■ 周珺 莫義弘 李偉 羅欽

0 引言

近年來，隨著城市交通問題日益突出，大力發(fā)展城市軌道交通已成為我國城市交通可持續(xù)發(fā)展的必然出路。在城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營大背景下，各城市軌道網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)快速擴(kuò)充，促進(jìn)了軌道交通產(chǎn)業(yè)的高速蓬勃發(fā)展，但也為軌道交通運(yùn)營公司的日常運(yùn)營管理工作帶來巨大壓力。復(fù)雜的路網(wǎng)結(jié)構(gòu)、大幅增加的網(wǎng)絡(luò)客流、多樣化的設(shè)施設(shè)備等特點(diǎn)成為運(yùn)營突發(fā)事件產(chǎn)生和傳播的主要因素。城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營階段，系統(tǒng)任何突發(fā)事件發(fā)生都有可能對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的影響，輕則造成運(yùn)營成本和乘客旅行時(shí)間的增加，網(wǎng)絡(luò)能力和運(yùn)營效率下降，嚴(yán)重情況下還會威脅乘客生命和財(cái)產(chǎn)安全[1-3]。因此，如何增強(qiáng)城市軌道交通運(yùn)營管理部門對于突發(fā)事件的應(yīng)對能力和處置效率，成為近幾年國內(nèi)外學(xué)者研究的重點(diǎn)之一。

目前國內(nèi)外關(guān)于軌道交通應(yīng)急處置領(lǐng)域相關(guān)研究重點(diǎn)主要集中在突發(fā)事件應(yīng)對措施和預(yù)案管理、應(yīng)急處置理論研究、應(yīng)急處置系統(tǒng)研發(fā)與應(yīng)用三方面。在突發(fā)事件應(yīng)對措施上，滕靖等[4-5]對我國城市軌道交通應(yīng)對突發(fā)事件存在的問題進(jìn)行分析后提出行車組織調(diào)整和及時(shí)公交接駁等應(yīng)對措施。在預(yù)案體系的研究方面，邵偉中等[6-7]對軌道交通應(yīng)急預(yù)案的分級、分類、基本內(nèi)容進(jìn)行歸納和整理，構(gòu)筑完整應(yīng)急預(yù)案體系。在應(yīng)急處置理論研究方面，國內(nèi)外研究主要集中在加強(qiáng)應(yīng)急管理和客流疏散兩部分，宋宇博等[8-9]基于隨機(jī)Petri網(wǎng)理論及馬爾科夫鏈模型，對軌道交通應(yīng)急管理體系進(jìn)行建模研究，研究結(jié)果有助于提高運(yùn)營管理部門應(yīng)急指揮系統(tǒng)工作效率及對突發(fā)事件的應(yīng)對能力。在客流疏散方面，洪玲等[10]提出應(yīng)急條件下乘客的5種主要疏散行為并研究其對乘客疏散行為的影響，進(jìn)而構(gòu)建基于應(yīng)急信息刺激的乘客疏散行為模型體系。然而，目前國內(nèi)外研究的軌道交通突發(fā)事件應(yīng)急處置機(jī)制大多集中在部門層面，生產(chǎn)職能部門孤立作業(yè)，缺乏對應(yīng)急處置體系的多部門聯(lián)動、整體過程研究。

基于上述背景，對網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下城市軌道交通突發(fā)事件應(yīng)急輔助決策技術(shù)的相關(guān)關(guān)鍵問題進(jìn)行研究，基于軌道交通運(yùn)營安全管理的生產(chǎn)實(shí)際需求，引入分布式協(xié)同理論對當(dāng)前軌道交通應(yīng)急組織及處置流程進(jìn)行優(yōu)化和重組，旨在實(shí)現(xiàn)軌道交通運(yùn)營企業(yè)在面對突發(fā)事件時(shí)，達(dá)到及時(shí)響應(yīng)、正確處置、多點(diǎn)聯(lián)動、協(xié)同作業(yè)的目標(biāo)，以期能夠?qū)鉀Q網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下城市軌道交通的安全管理和應(yīng)急處置問題有所裨益。

