系統工程理論與方法在城市軌道交通系統運營管理中的應用研究

孫姍姍

摘 要：城市軌道交通運輸系統是一個復雜的城市經濟發展大系統，從規劃建設到運營管理更是牽動整個城市各行各業的發展，對城市經濟、城市布局和未來發展模式具有深遠的影響。城市軌道交通系統運營管理的宗旨是提供乘客服務、創造社會效益。在滿足乘客乘車需求的前提下如何提高服務質量，如何減少勞動消耗以產生更高的社會勞動生產率，已成為城軌行業發展的共同目標。本文就城軌運營管理過程中如何運用系統工程的理論與方法實現運營服務質量和風險管控進行研究。

關鍵詞：系統工程;城市軌道交通系統工程;客流預測;服務質量評價;安全風險評價

1 ?前言

城市軌道交通是以軌道交通運輸方式為主要技術特征，為城市公共客運服務，是城市公共客運交通中起骨干作用的現代化立體交通系統。城軌系統本身由復雜的系統組成，比如車輛系統、供電系統、通信系統、信號系統、站臺門系統、給排水系統、氣滅系統、綜合監控系統、自動售檢票系統等，各系統之間相互聯系、相互制約，系統性成為現代城軌運輸發展最基本的特性。

隨著近年來智慧城軌概念的提出，國內城軌發展對城軌系統的技術規范、數據規格、建成效果等提出了更高的要求。智慧城軌是一項長期的戰略性工程，必須運用系統科學理論和系統工程方法，必須要有系統思維，結合城軌交通運輸系統特點，綜合運用交通運輸系統工程的理論和方法，才能解決城軌運營能力分析、預測、評價、決策和優化等過程的各項問題。

2 ?概念及意義

2.1系統工程

系統工程是實現系統最優化的一門科學，它高度綜合了應用數學（如最優化方法、概率論、網絡理論等）、基礎理論（如信息論、控制論、可靠性理論等）、系統技術（如系統模擬、通信系統等）以及經濟學、管理學、社會學、心理學等各類學科及技術。系統工程是一種以大型復雜系統為研究對象，是從系統開發、分析、優化到決策的設計和制造過程，以及該過程的規劃、組織和管理，按一定目的進行設計、開發、管理與控制，以期達到總體效果最優的理論與方案。

2.2城市軌道交通系統工程

城市軌道交通系統工程是以城軌運輸系統為研究對象，綜合運用城軌運輸專業知識、系統科學、運籌學、計算機應用技術，堅持整體觀念、統籌兼顧，綜合了交通運輸系統的調度和管理、運輸優化模型、新交通系統、運輸效益分析等，運用有關優化分析方法，實現城軌運輸系統整體效能的提升。

3 ?應用價值分析

3.1客流預測

城軌乘客出行時間的預測不僅能夠幫助乘客更好地規劃行程，而且能夠反映城軌的運營狀況，為城軌運行調度提供數據支撐，提高城軌運營組織效率。

目前國內城軌客流預測主要是基于歷史客流大數據的進行的客流模型分析。結合往年同期客流變化規律及客流現狀，利用票務管理信息（乘客 ID、卡類別、線路ID、進出站口 ID、進出站設備 ID、進出站時間、日期、票價等），建立以日期、進站點、出站點、進站時間、理論運行時間、乘坐距離、發車間隔、實際出行時間為基礎的數據模型，挖掘城軌乘客出行特征與出行時間之間的關系，實現客流預測，為乘客出行規劃提供參考。

以五一勞動節地鐵客流為例，節假日期間客流一般呈現為假期前一天客流量迅猛增長且達到近期單日客運量峰值、假期第一天與最后一天單日客運量較日常顯著增長、假期第三天單日客運量降至低谷的客流態勢。

