北京地铁建设难题
地铁8号线位于北京城中轴线上，由北向南贯穿京城，将清河、南苑和中心城区连接起来。施工单位遵循“人文、科技、绿色”的建设理念，通过施工技术创新，突破了地下穿越、结构埋深等重点技术难题；通过装备研发集成，打造绿色施工系统，努力降低对施工周边区域的影响。刘淇对此予以肯定，并叮嘱东城区负责人，要将加快地铁建设与改善沿线居民居住条件结合起来，让群众享受到发展成果，衷心拥护城市建设发展。
南锣鼓巷站是地铁8号线与6号线的换乘站。刘淇向正在施工的建设者们挥手致意，表示慰问。鼓楼大街站是地铁8号线和2号线的换乘站，2号线车站位于鼓楼桥底，8号线换乘通道向南延伸140米左右，与北二环构成“丁”字形。刘淇沿着步行梯来到地下30米的施工场地，查看地铁三层岛式土建工程和设备安装作业进展，听取施工单位汇报。两个地铁车站在设计中将中国风格、城市区位特色和时尚文化有机结合。
在今年底轨道交通总长度达到440公里后，北京将可以与伦敦等世界著名地铁城市比肩。这一建设目标的实现，将为市民出行带来极大的便利，也可以缓解城市交通拥堵、大气污染等问题。现场查看了工程进度后，刘淇十分高兴，面对围拢过来的建设者，他提高声音说，地铁是最受群众欢迎的基础设施项目，最为便利的公共交通工具，对我们治理PM2.5提升空气质量也具有重大意义，对于地铁建设取得的成绩、对于各参建单位作出的贡献，我代表市委市政府表示衷心的感谢。随后，他对工程建设提出要求：要制定严格的规章，加强监督管理，杜绝麻痹大意，确保施工安全；要借鉴“廉洁奥运”的经验，对设计、招标、施工各个环节加强监管，实施阳光工程，防止发生腐败现象。
近年来,随着北京地铁建设的蓬勃开展,多条轨道交通线路同时开工建设,规模巨大、速度超常、任务繁重,加之北京城市地铁建设所处环境、地质条件具有极大的隐蔽性、复杂性,质量和安全问题已十分突出。迫切需要一个从前期庞杂数据中提取有用信息、还原地下情况的有效工具,帮助直观掌握地铁沿线地下地质情况及变化规律。三维地质建模系统具有强大的空间信息管理、地质解释、空间分析和预测功能,已经在采矿工程、水利工程和边坡工程得到了广泛的应用[1,2,3,4],这些突出的特点也使三维地质建模系统成为解决地铁建设问题的重要手段。鉴于此,北京大学信息地质研究实验室开发的小场景三维建模及可视化系统对北京在建的地铁六号线车公庄西站进行了三维地质体、地铁结构及地表构筑物的建模,并进行了三种模型的联合展示,为三维地质建模技术应用于地铁建设工程提供了一些借鉴。
1 小场景三维建模系统的主要功能
1.1 软件的主要功能
小场景三维建模及展示系统是主要应用于地铁小范围三维建模需求的“适用型”建模展示系统。它基于现场勘察数据,实现从数据导入至三维模型生成展示的全流程。
小场景地质建模模块提供精确高效的三维地质模型建立方法,提供了经由各种钻孔、剖面图、平面图、等值线图等的自动或半自动构建三维地质体表面模型的功能,可表达如地层、断层、褶皱、侵入体、透镜体等复杂三维地质现象,并可进行任意空间剖面切割、部分实体切割,动态切割等。其附带的构建筑物建模模块实现了对二维数据进行平移、复制、缩放、旋转以及三维坐标配准等数据校准功能,支持基于法向拉伸、比例拉伸、轨迹线拉伸、轮廓线连接、特殊结构连接等多种建模方式,支持较规则模型的参数化构建,支持三维模型沿轨迹线复制、矩阵复制等方式,快速建立模型群[5]。
1.2 软件的主界面
软件的界面主要由工具栏、工作空间窗口、图层窗口和特性窗口组成,其中工具栏主要包括创建三维模型文件、导入数据、数据解译、交互式建模等功能,工作空间主要用于模型属性的查询及列表显示,图层窗口主要实现对三维体的颜色、透明度等地质体的属性进行修改。
1.3 建模流程
联合展示模型的建立主要分为两个部分,一是工程体模型的建立,二是地质体模型的建立,最后通过软件将建好的两部分模型进行整合即可达到两种模型的联合展示。主要建模流程参见图1,对于地质体建模导入数据要求为北勘或理正数据格式的钻孔资料,对于工程体建模,需要将二维平面数据转化为三维数据(sec文件)方可导入到软件中进行建模。
1.4 模型分析功能
软件能够灵活的生成各个方向的地层的剖面,并带有推进功能,可以实现从某一角度对于地层进行连续的跟进观测,对于地铁这类的线性工程,可以通过推进功能对地铁的延伸方向的地层有全方位的了解。
2 三维建模实例
2.1 车站简介
车公庄西站是北京地铁6号线一期工程和远期12号线的换乘站,西为白石桥南站,东为车公庄站,车站主体及附属结构位于车公庄大街与展览馆路交叉口沿车公庄大街方向的路面下,沿东西向延伸(图2所示)。
2.2 地铁结构及地面建筑物建模
根据地铁车公庄西站的平面布置图(图3)及结构立面图(图4),利用小场景三维建模系统进行地铁结构模型的创建,地铁结构建模成果如图5和图6所示,将图5与图3对比发现,图5中6、12号线的走向,各个出口和连接通道的位置都与图4一一对应;对比图6与图4,图6中的地铁结构与图4的立面图完全对应,并且清晰的反映了地铁上下层的及地铁连接电梯的关系。通过以上的比较说明,地铁结构建模是准确的,并且三维系统将二维的立面及平面转化为三维实体结构,可通过旋转、拉伸、缩放等功能进行观察,比二维图更加生动、形象,包含的信息量也更多。
车公庄西站周边地面建筑拟建车站周边的地面建筑以住宅为主,主要建筑包括北京国家税务局13层的办公大楼(图7中③),北京建工集团二建职工宿舍楼(图7中⑩)及两栋13层民用住宅楼(图7中①、②)等,车公庄西站周边环境可参见图7～图9。
根据图7及搜集的现场周边环境资料,对车公庄西地面建筑物进行模型建立,尽量将建筑物的外观特征和相对位置全面的反映出来,建模结果如图10～图12所示。图11为地面建筑物建模俯视图,从图中可以看出,建筑物的位置及建筑形式与图8中完全一致。再分别将图7～图9与图10～图12进行对比,其外观的相似程度达到了比较高的水平,通过小场景三维建模系统不但能完成对地面建筑外观的精细描述,而且三维的表现形式更加直观,能全方位的将建筑物的高低错落的空间关系表现出来。
3.3 地质体建模
经过对地层勘察发现,车公庄西站主要地层根据地质年代分为4层:人工堆积填土层Q4mL、第四纪全新世冲洪积层Q4aL+pl、第四纪晚更新世冲洪积层Q3aL+pl和第三纪层R,其中又分为许多亚层。
利用小场景三维建模系统对车公庄西站地层进行建模,最终的地质体建模效果如图13所示。车公庄西车站的三维地质体模型可以通过旋转、拉伸等手段对地层进行全方位的了解,比二维剖面更为直观,包含的信息量更大,如果要了解地质体内部的地层情况,可以对地质体进行切片处理,得到切片剖面(图14),通过剖面图能比较清晰的分辨出各个亚层的所处深度及展布情况。与工程勘察剖面进行对比验证,二者在地层的层序、层顶底面的形态和尖灭位置上都大致相同,只在局部有小的差别,说明车公庄西站的三维地质体建模是准确可靠的。此外,通过此软件可以快捷的生成栅格图,见图15所示,从而对地层的水平和垂直的展布都有所了解。小场景三维建模系统不仅能从三维空间对地质体进行展示,其提供的切片功能使勘察工作人员对于任意感兴趣的剖面进行研究,而不用通过布置专门的钻孔来进行,即可以进行“虚拟打钻”来了解地层情况,不仅方便快捷,而且也节约了成本,此外,通过软件提供的推进功能,能在推进的过程中对推进路线的地层变化进行了解,对于地铁这类的线型工程设计来说是一个强有力的支持。
3.4 工程体与地质体模型共同展示