1 突發(fā)事件與應(yīng)急處置

1.1 突發(fā)事件定義及分級

由于城市軌道交通系統(tǒng)的專業(yè)特殊性，其對突發(fā)事件的定義與其他領(lǐng)域不同。結(jié)合城市軌道交通本身性質(zhì)特點(diǎn)及突發(fā)事件的基本定義，可將城市軌道交通突發(fā)事件定義為：城市軌道交通正常運(yùn)營生產(chǎn)過程中，在城市軌道交通系統(tǒng)內(nèi)或系統(tǒng)外，突然發(fā)生的，可能或已經(jīng)對城市軌道交通正常運(yùn)營生產(chǎn)造成影響的，需采取相應(yīng)措施進(jìn)行應(yīng)對的緊急事件。突發(fā)事件的總體特性可歸納為突然隨機(jī)性、緊急危害性、傳播擴(kuò)散性、責(zé)任關(guān)聯(lián)性、動態(tài)劇變性和社會公共性等。

城市軌道交通突發(fā)事件分級標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格根據(jù)事件性質(zhì)、危害程度、影響范圍、發(fā)展態(tài)勢、可控性等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。以深圳地鐵為例，突發(fā)事件可劃分為I—V五個(gè)等級，I級為最高級別（見表1）。

1.2 應(yīng)急處置構(gòu)架與原則

在對城市軌道交通應(yīng)急處置研究中，一方面要研究應(yīng)急預(yù)案的精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理，另一方面則要重點(diǎn)研究當(dāng)前軌道交通應(yīng)急處置發(fā)展現(xiàn)狀，包括網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營大背景下的運(yùn)營特點(diǎn)、應(yīng)急組織架構(gòu)、應(yīng)急處置原則和存在的關(guān)鍵問題等。

我國各城市軌道交通運(yùn)營公司基于實(shí)際運(yùn)營生產(chǎn)需求，都已著手或成功建立負(fù)責(zé)統(tǒng)籌全路網(wǎng)的綜合應(yīng)急指揮中心。該線網(wǎng)綜合指揮中心對內(nèi)監(jiān)控路網(wǎng)日常運(yùn)營生產(chǎn)情況，突發(fā)事件時(shí)負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各線路的行車組織方案調(diào)整和應(yīng)急資源調(diào)配；對外負(fù)責(zé)對接運(yùn)營公司上級領(lǐng)導(dǎo)的突發(fā)事件情況匯報(bào)工作。線網(wǎng)綜合指揮中心在軌道交通應(yīng)急處置中承擔(dān)了承上啟下的紐帶作用，與企業(yè)應(yīng)急領(lǐng)導(dǎo)小組、各線路運(yùn)行控制中心、相關(guān)一線生產(chǎn)職能部門共同構(gòu)成了城市軌道交通應(yīng)急組織架構(gòu)（見圖1）。

圖1 城市軌道交通應(yīng)急組織架構(gòu)

表1 城市軌道交通突發(fā)事件分級

城市軌道交通運(yùn)營管理部門在應(yīng)對突發(fā)事件時(shí)，需以盡可能降低事件影響、盡快恢復(fù)正常運(yùn)營生產(chǎn)為目標(biāo)。在進(jìn)行應(yīng)急處置工作時(shí)需遵循以下原則：

（1）導(dǎo)向安全。在城市軌道交通運(yùn)營生產(chǎn)中，安全也是第一要素。

（2）以人為本。保障乘客生命財(cái)產(chǎn)安全，是軌道交通運(yùn)營單位的第一要義。

（3）快速響應(yīng)。相關(guān)一線生產(chǎn)職能部門必須以最快速度做出應(yīng)急響應(yīng)。

（4）調(diào)度配合。調(diào)度人員應(yīng)迅速做出應(yīng)急響應(yīng)，調(diào)配應(yīng)急資源配合，指揮協(xié)調(diào)一線生產(chǎn)部門進(jìn)行應(yīng)急處置，必要時(shí)可采取調(diào)整行車組織方案的手段協(xié)助突發(fā)事件的處置。

