关于铁路货运场站安全防护智能化建设的探讨

唐 浩，王丹竹，刘伟达，梁兴月

(1.中国铁道科学研究院集团有限公司 运输及经济研究所，北京 100081；2.中国铁路北京局集团有限公司 北京货运中心，北京 100076)

铁路货运安全是推动铁路货运高质量发展的前提。《新时代交通强国铁路先行规划纲要》(铁发改[2020] 129号)明确提出，要健全预防控制体系，推进安全双重预防机制建设，强化关口前移、源头治理、科学防范和精准治安[1]。铁路货运场站作为铁路货运生产组织节点，是推进铁路货运向现代物流转型可持续发展的主阵地，如何提升其安全防护管理水平，已经成为铁路货运安全管理面临的重要难题。但既有铁路货运场站作业安全防护体系，仍大多沿用以传统人眼盯控、经验决策为主的粗放式安全防护作业模式，作业效率不高、防护水平不足，难以满足铁路货运场站精细化管理和高质量发展的要求，关口前移、源头治理、科学防范与精准治安缺乏智能技术手段。在物流园区、物流基地、货运场站等铁路物流节点作业安全防护领域，国内外学者的研究与探讨多集中在某个功能区或某个具体问题，铁路货运场站整体安全防护智能化建设相关研究相对较少。因此，在借鉴现代安全风险双重预防管理理论的基础上，从安全风险分析、推进路径思路、转型发展方向与装备设计要求等视角，提出铁路货运场站整体安全防护智能化建设建议，为提升铁路货运场站安全防护水平提供理论参考与方法借鉴。

1 铁路货运场站安全防护现状及存在问题

1.1 外勤作业安全防护凭员工自觉执行

目前铁路货运场站外勤作业安全防护的人防与物防方面主要依靠员工自觉遵守规章制度。人防以安全教育培训、工前会、巡逻检查、自控他控互控为主，可能存在侥幸懈怠、用工加倍、简化步骤、相互袒护等问题。物防以安全防护信号、脱轨器、铁鞋、安检仪等安全设备的人工布控、操作、管理为主，缺乏自动控制及监控安全防护设备的集成管控系统。事前安全防护作业基本由外勤货运值班员的经验习惯驱动，手动操控设备、人工辨识风险、巡检排查隐患，个人安全警惕意识与关注侧重点不同，存在由于麻痹侥幸造成隐患排查有遗漏、风险辨识不彻底、规定步骤滞后等问题，安全风险防控可靠性难以得到全方位保障。由人驱动的外勤作业事前安全防护过于依赖经验、缺乏科学指导，导致现场能力输出不稳定、执行规范化程度较低[2]，相较而言计算机信息化系统则依据预先设定程序按步骤执行。因此，有必要开发铁路货运场站智能安全防护平台，从实际场景需求出发，剖析货运作业安全规章制度，归纳安全防护实践经验，固化形成依情景设定的稳定可靠、持续迭代的软件信息系统，驱动外勤货运值班员执行风险辨识与隐患排查步骤，推进安全防护作业科学化规范化管理。

1.2 视频集中监控的方式存在一定局限

目前铁路货运场站外勤作业安全防护的技防方面以视频监控、超偏载检测仪与轨道衡为主，如加装门吊高清视频监控与装载机高清行车记录仪[3-4]，较多场站布设超偏载检测仪及轨道衡检测铁路车辆重量。部分智能化改造场站，如天津集装箱中心站、义乌西铁路货运场站等，加装激光测距、门架防撞与超偏载检测等装置改造轨道式门吊，加装传感器装置监测正面吊、装载机等设备工作状态。超偏载检测仪与轨道衡通过准确实时计量车辆载重，可实现货物运输途中安全的全程跟踪监控预警。

相较而言，当前大部分铁路货运场站视频监控系统采用设施多点安装摄像头、中控室集中监控与内外勤无线电通信的方式，事前安全防护作用有限，更多是事故发现告警、事中处置指挥与事后查定追责，存在一定局限：受限于安装位置、镜头角度、天气能见度影响等因素存在监控盲区；安监员同时盯控多点视频，难以兼顾多货区全场域近况，依靠经验辨识风险的能力不够稳定；无线电通信受限于电磁干扰与嘈杂背景音沟通交流效果不佳；内勤安监员与外勤值班员分别受限于视频监控盲区与行走速度及视野范围，均只能获取货区部分信息，紧急情况下可能存在沟通协调不够及时充分的问题[5]。

