开题报告-11.23.2.doc

文中数字及英文字母一律采用Times New Roman字体。写作完成后选中全文，把字体选为该字体即可。硕士研究生学位论文黑体，三号，加粗，不需要第二行，则通过“表格”菜单删除开题报告题目：基于关联规则数据分析的城市轨道交通应急调度指挥系统设计页面设置装订线留1厘米，位置在左边，页边距左右均为2厘米。仿宋CB2312，四号，加粗学 院：管理学院专 业：技术经济及管理学 号：M030412108姓 名：王华导 师：刘志钢日 期：2013年11月17日研 究 生 处 制宋体，五号，1.25倍行间距，首行缩进2字符，500字左右摘 要上海的城市轨道交通线路已经进入网络化时代，给上海带来了巨大的经济和社会效益，但是网络化后的城市轨道交通一旦发生安全事故和故障，会造成大范围的客流影响、带来重大人身和经济损失，甚至造成整个城市的交通瘫痪，因此对城市轨道交通的安全和应急系统的建设也日益受到重视。上海目前的应急调度指挥模式基本上是“人工”模式，在这种模式下，在城市轨道交通突发事件时，行车调度员应急调度决策的正确性及高效性直接关系到应急处置的效率及突发事件影响期间的运营安全。为实现城市轨道交通应急调度决策的准确化、高效化，应急调度指挥模式由目前的“人工”向未来的“自动化”的转变不可避免。本文立足上海目前的城市轨道交通发展现状，首先对上海应急调度指挥和管理的现状进行了说明，指出了目前应急调度体系的缺点和问题。其次，本文对城市轨道交通应急调度指挥系统实现的总体框架进行了设计，对系统的后台技术体系、软件系统开发、硬件架构组成和终端实现等框架构成进行了设计。再次，本文对系统的后台技术体系进行了重点说明。系统首先借助改进的关联规则数据挖掘方法对上海城市轨道交通近三年的故障数据进行分析和处理，对事故故障类别进行划分以及对风险等级进行判定，以此为基础对故障原始数据进行标准化处理。最后，本文利用Microsoft Visual Studio 2005编程软件对系统功能进行了实现，介绍了系统故障时间预警子系统、故障应急处置子系统和故障信息管理子系统等子系统的功能实现。宋体，五号，关键词数量4-6个，用逗号分隔，末尾不打标点符号关键词：城市轨道交通，应急指挥调度系统，关联规则，后台系统数据分析正 文标题，黑体，小四号，左对齐1. 选题的来源、背景和意义1.1 选题的来源本文源自作者导师的“城市轨道交通智能应急调度指挥系统设计与开发”项目，针对上海城市轨道交通应急指挥调度模式的现状，设计与开发城市轨道交通智能应急调度指挥系统。作者利用上海申通地铁公司总调所提供的上海地铁近三年的行车调度日志等原始数据，使用数据挖掘方法对上海地铁网络故障进行分析和分类，并以此为基础对城市轨道交通应急调度指挥系统进行了设计。1.2选题的背景1.2.1城市轨道交通发展现状城市轨道交通具有运能高、污染低、平均能耗低、社会效益明显安全度高等优点，能有效的防控环境污染、交通堵塞、高交通能耗和城市用地紧张等大城市痼疾，给社会带来巨大的经济和社会效益。据统计，从1863年英国建成第一条地铁线路开始，1888年美国建成第一条有轨电车线路，城市就进入了轨道交通时代。一般来说，城市轨道交通系统主要包括三部分：地铁系统、轻轨交通系统和有轨电车系统。经过一个多世纪的发展，轨道交通已经被证明是作为连接城市主要枢纽的主干交通线最为成功的方式，发达国家很多重要城市都已建设了较为完善和发达的城市轨道交通网络，其在公共交通系统中处于骨干地位。如在东京、伦敦、维也纳、香港等城市中，轨道交通在公共交通方式的分担率占到70%以上。这也是欧洲、日本、美国等国车辆虽多，却很少拥堵的重要原因。随着中国城市化进程的快速发展,城市规模不断扩大,社会经济活动日益频繁,交通需求不断增长,城市交通面临的土地资源短缺、空气污染、交通拥堵等问题愈加突出,优先发展公共交通成为有效缓解一系列城市交通问题的一个重要措施,轨道交通作为一种资源节约型、环境友好型绿色交通工具,具有明显的比较优势，大力发展轨道交通是我国大中城市缓解交通问题的根本途径。北京于1969年开通了国内第一条地铁运营线路，天津、上海等城市分别开通了城市轨道交通运营线路.21世纪以来,我国各大城市的轨道交通已经进入一个新的快速发展时期，以上海、北京、广州为代表的一批特大城市先后规划了较大规模的远景线网并相继建设与投入运营；伴随着上海世博会、北京奥运会、广州亚运会的筹办过程,这三个城市已经成为我国内地城市轨道交通建设的先驱,已逐步迈入世界城市轨道交通最发达的十大城市行列。