铁路技术站生产作业智能化安全管理及评价技术探讨

本文是一篇生产管理论文，本文以铁路技术站为研究对象，通过对技术站安全管理体系现状及问题分析，从解决技术站安全管理信息对称入手，研究构建技术站智能化安全管控体系、建立安全状态数据自主监测、构建智能化安全评估模型等 3 方面关键技术问题，提出解决铁路技术站安全管理智能化思路。
1  绪论
1.1  研究背景及意义

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铁路技术站是铁路编组站与区段站的总称，是铁路运输极为重要的基层生产单位，担负着繁重的运输任务，铁路技术站的通过能力和改编能力往往能够决定整条线路的运输效能[1]。随着社会的快速发展，我国铁路运行速度的不断提高、列车载重量不断增加、铁路营业里程的不断增加及大量新技术、新装备的全面投入使用，技术站人员需要掌握的安全点越来越多，而安全处置的时间要求却是越来越短，对铁路技术站安全评价与预测能力做出更高的要求。
在铁路运输生产过程中，安全和生产效率是相互依赖、相互促进的。保障安全是生产效率的前提、基础和保证，生产效率本身也体现了安全性。若缺乏安全保障，生产效率便无法保证。一旦发生安全事故，这不仅会导致人民的生命流逝，还会让社会劳动的成果付之东流，同时也会使铁路运输变得无效[2]。随着铁路技术站系统工作信息化、智能化、自动化进程的加快，系统的安全性起的作用越来越重要。技术站在降低运输成本、提高运输效率、加速货物送达、促进机车车辆周转等方面扮演着重要角色，其工作效率和质量对铁路运输事业的可持续发展具有巨大意义。同时，技术站的安全和路网安全畅通与生产经营效益密切相关。目前，为了加强安全管理并减少事故的发生，铁路技术站采取严格的过程控制，以确保管理站内外的作业岗位和影响运输安全的作业环节，对潜在安全因素实行全面控制，以避免事故发生。在实施生产作业的安全管理中，要在有效辨识安全因素的基础上，通过科技手段实现生产作业过程中潜在安全的控制和评估，以达到预防事故发生的目的。同时，还需及时监测安全管理控制系统，了解安全因素的变化动态，以便发现关键性问题并避免意外事故的发生[3]。
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1.2  主要研究内容
结合铁路技术站生产作业安全管理现状，构建铁路技术站生产作业智能化安全管理体系，提出铁路技术站安全数据的智能化采集、传输、处理的技术解决方案，设计技术站安全智能化评价模型，为铁路技术站生产作业安全管控提供可靠的技术支撑和决策依据[4]。 本文主要进行了以下具体工作：
（1）以技术站历史运输安全事故及违章问题数据为基础，系统梳理铁路技术站作业的安全趋势，并从4个构成要素论述铁路技术站安全管理的现状，明确铁路技术站安全管理存在的问题，并提出解决问题的思路。
（2）构建铁路技术站生产作业安全智能化安全管理体系，基于协同、共享治理的理论优化技术站安全管理机制，并将智能化技术引入技术站安全管理体系。从而，进一步从技术站生产作业智能化安全管理体系构成、技术站生产作业智能化安全管理体系架构运行逻辑两个方面构建了技术站生产作业安全智能化管理体系。并详细论述了组织系统与制度系统优化的关键技术方案。
（3）分析铁路技术站生产作业安全监测的需求，运用数据采集、数据传输、数据融合处理等技术，提出基于物联网、视音频、逻辑判断技术的相应成套实际应用的解决方案与案例。
（4）根据智能化数据信息的监测技术，构建铁路技术站安全评价指标体系及智能化计算方法，利用评价指标与算法构建安全评价模型，并进行算例的计算与敏感性分析，同时，运用整体的模型算法构建技术站智能化安全管控系统平台。
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2  国内外研究现状
2.1  铁路安全管理
安全管理是指应用系统工程的基本原理和方法，辨识、分析、评价、排除和控制系统中的各种危险 [5]。对于铁路技术站而言，它是系统工程学在铁路安全中的具体应用，其主要目的是通过诸多与技术站安全相关的安全对象某个或某一类属性的检测、监控、分析评价，保持对技术站作业生产过程中安全状态变化的及时发现。如果出现危及运营安全的现象，提醒相关人员及时釆取有针对性的措施，对安全监控对象进行处置、维修和养护，以保证其处于良好的技术状态，从而保证技术站安全稳定的运行。
在上个世纪50年代，英国已成功对铁路安全进行了分类，安全的等级根据其程度的不同被划分为高、中、低三个级别，并制定了相对应的解决对策[6]。 韩国铁道研究院（简称 KRRI）提出了安全管理评价体系、评估程序，在韩国的轨道交通领域中，提出安全问题的研判、危险影响因素定义、安全的变化、各安全影响因素因果关系模型，对安全评估和安全控制流程进行了优化[7]。
日本的轨道交通运营企业在安全管理方面，主要是通过不断升级技术装备来保障安全，提高系统的可靠性，技防为主。在 RAMS 全球推动背景下，日本轨道交通运营企业也逐步引入 RAMS 的概念优化安全管控机制，以安全文化建设、技术改造等实施安全的精准控制[8]。
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2.2  安全数据监测与处理
智能化安全管控技术数据挖掘、信息融合、物联网、信息系统的应用等也运用到铁路安全领域。运用信息融合、数据挖掘、信息系统等智能化技术不仅可以提高数据的综合利用价值，为安全评价体系建设及应用提供理论指导，而且可以使技术站安全水平再上一个台阶，为技术站安全保障发挥更大的作用。
（1）安全数据监测
在铁路安全数据监测方面，张亮[16]通过对中国铁路总公司车务安全信息库全部安全问题的大数据挖掘分析，介绍了大数据分析方法在车务安全管理领域的初步应用。季文献[17]等基于传感器信息融合技术，通过在隧道中将数量及类别众多的传感器组建成网络，采用数据层和决策层两级融合策略，研究铁路隧道的特点，制定联动控制方案和控制算法，运用嵌入式控制技术，设计一款区域控制器，自动监测和控制隧道的安全。施福根[18]构建了基于5G高精度融合定位的铁路客运站安全监管系统总体架构，实时分析并计算机车、地面时空关系，研制开发安全预警系统，实现列车、地面、人员的信息交互和实时信息获取，对机车运行开展精确预警。陈立春[19]提出基于物联网架构的车务设备智能追踪管理系统的设计思想和实现方法，实现设备台账基本信息、技术状态信息和运用维护动态信息的有机结合，有利于提升行车设备安全管理和运用水平。杜彦良[20]提出了一种基于信息融合的铁路行车安全监控体系框架，集成了信息融合、物联网和人工智能等先进技术。这个框架对与监测车辆安全相关的系统技术架构和数据结构进行了研究，提出了解决方案，旨在最大程度改善行车安全监控体系的数据集成和信息共享，以此来保障行车安全。通过从总体框架层面提出一种解决方案，可以为建设更高能力的行车安全监控系统提供指导。
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3 技术站生产作业安全管理现状及问题分析 ....................... 10
3.1 技术站生产作业安全概况 ...................... 10
3.2 技术站生产作业安全管理体系分析 .................... 14
4 铁路技术站生产作业智能化安全管理体系优化设计 ...................... 27
4.1 智能化安全管理体系优化设计思路 ............................. 27
4.2 智能化安全管理体系优化设计 ......................... 28
5 铁路技术站生产作业智能化安全数据监测技术 .............................. 36
5.1 技术站智能安全数据监测需求分析 .................. 36
5.1.1 行车监测方面 ............................... 36
5.1.2 调车监测方面 ............................... 38
6  铁路技术站生产作业智能化安全评价及管控技术
6.1  技术站生产作业安全评价指标体系构建
技术站安全评价体系可以对技术站安全管理状况进行分析，并提供量化参考。技术站安全评价指标是用于评估技术站安全状况的工具，可反映被评估对象的安全特征和属性。
6.1.1  生产作业安全影响因素分析
技术站是一个广泛分布于时间和空间的开放动态系统，其行车、调车、施工、货运等生产作业的安全影响因素错综复杂，覆盖的范围也十分广泛。从安全系统论的观点结合上述统计数据与分析规范化处理后，可将影响技术站安全的因素划分为4大类，即：人员、设备、环境和管理。四种影响因素的占比如下图所示：

