發(fā)布時(shí)間：2014-12-12 11:36

 

【摘要】 隨著近幾年高速鐵路事業(yè)的快速發(fā)展,中國(guó)正逐步成為世界上高鐵運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)、在建規(guī)模最大、運(yùn)營(yíng)速度最快的國(guó)家。但隨之而來(lái)的高鐵安全問題也引人關(guān)注。由于高速鐵路具有速度快、制動(dòng)距離長(zhǎng)等特點(diǎn),高速鐵路事故易造成人員傷亡大、財(cái)產(chǎn)損失重的后果,因此高鐵的應(yīng)急救援管理已成為重要課題。本文針對(duì)列車在高速鐵路區(qū)段內(nèi)發(fā)生的事故,結(jié)合地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù),對(duì)高鐵沿線的應(yīng)急救援管理進(jìn)行研究。主要研究?jī)?nèi)容如下：1、高鐵沿線應(yīng)急救援管理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和需求分析,為系統(tǒng)選擇軟硬件環(huán)境。2、根據(jù)系統(tǒng)的需求分析,設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能模塊,包括：現(xiàn)場(chǎng)信息查看模塊、應(yīng)急預(yù)案查詢模塊、資源優(yōu)化查詢模塊和事后總結(jié)模塊。3、整合收集的數(shù)據(jù)、地圖、文字資料,在ArcGIS中構(gòu)建Geodatabase系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)及圖層,實(shí)現(xiàn)車站、線路、救援資源等的可視化顯示,使用戶能直觀感受,方便決策者決策。4、根據(jù)構(gòu)建的地圖,建立包括鐵路、公路、車站、醫(yī)院、公安、消防在內(nèi)的交通網(wǎng)絡(luò)模型,并進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析,查找兩種運(yùn)輸方式下以時(shí)間為判定標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)資源配置點(diǎn)及最優(yōu)路徑。5、在Visual Studio中利用C#語(yǔ)言,完成高鐵沿線應(yīng)急救援管理系統(tǒng)的開發(fā),實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)圖片、視頻、列車信息等的查看,應(yīng)急預(yù)案的查找、修改及添加功能。同時(shí)嵌入ArcGIS Engine進(jìn)行二次開發(fā),實(shí)現(xiàn)高鐵沿線地圖、救援資源儲(chǔ)備點(diǎn)、高鐵橋梁CAD圖的查看,救援資源優(yōu)化查詢功能。高鐵沿線應(yīng)急救援管理系統(tǒng)在應(yīng)急救援的決策中起輔助作用,方便決策者快速查看相關(guān)信息并得出最優(yōu)方案,提高應(yīng)急救援的效率,降低事故引起的損失,同時(shí)提高鐵路的信息化程度,對(duì)實(shí)現(xiàn)高速鐵路的安全運(yùn)營(yíng)具有現(xiàn)實(shí)的參考價(jià)值。

第1章緒論

 

1.1研究背景

隨著改革開放的不斷深入，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)鐵路事業(yè)蓬勃發(fā)展，線路里程、運(yùn)行速度及服務(wù)質(zhì)量不斷提高，尤其是在高速鐵路出現(xiàn)之后，我國(guó)鐵路運(yùn)輸?shù)倪\(yùn)行速度、最高時(shí)速及線路總里程不斷創(chuàng)新高，發(fā)展的速度和規(guī)�？胺Q奇跡。從2003年秦沈客運(yùn)專線——我國(guó)第一條高速鐵路開通以來(lái)，經(jīng)過(guò)十幾年的快速發(fā)展，我國(guó)高速鐵路的運(yùn)營(yíng)里程從無(wú)到突破一萬(wàn)公里（截止2013年12月），國(guó)務(wù)院印發(fā)的《“十二五”綜合交通運(yùn)輸體系規(guī)劃》指出，中國(guó)將于2015年貫通“四縱四橫”高鐵網(wǎng)絡(luò)，屆時(shí)中國(guó)高鐵總里程將達(dá)到1.8萬(wàn)公里，約占世界高鐵總里程的一半。京滬高鐵創(chuàng)造了486.1公里時(shí)的世界運(yùn)營(yíng)鐵路試驗(yàn)最高時(shí)速。中國(guó)正在逐漸成為世界上高鐵運(yùn)營(yíng)里程最長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)速度最快、系統(tǒng)集成能力最強(qiáng)、技術(shù)最全、在建規(guī)模最大的國(guó)家。

