【精编】城市轨道交通运营安全保障技术概述

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1、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

2、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

3、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

4、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

5、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在城市管理中的应用 GIS在城市管理中的应用 GIS用于道路交通管理 3 2 2地理信息系统的组成 作

6、用 1 硬件和软件为地理信息系统建设提供环境 2 数据是GIS的重要内容 3 方法是为GIS建设提供解决方案 4 人员是系统建设中的关键和能动性因素 直接影响和协调其他几个组成部分 1 数据输入 是指将地图数据 物化遥感数据 统计数据和文字报告等输入 转换成计算机可处理的数字形式的各种功能 2 数据编辑与处理 主要包括图形编辑和属性编辑 属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成 图形编辑主要包括拓扑关系的建立 图形编辑 图形整理 图幅拼界 图形变换 投影变换 误差校正等功能 3 数据的有效组织与管理 是GIS系统应用成功与否的关键 主要提供空间与非空间数据的存储 查询检索 修改和更新的能力 数据

7、结构确定后 在空间数据的存储与管理中 关键是确定应用系统空间与属性数据库的结构以及空间与属性数据的连接 4 空间查询与分析 是GIS最具魅力的功能 也是GIS有别于其他信息系统的本质特征 GIS的空间分析可分为三个层次的内容 空间检索 空间拓扑叠加分析 空间模型分析 5 可视化表达与输出 中间处理过程和最终结果的可视化表以人机交互的方式选择显示的对象与形式 除以上五大功能外 还有用户接口模块 用于接收用户的指令 程序 或数据 是用户和系统交互的工具 3 3智能视频监控技术 1 智能监控技术的来源来源于计算机视觉技术 作为人工智能研究的一个分支 是一项新兴的安防技术 有着广阔的发展前景 2 智能

8、监控技术是指利用计算机视觉的方法 在不需要人为干预的情况下 通过对视频顺序列进行实时自动分析 实现对目标的定位 识别和跟踪 并在此基础上进行行为分析 以达到完成日常管理和对异常情况预警的目的 3 基本智能监控系统的组成主要由视频数据采集 视频数据编码 视频数据传输机数据分析处理和异常行为报警等部分组成 3 3 1智能视频监控技术的产生 为什么需要智能视频监控 在传统的闭路电视监控模式下 保安人员需要监视太多的视频画面 远远超出人的接受能力 导致实际监控效果低下 实验结果表明 在盯着视频画面仅仅22分钟之后 人眼将对视频画面里95 以上的活动信息视而不见 因此我们需要智能视觉监控来改善监控效果

9、同时减轻保安人员的负担 3 3 1智能视频监控技术的产生 传统的视频监控系统与设备虽然在功能和性能上得到了极大的提高 但是仍然受到了些固有因素的限制 从而导致整个系统在安全性和实用性方面仍然没有达到人们期望 具有的制约因素如下 1 人类自身的弱点在很多情况下 人类并非是一个可以完全信赖的观察者 无论是观看实时的视频流还是观看录像回放 由于自身生理上的弱点 人类经常无法察觉安全威胁 从而导致漏报想象的发生 2 监控时间视频监控不能系统很少会按照1 1的比例为监控摄像机配置监视器 这意味着对于那些机场 地铁等大型的视频监控系统来讲 各个监控点并非时刻处于监控当中 3 误报和漏报误报和漏报是目前视频

10、监视系统中最常见的两大问题 漏报是指在安全点发生了某种安全威胁 但该威胁并没有被监控系统或安全人员发现 误报是指位于监控点的安全活动被误认为安全威胁 从而产生错误的报警 漏报会产生非常危险的后果 而误报会浪费人力物力 这两种问题都会降低人们对监控系统的信任 从而降低监控系统的应用价值 4 数据与分析困难报警发生后要对监控录像进行分析 而漏报和误报更加重了进行数据分析的工作负担 另外安全人员经常被要求找出与报警事件相关的录像资料 找到肇事者 确定责任或评估该事件的安全威胁程度 传统视频监控缺乏智能因素 录像数据无法被有效的分类存储更不要说是智能分析 因此数据分析及其耗时 5 响应时间长由于传统的