最后将车公庄西站的地铁结构、地面建筑和地质的三维模型进行合成,得到合成模型的展示图(图16),通过这样的联合展示,各个建筑物、地铁结构同地质体的位置关系一览无余,并且可以通过局部的放大、切片和推进功能,了解地铁线路穿越的地层性质,如图17所示,针对软弱地层存在的部位,在施工及设计时能予以注意,避免事故的发生,此外,了解地面建筑、地铁结构及地层的空间位置关系,可以直观的了解地铁经过线路上存在的重大建筑物,进而评估修建地铁过程对周边环境及建筑物的影响,从而制定相应的防治措施。
4 结论与建议
采用的小场景三维建模系统使用国内首创的分层沉降建模方法,根据钻孔资料能迅速将小场景地质体模型比较准确建立起来,将以往需要由工作人员做的大量工作交由计算机来实现,不仅大大节约了人力,也使该软件能满足实际工程对于建模时间的苛刻要求,并且其切片和推进等分析功能能解决地铁建设工程中对地质体某一重点部位着重观察的问题。小场景三维建模系统附带的三维工程体建模系统,能将二维CAD图平面模型通过拉伸转化为三维模型,建模迅速,其与地质体模型联合展示能将地铁结构与地层的位置关系清晰展现出来,在地层复杂、软弱土层发育的地段进行地铁设计和施工时,通过三维模型的联合展示,能迅速对建设风险予以判断,为设计和施工方提供决策的依据。
总之,小场景三维地质建模技术在地铁建设及运营管理中具有广阔的应用前景。利用该建模系统生成城市三维地质模型并与地铁构筑物相结合联合展示,可以为地铁建设提供地质信息支持,提高工作效率,实现对地层信息、结构信息的高效管理,如果能进一步在软件中引入渗流场、应力场分析功能,则将使小场景三维地质建模技术在地铁建设领域拥有更为广阔的应用前景。
参考文献
[1]潘炜,刘大安,钟辉亚,等.三维地质建模以及在边坡工程中的应用.岩石力学与工程学报,2004;23(4):597—602
[2]李舒,李伟波,宋世鹏.三维地质建模的应用研究.科学技术与工程,2008;8(24):6584—6587
[3]王环玲,徐卫亚.三维地质建模技术在沿途工程数值模拟中的应用.长江科学院院报,2008;25(5):125—129
[4]王明华,白云.三维地质建模研究现状与发展趋势.土工基础,2006;20(4):68—70
这些政策包括：大幅提高民办非营利养老机构的运营补贴，对非营利性的养老机构，基本可以直接划拨土地，营利性的养老机构也采用限价招拍挂的方式等。
政策背后映射的是养老的现实困境。截至2012年，北京市60岁及以上户籍老年人口262.9万，占户籍总人口的20.3%。已开业运营养老机构401家，其中社会资本建设的189家，尚不足一半。如何提高服务水平，吸引更多社会资本进入养老服务业，成为改革亟待研究的课题。
标准化服务
从北京地铁4号线终点站安河桥北下车，乘坐1小时公交，再搭10分钟“黑车”，便来到海淀区上庄镇长乐村的北京市金宇老年公寓。与人满为患、排不上队的公办养老院不同，这座占地面积12000平米的民办养老院共有100张床位，入住率80%多。金宇的办公室主任李东告诉《中国新闻周刊》：附近有七八个养老院，规模、档次都差不多。
金宇2012年被评为北京市“一星级”养老机构，5月24日下午四点，在这个毗邻水库的院落里，几位老人坐着轮椅在阳光下闲聊。不远的平房里，一名护工正为一位老人洗头，房间门口半张A4纸大小的红色纸条上标注着“护理等级：三级”。
与其他养老机构不同，在接收老人方面金宇没有特别要求，自理、半自理、不能自理的老人各占1/3，护理等级从一级到八级不等。护工解释称，级别数目越小，老人的失能情况越严重，所需护理服务越细。
“我们总说2亿的老龄人口很可怕，其实最可怕的是其中的失能、半失能老人，全国现在有3600万。”中国老龄科学研究中心研究员陶立群说，这部分老人护理难度大，如果没有专业护理人员，很难照料。
为鼓励养老机构提升护理服务水平，2011年北京市出台了从一星到五星的评分政策，只要评上星，就能拿到2万到32万的相应奖励金。“要想让所有管理标准化，养老院需要投入巨大的人力、物力，虽然短期成本很大，但为长远发展打下了基础。” 北京市民政局福利处处长李绍纯介绍：“评星并不强制，为了调动养老院的积极性，政府以补贴的形式进行奖励。这对很多民办非营利养老机构是一种推动。”
说起各养老院的文件体系，李绍纯伸手比划出一段15公分左右的距离，“这么厚，别说写了，我看着都费劲。”
位于石景山、门头沟交界的寿山福海养老服务中心的工作人员介绍，仅编写寿山福海自己的标准化服务文件体系，就用了一年半。除了要写明所提供的各项服务，还要将服务量化、细化，形成规范，“比如护理员多长时间为老人翻一次身，这也要写”。
李绍纯把评星标准称作标准化服务的“集大成者”，其中几乎涵盖了养老机构可能涉及的所有硬件建设和软件服务，各种项目、指标都需要打分，加起来将近2000分。民政局的评星标准还只是一条底线，各养老院依据自身情况在此基础上加码、细化，使服务不断精准。
“比如评星标准要求护理员给老人擦脸时要有规范性流程，但有的养老院就会要求自己的护理员，用毛巾的四角擦拭老人的面部、额头，投洗过后，再用整面毛巾为老人擦洗脖子。”李绍纯说，这类具有可伸缩性的标准很多。
经过文件体系编制、建设、初审、终审等环节，2012年重阳节，寿山福海成为北京市唯一一家民办五星级养老院，获得奖励32万。
其实，北京市民政局、质量技术监督局一起出台过8个养老服务机构的地方标准，但由于不是具有法律约束力的规范性文件，所以不能强制推行，只能起到指导作用。目前，北京市正将这些地方标准努力向国家标准化推进。
护工难题
服务标准有了，但要真正落实，还有一道难题，就是护工。
首先是专业资质的护理人员奇缺。国务院办公厅印发的《社会养老服务体系建设规划（2011-2015年）》曾经推算，2015年中国养老服务就业岗位潜在需求将超过500万个；政府推行养老护理员职业资格考试认证制度，将在五年内全面实现护理人员持证上岗。
对于这个目标，民政部管理干部学院教授成海军并不乐观。“规划里需要500万养老护理员，但是全国专业养老机构在岗人员加在一起才26万，其中有证的专业护理人员只有2万。”成海军说，“从目前看，全国一年只能培养不到5000名护理员，专业护理员的缺口巨大。”
另一个现实是，尽管中国不少大专院校都开设了护理专业，但养老机构工作强度大、社会地位低、就业待遇差，学生们毕业后纷纷逃离。2012年，石景山区的金梦圆老年乐园养护院千方百计找来十几个护理学校的实习生，说好实习结束后留下工作。但实习尚未结束，十几个学生就都没了踪影。金梦圆玉桃园分部的负责人杜中德说，“他们学的护理知识确实比较多，我们想尽一切办法想把他们留下，待遇也可以比其他护理人员好，但人家就是不愿意干。”
目前，北京市的养老机构中，绝大多数护理员都是四五十岁以上的外地打工人员，杜中德说，有些护工因为不识字，照顾老人吃药都存在问题，更别说其他更具有技术含量的工作了。
2011年开始，北京市民政局和北京市人力资源与社会保障局联合发文，对初次参加养老护理培训的人员以及外来务工人员进行补贴。为保证较高的护理人员持证上岗率，北京市还在2011、2012连续两年举办养老护理人员执业技能大赛，只要通过预赛即可取得初级资格证书。由此，北京市将当时的持证上岗率提升到了80%，远超全国30%持证上岗率的平均水平。
金宇的李东告诉《中国新闻周刊》，尽管如此，郊区的民办养老院持证上岗率依然不高，“即便有证，也只是初级。”据李东透露，北京市民办养老机构对护理员多是包吃包住，平均月薪在2500元左右，“我们这里月薪3000，已经算是高标准，但还是留不住人”。
与国内相反，日本的养老护理人员社会地位、收入相对较高，业内有不少华人。陶立群认为，“像养老护理这种大家都不愿干但社会又不能缺少的行业，要想留人，必须提高待遇。”
然而，以民间资本维持的民办非营利养老机构想要提高护工待遇，增加的成本将直接转嫁到老人身上。《中国新闻周刊》走访的多家各层次养老院中，费用多介于2000至5000元之间，对于靠退休金过活的工薪阶层来说，数目不小。
