耿凱亮

(上海申通地鐵集團(tuán)有限公司運(yùn)營管理部， 201103， 上?！喂こ處?

近年來我國氣象災(zāi)害頻發(fā)，其發(fā)生規(guī)模、影響范圍、破壞程度逐年擴(kuò)大。2021年鄭州的“7·20”特大暴雨，降雨量驚人，最大小時(shí)降雨量達(dá)201.9 mm，最大單日降雨量達(dá)552.5 mm。這場災(zāi)難導(dǎo)致鄭州地鐵5號線五龍口停車場及周邊區(qū)域發(fā)生嚴(yán)重積水，致使5號線1列運(yùn)營列車在沙口路站—海灘寺站區(qū)間內(nèi)迫停，導(dǎo)致了14名乘客不幸遇難，大量設(shè)施設(shè)備損毀，鄭州地鐵全線網(wǎng)由此被迫停運(yùn)50余天[1]。該事件引起了巨大反響，研究氣象災(zāi)害對城市軌道交通運(yùn)營影響的規(guī)律及抗災(zāi)減災(zāi)措施，并建立一套適用于城市軌道交通的氣象災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)刻不容緩。國內(nèi)在這方面的研究主要集中于強(qiáng)化災(zāi)害天氣的應(yīng)對措施，尤其是在探索工程結(jié)構(gòu)的抗災(zāi)性能上的研究較多。多年的研究與實(shí)踐表明，城市軌道交通在預(yù)防災(zāi)害天氣帶來的影響方面取得了一定成效，但仍存在著局限性[2]。本文以上海城市軌道交通為研究對象，針對災(zāi)害天氣問題，從監(jiān)測預(yù)警、風(fēng)險(xiǎn)管控、應(yīng)急處置等多方面對城市軌道交通氣象風(fēng)險(xiǎn)的精細(xì)化管控進(jìn)行研究，為全方位提升城市軌道交通的防災(zāi)、減災(zāi)能力提供參考。

1 城市軌道交通氣象災(zāi)害的具體表現(xiàn)

國內(nèi)外學(xué)者對自然災(zāi)害和災(zāi)害性天氣給出了多種分類方法。文獻(xiàn)[3]在分析城市軌道交通氣象災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的成因特點(diǎn)、類型、影響力等方面后，將城市軌道交通氣象災(zāi)害分為雨災(zāi)、風(fēng)災(zāi)、雪災(zāi)、霧災(zāi)、雷電冰雹災(zāi)害、溫度變化災(zāi)害。基于上述分類，表1對城市軌道交通氣象災(zāi)害可能引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，表1中所述的風(fēng)險(xiǎn)均有可能在不同程度上增加了城市軌道交通突發(fā)事件發(fā)生的影響，給城市軌道交通的安全有序運(yùn)營和應(yīng)急處置工作帶來挑戰(zhàn)。

2 上海城市軌道交通面臨的氣象風(fēng)險(xiǎn)

2.1 上海市域的主要?dú)庀鬄?zāi)害

上海地處長江中下游平原，瀕臨東海，為亞熱帶季風(fēng)氣候。其氣候表現(xiàn)為四季分明，雨熱同季。上海市域夏季盛行東南風(fēng)，為最主要的降水集中期，極端最高氣溫可達(dá)40 ℃以上；冬季降水趨于減少，天氣寒冷，盛行西北風(fēng)，最冷的時(shí)間段大多出現(xiàn)在1月中旬至2月上旬，該階段常年平均氣溫低于5 ℃，1961年以來上海冬季極端最低氣溫達(dá)到-11 ℃。如圖1所示，從2020年上海市發(fā)布的氣象類預(yù)警情況也可以看出這一顯著的氣候特征。而根據(jù)上海市1984—2008年主要?dú)庀鬄?zāi)害統(tǒng)計(jì)情況可見[4]，上海全年均有可能受到災(zāi)害性天氣的影響，其中：暴雨洪澇、臺風(fēng)、雷電、大風(fēng)等最為頻發(fā)，且集中出現(xiàn)在每年6～9月的汛期期間。

