城市轨道交通运营安全保障技术概述

第三章城市轨道交通运营安全保障技术本章学习重点1.地理信息系统（GIS）技术；2.智能视频监控技术；3.仿真技术的特点；4.计算机仿真的适用范围；5.计算机仿真技术的一般步骤。3.1安全保障技术基础

城市轨道交通作为城市中旅客运输的主要载体，其安全一直是人们所关注的焦点，但安全事故仍时有发生，根据城市轨道交通的特点来分析，容易引发城市轨道交通安全问题的情况有以下几个方面：

1.列车开行密度大，导致列车相撞等运行事故发生的几率也增大；（罗马地铁追撞事故）

2.车站及列车内旅客密度大，旅客流通量大容易引发旅客人身安全问题（1）过于拥挤，旅客与列车体等接触容易烫伤、触电；（2）旅客密度大，上下车拥挤易发生踩伤或挤伤旅客（2013.2.26湖北老河口小学生踩踏事件）（3）人多导致车内空气流通差弱体质旅客容易窒息，容易传播疾病；（4）客密度大，导致治安问题的出现。盗窃、性骚扰；（5）人群密集容易成为恐怖分子袭击的目标。（韩国大邱地铁纵火案视频）（6）自杀问题越来越严重，近年来城市轨道内自杀事件频繁发生。1995-2003年底上海轨道交通发生65起自杀性伤亡事故，其中17人被救起，48人自杀身亡，也就是说，平均每年有8起地铁自杀性伤亡事故发生。（图示）3.城市轨道交通特别的地理位置及封闭性的特点易产生的问题：（1）恶略天气对城市轨道交通的影响较为严重，出现防风、防滑、排水问题；（2）由于它封闭性的特点加之基础设施不够完善，如部分车站没有卫生间造成伤亡事故由上述分析看，安全问题的产生与繁重的旅客运输任务及城市轨道交通系统自身的特点紧密相关，而这些又是无法改变的事实。因此，提高城市轨道交通的安全性应以安全事故为对象，从事故的防范、监控、处理三方面全面入手，充分采用GIS、状态获取、；客流预测、列车绝对定位，仿真等技术建立起完善的安全保障技术体系。原因：事后罗马地铁立即展开了调查，有关调查结果及事故原因分析如下：受损两列车皆为上线不到一年的新车，目前尚无机件故障迹象。基本排除车辆故障原因导致事故的发生。根据肇事列车司机员与行控中心的通联记录与地铁公司人员表示，司机是接获行控中心指示越过红灯继续前进（当运量较大时，类此调度命令可被接受）。司机员被授权的命令是保持警觉以最大时速15公里行进，事故后经调查证明列车追撞时之时速度约30公里）该国运输部已成立项目委员会深入调查。首要之务则为解读肇事列车之行车纪录器数据（黑匣子）

2013.2.26湖北老河口小学生踩踏事件2012.8.26上海轨交6号线一男子跳轨遭列车撞击手臂被碾

2013.3.6晚8点左右，上海轨道交通2号线陆家嘴站发生乘客跳轨事件，一名男子当场身亡，地铁运行受到短时影响。

类似的事件在年初五也曾发生，一名女子跳轨当场身亡。

事发后，网友纷纷发帖呼吁，地铁方面加快半封闭站台改造为全封闭的屏蔽门，从技术上杜绝跳轨自杀事件的发生。来源东方网)

