城市軌道交通工程安全風險管理系統設計與實現

摘 要：【目的】為解決目前城市軌道交通工程安全風險管理中存在的基礎數據信息化和動態監測管理不完善的問題，設計并實現城市軌道交通工程安全風險管理系統。【方法】基于Visual Studio、ArcGIS Engine和Developer Expres開發平臺，采用C#編程語言設計并開發出一套城市軌道交通工程安全風險管理系統。【結果】該系統包括信息管理、數據管理、風險評價和視圖模式這四項基礎功能，有效集成了2D和3D可視化視圖，實現了對城市軌道交通工程的地理信息數據、實時監測數據的存儲與管理。【結論】該系統能滿足工程信息動態更新、安全風險評價等應用需求，為城市軌道交通工程安全風險管理提供了技術支持，具有一定的實用價值。

關鍵詞：軌道交通；安全分風險；系統開發；應用研究

中圖分類號：TP351" " " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2024）22-0037-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.22.008

Design and Implementation of Urban Rail Transit Engineering Safety Risk Management System

Abstract：[Purposes] Aiming at the problems of basic data informationization and dynamic monitoring management in the safety risk management of urban rail transit engineering.[Methods] Based on Visual Studio， ArcGIS Engine and Developer Expres development platform， a set of urban rail transit engineering safety risk management system is designed and developed by C# programming language.[Findings]The system includes four basic functions： information management， data management， risk assessment and view mode， which effectively integrates 2D and 3D visual views， and realizes the storage and management of geographic information data and real-time monitoring data of urban rail transit projects. [Conclusions] The system meets the application requirements of dynamic updating of engineering information and safety risk assessment， and provides technical support for the safety risk management of urban rail transit engineering， which has certain practical value.

Keywords： rail transit; safety risk; system development; applied research

0 引言

城市軌道交通在現代城市建設中發揮著至關重要的作用，在解決交通擁堵、便利公共出行、減少環境污染、促進城市發展和提升城市形象等方面發揮著重要作用［1-3］。據統計，截至2023年底，我國共有53個城市開通運營城市軌道交通線路，運營線路有290條、運營里程為9 584 km、車站有5 609座。在城市軌道交通系統的快速發展帶來了高效與便捷的同時，也帶來了諸多安全隱患和挑戰。近年來，在城市軌道交通建設、運營過程中，發生了多起安全事故，造成了嚴重的人員傷亡和財產損失。城市軌道交通的發展需要高度的安全保障，而目前的安全管理、技術標準和應急預案都存在一定缺陷，極大地影響了現代化城市的安全穩定和可持續發展［4-6］。

因此，結合我國城市軌道交通工程安全風險管理需求，基于Visual Studio、ArcGIS Engine和Developer Expres軟件開發平臺，采用C#編程語言設計并開發出一套城市軌道交通工程安全風險管理系統。該系統集成了信息管理、數據管理、風險評價和視圖模式這四項基礎功能，通過必要的功能和特性，能極大地滿足用戶需求，提高了系統的實用性和美觀性，對城市軌道交通工程安全風險實現了信息化和動態管理，對現代化城市建設具有重要的現實意義。

1 系統總體設計

系統總體設計是系統開發的主要階段，涉及系統整體架構、模塊劃分、數據流程和技術選型等方面設計［7-8］。通過系統分析城市軌道交通工程安全風險管理的工作流程及其數據屬性，明確系統用戶的使用需求，并以此為基礎進行系統的總體設計［9-10］。該系統的總體設計選擇常規的四層架構設計模式，依次為數據層、邏輯層、應用層和表示層。這種結構模式能保障系統運行時的穩定性和可靠性，具有良好的可擴展性和兼容性，能滿足業務功能變化的需求，方便后期對系統進行功能升級和擴展。系統整體架構如圖1所示。