通過(guò)改造既有線使運(yùn)行時(shí)速達(dá)200公里以上或者新修線路的運(yùn)行時(shí)速達(dá)250公里以上的鐵路線路稱之為高速鐵路。隨著鐵路的不斷提速以及高速鐵路的大規(guī)模修建并陸續(xù)投入運(yùn)營(yíng)，我國(guó)鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)已逐步成為高速度、大運(yùn)量、高密度和復(fù)雜系統(tǒng)。伴隨著高速鐵路發(fā)展而來(lái)的高鐵事故也時(shí)有發(fā)生，其事故等級(jí)、危害程度及事故影響的時(shí)空跨度隨著速度的提高而不斷提高。在世界范圍內(nèi)，高鐵事故為數(shù)不少，在我國(guó)，事故更為頻繁，尤其是2011年7月23日發(fā)生的甬溫線動(dòng)車追尾特別重大鐵路事故，引起了國(guó)內(nèi)外民眾的關(guān)注，給我們帶來(lái)了深刻的反思，事故暴露出鐵路在安全基礎(chǔ)和管理上存在薄弱環(huán)節(jié)，在重大事故的應(yīng)急救援和管理上缺乏經(jīng)驗(yàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，鐵路每年平均發(fā)生行車事故815起，給國(guó)家造成的經(jīng)濟(jì)損失推測(cè)值達(dá)3.3億元人民幣，造成的間接經(jīng)濟(jì)損失更是無(wú)法估量。

相對(duì)于普通鐵路而言，高速鐵路具有運(yùn)行速度快、制動(dòng)距離長(zhǎng)、橋險(xiǎn)比高、地處偏僻、線路封閉性強(qiáng)等特點(diǎn)，因此，高速鐵路的事故相較于普通鐵路有以下特點(diǎn)：①易造成大量人員傷亡，高速鐵路由于運(yùn)行速度快，制動(dòng)距離長(zhǎng)，因此緊急停車時(shí)很容易造成車廂間擠壓，車輛間的追尾而瞬間造成人員傷亡。②易造成線路長(zhǎng)時(shí)間中斷，由于高速鐵路行車密度大，上下行分隔，一旦發(fā)生事故，極易造成線路的中斷，且由于傷亡較大而使線路中斷時(shí)間較長(zhǎng)。③易發(fā)生“二次事故”，由于高速鐵路為電氣化線路，且橋險(xiǎn)比高，因此事故發(fā)生后極易引起火災(zāi)或者列車脫軌沖出橋面等情況，從而引起二次事故。④易影響社會(huì)和諧穩(wěn)定，且由于上訴三個(gè)特點(diǎn)，一旦發(fā)生高鐵事故，易造成交通堵塞，影響鐵路正常的行車秩序，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，社會(huì)影響大，容易引起國(guó)內(nèi)外媒體輿論的特別關(guān)注和社會(huì)恐慌。同時(shí)如果善后工作處理不及時(shí)或不當(dāng)，容易激化現(xiàn)場(chǎng)矛盾，引發(fā)群體沖突，從而影響社會(huì)的和諧穩(wěn)定。

 

1.2研究現(xiàn)狀

1.2.1高鐵應(yīng)急救援的研究現(xiàn)狀

自第一個(gè)應(yīng)急管理國(guó)際組織一國(guó)際應(yīng)急管理協(xié)會(huì)，成立以來(lái)，與應(yīng)急管理相關(guān)的問題逐漸成為各國(guó)學(xué)者研究討論的熱點(diǎn)，并逐步推廣到各個(gè)領(lǐng)域。

自上90世紀(jì)年代以來(lái)，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家的應(yīng)急救援系統(tǒng)已經(jīng)在社會(huì)維穩(wěn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面起重要作用而逐漸成為整個(gè)國(guó)家的應(yīng)急體系中的重要部分。例如，美國(guó)、歐盟、日本等國(guó)家地區(qū)，都建立了完備的應(yīng)急救援管理體系，其中包括頒布有關(guān)法律法規(guī)、組建監(jiān)管機(jī)構(gòu)、建立指揮體系等方面，形成了一套較為完整的應(yīng)急救援體制和系統(tǒng)，并已逐步建立起標(biāo)準(zhǔn)化的應(yīng)急管理體系，使整個(gè)應(yīng)急管理體系和應(yīng)急救援工作更加科學(xué)化、規(guī)范化。