3.2地理信息系统（GIS）技术3.2.1地理信息技术的概念地理信息技术是一门及计算机科学、地理学、环境科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴的边缘学科又称为资源环境信息系统。是在计算机硬件、软件系统的支持下以地理数据库为基础采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据，为地理研究和地理决策服务的空间信息系统。1.地理信息技术：指获取、管理、分析和应用地理空间信息的现代技术的总称。2.地理信息系统：就是综合处理和分析地理空间数据的一种技术系统。人造卫星上天GIS用于城市居民服务GIS在城市管理中的应用GIS在在城市市管理理中的的应用用GIS用于道路交通管理3.2.2地地理理信息息系统统的组组成作用：：1.硬硬件和和软件件为地地理信信息系系统建建设提提供环环境；；2.数数据是是GIS的的重要要内容容；3.方方法是是为GIS建设设提供供解决决方案案；4.人人员是是系统统建设设中的的关键键和能能动性性因素素，直直接影影响和和协调调其他他几个个组成成部分分。1.数数据输输入：是指将将地图图数据据、物物化遥遥感数数据、、统计计数据据和文文字报报告等等输入入、转转换成成计算算机可可处理理的数数字形形式的的各种种功能能。2.数数据编编辑与与处理理：主要包包括图图形编编辑和和属性性编辑辑。属属性编编辑主主要与与数据据库管管理结结合在在一起起完成成，图图形编编辑主主要包包括拓拓扑关关系的的建立立、图图形编编辑、、图形形整理理、图图幅拼拼界、、图形形变换换、投投影变变换、、误差差校正正等功功能。。3.数数据的的有效效组织织与管管理，，是GIS系系统应应用成成功与与否的的关键键，主主要提提供空空间与与非空空间数数据的的存储储、查查询检检索、、修改改和更更新的的能力力。数数据结结构确确定后后，在在空间间数据据的存存储与与管理理中，，关键键是确确定应应用系系统空空间与与属性性数据据库的的结构构以及及空间间与属属性数数据的的连接接。4，空空间查查询与与分析析：是GIS最最具魅魅力的的功能能，也也是GIS有别别于其其他信信息系系统的的本质质特征征。GIS的空空间分分析可可分为为三个个层次次的内内容：：空间间检索索、空空间拓拓扑叠叠加分分析、、空间间模型型分析析。5.可视化化表达与输输出：中间处理过过程和最终终结果的可可视化表以以人机交互互的方式选选择显示的的对象与形形式。*除以上五五大功能外外，还有用用户接口模模块，用于于接收用户户的指令、、程序、或或数据，是是用户和系系统交互的的工具。3.3智智能视频频监控技术术1.智能监监控技术的的来源来源于计算算机视觉技技术，作为为人工智能能研究的一一个分支，，是一项新新兴的安防防技术，有有着广阔的的发展前景景。2.智能监监控技术是指利用计计算机视觉觉的方法，，在不需要要人为干预预的情况下下，通过对对视频顺序序列进行实实时自动分分析，实现现对目标的的定位、识识别和跟踪踪，并在此此基础上进进行行为分分析，以达达到完成日日常管理和和对异常情情况预警的的目的。3.基本智智能监控系系统的组成成主要由视频频数据采集集、视频数数据编码、、视频数据据传输机数数据分析处处理和异常常行为报警警等部分组组成。3.3.1智智能视频频监控技术的的产生为什么需要智智能视频监控控“在传统的闭路路电视监控模模式下，保安安人员需要监监视太多的视频画画面，远远超超出人的接受受能力，导致实际监控控效果低下。。实验结果表表明，在盯着着视频画面仅仅22分钟之后，人眼将将对视频画面面里95%以上的活动信息视而不见。因此我们需需要智能视觉觉监控来改善善监控效果，，同时减轻保保安人员的负负担。”3.3.1智智能视频频监控技术的的产生传统的视频监监控系统与设设备虽然在功功能和性能上上得到了极大大的提高，但但是仍然受到到了些固有因因素的限制，，从而导致整整个系统在安安全性和实用用性方面仍然然没有达到人人们期望，具具有的制约因因素如下：1.人类类自身的弱点点在很多情况下下，人类并非非是一个可以以完全信赖的的观察者，无无论是观看实实时的视频流流还是观看录录像回放，由由于自身生理理上的弱点，，人类经常无无法察觉安全全威胁，从而而导致漏报想想象的发生。。2.监控控时间视频监控不能能系统很少会会按照1:1的比例为监监控摄像机配配置监视器，，这意味着对对于那些机场场、地铁等大大型的视频监监控系统来讲讲，各个监控控点并非时刻刻处于监控当当中。