“如果完全用退休金支付护理费，一些失能、半失能老人就得缩减自己的吃饭钱。”陶立群介绍，在国外，很多国家已建立了专门的护理保险。“就像现在的三险一样，从上班开始就从工资里扣除一部分，劳资各半。等真正卧床或者需要接受照料时，就可以用护理保险交纳大部分费用，比如90%”。
对于类似建议，李绍纯早有耳闻。但在中国社会保险水平依然较低的现实情况下，想要通过社保渠道普及一个保险种类，绝非易事。“这个问题各省市都在探讨，北京也在研究推进”，李绍纯说，北京市民政局召开过一些研讨会，也在摸索几种建立模式，但仍然停留在内部研讨范围。
顶层设计
2012年4月1日，北京市对所有养老机构“水电气”收取民用价格，此举被看作是政府对社会养老改革进行“投石问路”。
“供暖费标准也将在今年得到调整”，李绍纯说，一旦改成民用，供暖价格几乎能降下一半。
新政对民办非营利养老机构倾斜明显，杜中德透露，自理老人的补贴可能会由原来的200元提高到300元，不能自理的老人由原来的300元提高到500元。采访时这个说法得到了李绍纯的证实。“与供暖费用一样，补贴提高将在二季度末的会议上正式通过并实行。”李绍纯说。
同样将大幅提高的还有民办非营利养老机构的建设补贴。据《中国新闻周刊》了解，现在，北京市对每张床位的建设补贴标准为8000-16000元，而新政策实施后，该标准总额将提升至40000-50000元的建设补贴。“区里的补贴资金会先行到位，市里再给同样的资金支持。”北京市民政局福利处处长李绍纯说。
除了即将执行的补贴政策外，北京市国土资源局也推出了一系列土地优惠政策。李绍纯说，“从去年4月到现在大大小小开了三十几次会，这些政策都已经形成了文字确认，就等着一纸公文了。”
2014年4月21日，乘坐北京地铁从北京站到达北京西站，期间要换乘三次，先是坐二号线到达复兴门，再换一号线到达军事博物馆站，再换乘九号线到达北京西站，时值中央电视台记者街头采访你爱读书吗？也就提醒我今天是读书日，于是关注增多。
在北京地铁，见到两例读书的，先是一个黄头发蓝眼睛的外国年轻人，手拿一本书在聚精会神地读着。幸亏我学过英文，从书的封面，我看出来了是中国文化：CHINA CULTURE.,里面图文并茂。还有历史，里面出现了水车，还有清朝人的大辫子。
第二例是一个女孩子我认真瞅了瞅书的内容，是专业书。应该是经济类的，应该是考试辅导书，女孩认真地看着，应该是在备考。
本文出自: 能源世界网 作者: 纵横天下 点击率: 830 摘 要：本文从北京地铁三十年来的发展状况入手，从运营指标、车辆、设备及管理模式几个重点方面，叙述并分析北京地铁的运营管理及今后的发展趋向。前 言
北京地铁作为新中国的第一条地下铁道，开通运营已三十多年。随着运营线路的扩展，客运量不断增加，北京地铁不仅为乘客带来高速便捷的出行服务，而且已成为缓解城市交通拥堵，减少城市环境污染的解决之道，享有良好的声誉。特别是其三十年来的运营与管理工作，从车辆设备的转型到运营管理模式的变革，积累了许多宝贵的经验。
本文从北京地铁三十年来的发展状况入手，从运营指标、车辆、设备及管理模式几个重点方面，叙述并分析北京地铁的运营管理及今后的发展趋向。
一、北京地铁的基本概况分析
（一）运营线路
1965年2月4日，毛泽东同志在北京地铁建设方案的报告上批示：“精心设计、精心施工。在建设过程中一定会有不少错误、失败，随时注意改正。”并确立了北京地铁“适应军事上的需要，兼顾城市交通”的建设方针。同年，国务院成立了北京地铁领导小组，一期工程（苹果园至北京站共23.6KM）于7月1日正式破土动工，经过四年的紧张施工，于1969年10月1日建成通车试运行。
1984年，北京地铁二期工程复兴门至建国门共16.1 公里的“马蹄形”线路由李鹏同志剪彩通车试运行。随着地铁在本市客运交通中发挥着越来越重要的作用，北京地铁适时地将工作重点从战备转移到交通服务，并提出了“安全、准确、高效、服务”的运营宗旨，实现了从战备型向生产运营型的转变，经济上也从实报实销转变为政府财政按运营生产任务进行政策性补贴。
1999年9月北京地铁三期工程复兴门至四惠东开通试运行。至此，北京地铁运营线路总长达到53.2公里，见表1。
北京地铁运营线路发展 表1
北京地铁运营公司管理运营线路二条，战备线路三条（运营线路如图1）。
线路全长58.3公里，其中投入运营53.2公里，运营车站39座，包括两座换乘车站；每天从早5点至23点，运营18个小时，列车采用6辆编组，运行最小间隔3分钟，日均运送乘客125万人次，占全市公共交通总运量的15%左右。2001年客运量为4.68亿人次，票款收入为5.56亿元。正在建设的城市铁路40.2公里，2002年9月28日即将通车。建设中的“八通线”全长18.9公里，预计2003年年底通车。届时北京地铁通车总里程达到113公里。随着北京申办2008年奥运会的成功，城市轨道交通的建设步伐不断加快。按照市政府的计划，北京将在2008年之前建成4号线、5号线、奥运支线及其它线路，线路总长将超过300公里。
（二）车辆和设备系统
北京地铁是按照“适应军事上的需要，兼顾城市交通”的方针，完全依靠自己的技术力量兴建的我国第一个地铁系统。
1、地铁车辆
北京地铁从69年开通至今三十多年，电动客车也从最初的几十辆车增长到目前的612辆，承担54公里的运营任务。北京地铁一、二期工程所运用的列车均采用纯国产车辆。其中凸轮调组车（二十年代苏联的技术）共有336辆，斩波调组车78辆，三期工程（复八线）作为一期工程的延长线，提高了车辆技术水平，引进了VVVF（调频调压）车辆技术（98年从日本引进技术设备等，国内组装），现有VVVF车174辆。
2、地铁设备
北京地铁一、二期工程的设备同车辆一样，也均为纯国产化技术设备。九十年代初进行的一期工程技术改造，引进了部分技术设备，包括列车自动控制系统ATC(ATS、ATP、ATO)，通信技术设备（程控交换机、无线列车调度电台、闭路电视），电动客车车门系统和电力自动化系统（SCADA）。见表2。
一期地铁设备的发展主要经历了两大阶段： 第一阶段：开始运行至一期技术改造及消隐工程开始前。
地铁一期工程建于上世纪六十年代，当时是以战备为主兼顾城市交通的方针设计和修建的，设备全部采用国产且多为非标准一次性试制品。如：供电专业的35KV及10KV的开关、电缆为国产油断路器及油浸纸绝缘电缆，直流快速开关为国产第一代DS1型快速开关；信号设备系统为国产调度集中系统（CTC系统）、有绝缘移频轨道电路、移频自动闭塞、车载设备为机车信号及自动停车设备。
第二阶段：从一期技术改造及消隐工程完成后至今
九十年代初期进行的一期技术改造，提高了供电、通信、信号及工务专业一部分重要设备技术水平和自动化水平。如：供电
专业从英国传输公司引进了电力自动化设备，实现了变电站自动监控、从俄罗斯引进了直流快速开关设备；通信专业从英国GPT公司引进了传输设备、无线电台及程控数字交换机，以及列车车门电视监视系统；信号专业从英国西屋公司引进了列车自动监控系统（ATS系统）、列车自动防护系统（ATP系统）；线路专业将50公斤/米钢轨更换为60公斤/米。
