面向運營安全監管的城市軌道交通智能管理系統功能需求分析

胡雪霏，劉 悅，程澤農，劉向龍，王 洋

（1.交通運輸部科學研究院，北京 100029；2.城市公共交通智能化交通運輸行業重點實驗室，北京 100029；3.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 100029）

0 引言

隨著我國開通運營城市軌道交通的城市不斷增多，城市軌道交通新增運營里程迅速增加、線網規模持續擴大、出行分擔率穩步增大，城市軌道交通安全運行面臨的壓力和挑戰也日益加大，因此對運營全過程和關鍵設施設備的監管愈發重要。城市軌道交通運營涉及系統眾多、設備數量龐大，通過傳統報表等方式進行信息傳遞，難以實現高效和準確的管理。因此，采用信息化手段構建智能管理系統對于保障城市軌道交通安全運行、提升運營服務質量具有重要意義。

目前，交通運輸部已從安全、應急、服務等方面構建了城市軌道交通運營制度體系，從制度層面加強對各地城市軌道交通運營的指導，并且在《城市軌道交通運營管理規定》（交通運輸部令2018 年第8 號，以下簡稱《規定》）第十六條對城市軌道交通智能管理系統的建設提出了框架性要求。但是，目前城市軌道交通運營單位、地方主管部門、交通運輸部之間的智能化信息溝通渠道尚未完全打通，城市軌道交通運營主管部門對于關鍵設施設備運行狀態、風險和隱患治理情況等仍缺乏有效的技術手段進行監管。當前，只有廣州、廈門等少數城市開始了先期探索，更多的城市尚未搭建智能管理系統或者管理系統功能較單一，難以實現城市軌道交通運營的高效高質量監管。

國內外部分學者已針對城市軌道交通運營生產管理系統及運營安全與風險管理展開了研究。在城市軌道交通運營管理系統功能方面，既有研究主要面向城市軌道交通運營單位，對調度指揮、應急和車輛基地等專項生產系統功能進行了探索。如，梁強升[1]通過系統分析網絡化運營管理調度指揮需求，提出城市軌道交通線網運營管理指揮中心5 大核心功能、指揮平臺構架、信息交互、數據分析應用等系統設計與建設。劉新科等[2]提出了城市軌道交通智慧化綜合應急管理系統建設方案，分析了應急管理一張圖、應急值守、應急預警、輔助決策、應急指揮、物資調度、應急演練等主要模塊功能；胡鵬等[3]根據車輛基地運營中存在的問題，提出了車輛基地運營管理系統應具有信息采集與共享功能、調度計劃自動編制功能、綜合調度與指揮功能、綜合顯示功能等。在城市軌道交通運營安全與風險管理方面，從風險隱患角度出發，Wang 等[4]探索了城市軌道交通智能運營與安全保障技術，黎忠文等[5]總結深圳地鐵實踐經驗，明確了雙重預防機制建設的思路和運作模式，劉菊美[6]提出了客運安全風險識別評價指標體系，焦柳丹等[7]分析了特定場景下的車站韌性評估因素，李松峰等[8]、文孝霞等[9]則針對安全評估方法開展了研究，為城市軌道交通運營主管部門針對薄弱環節開展專項整治提供了有效抓手；從應急角度出發，雷斌等[10]和張嵐等[11]對應急救援中心的選址方法進行了探索，張翕然等[12]、雷斌等[13]和曾璐等[14]探索了突發事件下客運組織方式的優化方法，為行業提升應急處置能力提供了新思路。此外，從設施設備角度出發，劉建強等[15]和龍翔宇等[16]探索了車輛和信號等關鍵設施設備的故障檢修方法和檢修計劃優化方式，李佳杰等[17]、周繼彪等[18]和曾璐等[19]以客運和行車組織相協調的方式提出了協同控制方案，從設施設備檢修和行車、客運等角度提出了優化運營管理和降本增效的途徑。

總體來看，國內外對城市軌道交通運營管理系統的研究主要局限在運營管理的某一模塊，并且多面向運營生產，對面向行業監管的智能管理系統進行的綜合性研究較少，導致各級城市軌道交通主管部門在開展行業監管時技術手段不足；目前行業管理數據來源多為運營單位報送的紙質材料，存在數據更新不及時、數據填報周期長、查閱和存儲不便、報送流程復雜等缺點，不能有力支撐日常監管以及突發事件下的應急處置。鑒于此，本文從行業安全監管職責出發，提出了市級城市軌道交通智能管理系統的框架和功能點設置，基于全行業調查，分析了每個功能點的數據流轉途徑和統計周期，以期為后續構建智能管理系統提供參考和技術支撐。