具备条件的大城市和城市群也纷纷将轨道交通作为优先发展的领域。截至2012年12月31日，中国内地的北京、上海、广州、深圳、南京、天津、重庆、大连、沈阳、长春、成都、武汉、西安、佛山、苏州、杭州、昆明等17个城市共拥有64 条城市轨道交通运营线路，总长运营线路达2008公里，线路平均长度为31.38公里。目前，中国大陆地区已经有122个百万人口以上的城市，而根据地区的发展状况、经济规模、现在以及未来城市发展的交通需求，已经有超过70个以上的城市在开展轨道交通规划及建设的前期工作。据国务院发展研究中心产业经济研究部部长冯飞介绍，根据国务院批准的第一批城市轨道交通项目规划，至2015年的规划线路长度是2400公里，投资规模近7000亿。从目前的趋势来看，城市轨道交通市场正呈现出喷涌的状态。在一线城市中，以2020 年规划为例，北京轨道交通网络总长度就超过700km；上海市轨道交通规划也从2011年运营的506km增加到远期规划的970km的轨道网络。1.2.2国内城市轨道交通应急调度指挥管理现状轨道交通是一个涉及众多部门、运营组织技术非常复杂的大系统，在其日常运营中容易受到大型社会活动、自然灾害、自身故障和人为破坏等等突发事件的影响，容易造成大范围的客流影响、带来重大人身和经济损失，导致交通网络堵塞，运输效率降低甚至造成运输瘫痪等严重后果。而且这些突发事件的发生具有随机性、传递性以及扩散性，一旦事故发生，产生的后果将会十分严重。同时由于轨道交通具有空间狭小，结构紧凑，客流密集，而且运行速度快，一旦发生突发事件，将会给人员的疏散以及相关的应急处置和救援工作的迅速开展带来重大困难。为此，在城市轨道交通突发事件下，如何快速、准确地实施故障处置与救援并维持事件持续期间的运营安全，以尽可能地将突发事件损失降低到最低限度，已成为城市轨道交通运营安全与应急管理领域亟待解决的重大研究课题。城市轨道交通具有专业多、系统多、管理层次多等特点，在运营组织中特别强调各部门各单位的协同性和联动性，使各专业、各子系统和管理层达到准确、高效的协同，并提高服务质量和应急联动效率。这是城市轨道交通运营组织的总体目标。在此总体目标的指导下，集中控制和统一指挥成为城市轨道交通运营组织的必要原则，而行车调度员则是该原则的主要执行者。行车调度工作主要体现在“中枢神经”的作用上，即体现其监督、控制、协调、指挥等功能。行车调度水平直接关系到城市轨道交通运营的效率与安全。其工作的特殊性主要体现在远程监控和控制的作业特性，以及必须通过通信工具来发布命令的方式上。从运营生产的角度，城市轨道交通行车调度员的主要职责包含了2个方面的内容：在常态情况下，确保列车按运行计划有序运行；在异常态情况下（突发事件发生时），协调指挥处理突发事件，确保行车安全，并尽快恢复运营。1.2.2.1常态情况下行车调度职责及流程方法在正常运营中，行车调度的主要职责是监督列车运行情况，按列车运行图的要求指挥行车；并根据客流变化及时调整运力安排，合理使用生产资源，实行昼夜指挥、协调、监督与控制，保障运营安全与质量，确保运营生产的顺利实施。围绕“指挥列车按图行车”的核心目标，以上海轨道交通为例，常态情况下行车调度的作业流程如图1所示。图 1 常态情况下行车调度员行车指挥作业流程列车自动控制系统监督运营状态（线路、列车、信号等）偏离列车运行图系统提示（如早、晚点等）行车调度员做出运行调整决策（基本专业知识）行车调度员电话发布命令（行车调度员、驾驶员、行车值班员）由图1可见，在常态情况下，行车调度员以CATS（中央自动列车监控系统）的工作站、大显示屏、CCTV（闭路电视）等监控设备为基础，监督线路、列车、信号等子系统的运行状态；在及早发现或通过CATS工作站提醒获得关于列车运行偏离计划运行图的情况（如早、晚点）后，行车调度员需要根据基本的专业知识和经验做出运行调整决策（如调整列车停站时间、扣车、催发车、加开备车、载客通过等）；然后通过行车调度电话、行车无线控制台/对讲机等通信工具，向车站行车值班员和驾驶员发布相关调度命令，以尽快恢复列车按图行车。