鐵路作為常用交通工具，是國(guó)家的重要基礎(chǔ)設(shè)施，在運(yùn)輸體系中發(fā)揮重要的作用。而其中高速鐵路作為鐵路運(yùn)輸中的后起之秀，更是鐵路運(yùn)輸?shù)奈磥?lái)。因此關(guān)于鐵路，尤其是高速鐵路的應(yīng)急救援研究顯得十分重要。Rosmuller等探討了鐵路貨物列車在險(xiǎn)道中發(fā)生事故后實(shí)施救援可能性。Krmer等探討了德國(guó)地方鐵路與國(guó)鐵銜接處的事故救援的管理。謝志剛在考慮鐵路應(yīng)急救援的反應(yīng)時(shí)效、覆蓋面積、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及鐵路自身的特點(diǎn)等因素后，建立了鐵路應(yīng)急救援點(diǎn)設(shè)置的數(shù)學(xué)模型。除了在算法模型方面的研究，還有關(guān)于系統(tǒng)構(gòu)建的研究，Roberto等研究了基于分散定位系統(tǒng)的鐵路應(yīng)急管理后備系統(tǒng)，通過(guò)建立列車定位系統(tǒng)、車地通信和數(shù)據(jù)分析等來(lái)構(gòu)建鐵路的應(yīng)急救援系統(tǒng)。王旭陶鵬“根據(jù)近年來(lái)的重大鐵路事故案例，分析事故成因及事故救援特點(diǎn)，提出了高速鐵路動(dòng)車的救援技術(shù)戰(zhàn)術(shù)和措施。馬永剛，于睿劫“在分析了高速鐵路中的應(yīng)急救援指揮通信系統(tǒng)的功能及組成后，提供了成功應(yīng)用的案例。

同時(shí)，發(fā)達(dá)國(guó)家在多年的探索發(fā)展之后，大都形成了符合本國(guó)實(shí)際情況的鐵路應(yīng)急救援管理體系，主要法律法規(guī)、管理機(jī)構(gòu)、救援物資及人員配備、指揮系統(tǒng)等。

 

第2章應(yīng)急救援管理系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)

 

2.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

2.1.1應(yīng)急救援的作用

隨著高速鐵路的快速發(fā)展，盡管科技含量很高，但是由于其自身速度快這一特點(diǎn)，高速鐵路發(fā)生列車脫軌、顛覆、撞車等事故的概率越來(lái)越大，嚴(yán)重影響行車安全。列車在高速行駛狀態(tài)時(shí)，如遇緊急情況，可供改錯(cuò)避免事故的時(shí)間短，方法少，因此極易發(fā)生事故。近年來(lái)發(fā)生的一些重大高速鐵路事故，如表2-1所示。

為了能在事故發(fā)生后及時(shí)的將損失和傷亡降至最低，就需要在事故后幵展積極、正確的應(yīng)急救援。安全生產(chǎn)是進(jìn)行鐵路工作的重要原則，是鐵路部門在運(yùn)輸工作中的一貫方針，因此，在運(yùn)輸組織上，鐵路部門為應(yīng)急救援設(shè)立了應(yīng)急救援隊(duì)、應(yīng)急救援班、應(yīng)急救援列車以及其他一些應(yīng)急救援設(shè)備。開展應(yīng)急救援的目的是在事故發(fā)生后，能在最短的時(shí)間保證救援物資、設(shè)備和人員的到達(dá)，盡可能減少損失，盡快恢復(fù)線路正常狀態(tài)，減少事故對(duì)整個(gè)鐵路系統(tǒng)的影響。在應(yīng)急救援過(guò)程中，應(yīng)急救援的效率將直接影響事故救援的最終效果，因此加強(qiáng)應(yīng)急救援的效率對(duì)降低損失非常重要。

為防患于未然，在積極做好事后處理的同時(shí)，要加強(qiáng)鐵路職工的技術(shù)水平，完善應(yīng)急救援預(yù)案和應(yīng)急救援設(shè)備，盡可能減少事故發(fā)生的可能。綜合而言，應(yīng)急救援就是為了縮短鐵路事故可能延續(xù)的時(shí)間，減輕鐵路事故可能造成的損失，最大程度地保障人民的生命與財(cái)產(chǎn)安全。

 