1 部門監督管理職責分析及系統框架設計

2018 年3 月，國務院辦公廳印發了《國務院辦公廳關于保障城市軌道交通安全運行的意見》（國辦發〔2018〕13 號，以下簡稱《意見》）。同年5 月，交通運輸部發布了《城市軌道交通運營管理規定》（交通運輸部令2018 年第8 號）。這兩個文件的出臺明確了當前和今后一段時期城市軌道交通安全運營工作的頂層設計。為保證城市軌道交通運營監管效果的最大化，圍繞安全管理，交通運輸部陸續出臺了針對城市軌道交通運營管理的6項制度，如表1所示。

上述文件從安全管理、應急管理、行車監管和設施設備監管等方面對城市軌道交通運營主管部門的職責進行了規定。城市軌道交通智能管理系統功能的設計應首先滿足城市軌道交通運營主管部門的管理需求。本文基于表1 制度文件中列明的城市軌道交通運營主管部門應重點落地的管理事項，結合各地管理經驗，聚焦市級城市軌道交通智能管理系統功能設計，將系統分為基礎信息、客流監管、行車監管、設施設備監管、安全信息管理和應急管理等6 個模塊，初步篩選了每個模塊可能需要的功能點，共計44項。系統框架及各模塊具體數量見圖1。

圖1 市級城市軌道交通智能管理系統框架設計與功能點分布

1）基礎信息管理

圍繞線路和車站的基本情況、工作人員基本情況和規劃建設基本情況3 個方面，基礎信息管理模塊設計了10項功能點，分別為：①運營線路條數和里程管理；②每條運營線路的車站數量、出入口數量管理；③每條運營線路的車輛基地數量、列車配屬數量管理；④每條運營線路走向、車站及出入口的地圖顯示管理；⑤每個出入口周邊100 m 范圍內的公交站點地圖顯示管理；⑥每條運營線路平/縱斷面圖、站場平面圖、信號及供電系統平面布置圖管理；⑦每條運營線路保護區平面圖管理；⑧駕駛員、行車調度員、值班員、通信工、信號工管理；⑨主要負責人和安全生產管理人員安全考核信息登記和成績管理；⑩在建線路、已批未建及規劃線路的條數和里程管理。

2）客流監管

基于“車站-線路-線網”3 個層級，客流監管模塊設計了5 項功能點，分別為：①每座車站的乘客進站量、出站量、換乘量管理；②每條線路的客運量、旅客周轉量管理；③線網高峰時段的最大斷面客流量、最大載客率管理；④接入運營單位對公共區的實時視頻監控管理；⑤常態化限流車站、限流位置及限流時段管理。

3）行車監管

結合《城市軌道交通行車組織管理辦法》（交運規〔2019〕14 號）第三十七條“城市軌道交通運營主管部門應加強對行車組織工作的監督管理”的要求，考慮到日常運營和節假日等特殊時間段的運營保障，行車監管模塊設計了3 項功能點，分別為：①每條線路的運行圖備案；②每條線路的計劃開行列次、實際開行列次、晚點列次、5min 及以上延誤事件次數、運營車公里的統計信息管理；③接入企業每條線路中央級ATS 調度工作站的實時信息。

4）設施設備監管

結合《城市軌道交通設施設備運行維護管理辦法》（交運規〔2019〕8 號）第二十八條“城市軌道運營主管部門應對運營單位設施設備運行維護情況開展監督檢查”的職責要求，考慮到車輛、信號、供電等關鍵設備系統對維持城市軌道交通運營安全和服務質量的重要性，以及越來越多的城市面臨的設施設備改造問題，設施設備監管模塊設計了5 項功能點，分別為：①大修、更新改造計劃及實施情況管理；②每條線路車輛、信號、供電、站臺門的故障率管理；③造成延誤的設施設備故障分析報告管理；④企業的設施設備管理制度和技術管理體系備案需求；⑤每列車的履歷以及每套信號系統的履歷信息管理。