表1 城市軌道交通氣象災(zāi)害可能引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)Tab.1 Possible risks caused by meteorological disasters in urban rail transit

圖1 2020年上海市主要?dú)庀箢A(yù)警發(fā)布情況Fig.1 Major weather early warnings issued in Shanghai in 2020

2.2 上海城市軌道交通受氣象災(zāi)害影響的特點(diǎn)

一是區(qū)域性差異較為顯著。圖2為上海1961—2019年的平均年降雨量空間分布，可看出中心城區(qū)及東部沿海區(qū)域的降水高于其他地區(qū)。在每年汛期期間，中心城區(qū)及東部沿海區(qū)域易發(fā)生嚴(yán)重的內(nèi)澇，可能引發(fā)城市軌道交通線網(wǎng)部分車站及區(qū)段的行車延誤、客流積壓、服務(wù)中斷等問題。

二是災(zāi)害天氣的對城市軌道交通的影響周期較長。因?yàn)?zāi)害天氣引起城市軌道交通突發(fā)事件后，

圖2 上海年平均降雨量空間分布(1961—2019年)Fig.2 Spatial distribution of annual average rainfall in Shanghai (1961—2019)

災(zāi)害天氣可能仍然會(huì)持續(xù)較長一段時(shí)間，這對城市軌道交通事故/事件的應(yīng)急搶險(xiǎn)帶來一定的威脅，也給后續(xù)盡快恢復(fù)運(yùn)營帶來困難，影響后果嚴(yán)重的甚至可能需要數(shù)日方能解決問題、恢復(fù)正常運(yùn)營。例如，2019年第9號臺風(fēng)“利奇馬”對上海的持續(xù)影響時(shí)間達(dá)65 h，在此期間內(nèi)上海城市軌道交通線網(wǎng)共發(fā)生多起突發(fā)事件，包括異物侵限、設(shè)備松脫、車站滲漏水等。

三是破壞力較大。由災(zāi)害天氣引起的突發(fā)事件大多會(huì)直接影響城市軌道交通線路的正常運(yùn)營，甚至導(dǎo)致線路大范圍停運(yùn)，進(jìn)而嚴(yán)重影響城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營的功能。例如，2021年第6號臺風(fēng)“煙花”造成上海城市軌道交通6條線路停運(yùn)、9條線路縮線運(yùn)營。

2.3 上海城市軌道交通面臨的主要?dú)庀箫L(fēng)險(xiǎn)

本文對2010—2020年上海城市軌道交通因各類氣象災(zāi)害引起的突發(fā)事件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。如圖3所示，由臺風(fēng)/大風(fēng)造成的事件共計(jì)15起，由雷電造成的事件共計(jì)12起，由暴雨、強(qiáng)降水造成的事件共計(jì)9起，由低溫冰凍造成的事件共計(jì)2起。由此可見，上海城市軌道交通安全運(yùn)行的主要?dú)庀箫L(fēng)險(xiǎn)因子主要為臺風(fēng)/大風(fēng)、雷電、暴雨和冰凍雨雪等。

圖3 2010—2020年上海城市軌道交通因氣象災(zāi)害 引發(fā)的突發(fā)事件數(shù)

3 上海城市軌道交通防范氣象風(fēng)險(xiǎn)策略

3.1 構(gòu)建上海軌道交通氣象輔助決策系統(tǒng)

各地城市軌道交通普遍采用市氣象部門發(fā)布的全市統(tǒng)一預(yù)警，并將此作為啟動(dòng)預(yù)警響應(yīng)的唯一標(biāo)準(zhǔn)。但是，由于氣象災(zāi)害頻率和強(qiáng)度分布具有不均衡性，對不同地理區(qū)域的線路、車站造成的影響程度有所不同，對氣象災(zāi)害影響范圍內(nèi)線路、車站所制定的預(yù)防措施也應(yīng)有所不同。為了準(zhǔn)確獲取城市軌道交通區(qū)域的氣象預(yù)警信息，上海城市軌道交通在2015年在2號線、16號線率先實(shí)施強(qiáng)風(fēng)預(yù)測預(yù)警設(shè)備的應(yīng)用試點(diǎn)[5]?；诙嗄暝圏c(diǎn)運(yùn)行的效果及事件預(yù)防、應(yīng)急處置經(jīng)驗(yàn)，2020年上海城市軌道交通與上海市氣象服務(wù)中心共同研發(fā)完成了上海軌道交通氣象輔助決策系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用上海市基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)、前期試點(diǎn)安裝的自動(dòng)氣象站及上海市氣象局既有的氣象站監(jiān)測資料，實(shí)現(xiàn)了對氣象災(zāi)害的實(shí)時(shí)監(jiān)測、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等多項(xiàng)數(shù)字化功能。如圖4所示，該系統(tǒng)分為6大版塊。