1.2.2.2异常态情况下行车调度职责及流程方法在异常态情况下，行车调度员的主要职责是负责运营事故以及其他运营突发事件的处置、抢险指挥与协调工作，以确保行车安全、减少突发事件的影响与损失、迅速恢复列车正常运行为目标，及时采取一切有效措施控制事件的发展态势。围绕“指挥列车安全行车”的核心目标，以上海轨道列车自动控制系统不能实现正常监控或监控信息无法满足决策需求行车调度电话获取事故故障信息（行车调度员、驾驶员、行车值班员）行车调度员做出应急调度决策（应急知识）行车调度电话发布命令（行车调度员、驾驶员、行车值班员）交通为例，异常态情况下行车调度的作业流程如图2所示。图 2 异常态情况下行车调度员行车指挥作业流程由图2可见，在异常态情况下，由于远程监控的作业特性，行车调度员无法依靠CATS监控设备获得十分全面的事件信息，必须借助行车调度电话等通信工具与行车值班员、驾驶员等现场人员进行沟通，获得详尽的事故故障信息；然后在对大量信息进行融合判断的基础上，依靠其储备的应急处置知识和经验作出应急调度决策，并通过行车调度电话发布相关调度命令。1.2.2.3存在的问题目前行车调度员的压力主要来自于如何确保突发事件下应急指挥调度决策的正确性和高效性。应急调度决策是以行车调度员、行车值班员、驾驶员等运营管理人员对大量人工或自动化信息的采集和交互反馈为基础的。由于受“人”、“设备”、“社会自然环境”等复杂因素的影响，城市轨道交通突发事件类型多种多样，对应着应急调度决策的差异化信息需求以及大量繁琐的应急处置预案。这样的应急调度决策过程对行车调度员而言是一个非常复杂而困难的过程，且重复劳动较多。目前的人工应急调度指挥模式中存在的问题主要体现在以下几方面。（1）行车调度人员方面：根据国内外行业经验，行车调度员的培养需要一个较长的周期。突发事件下的人工应急调度对行车调度员的专业应变能力（应急处置知识或经验）、生理（如疲劳、注意力集中度、分配能力）及心理素质（情绪的紧张性）都有着较高要求，对行车调度员的培养周期和培养质量也相应提出了更高要求。但是，目前我国大城市行车调度员的质量和数量都不能满足快速发展的轨道交通系统运营管理的需求，人员技术“摊薄”是运营方面临的重大问题之一。目前，人工应急调度在不借助自动调度决策支持系统的情况下，主要凭借过去的经验进行决策操作，使调度员个人劳动强度和精神压力过大，易受人为及外部环境的影响，会导致应急处置决策效率低下、不够合理，甚至盲目。（2）信息的交换量及交换方式：在突发事件下，行车调度员为了获得应急处置决策所需要的信息，需要进行多层次、多流向、多信息点的信息交换。这种信息交换频繁且复杂，在交换时间和方式上都有严格的要求。应急调度系统的效率及安全，在很大程度上取决于信息传递和反馈的及时性、可靠性。目前，我国大城市的行车调度人员主要依靠行车调度电话、对讲机等通信工具发布调度命令或获取现场信息。在突发事件下，这种电话交互方式一方面导致行车调度工作强度大，另一方面容易造成通信阻塞、信息遗漏或误判（错报或错记）等风险，也容易导致应急调度决策的不可靠或失误。因此，目前的纯人工应急调度指挥模式已难以满足突发事件下对轨道交通高运营安全和应急处置效率的要求，迫切需要面向行业重大现实需求，设计与开发一套自动应急调度指挥系统来辅助调度人员在突发事件下储存与管理海量事故故障信息和快速做出处置决策。1.3选题的意义1.3.1选题的理论意义城市轨道交通系统由于线路运行相对独立，并且运行过程与人和环境交互，对机电自动化设施及设备高度依赖，因此其运营过程具备高可靠性的同时又存在遭遇突发事件的脆弱性。在突发事件下，行车调度指挥作为整个应急处置系统的“大脑中枢”，其应急凋度决策的准确性及高效性直接关系到系统应急处置的时效性及突发事件影响期间的运营安全性。在以上分析中看出，目前的应急调度决策是以行车调度员、行车值班员、驾驶员等运营管理人员对大量人工或自动化信息的采集和交互反馈为基础的，这种高度依赖人的反应的应急调度决策会遇到来自心理问题、生理问题以及信息阻塞等方面的不利因素对人带来的负面影响，从而影响到轨道交通在应急情况下的调度效果。为实现城市轨道交通应急调度决策的准确化、高效化、无纸化，目前的应急调度指挥模式由“人工”向“自动化”的转变不可避免。本文在理论层面总结与分析城市轨道交通应急调度现状流程、问题及发展需求，在此基础上设计城市轨道交通自动化应急调度指挥系统的软件框架结构，为系统的开发、实现和后续优化提供理论思路与方法依据。