基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法，属于城轨交通运行控制技术领域。该方法基于城市轨道交通历史运营事故数据，确定系统风险节点及各风险节点间的关联关系，构建事故关联网络；然后构建所述事故关联网络的风险控制目标函数；最后根据分层递阶循环控制理论，计算所述风险控制目标函数的熵值；利用所述熵值的最小值对应的风险控制策略对系统风险进行管控。本发明专利技术考虑了不同风险节点具有不同的属性信息，提供一种风险管控策略，提高了风险控制的精确度，使得风险链路在事故发生前被切断，降低了风险发生的几率，从全局的角度出发决策，能够有效协调系统各层级间的相互作用关系，得出最优的控制结果，实现系统安全。

Risk Management and Control Method of Urban Rail Transit System Based on Hierarchical Cycle Control

【技术实现步骤摘要】
基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法
本专利技术涉及城轨交通运行控制
，具体涉及一种基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法。
技术介绍
城市轨道交通的安全运营是由各设施设备共同作用而形成的一种复杂状态。在各种城市轨道交通设施设备中，能够被人所控制的最小结构我们称为风险节点，在城市轨道交通复杂系统中存在海量的风险节点。不同的风险节点具有不同的属性信息，而且各个属性信息之间存在相互的关联关系。因此，在海量风险节点中，某一因素的改变将会对系统造成不可预料的影响，同样对单一因素的人为控制结果将会因为复杂相互作用而偏离控制目标。城市轨道交通安全管理一直以来采取历史经验与运维相结合的管理技术。通过构建矩阵式管理体系，获取完整的人、机、环、管、治、控、救的矩阵式风险节点矩阵。针对风险节点，通过将安全关前移的手段，使得风险链路在事故发生前被切断。但是当风险链发展未被有效控制，风险突破安全关发展为事故时，如何有效预防风险、控制风险、切断风险链路，如何确保系统的整体安全，是值得思考的。因此需要提出一种方法，既从全局的角度出发决策，又协调系统各层级间的相互作用关系，得出最优的控制结果，实现系统安全。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法，以解决上述
技术介绍
中存在的风险节点耦合关系复杂造成风险突破安全关后难以控制的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：本专利技术提供的一种基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法，包括如下流程步骤：步骤S110：基于城市轨道交通历史运营事故数据，确定系统风险节点及各风险节点间的关联关系，构建事故关联网络；步骤S120：构建所述事故关联网络的风险控制目标函数；步骤S130：根据分层递阶循环控制理论，计算所述风险控制目标函数的熵值；利用所述熵值的最小值对应的风险控制策略对系统风险进行管控。优选的，所述步骤S110具体包括：基于分析人、机、环境、管理城市轨道交通子系统，确定所述事故关联网络的风险节点P，风险节点n之间有序排列的集合Pn＝{P1,P2,P3...,Pn}定义为事故处置节点序列，该序列描述事故发生发展的节点顺序。优选的，所述步骤S120具体包括：m表示控制单元，n表示控制单元m内的风险节点，表示控制单元m内风险p导致风险节点n的关键属性值下降程度，表示控制单元m内风险p导致节点n的事故影响范围，ρ表示风险节点失效阈值，则系统的风险控制目标函数为：其中，N表示控制单元内的风险节点总数，M表示控制单元的总数，表示系统风险节点处于受控状态约束。优选的，所述步骤S130具体包括：处置事故发生发展的节点顺序Pn＝{P1,P2,P3...,Pn}的对象是控制单元m，CPm(number,R)表示m控制能力矩阵，number表示最大风险节点数量，R表示风险节点的最大控制限度，则控制单元控制能力约束为：CPm(number,R)∈{CP(0,0),CP(nmax,Rmax)}；设表示控制单元m内风险p导致风险节点n风险状态的处置结果，将该处置结果与事故风险节点的事故后果进行对比，得到事故处置偏差度将事故处置偏差度作为下一次闭环控制的优化参数，下一次的控制目标函数更新为：当时，优化停止，系统完成闭环控制。本专利技术有益效果：考虑了不同风险节点具有不同的属性信息，提供一种风险管控策略，提高了风险控制的精确度，使得风险链路在事故发生前被切断，降低了风险发生的几率，能够有效预防风险、控制风险、切断风险链路，从全局的角度出发决策，能够有效协调系统各层级间的相互作用关系，得出最优的控制结果，实现系统安全。