3.误报报和漏报误报和漏报是是目前视频监监视系统中最最常见的两大大问题。漏报报是指在安全全点发生了某某种安全威胁胁，但该威胁胁并没有被监监控系统或安安全人员发现现。误报是指指位于监控点点的安全活动动被误认为安安全威胁，从从而产生错误误的报警。漏漏报会产生非非常危险的后后果，而误报报会浪费人力力物力，这两两种问题都会会降低人们对对监控系统的的信任，从而而降低监控系系统的应用价价值。4.数据据与分析困难难报警发生后要要对监控录像像进行分析，，而漏报和误误报更加重了了进行数据分分析的工作负负担。另外安安全人员经常常被要求找出出与报警事件件相关的录像像资料，找到到肇事者、确确定责任或评评估该事件的的安全威胁程程度。传统视视频监控缺乏乏智能因素，，录像数据无无法被有效的的分类存储更更不要说是智智能分析，因因此数据分析析及其耗时。。5.响应时时间长由于传统的视视频监控系统统通常在安全全威胁发生时时做出的响应应和处理都比比较慢，，很很多情况下会会影响到多个个安全相关的的部门在最短短的时间内协协调配合，共共同处理危机机。这时监控控系统的响应应速度将直接接关系到用户户的人身或财财产的损失情情况。为了解决上述述导致视频监监控效率低下下的问题，人人们尝试把计计算机视觉中中的相关技术术引入到视频频监控中，从从而发展起来来的新型视频频监控技术———智能视频频监控。3.3.2智智能视频频监控的关键键技术及优势势所谓智能视频频监控，就是是指采用智能能视频分析算算法，利用计计算机视觉技技术对视野范范围内的目标标进行行为分分析和内容提提取，当发现现符合某种规规则的行为（（如越界、游游荡、滞留等等）发生时，，自动发出提提示信号，采采取特定的对对应措施（如如声光报警、、移动监测并并记录）或通通知监控人员员进行人工干干预等。智能视频分析析技术（智能能视频监控的的关键技术））分为五部分分：1.动态视频频目标检测定定位2.动态视频频目标跟踪3.动态视频频目标分类识识别4.行为理解解与描述5.异常事件件分析智能视频监控控系统较以往往的视频监控控系统有很大大的区别，在在很大程度上上弥补了普通通视频监控的的缺陷，变被被动的监控为为主动识别。。全天候可靠靠监控，减少少了误报漏报报，将监控人人员从“目不不转睛”和主主观的分析判判断中解放出出来。（见图示）3.3.3智智能视频频监控的应用用与发展智能视频监控控系统的应用用主要分为两两大类：1.安全相关类应应用安全相关类的的应用主要包包括：高级视视频移动侦查查、物体追踪踪、人脸识别别、车辆识别别、非法滞留留等。目前，，智能视频监监控系统已经经在高端的安安防市场有了了多年应用，，如地铁、机机场、监狱、、军事基地和和其他大型基基础设施中。。2.非安全全相关类应用用这类应用主要要有：人数计计算、人群控控制、注意力力控制和交通通流量控制等等。智能视频监控控的应用与发发展3.4仿仿真技术一、仿真的概概念仿真：是利用模型型实现系统中中发生的本质质过程，并通通过对系统模模型的实验来来研究存在的的或设计中的的系统。又称称之为模拟。。仿真的基本思思想：是利用物理的的或数学的模模型来类比模模仿现实过程程，以寻求对对真实过程的的认识。它所所遵循的基本本原则是相似似性原理计算机仿真技技术：是利用计算机机科学和技术术的成果建立立被仿真的系系统模型，并并在某些实验验条件下对模模型进行动态态实验的一门门综合性技术术。仿真技术用于军事研究北京奥运会开幕式智能模拟仿真3.4.1仿仿真技术术的特点1.便于重复复进行试验；；便于控制参参数；时间短短、代价小。。2.可以在在真实系统建建立起来之前前，预测其行行为效果，从从而可以从不不同结构或不不同参数的模模型结果中选选择最佳模型型。3.对于缺少少解析表示的的系统，或虽虽有解析表示示但无法精确确求解的系统统，可以通过过仿真获得系系统运行的数数值结果。4.对于随机机性系统，可可以通过大量量的重复试验验，获得其平平均意义上的的特性指标。。正是由于计算算机仿真技术术具备以上特特点，计算机机仿真技术被被广泛的应用用于城市轨道道交通车务、、机务、公务务、电务等各各个领域。3.4.2计计算机仿仿真的适用范范围计算机仿真技技术适用于解解决以下问题题：1.难以用数学公公式表示的系系统，或没有有建立和求解解数学模型的的有效效方法。2.虽然可以用解解析的方法解解决问题，但但数字的分析析与计算过于于复杂，这时时计算机仿真真可能提供简简单可行的求求解方法。3.希望能在短时时间内观察到到系统发展的的全过程，以以估计某些参参数对系统