城市大型地下空間安全管理系統效能評估方法研究*

尹柯

南京森林警察學院 江蘇 南京 210000

前言

隨著城市人口的迅速增長，城市擁堵越來越嚴重。近年來，我國城市的發展方向開始轉向發展地下空間，將能轉入或宜轉入地下的城市功能空間轉入地下。我國城市公共地下空間的分布呈現出了集中在城市中心廣場、火車站前廣場、主要街道交叉口的特點。在充分利用地鐵、地下道路、地下商業、地下交通樞紐等地下空間相關功能的同時，城市大型地下空間的安全問題已經成為人們關注的重大問題[1]。

隨著我國的城市大型地下空間的規模的逐漸增大，研究安全管理系統的科研團體在不斷地增多。國內在這方面的研究也取得了一些成果，但是還是局限在籠統的安防系統的構想和設計方面，缺少不同環境下的針對性，因而只能用一些籠統的概念化標準和要求分析和設計安全系統。國內學者潘科，王洪德[2]研究監控地鐵事故的安全系統的效能評估問題，提出一種多級可拓的評價方法對指標數據進行評估；任星辰、徐田坤等[3]基于北京地鐵營運網為例子，對保護北京地鐵專用的750V牽引供電機組的安全系統的效能評估問題進行研究；杜治國，趙興濤[4]通過研究美國國家能源部設計的Adversary Sequence Diagram模型和美國圣地亞哥國家實驗室設計的入侵路線攔截評估模型EASI(Estimate of Adversary Sequence Interruption)，建立了一種入侵點系統分析模型。美國橡樹嶺國家實驗室(Oak Ridge National Laboratory)將分布式計算、圖像處理、空間幾何等技術用于對安全系統效能評估研究中，提出一種稱作CSG模型[5]。它主要采用計算機輔助設計的方法建立區域上安全系統防護的立體仿真模型，通過實際模擬對一個區域的安全系統的防護做細致的分析；Sendi.A.S.和Jabbarifar.M.[6]為了降低效能評估指標打分過程中人為主觀因素的影響，提出一種基于模糊專家模型的安全防范系統效能評估方案，受到廣泛關注。

1 地下空間安全管理現狀及解決方案

由于地下空間在地理位置上具有封閉性和隱蔽性的特點，其安全事故不管從發生次數，還是從死亡人數及經濟損失方面，都大大高于地面建筑和高層建筑。因此，在開發城市大型地下空間的建設過程中，既要考慮到面臨火災、恐怖襲擊、運營事故等人為災害的可能性，又要考慮地震、雨洪、風暴等自然災害的侵襲。雖然地下空間與地面空間本質上有著諸多的相似性，但是地下空間的特點又構成了其更為復雜內部防災問題，使得安全性控制更為復雜和困難。

為了有效降低城市大型地下空間的安全隱患，減少災害造成的損失，城市地下公共空間必須配備具有風險探測與安全保障功能的安全管理系統。安全管理系統不僅可以在災害發生前起到預警作用，而且可以在災害發生的過程中通過采集到的信息分析出災害發生的趨勢和危害程度，最大程度的減少和降低災害對地下公共空間內人員與建筑造成的損害。

目前，國內外對安全管理系統的評估體系研究，可以歸納為以下兩個特點：①以某個節點為入口，進行仿真模型的研究。該類研究具有較強的針對性，但明顯缺乏整體系統的把握，沒有形成完整的評估體系。②研究的重點主要集中于安全管理體系的理論探討和模型優化。由于安全管理系統以及其中的視頻監控系統具有很強的針對性和復雜性，因此需要根據應用的領域和區域功能不同，分析并設定相應的評估指標。

由此可見，目前對安全管理系統的評價方法還不太全面，評價的結果也較為模糊，無法給出較為精確的評估數據。

根據上述問題，本文針對地下空間的特點提出如下評價方案：

圖1 城市大型地下空間評價流程圖

首先，本文通過對4～6個城市大型地下空間安全管理系統的分析，歸納大型地下空間安全管理系統的基本特點，分析這些安全管理系統的風險，總結大型地下空間安全管理系統中相似或類似的功能；與此同時，通過比較，分析不同研究目標中安全管理系統的風險差異性，尋求評估指標的適用性，具體過程如下。

1.1 建立相應的評估指標體系

根據城市大型地下空間中的特點，總結其與安全管理系統相關的規律，并以此建立相應的評估指標體系。目前對安全管理系統效能評估研究的范圍較為籠統，缺乏針對性。安全管理系統在城市大型地下空間中應用的效能評估指標也需要有明確的針對性，需要分析該類型場所與安全管理系統應用結合的特點，建立具有較強針對性的評估指標體系。因此，首先需要選取具有典型特點的多處城市大型空間進行實地調研，同時結合內部行人，管理人員和專家三方面的意見對其中的安全管理系統進行風險分析，通過問卷調查、深入訪談和統計分析，探討不同風險對安全防范系統的影響，分析效能評估體系。其次，由于大型地下空間的環境比較特殊，空氣的濕度，溫度，以及單位面積內人員密度也與通常地表環境中不同，為了指標體系的準確性，需要采集其安全系統在應對不同環境和狀態下的運行參數，嘗試找出其中具有規律性和代表性的指標結點。

1.2 構建分析模型

在運用云理論對安全管理系統節點的效能評估體系進行分析的基礎上，建立分析模型。云理論是李德毅院士開創的理論，該理論把模糊性和隨機性完全集成到一起，構成定性和定量相互間的映射。目前云模型被成功地用于人工智能、軍事系統的效能評估中。因此云模型可以有效提高對安全管理系統效能評估的準確性。云理論的優勢在于可以將定性的描述轉換成定量的數據語言，這個特點正適用于安全管理系統節點效能評估的過程。需要構建一個云模型來解決評估過程中依然會存在評估結論定量化不足和定性語言和定性數值不能準確的相互轉換的問題。

建立城市大型地下空間安全系統效能評估指標體系，應用云理論將針對該效能評估指標體系的定性描述轉換為定量的數據信息，并構建基于云模型的效能評估模型驗證該效能評估指標體系的有效性和準確性。如果對該效能評估體系的驗證結果不理想，則返回至初始階段重新建立效能評估指標體系。安全管理系統效能評估指標體系的建立可以對該系統的效能進行可靠的評估，確保大型地下空間安全管理系統在運行安全相關的功能時所具備的管理能力及其能力實施所達到的管理目標的實現程度。

1.3 模擬驗證

在構建好評估模型并對建立的評估指標體系進行模擬分析后，通過模擬軟件根據某個地下空間的內部結構搭建3D模型，模擬地下空間中突發事件發生后，地下空間中人員的疏散情況以及安全管理系統發揮作用的效果，驗證安全管理系統效能評估指標體系的有效性。

2 結束語

本文根據城市大型地下空間中安全管理系統的效能，建立一個有效的評估體系，以云理論對城市大型地下空間中安全管理系統的有效性進行效能評估云模型研究，并以此設計了評估的思路及框架。該方法對城市大型地下空間的風險評估和災害預防都有一定的經濟和社會意義。