重點，建立地鐵安全保護區隧道設施內外關聯系統無疑是解決問題的關鍵所在。

根據使用者的需求，利用高精度定位功能手持路面巡查終端進行路面巡查時，使用者可直接在終端內查看當前所在位置與地鐵本體結構位置的關系，此外，終端還可對巡查人員的巡查路徑、巡查軌跡進行考勤，手持終端最主要的就是記錄功能，包括項目信息巡查記錄、核查整改等功能。終端還可進行距離及項目面積的自動測量測算。

2.1 基于Web Service技術的系統集成

根據系統需求，系統建設分為終端及WEB端兩部分組成，如何使移動智能終端與Web管理系統實現有效交互，Web Service成為了必然的選擇[5]。

Web Service是基于網絡的、分布式的模塊化組件，它執行特定的任務，遵守具體的技術規范，這些規范使得Web Service能與其他兼容的組件進行互操作。高精度定位功能手持路面巡查終端通過系統提供的Web Service接口，和服務器進行通信，實現數據的上傳以及更新操作。

系統中與手持路面巡查終端交互的Web Service接口包括：下載用戶信息、用戶密碼修改、上傳巡查任務開始信息、上傳項目信息、上傳項目圖片信息、上傳項目視頻信息、上傳巡查人員考勤信息等。

2.2 安保區違規項目位置判定技術

針對安全保護區內違規項目的位置判定主要包括坐標判定、距離判定和面積判定，手持路面巡查終端中內嵌線路結構的CAD圖，包括車站輪廓、車站紅線、區間中心軸線和區間紅線，如圖1所示。使用人員可通過手持路面巡查終端，觀察違規項目在CAD底圖上的所處位置，進而直接判斷該項目是否所處安保區內。

2.2.1 坐標判定

手持路面巡查終端采用的是具有高精度GPS/BD定位功能的硬件設備，通過衛星可對使用終端所在位置進行坐標定位。

2.2.2 距離判定

一旦確定違規項目屬于安保區內，使用人員即可對該項目區域外輪廓進行角點采集，手持巡查終端可自行對其計算出其與地鐵線路之間的距離。

2.2.3 面積判定

根據三點成面法，手持巡查終端至少需要采集三個角點，如圖2所示，方可形成一個面。根據每個角點的坐標，手持路面巡查終端可自行計算出該項目的面積大小，避免有些違規項目因施工條件限制無法進行準確測量。

2.3 WEB端及終端研發

地鐵安全保護區隧道設施內外關聯系統主要可以分為WEB端、終端APP及預留接口三部分內容。其系統主要功能模塊架構如圖3所示。

2.3.1 WEB端設計

WEB端（或網頁端），其功能模塊主要包括以下功能模塊：（1）巡查任務；（2）巡查成果。

任務發布模塊可輸入任務名稱、選擇巡查類型、實施人員、協同人員、起止時間、巡查的范圍等。

巡查任務發布后，系統可自動將該任務派發給終端APP，任務實施人員可在終端APP按任務信息開始巡查。

任務實施人員完成巡查工作后，將巡查結果上傳至WEB端，用戶可在任務跟蹤模塊中對巡查過程信息進行查看下載。

任務跟蹤主要目的是反饋任務執行的情況，以及便于用戶隨時檢查任務是否已完成。主要體現為列表形式，用戶可在列表中看到每個巡查任務的執行情況，包括巡查實際的起止時間、是否巡查到施工項目、每個施工項目的具體情況，同時可根據巡查情況自動生成巡查記錄單。

巡查項目跟蹤模塊，如圖4所示。用戶可通過信息檢索快速有效地搜索到所需查看的項目，以及項目的具體信息。

2.3.2 路面巡查終端APP設計

終端APP（或數據采集端），主要包括以下功能模塊：（1）定位測距；（2）巡查信息；（3）數據采集。其主要架構如圖5所示。

3 結論

文章基于Web Servicer技術和JAVA語言，進行了地鐵安全保護區隧道設施內外關聯技術的搭建和手持巡查終端APP的開發研究，不僅在地圖上固化了地鐵安全保護區內車站輪廓、車站上下行紅線、區間中心軸線、區間紅線，還建立了地鐵安全保護區內巡查任務和項目信息標準，規范了項目信息的記錄格式與內容，提高了地鐵安全保護區內施工項目信息的準確度和規范化，還實現了項目信息獲取與電子化的同步，減少了中間處理環節，極大地方便了后期數據的統計分析，節省了大量人力、物力成本，提高了項目信息的時效性與準確性，同時也為地鐵結構安全信息化、科學化奠定了基礎。

【參考文獻】

[1]李洪，李志波.軌道交通控制保護區內工程建設對軌道交通安全的影響與保護措施[M].四川建筑.2014（5）：87-89.

[2]湯淵.公路隧道健康數字化系統的開發[M].上海，同濟大學，2007.

[3]李平，王富章，吳艷華.城市軌道交通應急系統體系架構研究與實踐[J].交通運輸系統工程與信息.2012，12（增1）： 129-135.

[4]龍白畫.城市軌道交通控制保護區管理要點[J].都市快軌交通.2014，27（2）：39-42.

[5]周帥，朱合華，閆治國，等.城市軌道交通隧道結構病害數值分析[A].運營安全與節能環保的隧道及地下空間暨交通基礎設施建設第四屆全國學術研討會論文集[C].2013，40-44.endprint