生产管理论文参考

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7  结论与展望
7.1  主要结论
技术站的生产作业场景非常复杂，涉及的要素也很多，且作业需要持续进行，不间断，对铁路技术站行车、调车、施工、货运各专业的安全问题进行分析，并从人员、技术、制度、管控四个方面分析技术站现有安全管理体系，指出目前技术站主要为安全管理智能化体系不健全、安全管理及评价监测数据源不足、安全实时评价及管控评价手段不足的问题。针以上问题，从构建技术站生产作业智能化安全管理体系、提出铁路技术站生产作业智能化安全数据监测方案、进行技术站生产作业智能化安全评价及管控 3 方面开展研究。通过研究工作，得到了以下研究结论。
（1）生产作业信息不能实时对称是铁路技术站安全管理的关键性制约因素。统计分析铁路技术站近10年各专业发生的安全事故及违章问题，并通过人员、技术、制度、管控四个方面分析技术站现有安全管理体系，现行的技术站生产作业安全管理体系已不适用于技术站生产作业安全精细化、智能化的管理要求。
（2）铁路技术站生产作业智能化安全管理体系的构建需要解决安全管理事后追责、安全管理信息传递不及时、不能实时预测及评价的事前防控的关键问题。通过对组织系统去中心的设计，结合制度机制的保障，运用物联网、图像识别、语音识别、高精度定位等技术，实现技术站安全数据监测自动化、安全预警实时化、安全评价动态化、安全管控智能化，建成协同与共享化的智能安全的铁路技术站，为铁路技术站生产作业安全管理模式的创新提供了新的思路。
参考文献（略）