铁路货物混装运输智能安检查危发展对策探讨

席江月，蒲少华，刘艳飞，唐 浩

(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.中国铁路西安局集团有限公司货运部，陕西 西安 710000)

为了提升铁路货物安全管理质量，原中国铁路总公司发布了《中国铁路总公司关于加强高铁快运、行包和零散货物快运、混装货物安检工作的通知》(铁总运[2017]217 号)[1]，中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)印发了《铁路零散货物快运、货物混装运输安全检查管理办法》(TG/HY 202-2022)[2]，对铁路货物安检管理中组织管理、设备管理、人员管理、运输条件管理、作业管理、问题处置、检查考核等提出了明确的要求，铁路货运场站安检查危管理水平有了显著提升。但在实施过程中仍存在安检环节作业量大、安检制度落实不到位等问题，如何通过智能化技术，实现安全源头卡控，加强物防技防手段，是当前铁路货物运输安检查危的主要发展方向。

1 铁路货物混装运输安检查危现状

近年来，国铁集团逐步加强安检查危管理力度，各铁路货运场站在管理制度、设备配置、作业流程、人员培训等方面加强管理[3]，但与民用航空、海关口岸等相比[4]，在安检队伍、安检设备、安检信息化等方面仍存在差距。当前铁路货运场站安全管理以“人工开包检查+过机安检人眼盯控”模式为主，安检查危智能化技术手段的辅助决策支撑不足，“人防+物防+技防”三位一体安全保障能力需要进一步提升。铁路货物混装运输安检查危目前存在以下问题。

（1）货物安检查危作业主要依赖人眼盯控。铁路货物安检查危目前存在安检货运员综合素质有待提升、安检查危岗位对青年员工吸引力不足等问题。当前铁路货物安检查危完全依赖于安检货运员进行开包检查或过机安检人眼识别判定，主观性较强，安检查危判别准确程度与安检货运员综合业务素质和安检货运员疲劳程度密切相关[5]。

（2）货物安检查危技术装备先进性有待提升。铁路货运场站既有安检查危技术装备大多为采用X射线透视成像技术的小型安检仪，存在以下问题：一是通道尺寸无法满足大件货物过机安检需求。安检设备通道尺寸以1 000 mm×1 000 mm 为主，只能对小件货物进行过机安检，不能满足成托或大件货物过机安检的要求，仅有部分场站引入大型安检设备。二是人工判图无法满足货物安检可靠性需求。安检货运员需长时间人眼判图，劳动强度大，技能要求高，判图速度慢，存在误检和漏检风险。三是图像质量无法满足成托货物判图需求。当前铁路货运场站配置安检设备主要以X 光安检机为主，X 光机管电压约为200 kV，穿透能力约为30～40 mm，大多采用顶置单视角技术，存在成托货物穿透力不足、安检图像重叠遮挡、货物品类难以辨别、成像清晰度不高等问题[6]。

（3）铁路货物混装运输安检查危信息化不足。当前铁路不断强化货物安检查危管理制度与机制，但是铁路货运场站安检装备的类型及技术条件仍未统一，无法实现铁路货物安检查危装备联网管理和数据共享共用的需求。主要表现在以下方面：一是通过现场调研核查货运场站的安检查危装备发现，安检查危技术装备种类、规格较多，而且未设置与铁路信息系统连接的接口[7]。二是货运场站间安检查危的信息缺乏共享共用渠道，难以对货物信息、安检情况进行数据共享[8]。

2 铁路货物混装运输智能安检查危管理体系设计

2.1 设计需求

民用航空、海关口岸等已对安检图像智能识别进行了一定探索，对过机物品中夹带的主要违禁品和典型物品能够基本实现智能识别和报警功能[9]。相比而言，铁路货物安检查危则是铁路核查货主是否按照物品清单如实托运货物，主要包括防止匿报品名和夹带货物2 项作业内容[10]。其中，防止匿报品名是指防止托运人委托运输的货物与其提报的物品清单信息不一致；防止夹带货物是指防止托运人在货物混装运输中，夹带危险货物或物品清单未列出的货物，以此降低收费标准，并造成货物运输安全隐患。

（1）货物混装运输成托安检作业需求。针对当前货物混装运输需要将成托货物拆为小件货物过机安检，造成安检作业效率低的问题，综合考虑通道尺寸和安检仪射线穿透能力，配置面向成托货物的铁路货物安检仪，满足当前铁路货运场站成托货物作业要求，实现逐件过机安检向整托过机安检转变，有效提升铁路混装货物安检查危作业效率。