高度重视技术改造，全面实施消隐工程，不断提高车辆设备的技术水平和可靠性，是北京地铁始终如一的追求。几年来，为了适应日益发展的运营需要，一是完成了一号线扩能技术改造工程并尽快投入运营发挥作用；二是在市委、市政府的大力支持下，投资2.7亿元于1997年开始实施15项消隐工程，对存在严重隐患的设备有计划地进行更新改造。设备系统的14项消隐工程的实施，大大提高了地铁安全运营的可靠度，彻底根除了35KV供电系统引发的变压器、开关及电缆的火灾隐患，并增加了地铁牵引供电能力、通风救援能力及消防能力。现代技术设备替代了陈旧落后的设备，不仅消除了隐患，而且提高了技术水平和运行的稳定性与可靠性。老的隐患消除，新的隐患又出现，这是一个运营三十余年老系统必然存在的现象。在完成计划的消隐工程之后，北京地铁又尽可能地安排资金，对使用三十年并存在隐患的设备进行不断的更新改造。三是对车辆设备易出现故障和安全问题的薄弱部位加强了技术攻关，采取了技术改进措施。消隐工程、技改项目的全面实施，使车辆设备的稳定性和可靠性均有了较大幅度的提高，为安全运营奠定了良好的物质基础。
面对车辆设备技术水平不高和日趋严重的老化问题，北京地铁不是强调客观困难而是强调主观努力，精检细修，确保质量。首先，针对质量意识不强和严重的侥幸心理，北京地铁开展了深入持久的质量教育，树立“质量问题就是安全问题”、“质量问题就是安全事故”的新观念。结合修订运营事故处理规则，明确将质量问题按事故论处，并对若干质量问题进行了事故等级定性，有效地增强了质量意识。其二，漏检漏修、维修不到位现象不仅是影响车辆设备质量的主要原因，而且是难以根除的顽症。为此，北京地铁又开展了声势浩大的“向漏检漏修和维修不到位宣战活动”，采取了一系列有效措施并形成制度，从而有效地制约了漏检漏修和维修不到位现象。其三，进一步修订完善了车辆设备维修质量标准并大力推行标准化作业。其四，进一步完善质量保证体系，坚持“记名修”“三检制”和“质量项点控制”的过程管理，强化质量检查和验收，加大日常考核力度，将工艺标准和各项规章制度真正落到实处。车辆和设备的维修质量不断提高，故障率逐年下降。据统计，从1996年至2000年，车辆和设备故障率以年均11.6%的速度递减。
（三）地铁运营管理机构
北京地铁运营有限责任公司下设十二个业务部室：财务部、企管部、人力资源部、办公室、总调度室、客运营销部、车辆部、设备部、技术部、安全监察室、物资部、后勤部；七个分公司：车辆一公司（一号线古城车辆段）、车辆二公司（二号线太平湖车辆段）、客运公司、机电公司、供电公司、通号公司、线路公司。
运营公司共有职工9315人，其中专业技术人员1515名，高级工程师155名。
北京地铁运营有限责任公司的组织机构如图3所示，属直线职能制组织形式。见下图。
运营生产是地铁运营公司的主业，它构成了运营公司管理组织的主体。因此，组织机构设置应充分体现这一点。地铁是现代化交通工具，需要各种复杂的技术设备系统，必须采用多专业、多工种相互依赖和协调运作的“大联动机”生产方式，加上北京地铁特定的发展历史，从而形成了高度集中、统一协调和指挥运营生产、一级法人核算三级管理的模式。
北京地铁运营有限责任公司组织机构图
为适应市场经济的要求，近年来北京地铁不断深化改革，特别是减员增效方面做了大量工作，在运营线路增加的前提下，有效地控制了人员的增长。在具体措施上采取了以下方法，取得了良好效果：
1、调整运营生产组织方式及管理格局，先后在车辆一公司、车辆二公司进行了便包乘制为轮乘制的改革，在机电公司、供电公司等单位进行改变值守方式的试点工作，并且根据技术设备状况逐步推广。并在各二级公司进行岗位综合培训，实行复合工种，缩减岗位人员。
2、使用技术力量，减少人员占用。从2000年开始，逐步在一号线、二号线各车站安装车门电视监视设备，使车门确认工作由人工监护改为设备监护，此举节省人员328人。
3、不断改革用工办法，采用劳务输入的办法，既减少了正式职工的人数，又降低了人工成本。
4、通过新线减员分流。复八线在设计时定员按三班制1872人考虑，在实际人员调配中，基本上采取内部挖潜、减员分流的办法解决了复八线所需人员。城市铁路的开通也主要依靠内部挖潜解决所需人力资源。
（四）主要运营指标
运营生产是公司的主业，北京地铁是为乘客提供交通服务这一无形产品。在北京市的交通服务市场上，地铁与其它交通方式相比，除了安全可靠以外，还具有速度快（最高时速达80 KM/H，平均旅行速度33 KM/H以上）、密度大（高峰小时列车运行间隔为3分钟）以及乘车环境比较舒适等优点。因此成为深受北京市民青睐的交通工具。自北京地铁开通运营以后，其运量一直持续增长。一期工程（苹果园至北京站）自1971年至1983年，其运量年均递增21%；二期工程于1984年开通运营以来，二条线的总运量从1984年的1.03亿人次迅速增长到1997年的4.45亿人次，年均递增11.9%。1998年至2001年，去除调整票价因素，一、环线年均递增4.6%，特别是新开通线路复八线，2001年比2000年增长119%。地铁运量占全市公共交通总运量的15%。
一、环线客运量发展如图3所示：
图3 在行车工作中，北京地铁注重整顿行车秩序，严格按图正点行车。
长期以来，北京地铁只记录和考核列车晚点，而早点纯属人为原因，且对安全运营的危害性最大。为此，北京地铁于1997年首先从以往最普遍的早点现象入手，规定列车早点3分钟即给予考核，明显减少了列车早点运行的现象。98年将早点考核标准缩小到2分钟。99年，将过去仅在始发、终到站改变为在若干关键站记录考核早晚点情况，对列车进行全程考核控制。2000年又将早点考核标准缩小到1分钟，至此，实现和实施了正负1分钟的正点标准。尽管标准不断提高，但正点率仍稳步上升，从1996年的98.63%上升到2001年的99.53%。北京地铁的运营水平有了质的变化和提高。主要运营指标（2001年）表2 年客运量： 46871 万人次 年票款收入： 5.56 亿元 年走行公里： 4919 万车公里 运行图兑现率： 99.96 % 列车运行正点率： 99.53% 列车编组和运行间隔： 6 辆编组，3 分钟间隔 运输能力(定员/超员)： 2.88/3.67 万人/小时
二、公司的环境分析
（一）外部环境
1、乘客需求不断变化。随着社会文明的进步和市场经济的发展完善，地铁乘客的需求也日益提高，从单一的乘车要求发展成为集安全、便利、快捷、舒适且人性化的客运服务要求。并且，在基本运输服务之外，还希望得到购物、通讯等辅助服务。这就要求北京地铁引入先进的服务营销理念，不断丰富完善运输服务内容，提高服务质量和水平。地铁与乘客之间给予和接受运输服务的关系更为契约化。这就要求地铁服务实现规范化和标准化，将自己的服务项目和标准向社会公开，并接受监督。几年来，北京地铁先后向乘客实现了“地铁车站均安装电梯”，“全部地铁车站均设置候车座椅”，以及“乘客排队购票不超过5分钟”等承诺。向乘客公布列车运行时刻表的工作正在筹备之中。
2、时代的要求。北京申奥成功，2008年将在北京举行规模宏大、盛况空前的奥运会。我国成功地加入了世界贸易组织，将加快我国企业与国际接轨的步伐。时代的发展将会进一步加快北京现代化大都市的进程。这一切都要求北京地铁按照国际一流标准来衡量北京地铁的管理和服务水平。这对北京地铁的工作水平和能力提出了挑战。地铁是首都北京的重要窗口，北京地铁应与国际水平看齐，加强以人为本、以乘客为中心的思想意识，改进和提高服务水平。
3、技术的发展。自动化和信息技术正改变着地铁的运营管理和服务形式。在地铁引入先进的信息通讯、网络、自动控制、交通工程等技术，将能提高运输效率和安全性。运用ITS技术，建立一个智能化的、安全、便捷、高效、舒适、环保的综合运输系统，已成为更多运输企业的选择。北京地铁在已实行人工售检票三十年的既有线路上实施AFC系统的可行性研究工作已处于论证阶段，并将加紧实现。
（二）内部环境
1、经营压力越来越大