2 系統功能設計

該城市軌道交通工程安全風險管理系統集成了信息管理、數據管理、風險評價和視圖模式這四種基礎功能，每個功能模塊包含的子功能見表1。信息管理功能模塊主要管理使用者的登錄賬號與密碼、不同軌道交通工程項目概況等基礎信息，可進行添加、刪除等操作。數據管理功能模塊可進行工程項目的屬性數據的加載、修改、存儲等操作，屬性數據包括地層巖性、地質結構、周圍環境、設計參數、施工圖紙等基礎信息，數據格式有dwg、tiff、shp、obj等。風險評價功能模塊集成了兩種常用的安全風險評價數學模型，分為基于模糊數學評價和基于層次分析評價，實現了對城市軌道交通工程的安全風險評價。視圖模式功能主要包括二維數據視圖和三維數據視圖這兩種模式，同時具備基本的平移、縮放、旋轉、測量等系統操作工具。

3 系統關鍵技術實現

3.1 加載2D和3D數據功能

在數據管理功能模塊中，設計并開發了加載2D和3D數據功能，加載的常用數據格式有dwg、tiff、shp、obj等，可實現對工程項目的地理信息數據、建筑結構數據及其三維模型數據的加載、修改、存儲等操作。本研究重點介紹加載3D模型數據，3D模型數據能全面反映出城市軌道交通工程項目的施工環境與設計參數。功能實現核心代碼如下。

public MainWindow（）

｛

InitializeComponent（）；

Model3D model = 1；

try

｛

var loader = new ModelImporter（）；

model = loader.Load（@“D：＼系統開發＼3D Model ＼gdjt.obj”）；

｝

catch （Exception ex）

｛

MessageBox.Show（“加載模型失敗： ” + ex.Message）；

return；

｝

modelGroup.Children.Add（model）；

ModelVisual3D modelVisual = new ModelVisual3D（）；

modelVisual.Content = modelGroup；

viewport.Children.Add（modelVisual）；

｝

代碼通過調用Helix Toolkit庫中的Windows Presentation Foundation（WPF），實現加載和顯示3D模型數據。首先，創建一個Model3DGroup組織需要加載的3D模型；其次，使用ModelImporter類加載3D模型文件，將加載的模型添加到Model3DGroup中；最后，將ModelVisual3D添加到Viewport3D中以顯示模型。加載2D和3D數據功能操作界面如圖2所示。

3.2 安全風險評價功能

本研究設計的系統的風險評價功能模塊集成了模糊數學評價和層次分析評價這兩種常用的安全風險評價數學模型。本研究重點介紹基于模糊數學方法實現城市軌道交通工程安全風險評價應用，功能實現核心代碼如下所示。

static double FuzzyEvaluation（double x， double y）

｛

double x_membership = FuzzySetMembership（x， x_mean， x_variance）；

double y_membership = FuzzySetMembership（y， y_mean， y_variance）；

double fuzzy_result = Math.Min（x_membership， y_membership）；

return fuzzy_result；

｝

代碼先定義了一個模糊規則的評價函數Fuzzy Evaluation，接受兩個輸入變量（x、y），并對其進行模糊評價，評價函數使用高斯函數來模擬對輸入變量的評價；再通過“最小”操作符進行模糊規則的邏輯運算，得到最終的模糊評價結果。安全風險評價功能操作界面如圖3所示。

4 結語

城市軌道交通工程安全風險管理是確保軌道交通系統安全和穩定運行的主要措施之一，對促進現代化城市可持續發展具有重要的意義。本研究根據我國目前城市軌道交通工程安全風險管理需求，基于Visual Studio、ArcGIS Engine和DevExpress開發平臺，采用C#編程語言設計并開發出一套城市軌道交通工程安全風險管理系統，結合城市軌道交通工程的實際基礎數據，測試該系統開發的功能。結果表明，該系統將測繪地理信息數據和自然資源大數據進行有機結合，系統開發的所有功能均具有良好的穩定性和可操作性，可實現城市軌道交通工程安全風險數據信息化和動態綜合管理，為城市軌道交通工程安全風險管理工作中工程信息更新、安全風險評價等應用提供科學的數據依據。

參考文獻：

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