（2）货物混装运输不开包安检作业需求。铁路整车货物和站内装箱货物混装运输，要求根据货物类型，按抽检比例(或全部)采用安检仪检查或人工开包检查；站外装箱货物混装运输，要求对掏箱货物采用安检仪检查或人工开包检查。由于货物开包安检过程中，可能会影响货物的包装与装载形态，造成客户满意度下降，因此，需要通过提升安检仪射线穿透能力、优化X光探测器性能等方式，增强安检装备的作业能力，满足混装货物不开包安检的作业需求。

（3）货物混装运输安检装备智能判图需求。铁路货物混装运输人工开包检查或过机安检人眼盯控工作强度大，为严格落实货物安全源头把控的要求，亟需采用智能化技术，推进铁路货物混装运输由“人工判图”模式向“机器判图+人工校验”的货物安检判图模式转变，有效提升对匿报品名、夹带危险货物等安全隐患的识别能力。

2.2 设计思路

针对铁路货物混装运输安检查危目前存在的问题，严格落实货物安全源头把控的要求，结合铁路货运安全管理需要和客户提升物流效率需求，面向发站内外勤货运员和到站外勤货运员，以货物混装运输为重点，以图像扫描、智能识别、图像处理技术为抓手，以铁路货物安检设备和视频监控设备为载体，以铁路货物安检查危管理系统为支撑，以安检作业贯穿装车前受理环节、货物进站环节、货物交接环节、货物装卸车环节为基础，建立完善铁路安检内部作业制度和外部约束条件，充分运用“机器判图+人工校验”的货物安检判图模式，构建铁路货物混装运输智能安检查危管理体系，推动铁路货物混装运输智能安检，防止夹带危险货物或匿报品名的问题发生，显著提升安检查危作业效率，降低人员工作强度。铁路货物混装运输智能安检查危管理体系架构如图1所示。

图1 铁路货物混装运输智能安检查危管理体系架构Fig.1 System architecture for intelligent security inspection management of railway mixed cargo transportation

其中，铁路货物混装运输智能安检查危体系的技术层要素主要包括图像扫描、图像识别、图像处理。图像扫描和图像处理能力可通过安检设备的升级改造提升，而图像识别存在2 大技术难点。一是货物轮廓辨识难度较大。由于相同类别的物质在X光射线安检仪中成像颜色一致，货物混装运输中多种货物品类混杂叠加，若相同物质货物叠加遮挡后，成像均显示为相同的颜色，难以辨识叠加货物的轮廓。二是货物具体品类辨识难度较大。根据货物成像颜色的不同，只能判断该货物为有机物、无机物、混合物和轻金属，难以判断货物的物质组成。对于与物品清单内货物相同形状、相同物质的夹带物品或危险品，不能有效判断货物具体品类，难以排除危险物品。例如，洗衣粉和爆炸物TNT 均成像为橙色，若包装形状一样，则机器无法判别。

3 铁路货物混装运输智能安检查危实现路径

针对铁路货物混装运输智能安检查危管理体系关键技术难点，主要围绕铁路货物混装运输安检查危装备配置和安检查危图像智能辅助识别，探讨提出铁路货物混装运输智能安检查危实现路径。铁路货物混装运输智能安检查危实现路径如图2所示。

图2 铁路货物混装运输智能安检查危实现路径Fig.2 Realization path of intelligent security inspection for railway mixed cargo transportation

3.1 安检查危装备配置

面向铁路货物混装运输安检查危需求与智能安检查危技术难点，宜选择以通道式为主、专用型为辅的安检设备配置方案，以提高安检查危作业效率。通道式安检设备包括X 光安检机、CT 型安检机、门架式安检设备等，专用型安检设备主要包括痕量检测设备、拉曼光谱设备等。智能安检查危设备配置的实现路径如下。

（1）X 光安检仪。通过改造X 光安检仪的X 射线发射器和探测器，可以优化安检仪的穿透力和线分辨力等主要性能，提升成像的清晰和精细程度，但是受X 光安检仪图像处理和图像识别技术的限制，在货物品类辨识和货物轮廓辨识等方面，仍不能满足成托货物智能安检的需要。

（2）CT 型安检仪。CT 型安检仪在X 光安检仪技术的基础上，增加CT 切片图像、3D 图像和爆炸物/液体爆炸物/毒品等多种违禁品自动检测识别技术，可以满足成托货物智能安检的需要，但是不能充分利旧，且CT型安检仪购置成本过高。