1.3 既有设备不满足现场员工操作需要

铁路货运场站安全防护设备是实现场站安全防护标准化、规范化、度量化管理的抓手，社会典型物流企业均根据自身业务定位定制化开发现场作业设备。当前部分铁路货运场站智能化改造仍在探索起步阶段，存在盲目引进路外设备不适应铁路本地化场景、定制化开发的硬件设备人机交互体验不佳与技术集成硬件不适应现场变化的功能需求等问题。

（1）铁路货物交接环节安检查危、清点核对、计费承运、外交付等场景作业办理区域集中、功能需求相似，既有普遍应用在机场、地铁及快递企业的安检装备适用于小件行李快件，不符合多品类大尺寸的包件货物成托盘通过与射线穿透能力等要求，无法满足称重、量方等业务需求[6-7]。简单引用其他交通运输行业设备，在软件设计、功能集成、技术应用方面也不能满足铁路货运特殊场景的业务需求。

（2）部分集装箱正面吊堆场安装触控平板终端进行集装箱箱区箱位管理，但司机每次操作后均需要手指点击输入箱号与对应箱位，徒增作业步骤，降低作业效率，增加失误概率。硬件设备设计未充分考虑现场作业人员日常使用便捷性，人机交互界面作业步骤增多、体验不够友好，导致现场人员放弃使用、退回旧有操作方式，即作业完毕箱区盘点时外勤纸质抄录箱位箱号，内勤手工填报线上系统。

（3）部分场站装配集成拍照、显示屏、照明、通讯等多功能的手电筒，现场人员反映操作使用体验不佳，存在手感笨重、续航较差、图像模糊、存储导出操作复杂等缺陷。过分强调硬件研发的技术集成，不符合让变更更容易(ETC)原则，不适应现场生产作业中操作用户的需求变化，相比功能模块化组合产品，硬件模块一体化封装存在单体成本高、更新周期长的突出问题。

2 铁路货运场站安全防护智能化建设相关建议

2.1 结构化分析场站作业场景风险隐患

铁路货运场站环境复杂多变、作业流程较长、操作步骤较多、环境条件艰苦、诱因繁杂细碎、危险源分布分散、隐患点隐蔽性强，“人机料法环”多主体相互关联影响产生连锁反应，组成一个多主体相互影响的复杂系统。将货运场站作业按散堆装、长大笨、集装箱、包装成件、商品车、冷链等划分成各大类货物作业流程，各流程再按“货物交接、仓储暂存、铁路装卸、站内搬运”等若干环节细分，各环节依据作业步骤切分为若干不同作业场景。运用案例分析法吸取历史事故教训，建立各作业场景下风险事故与隐患原因的分析案例库。借鉴双重预防中安全风险辨识研判的思想，结合安全规章制度中安全管理红线、禁止性条款，聚焦细分作业场景中的“人机料法环”多主体与互动过程，运用鱼骨图分析法对其中点、线、面、体分别开展全过程风险研判，其中“点”是分析设备设施自身潜在风险，“线”是分析管理及作业流程中作业的错误疏忽遗漏，“面”是分析岗位职工不同角色的违规危险行为，“体”是分析如天气等环境条件对各主体的安全风险影响，辨识人的不安全行为、物的不安全状态、环境的不安全因素和管理缺陷，绘制点线面体安全风险辨识鱼骨图，理清危险源、风险、隐患、事故之间的关系，透彻剖析作业场景安全风险问题。同时借鉴海因里希因果连锁的事故致因论，即伤亡事故并非孤立事件而是一系列原因事件相继发生的结果，即伤害与各原因相互具有连锁关系，绘制环境不安全因素影响下隐患事故连锁反应的因果图[8]。

2.2 按风险等级渐次推进智能技防建设

当前节支降耗背景下，大部分场站技术改造经费有限，安全防护智能化建设遵循事故预防理论的木桶原理，即将有限资源投入较高等级隐患预防和治理中，方可实现系统安全水平最大化。安全防护智能化建设过程应立足不同时期不同阶段，重点防范中高风险事故发生并遏制损失扩大。学习借鉴双重预防理论中的风险分级管控部分，运用风险矩阵法从发生可能性及后果严重性2个维度划分风险等级，运用专家评价法分析铁路货运生产全过程中突出问题和薄弱环节，两者相互补充明确中高风险事故。重点围绕中高风险事故，基于各作业场景点线面体安全风险辨识鱼骨图与隐患事故因果图，以各项隐患点为对象，辩证客观评价当前安全防护体系相应措施的防护效果。针对人防物防效果不佳的隐患，研究相应的信息采集处理等智能技术选择，多维度量化比较智能装备技术路径的性能参数，定制化开发软件系统与技术集成硬件装备，创新应用智能技术改造既有人防物防技防体系。优先解决高风险问题得到场站现场作业人员认可，方能产生智能化建设的“飞轮”效应。集中资金聚焦当下高风险问题，逐个击破场站安全防护风险问题，渐次推进安全防护智能化建设，不断趋近场站作业零风险零隐患。构建安全风险防护设备管理平台作为铁路货运生产作业及安全管控平台的一部分，从作业全流程、多环境因素、多气象条件等方面全盘考虑安全防护采集数据源点，规避重复投入分散研发系统，依据试点应用的反馈设计设备接入与数据采集的标准规范，避免推广应用阶段软硬件不适用不兼容。