5）安全信息管理

結合《城市軌道交通運營安全評估管理辦法》（交運規〔2023〕3 號）和《城市軌道交通運營安全風險分級管控和隱患排查治理管理辦法》（交辦運〔2019〕7 號）中對于城市軌道交通運營主管部門在安全評估報告報送、問題整改跟蹤管理、重大隱患督辦、年度風險分析和隱患治理分析報告管理等方面的要求，考慮到我國2020年至今發生的險性事件發生原因多與風險分級管控和隱患排查不到位、洪澇應對處置不及時、保護區施工監管不深入、工作人員知識和技能不達標有關，智能管理系統在安全信息管理模塊設計了12項功能點，分別為：①初期運營前、正式運營前、運營期間安全評估報告管理；②安全評估發現問題整改情況跟蹤管理；③運營單位運營安全風險數據庫的動態管理；④運營單位隱患排查治理清單的動態管理；⑤防汛薄弱部位及管控措施管理；⑥重大隱患督辦管理；⑦運營單位年度風險分析和隱患治理分析報告管理；⑧出入口甩項工程、車站預留工程的防汛管控措施管理；⑨管理部門的安全專項行動的落實情況管理；⑩保護區穿越工程安全監測管理；?重點崗位從業人員不良記錄名單管理；?乘客違法違規行為信息庫管理。

6）應急管理

結合《城市軌道交通運營突發事件應急演練管理辦法》（交運規〔2019〕9 號）和《城市軌道交通運營險性事件信息報告與分析管理辦法》（交運規〔2019〕10 號）中對應急預案和演練計劃備案、險性事件報告備案等方面的要求，考慮到在物資裝備配置和應急聯動人員方面的需求，應急管理模塊設計了9 項功能點，分別為：①政府綜合應急預案、專項、部門應急預案管理；②運營單位應急預案備案；③運營單位綜合和專項年度應急演練計劃、演練總結報告備案；④“站點-區域-基地”三級應急點結構布局以及大型應急物資裝備、應急人員的布設管理；⑤運營險性事件信息的上報；⑥運營險性事件技術分析報告、事故調查報告管理；⑦運營險性事件年度分析報告管理；⑧公安、應急管理、消防、住房和城鄉建設、衛生健康、氣象、通信等部門的聯系人和聯系方式管理；⑨各條線路沿途區縣、街道聯系人和聯系方式管理。

2 智能管理系統需求分析

為進一步篩選城市軌道交通運營主管部門關注和需要的智能管理系統功能點，設計了調查問卷，開展了針對全行業的調研。本次調研對象為城市級城市軌道交通主管部門，共收到北京、上海、廣州、深圳、重慶、西安、太原、三亞等31個城市的反饋，覆蓋了不同規模、不同建設時序的城市。調研問卷設計為客觀選擇和主觀問答相結合的形式，請被調查對象選擇每個模塊必要的功能點，并填寫針對功能點的意見和建議。經統計，在問卷的44 個功能點中，共有31 個功能點得到了認可，具體分析如下。

2.1 基礎信息管理

在基本信息管理模塊10項功能點中，80%以上的城市軌道交通運營主管部門認為其中7 項是必要的，分別為：①運營線路條數和里程管理；②每條運營線路的車站數量、出入口數量管理；③每條運營線路的車輛基地數量、列車配屬數量管理；④每條運營線路走向、車站及出入口的地圖顯示管理；⑤每個出入口周邊100 m 范圍內的公交站點地圖顯示管理；⑥每條運營線路平/縱斷面圖、站場平面圖、信號及供電系統平面布置圖管理；⑦每條運營線路保護區平面圖管理。

其中需求最高的為②每條運營線路的車站數量、出入口數量管理，達到97.10%。⑧駕駛員、行車調度員、值班員、通信工、信號工管理，⑨主要負責人和安全生產管理人員安全考核信息登記和成績管理和⑩在建線路、已批未建及規劃線路的條數和里程管理3 項功能點的需求比例僅為65%左右，如圖2所示。

圖2 基礎信息管理模塊功能點需求比例

在數據流轉方面，④每條運營線路走向、車站及出入口的地圖顯示管理和⑤每個出入口周邊100 m 范圍內的公交站點地圖顯示管理兩項可通過采集地圖數據納入智能管理系統，其他功能點可采用運營單位填報、主管部門審核的方式進行管理。

