軌道交通線網安全保護區管理信息系統設計與實現

吳蕩 張敏智 何偉

一、引言

隨著城市化進程的深入，城市軌道交通不斷加密和延伸其覆蓋區域，不僅給市民帶來了十分高效的出行方式，也極大地改善了城市的投資環境。隨著軌道交通高速發展，軌道交通建設、運營維護的一些問題也逐漸凸顯：（1）軌道交通建設和運營維護的工期長、工序復雜，各種檔案資料門類極多，可謂汗牛充棟。如何有效的管理并利用好這些資料成為一大難題；（2）隨著軌道交通覆蓋區域的加密和延伸，臨近軌道交通線網安全保護區的建設項目也越來越多，保護區內地面堆載、基坑開挖、鉆孔作業等時常造成地鐵結構受損，進而醞釀重大安全事故，損害國家和人民的生命財產安全。如何快速提升保護區內建設項目技術審查效率、采取有效監護措施防范安全事故發生的需求日益迫切。

為提高軌道交通建設和運營過程的信息化與智能化水平，減少運營安全事故，本文設計并研發了軌道交通線網安全保護區管理信息系統，實現了從軌道交通建設到運營等過程中相關工程數據的在線管理、保護區內建設項目便捷審查、軌道交通運營安全實時監護和安全保護區信息云端共享，規范了地鐵保護業務流程，提高了項目審查工作效率，有力地保障了軌道交通線路的高效建設和安全運營。

二、系統總體架構設計

系統為B/S架構，包含PC端和手機端APP，由“一網一庫五系統”組成，如下圖1所示。“一網”即多源采集監測網，包含日常巡查、項目監護、視頻監護、公眾上報等多種監測手段，由采集層和傳輸層組成，是系統的基礎支撐層；“一庫”包含基礎空間框架數據、軌道交通線網數據、軌道交通工程數據、軌道交通監護數據、系統配置數據等組成，是系統的核心數據庫；“五系統”由服務層和應用層組成，其中服務層包含GIS服務、GPS服務、智能分析服務、統計報表服務、數據共享服務、WebService接口及其他服務等組成，應用層則由工程數據管理子系統、項目審查管理子系統、工程監護管理子系統、安全保護服務子系統及安全保護區一張圖子系統等5個子系統組成，面向不同組織機構和公眾用戶。

圖1 總體架構

三、系統功能設計與實現

1.工程數據管理子系統

工程數據管理子系統主要針對軌道交通設計和建設階段進行全流程數據檔案管理，主要包括軌道交通線路維護、站點維護、檔案資料目錄建庫、檔案上傳、檔案預覽、檔案借閱、借閱審核等功能模塊。本子系統主要面向軌道交通線網建設相關部門。

2.項目審查管理子系統

項目審查管理子系統實現對軌道交通線網保護區內新建項目安全審查相關功能模塊，主要包括項目資料上傳、項目標圖、影響評估、報告導出等功能模塊。本子系統主要面向軌道交通線網安全保護相關部門。

3.工程監護管理子系統

工程監護管理子系統實現對軌道交通線網全線巡查監護一體化，主要包括查詢定位、隱患上報處置、隱患點查詢、長期測量監護、工程影響監護、線路巡查監護、監測數據分析、報告導出等功能模塊。本子系統主要面向軌道交通線網運營相關部門。

4.安全保護服務子系統

安全保護服務子系統面向社會公眾，方便公眾初步自行審查建設項目是否進入軌道交通線網安全保護區范圍及對其影響，主要包括新建項目標圖、違建上報處置、法規指南等功能模塊。

5.安全保護區一張圖子系統

安全保護區一張圖子系統實現軌道交通線網數據集成展示和統計分析，主要包括數據瀏覽、線路站點查詢、項目審查檔案資料調閱和審核、工程監護統計分析等功能模塊，主要面向軌道交通線網高層管理層。

系統詳細功能設計如下圖2所示。

圖2 系統詳細功能設計圖

系統主要功能介紹如下:

（1）線路維護：用戶在系統中輸入新建軌道交通線路名稱，并與數據庫中已有軌道交通線路空間數據進行關聯，支撐系統對其進行檔案管理、線路監護等管理。

（2）檔案借閱：用戶點擊查看軌道交通線路結構已上傳檔案資料時，可瀏覽已有資料，如下圖3所示，并選擇需要借閱的檔案資料提交借閱申請，由管理員進行審核后下載。

（3）項目標圖：用戶從提交至軌道交通線網保護相關部門的待審查項目資料中提取項目范圍線，上傳至系統中進行顯示，并與軌道交通線網結構及安全保護區進行疊加分析。

（4）隱患上報：巡查員依據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》，對在軌道交通線網安全保護區內的違建隱患進行上報，上報信息包括地址、隱患等級、現場情況描述及現場照片、推送人員、推送方式等。巡查員可通過PC端或手機端APP進行上報。

（5）違建處置：管理員依據《城市軌道交通結構安全保護技術規范》對上報的違建隱患進行處置，同時填寫處置情況描述、處置現場照片、推送人員及推送方式等信息，存檔備查。管理員可通過PC端或手機端APP進行處置。

（6）監測數據分析：選取一段時間的某個監測指標，按照時間進行變化曲線繪制，通過設立經驗警戒值，便于及早發現隱患，提出修復建議，如下圖3所示。

圖3 某區段隧道變形量

四、系統關鍵技術及特色

1.系統整合了GIS、GPS、移動無線通訊等技術，研發了工程數據管理、項目審查管理、工程監護管理、安全保護服務及安全保護區一張圖等5個子系統，實現了覆蓋軌道交通設計、建設、運營管理全流程的全數字化閉環式管理。

2.運用圖表結合的方式，對地鐵監測數據進行一鍵式分析和便捷展示，強化了軌道交通監測表達效果，提升了軌道交通監護效率。

3.系統同步研發了PC端和手機端APP，其中移動端包括線路查詢和移動端統計分析等模塊，實現隨時隨地云端監護。

五、結語

軌道交通線網安全保護區內工程監護及軌道交通線網安全運營長期監護是確保地鐵安全建設和運行的重要課題。本文設計并研發了基于GIS的軌道交通線網安全保護區管理信息系統，構建了“一網一庫五系統”總體架構，實現軌道交通建設運營全數字化管理和智能巡檢，有力地保障了軌道交通線路的高效建設和安全運營。目前該系統已運用于武漢軌道交通線網安全保護實際工作中，取得了良好的應用效果。