在北京市政府补贴连年减少的现实情况下，北京地铁正经历着从过去的单纯“管理型”向“经营型”的转变。建立现代企业制度，进行体制创新、制度创新和管理创新是摆在北京地铁面前的一个重要课题。从外部因素来看，如何改善公司发展和经营的外部环境，比如建立科学的定价和补贴制度、改进劳动工资管理和工效挂钩办法；从内部管理来说，如何面对科学技术，特别是信息技术对传统管理模式所带来的深刻变革和冲击，更新传统的管理观念、改善管理方式和管理手段；如何建立有效的激励和约束机制，应对日趋激烈的人才争夺战，等等；这些都是北京地铁必须解决的重要问题。
另外，随着城市客运市场竞争的加剧，地铁与公共电汽车、出租车、私家车等交通方式之间的竞争日趋激烈。如何有效利用自身优势，制定合理的营销策略，以扩大客源，争取客流，将是我们的重要课题。
2、车辆和设备老化，更新改造压力越来越大 由于北京地铁已运营三十余年，车辆设备技术水平相对落后、陈旧老化，存在着运营成本较高的问题。随着时间的推移，车辆设备老化问题将越来越突出，对安全运营将构成越来越严重的威胁，严重老化的车辆设备急需更新改造，并提高技术水平。
三、北京地铁运营管理未来发展的战略重点
目前，北京地铁正处于一个特殊的历史时期。北京现代化国际大都市的城市地位和2008年奥运会对北京地铁提出了新的和更高的要求。
经过对外部环境的分析和对内部条件的认识，确定公司未来发展的总体战略是：始终面向首都未来，按照社会公众对地铁服务的合理需求，以取得良好的经济效益和社会效益为目标，积极扩充和完善自身经营的地铁网络，为乘客提供以安全、快捷、准时、方便、舒适为主要特点的优质交通服务及相关服务，努力使公司成为深受社会各界信赖、具有雄厚综合实力的优秀现代企业。
地铁运营有限公司是负责对本市地铁线网的运营进行统一调度、指挥和经营管理的国有独资公司，它应实现北京地铁线网的安全高效运转，确保安全运营、降低运营成本、改善和提高服务水平、提高企业的竞争能力。新的形势对地铁的经营管理提出了新的目标、新的任务和新的要求。根据对行业政策走向和竞争形势的判断，以及对自身资源优势的分析，确定以下战略重点：
1、安全是基础。首都无小事，地铁的安全运营更是人命关天、责任重大，安全是地铁的生命线。北京地铁必须采取行之有效的措施，使安全运营更加科学可靠。在安全方面，努力追求零风险，确保长治久安。为此，从分析事故产生的根本原因入手，找出影响安全的重要因素，制定目标，建立安全保障体系。
北京地铁安全战略 表3
2、服务是根本。地铁是首都北京的重要窗口，也是城市现代化的重要标志之一，其服务的好坏直接影响首都北京的国际大都市形象。服务更是北京地铁参与交通客运市场激烈竞争的力量源泉。北京地铁必须按照“建首善、创一流”的要求和乘客的合理需求，与时俱进，不断提高服务水平，特别是应在奥运会之前，使北京地铁的服务向国际先进水平看齐。
由此确定服务目标是：2008年奥运会前，争取ISO9000认证，达到国际先进水准；研究制定地铁奥运行动计划，与世界接轨；调查研究乘客需求，不断改善硬件服务设施。以致力于行车安全、设施安全、治安秩序，给乘客以安全感为龙头，在行车组织，客运组织，站、车环境，服务设施及员工服务等方面给乘客以新的感受。
北京地铁服务战略 表4
3、效益是目标。现代企业必须追求良好的经济和社会效益，追求效益应是公司的责任和义务——为了投资者、为了员工、为了地铁事业可持续发展、为了更好地回报社会。地铁虽然是公益事业，但已被列为“经营性基础设施”，要求北京地铁从管理型向经营型转变。北京地铁必须在确保安全和服务的前提下，努力提高经济效益、减少亏损和财政补贴，争创国内同行一流的效益水平。
北京农学院东校区的大学科技园内，有一排排整齐划一的红色二层小楼。楼里被隔成大小相同的办公室，这是正在建设中的.北农学生创业中心，小楼的后面是商贸市场和文化娱乐场馆。这片区域商业气息浓，交通方便，设施齐全，是北京农学院为创业学生施展才能搭建的舞台。
面对严峻的就业形势，北京农学院下狠心、出实招，建立颇具规模的学生创业中心的同时，出台激励政策、提供创业指导，全力帮扶大学生，尤其是毕业生自主创业。
北京农学院近日出台的政策明确，学校鼓励在校学生尤其是毕业生进入学校大学科技园自主创业。凡到科技园创业的学生每个企业支持不高于5万元配套资金。入园之日起两年内学校免费为其提供20平方米办公用房。大四学生在创业期间按实习计入学分。
这一政策出台后，不到一周时间，已有96个创业团队申请入园，涉及近500名学生。超过半数申请者将企业定位与自身专业相结合，比如，食品安全专业学生以食品安全快速检测为内容开创公司，园艺专业和植物保护专业学生多从事观光农业和有机农产品类的开发；社工专业学生结合专业特色希望创办心理咨询公司；动物医学专业学生开宠物医院、宠物店居多。申请创业项目涵盖现代农业、营养咨询、信息技术、文化传媒、电子商务、有机种植、生产加工、科技研发等。
与此同时，学校要求学生创业项目必须配备专业教师，鼓励那些有科技成果或专业项目的教师成为学生自主创业的指导教师。通过宣传动员，一批有着资深经历和创业经验的教师成为学生创业的引路人。比如，具有丰富宠物就医经验的老教师成为学生开办宠物医院的指导教师。
关键词：能效管理,数据挖掘,通讯设计,异常能耗
1 引言
地铁作为一个能耗重点考核的单位目前在能效管理中存在着诸多问题。 以北京地铁为例,电力是北京地铁最大的能耗,主要包括牵引机车用电、动力用电、照明用电。其中, 牵引用电占总用电量的55%、 动力用电占总用电量的35%、照明用电占总用电量的10%。地铁目前多采用计算机系统来控制和管理设备、 设施而这一类敏感设备设施往往会使得电能中的非线性负荷增多导致电能质量降低, 并且还会加剧传统供电系统中的谐波、 三相不平衡、电压波动等一系列问题,从而使得电能效率低下,总体能耗增高,这些种种都是能源管理不到位所造成的,能效管理人员对能耗明细的了解显得尤其重要。
能量管理系统主要是为了解决电力管理高层如何从管理角度审核能源消耗情况这个问题,它可以监控通过在主负载点的设备, 实时的采集数据和电气参数,分析能源效率和能源消耗, 完成对能源消耗企业能源管理,实现实时监控和管理。 管理人员可以通过能源数据管理系统得到大量的数据,而这些数据可以作进一步的分析和挖掘有价值的部分,发现企业能源消耗,设备性能和未知的影响运作效率的因素。 国内外的许多学者对能耗管理技术在重要能耗企业中的应用展开了研究,并取得了一定的成果。
2 能效管理平台需求研究
本系统的主要功能是为地铁提供电能综合管理和电能质量的分析。 通过使用电能综合管理模块,地铁供电公司可以对电能的使用情况有非常深入的了解。 包括查看每一条线路各个站的用电比例,每个站的用电构成和用电长期走势,以及每一类回路或者每一条回路在用电趋势;同时,可以针对每一类回路或者每一个回路做用电量对比;对于有使用节能措施的回路,可以查看节能措施使用前后电能的变化情况判断节能的效果;通过使用电能质量管理模块,地铁供电分公司也能对电能质量的情况有非常深入的了解。 首先电能质量信息变化非常快,系统不可能把这些信息完全记录下来,而且大部分时候,地铁的电能质量信息变化是非常平稳的,也没有必要把这些信息完全采集下来。 因此,系统中电能质量的采集也是间隔一段时间(系统可以设置)采集一次随机值,通过这种方式,采集的准确率依据正态分布来说,准确率应该在95%以上。 其次,对于变化比较剧烈的情况,可以通过在仪表中设置越线事件报警范围来确保当有电能质量事件发生时, 可以通过下载表的事件日志,查看当时的波形情况,并进行分析。
2.1 管理平台的功能需求
按照能源管理信息系统的功能要求,可以将功能需求分成应用和管理两个层面:应用部分包括分析报告、监测平台后台、前台3 个主要功能区;管理部分包括管理平台前台、 后台、 管理系统数据库3 个主要功能区。整个框架的功能设计以流程化的管理为主要核心理念,所以对企业能源工作进行PDCA(计划Plan、实施Do、检查Check和处理Action)的全过程管理。 本系统主要考虑在C/ S结构下进行实现, 因为在这种结构下任务可以合理分配到Client端和Server端来实现,从而降低了系统的通讯开销。 如图1 所示为能效管理平台的功能框架图。