1.3.2选题的方法意义在本文设计的轨道交通应急调度指挥系统的框架中，后台技术体系作为系统的支撑，是整个系统的重中之重。系统首先对上海申通地铁公司总调度所提供的上海城市轨道交通近三年的行车调度日志资料进行标准化处理，形成标准化的故障数据；然后首次运用改进的关联规则数据挖掘算法对形成的故障数据进行分类和处理，对事故故障类别进行划分；基于对各类事故故障的发生频次及概率统计，分析辨识高频次、高风险等级事故故障，建立高频高危故障数据库；针对高频高危数据库，研究不同类型等级的城市轨道交通应急调度预案信息化管理技术和面向调度管理人员的城市轨道交通事故故障预警技术，从事前防控和事后处置2个层面提高城市轨道交通应急调度的安全和效率。1.3.3选题的实践意义本文设计的城市轨道交通应急度调度指挥系统源于作者的导师刘志钢教授的“城市轨道交通智能应急调度指挥系统”科研项目，从目前国内城市轨道交通应急调度管理的现状出发，为解决城市轨道交通应急调度管理体系中存在的问题，致力于实现城市轨道交通应急调度指挥管理体系从“人工”向“自动化”转变，提高城市轨道交通应急调度的安全和效率。从本文设计的城市轨道交通应急度调度指挥系统的功能来讲，具备应急专家系统、故障时间预警和故障日志管理三大实用功能。应急专家系统存储了大量的事故故障应急预案，其实现终端为应急抢险人员手持移动终端，在发生应急事件时，抢险人员可以通过专家系统的信息交互功能实现与列车驾驶员、调度员和值班员等的信息交互，同时借助专家系统的应急措施指导进行快速反应，提高应对应急事件的效率；故障时间预警系统在应急事件条件下，根据故障类型和风险等级迅速分析事故故障的时间影响评估，通过PIS（乘客信息系统）显示屏对等待乘客做出故障时间预警，方便乘客规划乘车时间，提高乘客的乘车效率；申通地铁公司在运用的故障日志系统多打字录入选项，所需时间长，往往都是在时候凭记忆录入，给调度员和值班员带来困难，也容易造成填写错误，本文设计的故障日志管理系统可以实现对原有故障数据的维护，并可以通过数据导入或者手动录入等方式实现数据更新，方便数据的标准化录入和导出，优化了在利用的故障日志系统。本系统的应急专家系统、故障时间预警和故障日志管理三大功能模块在经过测试和调试后都可以在实际中运用，为提高安全和抢险效率、方便乘客时间管理以及优化对故障日志的管理发挥作用。宋体，五号，1.25倍行间距，首行缩进2字符，5000字左右2. 文献综述1.图：图题字体为五号楷体。引用图应在图题右上角标出文献来源。图号按顺序全文通排，如图1，图2等。如果图中含有几个不同部分，应将分图号标注在分图的左上角，并在图题下列出各部分内容。绘图必须工整、清晰、规范。其中机械零件图按机械制图规格要求；示意图应能清楚反映图示内容；照片应在右下角给出放大标尺；实验结果曲线图应制成方框图。2.表格：表格按顺序全文通排，如表1，表2等。表应有标题，字体为五号楷体，表内必须按规定的符号标注单位。3.公式：公式书写应在文中另起一行。公式后应注明序号，该序号按顺序全文通排。3. 研究内容和创新点4. 研究方法和设计方案5. 研究重点、难点及解决方案6. 完成学位论文的计划安排7. 经费落实情况8. 预期学术成果及应用价值9. 参考文献参考文献格式：1按论文中参考文献出现的先后顺序用阿拉伯数字连续编号，将序号置于方括号内，并视具体情况将序号作为上角标，或作为论文的组成部分。如：“李对此作了研究，数学模型见文献2。”2参考文献中每条项目应齐全。文献中的作者不超过三位时全部列出；超过三位时一般只列前三位，后面加“等”字或“et al”；作者姓名之间用逗号分开；中外人名一律采用姓在前，名在后的著录法。参考文献中著录格式示例：（1）期刊序号 作者.题名J.刊名,出版年份，卷号(期号):起止页码.（2）专著序号 作者.书名M，版本(第版不标注)，出版地:出版者，出版年.起止页码.（3）论文集序号 作者.题名A.主编.论文集名C.出版地:出版年.起止页码.（4）学位论文序号 作者.题名D.出版地:出版号，出版年.（5）专利序号 专利申请者.题名P.国别:专利号，出版日期.（6）技术标准序号 起草责任者，标准代号，标准顺序号发布年，标准名称，出版地，出版者，出版年度