2.2 客流監管

在客流監管模塊5 項功能點中，80%以上的城市軌道交通運營主管部門認為其中3 項是必要的，分別為：①每座車站的乘客進站量、出站量、換乘量管理；②每條線路的客運量、旅客周轉量管理；③線網高峰時段的最大斷面客流量、最大載客率管理。以上3 項功能點的需求比例均超過了90%；對于④接入運營單位對公共區的實時視頻監控和⑤常態化限流車站、限流部位及限流時段管理兩項功能點，主管部門需求較低，占比不足70%，如圖3所示。

圖3 客流監管模塊功能點需求比例

對于功能點①每座車站的乘客進站量、出站量、換乘量管理和②每條線路的客運量、旅客周轉量管理的統計周期選擇上，超過50%的調查對象希望可以實現每日統計，具體如圖4 和圖5 所示。對于功能點③線網高峰時段的最大斷面客流量、最大載客率管理的統計周期，絕大多數的城市軌道交通運營主管部門選擇按日或按月統計，如圖6所示。

圖4 客流監管模塊功能點①統計周期需求比例

圖5 客流監管模塊功能點②統計周期需求比例

圖6 客流監管模塊功能點③統計周期需求比例

在數據流轉方面，考慮到以上的數據在運營單位的生產系統里均可自動生成，為避免重復性工作和提升信息傳遞效率，有超過60%的調研對象希望可以通過接入運營單位生產系統來獲取以上3 項功能所需的數據，在市級智能管理系統中完成數據的獲取和展示分析。

2.3 行車監管

在行車監管模塊的3 項功能點中，80%以上的城市軌道交通運營主管部門認為其中2 項是必要的，分別為：①每條線路的運行圖備案；②每條線路的計劃開行列次、實際開行列次、晚點列次、5min 及以上延誤事件次數、運營車公里的統計信息管理。以上2 項功能點需求比例均超過了90%，如圖7所示。

圖7 行車監管模塊功能點需求比例

對于功能點②每條線路的計劃開行列次、實際開行列次、晚點列次、5 min及以上延誤事件次數、運營車公里的統計信息管理的統計周期，超過50%的調查對象希望可以在每日運營結束后獲取當日的整體行車情況，如圖8所示。

圖8 行車監管模塊功能點②統計周期需求比例

在數據流轉方面，對于功能點①每條線路的運行圖備案，可通過運營單位填報、主管部門審核的方式進行數據獲??；對于功能點②每條線路的計劃開行列次、實際開行列次、晚點列次、5 min 及以上延誤事件次數、運營車公里的統計信息管理，結合統計周期和各地生產系統建設情況，可直接接入運營單位生產系統獲取數據。

2.4 設施設備監管

在設施設備監管模塊5 項功能點中，有3 項功能點得到了較多認可，分別為：①大修、更新改造計劃及實施情況管理；②每條線路車輛、信號、供電、站臺門的故障率管理；③造成延誤的設施設備故障分析報告管理。其中②每條線路車輛、信號、供電、站臺門的故障率管理的需求比例最高，達到了91.4%。相比而言，④企業的設施設備管理制度和技術管理體系備案需求和⑤每列車的履歷以及每套信號系統的履歷信息管理的需求比例較低，在70%左右，如圖9所示。

圖9 設施設備監管模塊功能點需求比例

對于功能點②每條線路車輛、信號、供電、站臺門的故障率管理，考慮到故障率統計可設定不同周期，有超過70%的調研對象希望每月統計，如圖10所示；對于功能點③造成延誤的設施設備故障分析報告管理，兼顧行業管理需要和運營單位生產壓力，造成延誤的設施設備故障分析報告中延誤閾值可設定為15 min，即延誤超過15 min時需及時將故障分析報告上報城市軌道交通運營主管部門，可滿足大部分城市軌道交通運營主管部門需求。不同延誤閾值需求比例如圖11所示。

圖10 設施設備監管模塊功能點②統計周期需求比例

圖11 設施設備監管模塊功能點③延誤閾值需求比例

在數據流轉方面，交通運輸部已印發《城市軌道交通信號系統運營技術規范（試行）》（交辦運〔2022〕1 號）、《地鐵車輛運營技術規范（試行）》（交辦運〔2022〕84 號）等一系列關鍵設施設備的運營技術要求，對全行業設施設備系統的功能進行了規定?；诖?，功能點②每條線路車輛、信號、供電、站臺門的故障率管理可通過接入運營單位的生產系統來獲取信息；功能點①大修、更新改造計劃及實施情況管理和③造成延誤的設施設備故障分析報告管理可通過運營單位填報、主管部門審核的方式獲取信息。