11、视频监控系统通常在安全威胁发生时做出的响应和处理都比较慢 很多情况下会影响到多个安全相关的部门在最短的时间内协调配合 共同处理危机 这时监控系统的响应速度将直接关系到用户的人身或财产的损失情况 为了解决上述导致视频监控效率低下的问题 人们尝试把计算机视觉中的相关技术引入到视频监控中 从而发展起来的新型视频监控技术 智能视频监控 3 3 2智能视频监控的关键技术及优势 所谓智能视频监控 就是指采用智能视频分析算法 利用计算机视觉技术对视野范围内的目标进行行为分析和内容提取 当发现符合某种规则的行为 如越界 游荡 滞留等 发生时 自动发出提示信号 采取特定的对应措施 如声光报警 移动监测并记录 或

12、通知监控人员进行人工干预等 智能视频分析技术 智能视频监控的关键技术 分为五部分 1 动态视频目标检测定位2 动态视频目标跟踪3 动态视频目标分类识别4 行为理解与描述5 异常事件分析智能视频监控系统较以往的视频监控系统有很大的区别 在很大程度上弥补了普通视频监控的缺陷 变被动的监控为主动识别 全天候可靠监控 减少了误报漏报 将监控人员从 目不转睛 和主观的分析判断中解放出来 见图示 3 3 3智能视频监控的应用与发展 智能视频监控系统的应用主要分为两大类 1 安全相关类应用安全相关类的应用主要包括 高级视频移动侦查 物体追踪 人脸识别 车辆识别 非法滞留等 目前 智能视频监控系统已经在高端的

13、安防市场有了多年应用 如地铁 机场 监狱 军事基地和其他大型基础设施中 2 非安全相关类应用这类应用主要有 人数计算 人群控制 注意力控制和交通流量控制等 智能视频监控的应用与发展 3 4仿真技术 一 仿真的概念仿真 是利用模型实现系统中发生的本质过程 并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统 又称之为模拟 仿真的基本思想 是利用物理的或数学的模型来类比模仿现实过程 以寻求对真实过程的认识 它所遵循的基本原则是相似性原理计算机仿真技术 是利用计算机科学和技术的成果建立被仿真的系统模型 并在某些实验条件下对模型进行动态实验的一门综合性技术 仿真技术用于军事研究 北京奥运会开幕式智能模拟仿

14、真 3 4 1仿真技术的特点 1 便于重复进行试验 便于控制参数 时间短 代价小 2 可以在真实系统建立起来之前 预测其行为效果 从而可以从不同结构或不同参数的模型结果中选择最佳模型 3 对于缺少解析表示的系统 或虽有解析表示但无法精确求解的系统 可以通过仿真获得系统运行的数值结果 4 对于随机性系统 可以通过大量的重复试验 获得其平均意义上的特性指标 正是由于计算机仿真技术具备以上特点 计算机仿真技术被广泛的应用于城市轨道交通车务 机务 公务 电务等各个领域 3 4 2计算机仿真的适用范围 计算机仿真技术适用于解决以下问题 1 难以用数学公式表示的系统 或没有建立和求解数学模型的有效方法 2

15、 虽然可以用解析的方法解决问题 但数字的分析与计算过于复杂 这时计算机仿真可能提供简单可行的求解方法 3 希望能在短时间内观察到系统发展的全过程 以估计某些参数对系统行为的影响 4 难以在实际环境中进行试验和观察时 计算机仿真是唯一可行的方法 例如地铁脱轨的研究 5 需要对系统或过程进行长期运行比较 从大量方案中寻找最优方案 本章小结 本章介绍了地理信息系统技术 智能视频监控技术及计算机仿真技术的功能及应用 这些技术已广泛应用于各行业 同时也是城市轨道交通运营安全保障的技术基础 思考题 1 查阅资料 分析智能视频监控的应用与发展 2 仿真技术的特点是什么 3 计算机仿真适应的范围 作业题 1 地理信息系统的主要功能是什么 2 城市轨道交通运营安全保障的技术基础有哪些 3 计算机仿真技术的一般步骤有哪些 4 地理信息系统的组成部分有哪些