3.2服務質量評價

隨著市民對城軌交通出行依賴性不斷提高，乘客對運營服務質量的要求也日益提高。根據城市軌道交通運營管理原則及《城市軌道交通服務質量評價規范》要求，城軌服務質量評價指標分為乘客滿意度指標和規范類指標2大類，參見圖1、圖2。

城軌運營服務質量評價是一個復雜的系統工程，應從整體出發，目標分類，分層分析，做到系統全面，同時篩選典型指標構成整體評價指標體系，定性、定量分析相結合，全面反映服務質量。針對不同指標類型，質量評價的方法也各不相同。乘客滿意度評價常用方法包括評價指標分類和指數計算方法、指標測評標準、問卷調查方法、指標權重、調查最低樣本量等。規范類指標分析常用故障樹分析法、層次分析法、模糊評價法進行綜合評價等;以故障樹分析法為例，該方法融合了設備故障概率、結構重要程度、順序相關、設備狀態、轉移概率等。

3.3安全風險評價

根據國務院《關于實施遏制重特大事故工作指南構建安全風險分級管控和隱患排查治理雙重預防機制的意見》，要求堅持風險預控、關口前移，全面推行安全風險分級管控。城軌各運營單位也相繼出臺相關制度要求，從“人、機、環、管”四個方面全面辨識生產系統和作業活動中的各種風險，明確風險的等級、后果及其管控措施，對風險進行分級、分類、監測、預警、控制，防范事故發生。

風險預防的三部曲即為：識別危險源、風險評估和分級管控。風險評估是風險管控的關鍵環節，常用風險矩陣評價法進行風險預防管理，從風險后果和風險發生可能性兩個角度出發建立評價模型，評價公式為：R=L×S。其中：R—代表風險值;L—代表發生傷害的可能性;S—代表發生傷害后果的嚴重程度。確定S和L值后，根據R=L×S計算出風險度R的值。并據R的值的大小，將城軌運營安全風險分為高（災難性）、較高（嚴重）、一般（一般）、可接受（輕微） 4個等級。

依據評價公式，根據管理實際對R、L進行賦值，風險矩陣模型。

可將風險等級分為以下四級：

R=L×S=61～120：高風險;

R=L×S=32～60：較高風險;

R=L×S=12～31：一般風險;

R=L×S=1～11：可接受風險。

針對不同風險等級的危險源，管控措施強度及控制級別不同。風險等級越高，對控制及管理的措施要求越全面，控制級別越高。

3.4其他

城軌系統結構復雜，交通控制和管理系統、設施設備管理系統、信息管理系統，甚至是社會和經濟系統中，問題提出、目標確定、建立模型、分析、評價、結論、決策等一系列系統工程理論和方法的應用也是比比皆是。

4 ?應用前景

結合智能化手段的仿真模型應用。系統工程理論雖然可以通過仿真模型來解決預測、分析和評價等系統問題，但隨著大數據、云平臺、AI等技術的飛速發展和應用，如何利用智能化手段實現了數據、應用、分析、管理的互融互通，也成為系統工程理論發展的趨勢。通過現代智能化手段提供大數據和AI服務，實現對多源、多類型異構數據的采集;通過設備數據實時采集、分析等對數據建立模型，將采集的數據進行實時分析，建立AI模型，挖掘數據價值，實現智能預測。

5 ?結束語

智能交通系統工程是系統工程學科的一個重要分支，系統工程理論不僅可以輔助城軌運營管理，更能指導城軌運營管理。學會并利用好系統工程理論和方法，系統全面地挖掘、分析、解決城軌運營的難題和風險，從而實現統籌管理目標最優的目的，實現運營管理的經濟、高效發展。

參考文獻：

[1] 王振軍. 交通運輸系統工程[M]. 南京東南大學出版社有限公司， 2017.

[2] 韓藝，葛芳，張國伍. 系統理論與方法在城市智能交通系統設計中的應用研究[A]. 中國系統工程學會會議論文集，2000：7111-717.

（昆明地鐵運營有限公司，云南 昆明 650000）