2.2 管理平台的非功能需求
2.2.1 技术需求
SOA (Service Oriented Architecture) 是一种面向服务的结构, 是一种系统组件模型。 在搭建架构的过程中是以服务为首要考虑的,要求系统具有较高的重用性和灵活性。 由于SOA结构的这些特点非常贴合地铁能效管理平台的需求, 所以本文采用SOA的核心理念来搭建系统架构, 和普通SOA单纯使用Browser/ Server结构不同,从能效平台的需求出发,本文采用的是B/S和C/ S混合结构。 如图2 所示为基于SOA的能效管理平台架构图。
2.2.2 管理平台的特性需求
松散耦合。 由于主管部门每月都要获取各种统计报表本来就存在于企业OA的系统之中,所以访问者在进行访问时在浏览器中重复进行搜索操作肯定是不便的,SOA的松散耦合特性恰好解决了这一麻烦,统计报表与数据采集之间的松散耦合关系明显要优于与服务器特定接口的链接。 当访问者查看统计报表时,客户端一般都会发送完整的文件比如(能源利用状况报告等,而不是一些离散的数据
无状态的消息。 通过设置客户端使得访问者每次登陆系统发布的消息中都包含访问者的所有信息,这样一来系统就不用存储访问者的的状态信息,是得整个软件更易进行扩展。
保证重用性。 企业平台建设中重用性的重要表现是通用的开发流程和通用服务库的建立,只有在这样前提下才可以保证整个开发中具有良好的重用性和准确性。根据项目目标进行服务器接口的开发和评价是准确定义服务接口的重要步骤,另外还要对接口文档等一些重要的非功能性的部分设立标准。 在B/ S模式之下借助交互层的信息平台可以实现自我升级,这一功能使得平台可以很好地适应新的工作任务,新的服务应用也可以在统一接口下进行添加,使得整个能效管理平台具有了很好可持续发展的潜力。
2.2.3 技术方案需求
软件编制。 软件编制功能应用较多的是能效管理平台的底层(数据采集层)和顶层(数据应用层)。 从功能需求上看需要进行软件编制的主要是数据采集和报表分析这两个部分,由于系统访问者数量比较大这就对编制软件提出了更高的要求。 要求软件客户端操作和安装都简单易懂, 而且还要求其易于与服务端进行数据通讯。 根据这些需求本系统中采用VB+VBA+Excel编写的客户端软件。
服务端与客户端的通讯。 通讯时连接服务器和客户端之间的纽带,它承载着日常各种数据的传输、还关系着系统维护升级等重要任务的完成,可以把它看作是管理平台的延伸。 对于能效管理平台而言,它主要时进行一个局域网内的数据通讯,有时访问者可能要通过防护墙进行数据交互,考虑到这种需要本系统采用SOAP协议进行通讯,它是一种适用于分散式环境中信息交互的协议, 其技术核心是运用XML技术对可扩展信息框架进行定义,他运用起来简单扩展性强既可以做高级别的程序协议有可以在低层中应用在能效管理平台这种分布式异构环境中具有很好的可操作性。
客户层互动。 本系统的访问主要是通过浏览器进行的,所以客户层也主要是浏览器以及和他相关的一些组件来组成。 当访问者进行系统数据获取时主要是对一些表格和图例进行检索,考虑到这种需求应该选择一款具备优秀图标功能的插件, 以便提高阅读和理解的效率。鉴于这种考量本系统采用了siliverlight它是一种新的Web呈现技术,它的核心技术AJAX技术是一种交互技术其特点是操作时响应速度快、 图标的交互体验效果好,能够很高的提高系统访问者的工作效率,非常适合用在管理抉择中使用。
应用层开发。 为了方便软件开放人员进行应用开发本系统采用(Java Applicationserver),这种技术的优点在于他拥有很多成熟的应用, 例如数据库连接配置技术、Java多线程、图形用户界面(GUI)编程技术、Spring中的事务技术等。 这些技术都是在平台开发过程中所不可缺少的,通过这些技术的使用可以提高系统的各种性能指标提高用户的感受度,但是如何合理应用这些技术却是给编程人员提出了一个尖锐的挑战。
数据层开发。 就整体而言数据库是整个能效管理平台的核心只有拥有了性能良好的数据库才能保证在各个实施环节的有效进行。 根据这个核心价值, 平台的数据采集系统、分析系统、考核系统、评价系统才能通过数据连接成为一个有效的体系,才能形成一个完整的管理平台。通过比较众多数据库SQL Server数据库服务平台具有很好的操作性、可靠性、安全性。 符合需求框架中关于数据库功能与安全性的各种要求,在SQL Server的企业管理器添加数据库,运行SQL Server服务管理器就可以为应用程序提供数据库服务。 因此本系统的数据库服务器采用SQL Server数据库管理系统。
2.2.4 安全需求
在能效管理平台中有点个部分的安全是特别重要的,一个是网络安全另一个就是数据库安全。 网络安全主要包含系统安全、信息安全、操作安全这几个环节。技术上涉及到防火墙、访问控制、系统监控、CA认证以及防黑客软件等相关问题,增强网络系统的安全性。 还有数据库及操作系统的一些安全策略的设置,也能够保证数据的安全。
本系统的数据库安全主要是通过安装相关的系统安全软件来实现。 系统中每天有成百上千的用户进行访问,为了保护系统的安全要对这些访问者的信息进行监控,以便及时发现非法入侵者, 鉴于这种安全考量本系统采用Secerno软件进行数据库访问行为监控, 这款软件可以对访问者的行为和操作进行记录并建立起相应的规则, 若出现某一个文件被超过常规频率的访问时他会象平台系统的管理员报警并提供出访问者相关信息, 甚至可以对用户进行自动隔离, 只有通过最高层管理者的同意才会解除相应的处置, 由于拥有高级权限的管理者数量相对较少所以整个系统的安全性会有很大的提高。
3 管理平台的应用研究
3.1 网络结构设计
对于地铁整个系统来说,地铁电能管理系统是以稳定可靠的计算机网络构成的数据采集监控分析管理系统。 全线设置一个电能管理中心(小营中心),电能管理中心通过地铁的骨干网络从各线路电能管理分中心中获取电能数据, 实现全线的电能数据集中监控和管理。各线路电能管理分中心通过地铁的骨干网络从各地铁站及车辆段的数据采集器获取电能数据。 地铁电能管理系统结构为“三级结构,二级管理”。
中央级电能管理系统。 设置在地铁小营控制中心,完成电能数据的采集、存储、分析和发布,并配备电能管理分析服务器。
线路级电能管理系统。 设置在地铁各线路分中心,完成整条线路电能数据采集、监控、趋势图显示和故障异常报警等功能。 线路级电能管理系统通过地铁骨干网,将处理后的电能数据传送给中央级电能管理系统。
车站级现场数据采集系统。 通过其通信控制模块、现场总线与各类智能仪表连接,并通过网络模块,将信息转换到线路级,与线路级电能管理系统服务器连接。
北京地铁电能管理系统通信系统“三级结构”的中央级电能管理系统、线路级电能管理系统网络采用以太网。车站级现场数据采集系统网络采用RS-485(是一种采用差分信号负逻辑的通信接口)。 总体拓扑如图3 所示。
3.2 能效数据采集通讯仿真模拟
如果要求北京地铁能源管理系统在数据增长率为50%,带宽利用率为60%的情况下,未来10 年网络能高效运行。 以北京地铁1 号线为例,共计车站25 个,车辆段2 个。 如图4 和图5 所示,分别为地铁1 号线车站及车辆段与1 号线分中心之间链路数据传输速率。 横轴代表时间(间隔为5 分钟),纵轴为数据速率,仿真时间为1小时。 图6 所示为1 号线分中心到小营总中心之间链路数据传输速率。 横轴代表时间(间隔为5 分钟),纵轴为数据速率,仿真时间为2 小时。