（5）聯(lián)動配合。所有相關(guān)部門首先應(yīng)各司其職，與其他部門保持實(shí)時(shí)有效的信息溝通，緊密配合。

（6）資源統(tǒng)籌。在應(yīng)急處置作業(yè)中做好資源統(tǒng)籌調(diào)配工作，提高資源轉(zhuǎn)運(yùn)速度及利用率，避免資源浪費(fèi)造成的處置效率降低。

結(jié)合城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營特點(diǎn)和當(dāng)下運(yùn)營企業(yè)及其下轄各生產(chǎn)職能部門應(yīng)急處置現(xiàn)狀分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有應(yīng)急管理模式下應(yīng)急處置組織架構(gòu)復(fù)雜、職能分散，應(yīng)對突發(fā)事件時(shí)各部門孤立作業(yè)，缺乏有效的整體協(xié)調(diào)機(jī)制，難以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營條件下城市軌道交通復(fù)雜的運(yùn)營環(huán)境和多變的突發(fā)事件所帶來的挑戰(zhàn)。針對此問題，提出引入分布式協(xié)同理論對運(yùn)營企業(yè)應(yīng)急處置組織架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，全面提升軌道交通運(yùn)營管理部門面對突發(fā)事件的應(yīng)對能力和應(yīng)急處置作業(yè)的工作效能。

2 分布式協(xié)同體系

分布式處理則是將不同地點(diǎn)或具有不同功能或擁有不同數(shù)據(jù)的多系統(tǒng)/部門通過通信網(wǎng)絡(luò)連接起來，在控制系統(tǒng)統(tǒng)一管理控制下，協(xié)調(diào)完成大規(guī)模任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)程序系統(tǒng)。目前國內(nèi)外分布式協(xié)同理論的應(yīng)用已十分廣泛，學(xué)者們致力于基于分布式協(xié)同理論進(jìn)行時(shí)空分布任務(wù)執(zhí)行控制、成本及效率控制和任務(wù)過程中信息傳遞控制等方面的研究，用于解決如數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)、道路交通流控制、生產(chǎn)、通信等領(lǐng)域?qū)嶋H問題。在道路交通領(lǐng)域，文孟飛等[11]針對城市主干道車流特性設(shè)計(jì)分布式協(xié)同控制方法，降低網(wǎng)絡(luò)中的車輛平均等待時(shí)間；Majid H等[12]設(shè)計(jì)分布式模型預(yù)測控制方案（MPC）及配套算法，算法可對大量高速公路入口進(jìn)行分布式協(xié)調(diào)控制，評估各入口間協(xié)調(diào)問題，大幅減少通信工作量和計(jì)算時(shí)間。牛忠海等[13]以智能體和局部感應(yīng)控制思想為指導(dǎo)，建立分布式網(wǎng)絡(luò)多智能體的匝道協(xié)同控制方法，用于解決高速公路與城市快速路交匯區(qū)域擁堵問題，達(dá)到緩解路網(wǎng)結(jié)合部擁堵、減少平均等待時(shí)間的效果。

綜上所述，分布式協(xié)同理論是一種普適性理論，可適用于數(shù)據(jù)、工程、生產(chǎn)、控制等各方面，用以協(xié)調(diào)時(shí)空分布的不同任務(wù)間的控制過程，提高工作效率、降低控制成本，保證信息傳遞速度及準(zhǔn)確度。