（3）专用型辅助安检设备。针对专用安检需求，应配置痕量检测、危险液体检查等专用型安检设备予以辅助检查[11]。痕量监测设备采用离子迁移光谱技术，辅助检测是否装有炸药和毒品；危险液体检查设备采用拉曼光谱技术，辅助识别液体的属性和名称。

（4）大型安检设备。针对成托货物或大件货物过机安检的需求，购置通道尺寸为1 500 mm×1 500 mm的大型安检设备，由于成托或大件货物品类及数量相对更多，图像货物之间重叠度更高，在现有X光安检技术水平限制下，虽然安检作业效率更高，但安检图像智能识别的准确率有所下降。未来随着X光安检技术和CT 安检技术的升级迭代，可考虑购置大型安检设备，实现带托或大件货物混装运输智能安检。

3.2 智能判图技术研发

安检图像智能辅助识别实现的最终目标为：达到安检人员在理想状态下(充分培训，按规章作业)的工作效果，降低安检人员工作强度，提升安检作业判图效率，减少安检人员数量。综合考虑安检图像智能识别研发资金投入和时间投入，建议采用总体设计、分步实施的方式推进铁路货物安检图像智能辅助识别项目的研发工作，实施计划与实现效果如下。

（1）充分引用既有违禁品清单模型库。民用航空、海关口岸等已在安检图像智能识别领域进行了一定探索，形成了一套相对成熟的违禁物品安检图像模型库，包括液体、管制刀具、厨刀、仿真枪、压力罐、香烟、充电宝、蓄电池、碳粉、打火机等品类。其中，部分违禁物品品类亦属于铁路货物混装运输违禁物品，其安检图像模型可以直接应用于铁路货物运输安检图像智能识别。另外，结合铁路货运场站既有匿报品名和夹带危险货物案例，选择常见铁路危险货物，训练危险货物特征模型。充分利用其他行业既有违禁物品安检图像模型，结合铁路常见危险货物特征模型，构建铁路货物安检查危违禁品清单(负面清单)图像模型库，初步实现对安检图像中铁路危险货物的智能识别与报警功能。

（2）构建铁路货运场站正面清单模型库。对铁路发运货物正面物品清单的物品品类进行拆分和合并，根据图像智能识别需求，研究铁路货运场站物品清单品类分类方法，利用铁路货运场站既有安检图像及新采集安检图像，人工标记货物品类，根据货物轮廓、颜色、尺寸等特征模型训练，构建正面清单模型库。实现已训练模型货物品类智能识别，未建模货物品类及危险货物自动报警，人工辅助识图查验。由于单个货物品类约需采集10 000 张安检图片，单张安检图像约标记10个框，标记时间和人力成本较高。

（3）完善铁路货运场站正负面清单模型库。在铁路货运场站货物安检查危作业过程中，对安检查危图像智能识别系统识别出的未建模危险货物图像进行人工标记，通过机器自主学习，对标记的违禁品货物进行特征模型训练，模型纳入铁路货物安检查危违禁品清单(负面清单)图像模型库。对于客户新增的物品清单货物品类，需提供新增物品样品，进行特征模型训练，纳入铁路货物安检查危正面清单模型库。由此，不断补充完善铁路货运场站正负面清单模型库。

（4）共享共用全路货运场站安检查危数据及模型库。将安检查危图像智能识别系统采集的安检查危数据和构建的正负面清单模型库，由各货运场站安检终端共享到全路货运安检查危信息化管理平台，将不同场站、不同品牌安检机识别信息汇总至网络控制中心，实现联网管控，打破安检查危信息孤岛。同时，管理者能够实时掌握各安检终端匿报品名和夹带危险货物识别信息并进行统计分析，实时预警。

4 结束语

铁路货运正在逐步从传统大宗货物为主向大宗、白货共同发展转型，对铁路货运安全源头管控提出了更高的要求，加快铁路货运智能安检查危体系的研究迫在眉睫，对保障铁路货运安全、确保白货持续增量具有重要意义。铁路货物混装运输智能安检查危技术的探讨，能够有力推进铁路货物混装运输安检查危智能化转型升级，有效提升铁路货运场站人防、物防、技防“三位一体”安全保障能力，以科技创新保障铁路货运高质量发展。未来，随着安检技术的升级迭代，将重点围绕成托货物或大件货物，展开智能安检查危技术的深化研究，为提升铁路货物混装运输安检查危作业效率、增强风险隐患源头管控能力提供科技支撑。