通过仿真,模拟数据处理过程并估算网络节点的通信流量,避免数据冗余,以便评估硬件架构和软件体系的合理性、可靠性及安全性,发现并解决网络可能存在的数据通信瓶颈问题,并为项目实施环节的设备选型提供科学依据。
3.3 能效数据处理
以北京地铁一号线某站的为例一般会在照明、通信、电梯、消防、空调、机电6 个部分安装电力数据采集器如图7 所示。
进行车站异常能耗排查的一般顺序是,先设置警戒值找到能耗记录异常的数据记录。 一般车站用电设备采用标准220V的电压, 所以一般设置电压警戒值在220V, 这样可以筛选出一段时间内电压参数超过220V的数据,再根据数据采集器的编号定位这些超载的设备位置(是属于照明、广告或者是服务用电总表等),在对这些超载设备之间的连接关系进行完全关联树的展开,最后通过支持度和信任度的设定筛查出最有可能导致这种电力故障的源头设备。 具体流程如图8 所示。
3.4 数据分析实验
电耗系统信息数据库中具有大量形式多样的可采集信息,包括常规数据,也包括异常数据,因为故障而产生一个异常数据的时候可能会衍生出许多与他相关的其他异常数据。本节利用数据挖掘技术进行电耗异常数据分析,通过建立规则形成关联树对这些数据进行系统而深入分析,从而找到提供异常数据的设备并找出和这个设备发生关系的其他监测点的位置并建立相应的联系,帮助管理人员及时找出故障节点并进行相应的维修处置,图9为典型的企业电能监测系统的网络结构。
能耗异常数据挖掘系统先对电耗系统信息数据库进行时态区间下的数据整理生成事务数据库, 通过数据预处理完成样本数据的选择与输入, 为数据挖掘内核提供干净、准确、简化的数据。 预处理根据挖掘任务(数据异常关联规则挖掘、三相负荷平衡分析、设备用电挖掘等),在数据服务器上找到相应的数据库、服务器数据,根据约束的不同调用不同的预处理子模块。 预处理主要包括过滤、缺失值处理、规范化处理和属性构造等。 如图10 为数据挖掘系统处理完成的目标数据:监测仪状态数据。
先设置一段需要检查的时间,然后通过数据表和警戒值设置表可以产生数据异常情况表,并根据关联规则找出这些异常数据之间存在的潜在联系,作为管理部门提供分析处理的依据。 表1 是数据挖掘系统根据监测仪状态数据库和警戒设置表经过数据变换生成的某天T1~T9 监测器数据异常情况表。
有了表1 系统就可以运用挖掘算法Atm进行数据扫描,生成关联树Association-Tree如图11 所示。
在找寻出异常设备的全部关联树后,可以通过设定最小支持都度来进一步确定出现故障的设备之间的关系。 当最小支持度计数为5 时,符合条件的项集如表2。
如果设最小信任度为80%,则输出结果如图12 所示。
从结果可以看出,T2、T5 这条线路有异常情况的可能性最大, 应首先检查这条线路及其连接的设备情况.查找故障隐患,减少不必要的能耗损失。作为地铁设备监测而言可能产生很多这样类型的数据, 通过这种方法进行数据挖掘可以及时查找出故障源头并且积少成多的节省生被运行中不必要的能源浪费, 同时帮助管理人员及时排查安全隐患, 当系统得到的结果太多时, 可以提高最小支持度和最小信任度的值,缩小范围。
4 结束语
本文借助SOA理论架构结合能源管理和能源核算的相关理念对北京地铁的能源管理平台的开发进行了系统的研究和开发。 最后以实际案例验证相关研究为日后轨道交通能源管理的相关研究提供了参考。 主要完成了几项工作:(1) 完成地铁能耗管理与辅助决策系统的技术调研,地铁能源消耗管理的方法,能源消耗的检测与分析;(2) 建立一套地铁电能管理系统信息传输网络的仿真与验证平台,模拟数据处理过程并估算网络节点的通信流量, 用于评估硬件架构和软件体系的合理性、可靠性及安全性,发现并解决网络可能存在的数据通信瓶颈问题, 并为项目实施环节的设备选型提供科学依据;(3)提出了利用关联树和Atm算法的数据挖掘算法,提高了数据挖掘的效率。
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过去15年，黄晓军所做的就是改写这个“常识”。
51岁的黄晓军是北京大学血液病研究所所长、北京大学人民医院血液科主任。2015年前10个月，他率领团队为近600名白血病患者做了骨髓移植。这些患者的骨髓干细胞提供者，既非配型完全相合的一母同胞——其几率只有25%左右，也不是在骨髓库大海捞针、机缘巧合找到的非血缘捐赠者，而是配型吻合度不高于50%、选择范围更宽的其他亲属，比如父母子女，甚至堂表亲。
这种配型不完全相合的骨髓移植治疗方法被称作单倍型移植。由黄晓军及其团队开创和建立的单倍型移植已形成完善的体系，并成为全世界最主流的单倍型移植方式。
国际医学界称这种移植体系为“北京方案”。
在白血病患者多达400余万人的中国，每年约有5000例骨髓移植，其中一半使用的是这种对供体要求不算苛刻的办法，并且这类病例还在迅速增加。过去10年，有近2万人不再受困于“中彩票”一般的全相合供体寻找，获得了重生之机。
“我们这里70%左右的单倍型移植患者都能长期生存。”黄晓军告诉《瞭望东方周刊》，现在还有来自印尼、立陶宛、俄罗斯以及香港地区的国际病人。
北京大学血液病研究所无疑已是全世界规模最大的异基因骨髓移植中心。他们的治疗方法，在中国国内被超过50家医疗机构学习沿用。而在意大利、以色列、韩国、马来西亚、伊朗以及港台地区，都有医院在使用“北京方案”。
中国80%的白血病患者怎么办
15年前，黄晓军还是人民医院血液科“管病房的副主任”，从事骨髓移植不过七八年。
以骨髓移植根治白血病的方法，1978年由美国科学家托马斯正式提出，80年代在全世界被广泛应用。托马斯也在1990年藉此获得了诺贝尔奖。
“骨髓移植的原理是通过大剂量化疗彻底摧毁患者已经出问题的造血系统，再将供者的健康骨髓植入，让其在这片废墟上生根发芽，重建免疫系统。”北京大学血液病研究所所长助理、主任医师张晓辉向本刊记者介绍。
但这种方法对骨髓来源要求严苛——供受双方的人类白细胞抗原（又称HLA）配型必须完全相合、分毫不差，否则就会出现排异现象即移植物抗宿主病（GVHD）——或者洒向废墟的健康种子被视为“异己”，遭遇强烈排斥而无法发芽成长;或者种子疯长，转而攻击寄身其中的土壤，对患者的肝脏、皮肤、肠道、肺和脑等靶器官凶猛打击。
“HLA是一系列紧密连锁、与人体免疫系统有密切联系的基因组，被视为人体的‘身份证’。”北京大学血液病研究所主任医师许兰平介绍说，人体的HLA是由两串从父母身上各取一半的基因串组成，因此父母和子女之间均为HLA半相合;而从遗传概率上看，配对完全吻合的几率，只有同卵双生的双胞胎才是100%，兄弟姐妹之间HLA全相合的几率为25%，半相合几率为50%，另外还存在25%完全不合的可能。
张晓辉说，全相合概率25%只是理论上的数字。“曾经有一名蒙古族的患者，兄弟姐妹8个，但没有人跟他配型完全成功，最后只能放弃。”
而没有血缘关系的人群，全相合的概率只有十万分之一。
现实很残酷：一边是HLA配型全相合异常艰难，另一边则是必须全相合才可能让患者逃出生天。
那时，HLA配型不合被国际医学界视作造血干细胞移植的禁区，但黄晓军却并不知道。
他考虑的是，未来中国大多是独生子女，找全相合的配型会更加困难，必须从半相合配型上寻找突破口。
事实上，后来人们熟知的“中华骨髓库”于2001年重启，到2003年，其库容数据才突破10万人份，累计完成捐献造血干细胞仅81例。
HLA配型的禁区，在血病患者高达数百万的中国必须被突破。
中华骨髓库官方网站前不久发布的数据显示，到2015年9月30日，共有近206万人进行了骨髓信息登记，总计有48732名患者申请过信息查询，而最终实施捐献的仅为5203例。即只有不足11%的患者可以从中华骨髓库找到全相合的供者。