2.3 系统驱动安全防护由被动转向主动

目前大部分铁路货运场站技防发展不均衡、安全防护作业管理不闭环，仍然处在被动安全防护与结果管理阶段。围绕关口前移、源头治理、科学防范与精准治安的目标要求，智能化安全防护建设要推动铁路货运场站由被动向主动转型，安全防护系统由视频监控向集成管控升级，稳步推进物联网、大数据、云计算、人工智能、数字孪生等智能技术的探索运用。由被动、辅助、滞后的安全管理模式转变为主动、本质、超前的安全管理模式，需在事前安全防护与事后安全防护2方面着手，事前安全防护向隐患排查程序化、问题治理规范化转型，事后安全防护向灾害预案多样化、应急演练实战化转型，在防患未然与及时止损2方面提升现场作业安全防护管理水平[9]。事前安全防护的核心是隐患排查治理与安全风险辨识：根据信息采集场景对空间与时间的要求合理选择外勤人检、视频监控与无人机巡检方案，尽可能全面覆盖场站隐患点动态轨迹或静态分布位置；将辅助提醒隐患排查治理的功能嵌入外勤货运值班员手持机终端程序，拍照采样与语音交互及时反馈情况与过程留痕；图像识别算法判断监控摄像头非静止画面自动弹窗，安监员选择隐患选项供其自主学习。事后安全防护的核心是灾害预案制定与应急处置演练：灾害预案制定考虑极端恶劣天气等更多突发事件，重点标识场站内危险源、潜在风险与次生事故，制定人员医疗急救与重点物资转移方案；事发地附近外勤值班员实时反馈周边人车货等情况，巡检无人机或仓库监控实时回传视频或热成像，安监员或管理层精准定位事发地点并及时调整方案措施，提高调度资源力量处置突发事件的应急指挥 能力。

2.4 外勤技术装备设计满足多主体要求

铁路货运场站作业安全事故大多发生在外勤作业过程中，目前外勤作业仍以无线电手持机为通信联络设备，以私人智能手机为信息采集设备，存在信息获取受干扰有延时、私人手机消息分散注意力、采集信息碎片化增加后期管理难度等问题。相较内勤信息化设备与外勤设施设备物联网装置，外勤作业环境工况复杂、涉及信息繁杂，其物联网智能装备体系的研发与使用过程中，包括业务需求、操作用户、研发人员等多主体对其均提出要求。是否满足信息采集、岗位交互、环境影响等业务需求，是否满足研发人员对装备体系自身低成本迭代升级要求，人机交互界面体验是否友好也直接影响操作用户使用意愿与作业效率。建议研发过程设立研发人员、操作用户与装备体系三者沟通协作的长效机制，研发人员长期跟随并实操现场作业，以明晰信息采集需求、作业交互需求与外界条件约束等因素及关联为基础搭建人机交互软件界面。过度强调多功能硬件集成不利于快速响应、迭代更换装置，难以满足操作用户需求变化，建议以用户易使用为宗旨，装置易迭代为前提，高内聚低耦合的功能模组为设计思路，综合运用物联网技术构建人机交互硬件装置体系，从产业化发展角度长期跟踪、持续优化，在用户需求、技术可行、成本合算三者间寻找平衡点。

3 结束语

智能化安全防护建设投资较大，在节支降耗背景下大部分场站技术改造经费有限，智能技术规模化成熟应用尚待孵化，推动智能技术的广泛应用，应充分遵循“问题导向、场景满足、试点应用、分步推进”的基本原则。因此，近期智能化安全防护建设应立足外勤值班员与安监员等既有岗位，由安全防护平台与物联网终端装备系统驱动隐患排查治理与安全风险辨识作业的规范化执行，中远期将以具体隐患为研究对象稳步推进智能技术应用，辩证分析当前高等级风险既有安全防护措施的防护效果，评估引进信息采集技术的技术可行性、经济性价比与效率效益方面溢出效应。进一步将研究优化的安全风险辨识与隐患事故致因果分析方法，挖掘事前事后安全防护对系统设计提出的更高功能要求，设计并示范应用外勤技术装备，以满足现场业务需求、适应产品市场需求。