因此，提出應(yīng)急處置層面的分布式協(xié)同體系是指在城市軌道交通應(yīng)急處置作業(yè)處于空間分布、作業(yè)時(shí)間同步或異步的條件下，所有參與城市軌道交通應(yīng)急處置工作的各部門、各崗位成員，通過借助人工智能、分布式處理和數(shù)據(jù)庫等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)、信息、知識的傳輸、交換和共享，多點(diǎn)聯(lián)動、協(xié)同作業(yè)，合作完成一項(xiàng)既定任務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。分布式協(xié)同工作體系的核心是協(xié)作模型，其優(yōu)勢在于集合了分布工作、信息交互、并發(fā)處理、協(xié)同運(yùn)作和系統(tǒng)工程的思想，極大改善了工作組內(nèi)小群體間的信息交流方式，提高了小群體間的系統(tǒng)工作效率?？梢灶A(yù)見，分布式協(xié)同體系的研究和應(yīng)用將成為未來城市軌道交通運(yùn)營管理和應(yīng)急處置的必然選擇。

3 應(yīng)急處置分布式協(xié)同作業(yè)

基于當(dāng)下城市軌道交通的發(fā)展現(xiàn)狀提出將分布式協(xié)同理論應(yīng)用到應(yīng)急處置體系。城市軌道交通應(yīng)急處置的特點(diǎn)決定了分布式協(xié)同工作環(huán)境中應(yīng)急處置業(yè)務(wù)過程應(yīng)具備空間分布協(xié)同性、時(shí)間同步協(xié)同性、業(yè)務(wù)流程有序性等特點(diǎn)。

（1）空間分布協(xié)同性：反映了業(yè)務(wù)過程地理空間的分布特點(diǎn)，包括業(yè)務(wù)過程中應(yīng)急處置執(zhí)行位置的分布性和應(yīng)急處置作業(yè)成員所處崗位的分布性兩方面。

（2）時(shí)間同步協(xié)同性：反映了協(xié)作方式的協(xié)同性和協(xié)作時(shí)間的同步性特點(diǎn)，應(yīng)急處置作業(yè)中的各成員在同時(shí)完成自身任務(wù)，協(xié)同工作，共同達(dá)成工作組統(tǒng)一的業(yè)務(wù)目標(biāo)。

（3）業(yè)務(wù)流程有序性：反映了應(yīng)急處置流程運(yùn)行的合理性和科學(xué)性，任務(wù)空間中各項(xiàng)任務(wù)在完成自身子目標(biāo)和協(xié)同完成總體業(yè)務(wù)目標(biāo)的過程中有序進(jìn)行。

搭建應(yīng)急處置四層十級分布式協(xié)同體系，將所有參與應(yīng)急處置作業(yè)或與之相關(guān)的對象劃分為管控層、指揮層、執(zhí)行層和發(fā)布層四個(gè)層次，政府管控級、運(yùn)營公司管控級、線網(wǎng)管控級、調(diào)度指揮級、現(xiàn)場指揮級、車輛駕駛級、車站控制級、搶救維修級、信息發(fā)布級和乘客級十個(gè)作業(yè)級。在四層十級分布式協(xié)同體系應(yīng)急處置組織架構(gòu)基礎(chǔ)上，結(jié)合工作流管理技術(shù)及深圳地鐵當(dāng)前實(shí)際情況，進(jìn)一步對軌道交通應(yīng)急響應(yīng)流程進(jìn)行優(yōu)化重組。

分布式協(xié)同應(yīng)急處置流程見圖2。當(dāng)發(fā)生突發(fā)事件時(shí)，首先運(yùn)營生產(chǎn)一線各部門進(jìn)行事件報(bào)警，調(diào)度指揮部門接警后依據(jù)事件等級判斷是否需要上報(bào)上級線網(wǎng)運(yùn)營指揮部門，同時(shí)根據(jù)相關(guān)應(yīng)急預(yù)案制定處置方案，并居中協(xié)調(diào)控制各一線生產(chǎn)部門進(jìn)行協(xié)同作業(yè)。同步工作，如調(diào)度指揮部門將突發(fā)事件信息上報(bào)，則線網(wǎng)運(yùn)營指揮部門同樣根據(jù)事件等級判斷是否進(jìn)一步上報(bào)運(yùn)營總部及集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)，同時(shí)線網(wǎng)運(yùn)營指揮部門根據(jù)實(shí)際需求協(xié)調(diào)線網(wǎng)應(yīng)急資源、人力資源等協(xié)助調(diào)度指揮部門開展應(yīng)急處置作業(yè)。同理，運(yùn)營總部應(yīng)急部門、集團(tuán)應(yīng)急部門、政府應(yīng)急部門如接到重大突發(fā)事件報(bào)警，則按照實(shí)際需求及自身智能調(diào)配相應(yīng)應(yīng)急資源協(xié)助應(yīng)急處置作業(yè)。