1) 中心地圖版塊。該版塊顯示上海城市軌道交通所有線路的分布地圖，常態(tài)顯示為綠色。一旦有風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，預(yù)警路段將進(jìn)行高亮顯示。此外，在界面上方位置會(huì)滾動(dòng)更新上海氣象預(yù)警信號的標(biāo)識符號和預(yù)警內(nèi)容。

2) 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警板塊。根據(jù)設(shè)置的預(yù)警閾值，顯示當(dāng)前上海城市軌道交通中大風(fēng)、降雨、低溫等風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警情況。根據(jù)預(yù)設(shè)的預(yù)警閾值，將預(yù)警等級分為特別嚴(yán)重(用紅色標(biāo)識)、嚴(yán)重(用橙色標(biāo)識)、較重(用黃色標(biāo)識)、一般(用藍(lán)色標(biāo)識)共4個(gè)等級。顯示的數(shù)字分別表明風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的站區(qū)間總數(shù)以及每條線路的具體情況。

3) 氣象實(shí)況預(yù)報(bào)板塊。如圖4 b)所示，該板塊顯示每線、每站(可區(qū)分出地面站、地下站、高架站)當(dāng)前的風(fēng)速、降雨量、氣溫等實(shí)況信息，以及當(dāng)前數(shù)據(jù)的采集時(shí)間。這些信息參數(shù)一旦超出閾值，系統(tǒng)將發(fā)出顏色告警。

4) 影響板塊。可根據(jù)用戶需求，顯示某條線路各個(gè)站點(diǎn)的客流情況。當(dāng)出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警時(shí)，將統(tǒng)計(jì)當(dāng)前風(fēng)險(xiǎn)下的影響人數(shù)。

5) 預(yù)警信息板塊?？娠@示全市及區(qū)縣的預(yù)警信息，同時(shí)在中心地圖的上部有相關(guān)的滾動(dòng)字幕及預(yù)警信號。

6) 極端天氣統(tǒng)計(jì)版塊。當(dāng)版塊界面內(nèi)出現(xiàn)極端天氣受影響站點(diǎn)數(shù)時(shí)，點(diǎn)擊該數(shù)字在中心地圖相關(guān)站點(diǎn)上會(huì)出現(xiàn)閃爍。極端天氣包括大風(fēng)、短時(shí)強(qiáng)降水、高溫及低溫。

該系統(tǒng)于2021年正式投用，在抵御2021年第6號臺風(fēng)“煙花”、第14號臺風(fēng)“燦都”過程中，通過系統(tǒng)的提前預(yù)警，增加了應(yīng)急準(zhǔn)備時(shí)間，使預(yù)警響應(yīng)整體前移，也為極端天氣下城市軌道交通線網(wǎng)的運(yùn)營指揮提供了更準(zhǔn)確的決策依據(jù)。后續(xù)該系統(tǒng)還將繼續(xù)探索應(yīng)用場景，以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等科技手段為基礎(chǔ)，探索智能化、數(shù)字化與防災(zāi)、減災(zāi)工作相結(jié)合，推動(dòng)城市軌道交通氣象風(fēng)險(xiǎn)管控能力和水平的提升。

3.2 建立氣象風(fēng)險(xiǎn)防范工作機(jī)制

通過采取技術(shù)先進(jìn)的監(jiān)測手段和獲取及時(shí)、有效的預(yù)警信息，使上海城市軌道交通氣象風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對“關(guān)口前移”，這為城市軌道交通的安全運(yùn)行構(gòu)筑了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。從另一個(gè)角度看，對城市軌道交通氣象風(fēng)險(xiǎn)的精細(xì)化也提出了更高的要求。以大風(fēng)極端天氣為例，其防范機(jī)制如圖5所示。