黄晓军的估算是，中国有超过80%的患者无法找到全相合的骨髓干细胞来源。
而在美国，骨髓库有500多万供者，从中找到全相合配型的几率是70%。德国在骨髓库中找到全相合的几率也在60%～70%。加之血缘关系供者，欧美大约有20%的患者需要单倍型移植。
“走通单倍型移植这条路，无论对中国还是其他国家都很有意义，只不过中国的供体缺口更大，问题更急迫。”黄晓军对本刊记者说，如果可以将患者的父母或子女及其他两代以内亲属作为供者，中国才能彻底告别供体来源缺乏的窘境。
推倒“隐形之墙”
上世纪80年代末，美国曾采用HLA全相合操作技术尝试过单倍型移植，结果只有不足两成患者存活。单倍型移植因此被视为不可能完成的任务。
nlc202309022228
骨髓干细胞中的T细胞，成为难以跨越的屏障。
T细胞具有很强的攻击性，犹如“双刃剑”——既会不分青红皂白地攻击患者体内的正常细胞，导致抗宿主病;也能杀死肿瘤细胞，成为患者重建免疫的支点。
1999年开始尝试的“意大利方案”，其思路是通过仪器去除供体的T细胞，结果避免了抗宿主病，但杀死肿瘤的效果也不理想，骨髓干细胞很难真正植入并成长而建立起一套新的造血系统。
当时，黄晓军并不知道意大利人已在尝试这种思路，他只是觉得不能轻易抛弃T细胞。
他把T细胞比喻为一员“悍将”，“脾气虽然暴躁，但战斗力很强，得找到一个可以镇得住它的人并肩战斗，改造T细胞的功能，让它暂时不发威，等过了一定阶段，再让它去对抗恶性肿瘤。”
能“镇得住”T细胞的，是一种叫做粒细胞集落刺激因子（G—CSF）的药物。它原本是干细胞动员剂，能将骨髓里的造血干细胞赶到外周血中，以便用于移植。
黄晓军告诉《瞭望东方周刊》，他在阅读文献时从各种支离破碎的信息中发现，G—CSF对T细胞的功能有调解作用，能让T细胞降低亢奋，与患者原有的细胞相融。
G—CSF让T细胞变“乖”，再加上一种短暂抑制T细胞功能的药物抗胸腺球蛋白药，形成了“北京方案”的雏形。
正是在2000年，黄晓军的一个病人经化疗后白血病复发，但找不到全相合的移植供体。
“这位患者希望我给他做单倍型移植，因为这可能是他唯一的生存机会。他说即使不成功，也能让我积累经验。”黄晓军说，那时他只做过一些G—CSF单倍型移植的体外实验和动物实验，如果不是有病人对生命的无限渴望和对医生的绝对信任，他的研究可能永远停留在试验阶段，“是病人成全了我的科学梦想。”
当时国内外学界视单倍型为“不可能”，学界权威对这一思路并不认可。“我也没汇报，胆子很大，在病人完全同意的情况下就做了第一例单倍型移植。”黄晓军说。
借助患者父亲的骨髓，中国首例基于G-CSF的单倍型移植成功。这位病人今天依然活着。
“2001年做了5例，2005年之前又陆续做了一些，就这么慢慢做出来了。”黄晓军说。
这个团队并非孤军奋战，当他们在世界权威医学杂志上发表做法和数据的时候，去除T细胞的“意大利方案”也在慢慢提升成功率。
“也许有人说我是撞大运，但中国、意大利都有了成功的尝试，国际上逐渐认同单倍型这条路是对的。”他说。
正是基于这种对于国际学界的重大启示，G—CSF单倍型被评价为世界性的突破。
2005年，受到“北京方案”的激励，美国哈佛大学也开始尝试不去除T细胞的模式，不过他们选择了另一种调整T细胞功能的药物环磷酰胺，成本更低，但患者感染和复发率较高。这被称为“巴尔的摩方案”。
“尽管我们的机制各不相同，但大家都共同证明了一件事：即使HLA配型只有一半吻合，也可以进行骨髓移植，并取得不逊于配型全相合的移植效果。”黄晓军说。
禁区被突破。“我不能说是唯一的贡献者，但至少是共同把这道隐形墙壁推倒的众人之一。”他告诉《瞭望东方周刊》。
现在全世界已经接受了这个新“常识”。
这三种方案，成为目前全世界单倍型骨髓移植的主流模式，特别是“北京方案”和“巴尔的摩方案”，已是很多国家的借鉴对象。
中国人的数据，能相信吗
从2007年起，黄晓军越来越多地出现在欧美的血液领域的学术交流活动中，“北京方案”的相关研究论文，也登上了世界最顶尖的医学杂志。
欧洲的一位血液领域权威请他去作了两次报告，他自己感觉良好。会后才知道，一些欧美专家质疑，中国人做的数据，能相信吗？
“其实这很正常，对一个完全创新的东西来说，质疑声越大，越证明了它的创新性。”黄晓军觉得，国际学界的质疑，反而促使他形成了“建体系”的思路——持续不断地更新，并且搭建起完整的体系，以更多的数据和案例让人家信服和接受。
所谓“建体系”，比如最早先做复发患者、30岁的年轻患者，指标不错，但被认为是运气好，随后又做50岁的患者，现在可以做到65岁;原来供者不足，现在范围扩大，供者太多了，又确立了优选原则，2014年，最佳供者的原则也已经被国际血液界认可;而由于患者的个体差异，又建立了分层的个性化方案。
在2008年的一次国际血液学会议上，一位意大利专家看到了黄晓军团队作的一份200多例的单倍移植报告，表示要按照“北京方案”来做。这让黄晓军很惊讶——意大利有自己的解决方案，为什么不用呢？这位专家说，“意大利方案”十多年来才做了100例，“北京方案”显然效果更好。
“原来我们对外国人的东西特别崇拜，因为西医毕竟是舶来品，但其实他们也不盲目相信自己的成果。这件事情极大地增强了我们的自信。”黄晓军告诉本刊记者，意大利成立了一个多中心骨髓移植协作组，所属的50余家医院全部效仿“北京方案”。
在中国，2013年以前，同胞全相合移植占比最多，其后是来自骨髓库的全相合供体。而2014年的数据显示，单倍型移植上升了38%，已占全年移植病例的近50%。半相合供体已是位居第一的骨髓移植供体来源。
消灭骨髓移植
作为单倍型骨髓移植模式的创建者，黄晓军却说，他的终极理想是消灭骨髓移植。
“如何降低植入不成功、GVHD等风险，是我们最想解决的问题。”他介绍说，已将单倍型移植作为研究平台，争取研究并解决骨髓的共性问题。
黄晓军团队非常重视以临床为导向的科研实验室建设。2011年，北京大学血液病研究所建立了骨髓移植北京市重点实验室。
这个实验室的研究员孔圆告诉本刊记者，他们的主要工作是解决临床中发现的各种问题，并为将来的治疗奠定前期基础。
“在接受所有骨髓移植的患者中，会有4%～27%出现植入不良，即新植入的骨髓不能在这些人体内‘生根发芽’，患者最终会死于感染等各类合并症。”孔圆说，植入不良是世界难题，而实验室的研究发现，这与患者身体微环境直接相关。“我们通过体外试验发现，一些药物组合可以促使微环境发生变化。尽管这些发现还处于早期研究阶段，但相信有一天会帮助病人解决根本问题。”
“我的近期目标是做更好的移植，但真正的梦想是消灭骨髓移植。”黄晓军说，尽管对于很多血液系统疾病来说，移植是目前唯一有效的治疗手段，但毕竟要冒风险。他的理想是通过现有平台，找到那些影响移植效果、甚至是引发血液疾病的靶细胞，通过细胞免疫治疗治愈患者。
老病人经常会问黄晓军：过了这么多年，你的移植水平应该越来越高了吧？
“同胞全相合原来的疗效如果是70%，那现在也就是75%，因为每种技术都有瓶颈。我们真正的进步在单倍型上，把原来0希望的这部分人也做到了治愈率70%。”他说。
黄晓军觉得，中国与欧美在临床技术上差距不大，区别在于原创的能力。
比如“巴尔的摩方案”，即便他并不完全认同其效果，但美国人坚持原创的思路仍让他赞赏。
“在学术领域始终有话语权之争。我们在机制和话语权占弱势的情况下，以实际的疗效让国内的医院运用了我们的模式，而非美国模式，并且影响到越来越多的国外医疗机构，这很不容易。”他说，一位以色列专家听说他正在动物身上尝试将“北京方案”与“巴尔的摩方案”结合，提醒他务必坚持自己的方案，“要相信你的方案是最好的，千万别放弃。”
“我当然不会放弃。”黄晓军说。