2.2系統(tǒng)需求分析

作為一個(gè)面向用戶的系統(tǒng)，必須首先了解用戶的需求。根據(jù)軟件工程的理論，系統(tǒng)的需求分析指的是將用戶最初的非形式化的需求轉(zhuǎn)化為滿足用戶要求的、開發(fā)人員可以理解的軟件產(chǎn)品的過(guò)程，它的目的在于確定軟件的功能、性能、可靠性、可用性、接口、約束、環(huán)境等。簡(jiǎn)單而言，系統(tǒng)需求分析就是開發(fā)滿足用戶各種不同需要的系統(tǒng)，即系統(tǒng)能做什么而不是系統(tǒng)怎么做。

為完成上述目標(biāo)必須要對(duì)系統(tǒng)有詳細(xì)的了解，對(duì)系統(tǒng)的需求有詳細(xì)的描述。然而，系統(tǒng)開發(fā)人員不是系統(tǒng)未來(lái)的用戶，系統(tǒng)的需求和約束也沒有扎根于他們的經(jīng)驗(yàn)中，這就導(dǎo)致捕獲需求很困難因此，需求分析也是開發(fā)人員模擬用戶心理，將用戶的需求付諸實(shí)踐的過(guò)程。同時(shí)，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)中必須使用用戶語(yǔ)言來(lái)描繪用戶需求，使用戶能很好的使用開發(fā)者的程序。

需求分析分為兩部分：功能性需求分析和非功能性需求分析。功能性需求分析指的是本系統(tǒng)必須提供哪些服務(wù)。通過(guò)功能性需求分析確定系統(tǒng)必須完成的功能，如本系統(tǒng)的應(yīng)急預(yù)案查詢、地理信息查看等。非功能性需求分析指的是本系統(tǒng)所受的約束。通過(guò)非功能性需求分析確定系統(tǒng)的某些性質(zhì)，如可維護(hù)性等。

2.2.1功能性需求分析

從用戶的角色出發(fā)通過(guò)探尋不同用戶對(duì)本系統(tǒng)的要求來(lái)設(shè)置系統(tǒng)的功能才能讓系統(tǒng)更好的服務(wù)用戶，滿足用戶的需求，發(fā)揮應(yīng)有的功效。在高鐵應(yīng)急救援管理系統(tǒng)中，參與系統(tǒng)的用戶有：需要決策支持的用戶、最終決策人員、系統(tǒng)管理人員。各類用戶對(duì)本系統(tǒng)的需求如下：

1、需要決策支持的用戶的需求分析：需要決策支持的用戶所關(guān)注的是事故發(fā)生后系統(tǒng)所能夠提供的基礎(chǔ)信息。因此，該類用戶對(duì)本系統(tǒng)的需求為事故發(fā)生后通過(guò)本系統(tǒng)能夠得到事故基本信息，如傷亡情況、事發(fā)路段、事故種類等，以此來(lái)確定事故類型、事故等級(jí)、事故地點(diǎn)、事故原因等信息，在系統(tǒng)提供的應(yīng)急預(yù)案庫(kù)中，根據(jù)事故的類型、等級(jí)、地點(diǎn)、原因，查找對(duì)應(yīng)的應(yīng)急救援預(yù)案來(lái)執(zhí)行。為滿足上述需求，系統(tǒng)提供事故現(xiàn)場(chǎng)的圖片查看功能，監(jiān)控視頻播放功能，高鐵線路圖查看功能。

 

第3章系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)........22

3.1系統(tǒng)數(shù)據(jù)組成......22

3.2數(shù)據(jù)模型......23

3.2.1柵格數(shù)據(jù)模型........23

第4章救援資源的優(yōu)化選擇.......38

4.1交通網(wǎng)絡(luò)模型......38

4.2網(wǎng)絡(luò)分析....39

第5章高鐵應(yīng)急救援管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn).......50

5.1系統(tǒng)運(yùn)行界面.......50

5.2現(xiàn)場(chǎng)信息查看.......51

 

第5章高鐵應(yīng)急救援管理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

 

5.1系統(tǒng)運(yùn)行界面

高鐵應(yīng)急救援管理系統(tǒng)涉及鐵路應(yīng)急預(yù)案、鐵路線路屬性等鐵路內(nèi)部資料，為保護(hù)資料安全，因此需要特殊口令才能登錄，登錄界面如圖5-1所示。通過(guò)輸入匹配的用戶名和密碼，進(jìn)入系統(tǒng)。