具體的大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范工作包括：

1) 發(fā)布工作指令。立即組織力量加強(qiáng)車站、車輛基地、線路等區(qū)域附屬設(shè)施和懸掛物緊固狀態(tài)的檢查和巡視工作，將導(dǎo)向牌、門窗、圍墻、廣告牌、空調(diào)外機(jī)、玻璃幕墻、隔音屏等露天線路設(shè)施設(shè)備列為檢查重點(diǎn)，防止發(fā)生物體脫落或傾倒造成的軌行區(qū)侵限、高空墜物、人員傷害事件的發(fā)生。

a) 總界面

b) 氣象實(shí)況預(yù)報(bào)板塊

c) 影響板塊、預(yù)警信息板塊、極端天氣統(tǒng)計(jì)板塊圖4 上海軌道交通氣象輔助決策系統(tǒng)及部分板塊的界面截圖Fig.4 Interface of meteorological decision-making assisting system for Shanghai rail transit and certain boards

圖5 上海城市軌道交通大風(fēng)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)防范工作機(jī)制Fig.5 Shanghai urban rail transit risk prevention mechanism for gale disasters

2) 強(qiáng)化運(yùn)營準(zhǔn)備工作。夜間調(diào)整取消部分 “不相關(guān)、非重大”的施工計(jì)劃，增設(shè)臨時(shí)巡檢施工項(xiàng)目。同時(shí)壓縮施工時(shí)間，巡道車較圖定發(fā)車時(shí)刻提前1 h出庫巡道，以確認(rèn)設(shè)備狀況正常。

3) 加強(qiáng)行車安全。列車司機(jī)重點(diǎn)關(guān)注高架地面線路是否有異常情況。調(diào)度應(yīng)根據(jù)氣象風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及現(xiàn)場列車運(yùn)行的異常情況，及時(shí)發(fā)布列車限速、停運(yùn)等指令，并根據(jù)線路的折返條件調(diào)整各線行車交路，盡最大可能降低災(zāi)害造成的影響。

4) 加強(qiáng)客運(yùn)組織。車站根據(jù)線路運(yùn)能下降、線路停運(yùn)等情況開展大客流疏導(dǎo)工作，對出入口、電扶梯等重要部位加強(qiáng)客流秩序管控，防止客流積壓造成的客流對沖。積極通過電視直播、車站廣播、列車廣播、乘客信息系統(tǒng)、客流實(shí)時(shí)信息顯示系統(tǒng)、官方微博、官方網(wǎng)站等多種渠道，盡快向社會(huì)發(fā)布應(yīng)急信息，引導(dǎo)乘客繞行，調(diào)整乘客的出行方式，有效降低運(yùn)營調(diào)整對乘客出行的影響。

5) 強(qiáng)化應(yīng)急搶修布局。一方面，各運(yùn)營直屬單位的專/兼職搶修隊(duì)?wèi)?yīng)全天候晝夜不間斷值守；另一方面，主動(dòng)與上海的市級聯(lián)動(dòng)單位、屬地政府、城市軌道交通建設(shè)單位等加強(qiáng)對接，建立聯(lián)合應(yīng)急處置機(jī)制，以形成強(qiáng)大合力。

4 上海城市軌道交通應(yīng)對氣象災(zāi)害事件的具體措施

在應(yīng)對氣象災(zāi)害實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，上海城市軌道交通對氣象災(zāi)害引起突發(fā)事件的處置過程及其后果進(jìn)行總結(jié)分析，評估防災(zāi)、減災(zāi)工作的有效性，建立、健全了相關(guān)規(guī)章制度和處置預(yù)案，規(guī)范、細(xì)化了應(yīng)急響應(yīng)和應(yīng)急處置的要求。