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所述的由电气火灾为引发事故的风险节点的事故关联网络结构图。图2为本专利技术实施例所述的分层递阶循环控制理论的城轨运行控制系统的风险管控系统结构图。图3为本专利技术实施例所述的基于分层递阶循环控制理论的风险管控工作原理框图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的模块。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。为便于对本专利技术实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且实施例并不构成对本专利技术实施例的限定。本领域普通技术人员应当理解的是，附图只是一个实施例的示意图，附图中的部件或装置并不一定是实施本专利技术所必须的。实施例本专利技术实施例以某地铁站风机电控柜起火事故为例，对基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法进行解释说明。环控电控室内车站主排风机电控柜发生电气起火冒烟，烟气蔓延至该站站厅附属用房及公共区，造成列车通过7列、该地铁站封站、换乘通道封闭。事故处置流程：综控室FAS主机报警，车站综控员和值班站长通过FAS图形工作站确认报警房间为车站站厅层东侧附属用房区域内的环控电控室。值班站长与两名综控员携带灭火器、消防应急包、手台、应急灯、房间钥匙等赶赴现场，发现电器柜有冒烟起火现象。综控员使用灭火器进行扑救，初期火情得到控制，但现场具有大量浓烟。值班站长利用手台与综控室取得联系，启动预案，同时室内综控员上报环调、机电。微型消防站消防人员携带灭火器赶赴现场实施扑救，但现场存在大量浓烟，无法看清着火点状态。综控员报站区同时报火警119，启动排烟风机，与行调、运三调度室取得联系并汇报事故情况。机电工作人员到达后，由于现场烟雾大，温度高，无法进入房间关闭风机电控柜电源，要求供电对环控控制室进行停电，综控员与供电值班室取得联系后，供电停电。119消防员到达现场，值班站长与行调申请上下行列车通过，得到行调命令后，该地铁站内外环列车通过，同时该站停止换乘。事故分析：主排风机控制柜内RS485接口电源装置长期带电过热，材质为非阻燃材料，缺乏本体保护功能，且该产品为非工业级产品。该设备不符合工业级使用要求，缺乏相应的阻燃材料保护。事故发生时间为冬季，天气寒冷、多风、干燥。此外故障修的运维模式忽略了部件寿命以及自然损坏概率。由于管理原因以及设施设备自身属性而产生的风险点未被纳入管理体系。当事故发生之后，不同级别控制单元采取各自应急预案，但效果有限，随着火势的增大，控制能力不足以切断风险传播，小范围的火情发展为大面积的停运，最后呼叫消防车到场才得以控制。首先根据专家知识库，对电气火灾事故，处置的首要措施是切断电源；其次本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法，其特征在于，包括如下流程步骤：步骤S110：基于城市轨道交通历史运营事故数据，确定系统风险节点及各风险节点间的关联关系，构建事故关联网络；步骤S120：构建所述事故关联网络的风险控制目标函数；步骤S130：根据分层递阶循环控制理论，计算所述风险控制目标函数的熵值；利用所述熵值的最小值对应的风险控制策略对系统风险进行管控。

【技术特征摘要】
1.一种基于分层递阶循环控制的城市轨道交通系统风险管控方法，其特征在于，包括如下流程步骤：步骤S110：基于城市轨道交通历史运营事故数据，确定系统风险节点及各风险节点间的关联关系，构建事故关联网络；步骤S120：构建所述事故关联网络的风险控制目标函数；步骤S130：根据分层递阶循环控制理论，计算所述风险控制目标函数的熵值；利用所述熵值的最小值对应的风险控制策略对系统风险进行管控。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S110具体包括：基于分析人、机、环境、管理城市轨道交通子系统，确定所述事故关联网络的风险节点P，风险节点n之间有序排列的集合Pn＝{P1,P2,P3...,Pn}定义为事故处置节点序列，该序列描述事故发生发展的节点顺序。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤S120具体包括：m表示控制单元，n表示控制单元m内的风险节点，表示控制单元m内风险p导致风险节点n的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳辉，郝伯炎，贾利民，李曼，何志超，赵晨阳，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11