圖2 分布式協(xié)同應(yīng)急處置流程

4 結(jié)束語

我國城市軌道交通應(yīng)急處置存在的亟待解決的關(guān)鍵問題主要可歸納為組織架構(gòu)復(fù)雜冗余和處置流程沖突繁瑣兩大方面。將分布式協(xié)同理論引入并應(yīng)用于城市軌道交通應(yīng)急處置的研究中，首先研究了應(yīng)急處置作業(yè)的業(yè)務(wù)過程特點(diǎn)，并結(jié)合分布式協(xié)同體系搭建城市軌道交通應(yīng)急處置的四層十級分布式協(xié)同體系框架，隨后提出基于分布式協(xié)同體系下的應(yīng)急處置流程，有助于實(shí)現(xiàn)各部門多點(diǎn)聯(lián)動，同步處置，節(jié)約處置時(shí)間，提高應(yīng)急處置整體效率。

[1] 張克云．提高高速鐵路應(yīng)急處置水平的思考[J]．中國鐵路，2017(3)：51-54．

[2] 耿杰，馬一博．城市軌道交通運(yùn)營應(yīng)急管理指揮系統(tǒng)[J]．中國鐵路，2016(1)：91-94．

[3] 李小平．鐵路突發(fā)事件應(yīng)急救援決策方法研究[J]．中國鐵路，2014(10)：29-33．

[4] 滕靖，徐瑞華．城市軌道交通突發(fā)事件下公交應(yīng)急聯(lián)動策略[J]．鐵道學(xué)報(bào)，2010，32(5)：13-17．

[5] 張彥春，羅海娟，鄒德劍．城市軌道交通突發(fā)事件快速應(yīng)對能力探析[J]．現(xiàn)代城市軌道交通，2015(5)：74-77．

[6] 邵偉中，朱效潔，徐瑞華，等．城市軌道交通事故故障應(yīng)急處置相關(guān)問題研究[J]．城市軌道交通研究，2006，9(1)：3-6．

[7] 陳海龍．關(guān)于地鐵應(yīng)急救援預(yù)案的研究[J]．工程技術(shù)：全文版，2016(8)：6．

[8] 宋宇博，牟海波，蔣兆遠(yuǎn)．基于隨機(jī)Petri網(wǎng)的城市軌道交通應(yīng)急系統(tǒng)安全性能分析[J]．中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2011，21(9)：82-87．

[9] 張藝凡，陳文瑛．地鐵運(yùn)營突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)模式的馬爾科夫鏈分析[J]．中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，25(2)：165-170．

[10] 洪玲，徐瑞華，段曉英．基于動態(tài)切換的城市軌道交通車站應(yīng)急疏散模型[J]．同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2016，44(1)：87-94．

[11] 文孟飛，彭軍，朱正發(fā)，等．交通網(wǎng)絡(luò)車流量的分布式協(xié)同優(yōu)化方法研究[J]．小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2012，33(4)：852-855．

[12] MAJID H，HAJIAHMADI M，DE SCHUTTERB，et al．Distributed model predictive control of freeway traffic networks：A serial partially cooperative approach[C]//IEEE，International Conference on Intelligent Transportation Systems．IEEE，2014．

[13] 牛忠海，賈元華，張亮亮，等．一種基于分布式網(wǎng)絡(luò)多智能體的匝道協(xié)同控制方法[J]．交通運(yùn)輸系統(tǒng)工程與信息，2015，15(5)：81-88．