1) 如遇大風(fēng)、臺風(fēng)等風(fēng)災(zāi)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注行車組織與行車安全。嚴(yán)格執(zhí)行交通運(yùn)輸部關(guān)于城市軌道交通行車組織管理的相關(guān)要求：若地面、高架線路或區(qū)段處于風(fēng)力波及范圍內(nèi)，風(fēng)力達(dá)7級時(shí)列車運(yùn)行速度不應(yīng)超過60 km/h，風(fēng)力達(dá)8級時(shí)列車運(yùn)行速度不應(yīng)超過25 km/h、風(fēng)力達(dá)9級及以上時(shí)需停止運(yùn)營；列車司機(jī)應(yīng)加強(qiáng)列車運(yùn)行瞭望，提高對運(yùn)行過程中“疑似異物侵限或異常情況”的警覺性，一旦發(fā)現(xiàn)異常，要立即限速或停車，防止影響進(jìn)一步擴(kuò)大。

2) 如遇雨水倒灌進(jìn)入城市軌道交通區(qū)域的險(xiǎn)情，要果斷落實(shí)“熔斷”機(jī)制。列車司機(jī)應(yīng)立即確認(rèn)積水情況，特別是積水面距軌面的距離，若積水面距軌面高度不小于50 mm，應(yīng)組織列車限速通過；若積水面距軌面高度小于50 mm，原則上列車不允許通過積水區(qū)段。專業(yè)搶險(xiǎn)搶修隊(duì)伍應(yīng)立即趕赴現(xiàn)場，組織落實(shí)確認(rèn)區(qū)間泵狀況并排除區(qū)間積水；屬地管理單位應(yīng)立即利用防汛板、沙袋、應(yīng)急泵等應(yīng)急物資，組織落實(shí)應(yīng)急處置，并做好用電安全防護(hù)。

3) 如遇雷電導(dǎo)致設(shè)施設(shè)備故障，調(diào)度應(yīng)及時(shí)做好運(yùn)營組織調(diào)整。專業(yè)搶險(xiǎn)搶修隊(duì)伍應(yīng)根據(jù)搶修指令趕赴現(xiàn)場，組織做好現(xiàn)場安全防護(hù)、搶修、設(shè)施設(shè)備測試及運(yùn)營恢復(fù)工作。

4) 如遇雨雪冰凍天氣，要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)供水管道的保溫手段，對車站出入口、高架站和地面站水噴淋系統(tǒng)(重點(diǎn)是噴頭、接口位置)及站外設(shè)備實(shí)施特殊保溫措施，以減少此類薄弱環(huán)節(jié)對正常運(yùn)營的影響。應(yīng)及時(shí)做好積雪清掃作業(yè)，在非運(yùn)營時(shí)段或非出入場作業(yè)時(shí)段應(yīng)嚴(yán)格落實(shí)所轄道岔的掃雪和操作要求。為防止道岔功能失效，掃雪和操作道岔的作業(yè)頻次不應(yīng)少于1次/h。

5) 遇到各類氣象風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，上海城市軌道交通均應(yīng)積極聯(lián)動(dòng)內(nèi)、外部相關(guān)單位，做好社會(huì)力量動(dòng)員和參與。如有搶險(xiǎn)、救災(zāi)需求，應(yīng)盡快分別向市、區(qū)兩級主管部門和聯(lián)動(dòng)單位申請應(yīng)急力量、應(yīng)急物資支援。

5 結(jié)語

城市軌道交通是氣象高敏感行業(yè)，大風(fēng)、暴雨、雷電、降雪、大霧等災(zāi)害性天氣直接影響城市軌道交通的運(yùn)營秩序和運(yùn)營安全，及時(shí)的氣象預(yù)警和充足的應(yīng)急準(zhǔn)備可以最大限度地減少事故的發(fā)生、減少對設(shè)施的損害。上海城市軌道交通氣象風(fēng)險(xiǎn)管控的做法和經(jīng)驗(yàn)，為探討國內(nèi)城市軌道交通適應(yīng)氣候變化所采取的的措施有參考作用。城市軌道交通的氣象災(zāi)害防范及應(yīng)對措施必將隨著技術(shù)的進(jìn)步持續(xù)向更為系統(tǒng)、全面、專業(yè)化的方向發(fā)展。