按照用戶需求，系統(tǒng)分為四個(gè)功能模塊：現(xiàn)場(chǎng)信息查看、應(yīng)急預(yù)案查詢、救援路徑優(yōu)化、事后總結(jié)。各個(gè)功能模塊下設(shè)多個(gè)子模塊，為方便決策者快速查找所需功能，系統(tǒng)設(shè)立導(dǎo)航界面，如圖5-2所示。

 

結(jié)論

本文利用GIS技術(shù)對(duì)高鐵沿線應(yīng)急救援管理系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，主要的工作如下：

1、分析高鐵沿線應(yīng)急救援管理系統(tǒng)用戶的需求，結(jié)合用戶的需求構(gòu)建系統(tǒng)功能模塊和數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)現(xiàn)有軟件進(jìn)行比選，最終選定以ArcGIS為開發(fā)平臺(tái)，利用ArcGIS Engine在Visual Studio 2010中進(jìn)行二次開發(fā)，以C#為編程語(yǔ)言。

2、根據(jù)系統(tǒng)功能模塊，將收集的各種格式的數(shù)據(jù)、資料進(jìn)行分類、整合和格式轉(zhuǎn)化，建立地理數(shù)據(jù)庫(kù)，包括基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)、救援物資數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)庫(kù)，并在ArcGIS中創(chuàng)建AF線沿線地圖，實(shí)現(xiàn)車站、線路、救援資源等的可視化顯示，使用戶能直觀感受，方便決策者決策。

3、利用ArcGIS，在地圖中構(gòu)建包括鐵路、公路、車站、醫(yī)院、公安等在內(nèi)的交通網(wǎng)絡(luò)模型，并對(duì)此模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)分析，得出距離每個(gè)車站時(shí)間最短的醫(yī)院、公安部門、消防部門，并高亮顯示兩者間的最優(yōu)路徑。

4、使用C#語(yǔ)言，完成高鐵沿線應(yīng)急救援管理系統(tǒng)的開發(fā)，將文字、圖片、視頻、CAD、電子地圖等資料整合，實(shí)現(xiàn)以下功能：系統(tǒng)的地圖、圖片、視頻、列車信息等的查看；應(yīng)急預(yù)案按事故形態(tài)、事故等級(jí)、事故路段、事故原因以及綜合查詢；查看目標(biāo)車站或事故點(diǎn)最近醫(yī)院、公安部門、消防部門以及救援列車、救援資源，并顯示最優(yōu)路徑；事故后對(duì)應(yīng)急預(yù)案的修改和新增。

5、本系統(tǒng)在應(yīng)急救援的決策中起輔助作用，方便決策者快速查看相關(guān)信息并得出最優(yōu)方案，提高應(yīng)急救援的效率，降低事故引起的損失，同時(shí)提高了鐵路的信息化程度。
 

參考文獻(xiàn):

[1] 陶鵬.  高速列車交通事故應(yīng)急救援對(duì)策研究[J]. 中國(guó)公共安全(學(xué)術(shù)版). 2012(03)
[2] 王旭.  對(duì)高速鐵路事故原因分析及救援的探討[J]. 中國(guó)應(yīng)急救援. 2012(04)
[3] 馬永剛,于睿劼.  應(yīng)急救援指揮通信系統(tǒng)在高速鐵路中的應(yīng)用[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào). 2011(30)
[4] 韓瑋.  覆車之鑒:國(guó)外鐵路救援啟示[J]. 決策探索(上半月). 2011(10)
[5] 杭東.  國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家如何防范高鐵事故[J]. 生命與災(zāi)害. 2011(09)
[6] 趙華.  國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家高鐵安全管理經(jīng)驗(yàn)之鑒[J]. 湖南安全與防災(zāi). 2011(09)
[7] 李濤,郭風(fēng)冬.  高速鐵路防災(zāi)系統(tǒng)建設(shè)的思考[J]. 內(nèi)蒙古科技與經(jīng)濟(jì). 2011(13)
[8] 李管良.  高速鐵路交通事故處置對(duì)策思考[J]. 武警學(xué)院學(xué)報(bào). 2010(12)
[9] 張學(xué)兵,樊艷,張繼峰.  鐵路防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)在京津城際鐵路中的應(yīng)用[J]. 中國(guó)鐵路. 2009(11)
[10] 張莉艷,李平,劉春煌.  鐵路應(yīng)急預(yù)警信息共享的研究[J]. 鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2009(08)


本文編號(hào)：10265