2.5 安全信息管理

在安全信息管理模塊的12 項功能點中，80%以上的城市軌道交通運營主管部門認為其中7 項是必要的，分別為：①初期運營前、正式運營前、運營期間安全評估報告管理；②安全評估發現問題整改情況跟蹤管理；③運營單位運營安全風險數據庫的動態管理；④運營單位隱患排查治理清單的動態管理；⑤防汛薄弱部位及管控措施管理；⑥重大隱患督辦管理；⑦運營單位年度風險分析和隱患治理分析報告管理。其中，功能點⑥重大隱患督辦管理需求比例最高，達到94.3 %。

其余功能點，包括⑧出入口甩項工程、車站預留工程的防汛管控措施管理，⑨管理部門的安全專項行動的落實情況管理，⑩保護區穿越工程安全監測管理，?重點崗位從業人員不良記錄名單管理，?乘客違法違規行為信息庫管理等，需求比例在50%～75%，其中功能點?需求占比最低，為54.3%，如圖12所示。

圖12 安全信息管理模塊功能點需求比例

在數據流轉方面，功能點①初期運營前、正式運營前、運營期間安全評估報告管理，②安全評估發現問題整改情況跟蹤管理和⑥重大隱患督辦管理可采用主管部門填報的方式獲取數據，其他功能點可采取運營單位填報、主管部門審核的方式進行信息獲取。

2.6 應急管理

應急管理模塊的9 項功能點均被城市軌道交通運營主管部門認為是必要的，分別為：①政府綜合應急預案、專項、部門應急預案管理；②運營單位應急預案備案；③運營單位綜合和專項年度應急演練計劃、演練總結報告備案；④“站點-區域-基地”三級應急點結構布局以及大型應急物資裝備、應急人員的布設管理；⑤運營險性事件信息的上報；⑥運營險性事件技術分析報告、事故調查報告管理；⑦運營險性事件年度分析報告管理；⑧公安、應急管理、消防、住房和城鄉建設、衛生健康、氣象、通信等部門的聯系人和聯系方式管理；⑨各條線路沿途區縣、街道聯系人和聯系方式管理。

經統計，功能點②運營單位應急預案備案和③運營單位綜合和專項年度應急演練計劃、演練總結報告備案的需求占比最高，達到97.1%；功能點④“站點-區域-基地”三級應急點結構布局以及大型應急物資裝備、應急人員的布設管理的需求占比最低，但也達到了80%，如圖13 所示。

圖13 應急管理模塊功能點需求比例

在數據流轉方面，功能點①政府綜合應急預案、專項、部門應急預案管理和⑧公安、應急管理、消防、住房和城鄉建設、衛生健康、氣象、通信等部門的聯系人和聯系方式管理可采用運營單位填報、主管部門審核的方式進行信息獲取，其他功能項可采用主管部門填報的方式進行信息獲取。

3 結束語

本文通過調查問卷梳理分析了城市軌道交通智能系統的功能需求，明確了每項功能點的數據流轉方案和統計周期。研究發現，城市軌道交通智能管理系統應具備基礎信息管理、客流監管、行車監管、設施設備監管、安全信息管理和應急管理等6個方面共計31個功能點；公交站點地圖顯示等2 項功能點應采用地圖數據采集的方式獲取數據，車站客運量等5 項功能點應通過接入運營單位生產系統獲取數據，安全評估報告管理等6 項功能點數據應主要由主管部門填報，其余18項應通過運營單位填報、主管部門審核的方式進行管理；車站乘客進出站量、線路客運量和開行列次等功能點應按日統計數據，線網高峰時段最大斷面客流量、最大載客率等功能點應按日或按月統計數據，關鍵設施故障率等功能點應按月統計數據，延誤報告閾值設定為15 min，其他功能點應在內容有更新時或按年度填報數據。本文的研究基礎為交通運輸部出臺的政策文件，提出了行業智能管理系統建設的主要共同需求，但未結合各地出臺的與城市軌道交通相關的地方行政法規進行更有針對性的分析。下一步研究中，可進一步聚焦各地行業管理中發現的主要問題和職責權限，設計優化功能點，可考慮增加列車和車站能耗管理、不同交通方式間接駁情況管理、常態化限流車站運營情況管理、公共區視頻監控管理等功能點。