依托无人机提升铁路货运外勤作业品质分析与思考

宫志锋，杨志勇，邢爱华，郭 佳

(中国铁路呼和浩特局集团有限公司 集宁货运中心，内蒙古 乌兰察布 012000)

无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。地面遥控人员通过雷达等设备，对其进行跟踪、定位、遥控、遥测和数据定位。目前，民用无人机主要用于航拍摄影、电力巡检、新闻报道、野生动物保护、环境监测和快递送货等。在铁路系统，无人机主要运用于接触网巡视、复杂地况下线路及周边地况巡查，在货运领域运用相对较少。货物运输是劳动密集型行业，铁路货物装卸及检查很大程度上依赖于人力，作业环境复杂多样，存在人工作业效率较低、人身安全隐患较大等诸多问题，且对人员身体素质和专业素养要求较高。当前，信息技术日益网络化，铁路货运在票据电子化项目的推动下[1]，95306电子商务平台实现网上全流程办理货运业务，货运外勤作业基本依靠人工完成，内勤与外勤作业信息化程度不匹配是制约铁路货运高品质发展的重要瓶颈。使用无人机替代货运外勤人员作业是实现货运外勤工作高品质发展的有效途径，也是深化铁路货运改革的有益尝试和探索。

1 铁路货运外勤工作内容及存在问题

1.1 铁路货运工作内容

铁路货物运输是利用铁路设施、设备运送货物的一种运输方式，完成从托运人提出货物运输时起、至交付给收货人止的货物运输全过程服务[2-3]。铁路货运工作按性质分为内勤和外勤作业，内勤作业主要包括货物受理、承运制票、进款收费、货物交付以及打印税票等作业；外勤作业主要包括装车作业和卸车作业，重点有现货核对、检查车辆、运单核实、装载加固、车门捆绑、篷布苫盖、角件落锁、顶部平整等作业。

1.2 存在问题

（1）货场外勤作业信息化程度有待提高。从货物车辆接入、核对车号货位、检查车辆状况、监装卸货物、检查货物装载状况、到卸后空车检查，全部依靠外勤货运员徒步进行检查，依托信息化手段作业的思路和措施还有待探索。

（2）铁路货运外勤人员老弱占比偏大。由于货运工作安全压力相对较小、劳动强度相对较低，具有人员老龄化的特点，攀爬敞车、敞顶集装箱容易造成人身安全隐患。另外，外勤货运员监装卸过程中机械伤害也容易导致人身安全隐患。

（3）外勤人工作业影响货物装卸效率。外勤货运员装车前检查空车、装车时监装和装车后检查重车，全部是人工逐车作业。调查数据显示，检查1列50辆编组的重敞车，每攀爬检查1辆车约50 s，加上走行时间约50 min，共计约90 min，人工作业成为影响货运效率的重要因素。

在构建国内国际双循环相互促进的新发展格局要求下，铁路货运承担的责任越来越大，推陈出新、提高效率、降低成本是适应新发展格局的必由之路[4-5]。

2 测试无人机替代铁路外勤货运员作业

为探索无人机替代铁路外勤货运员作业的可行性，按照铁路货运外勤工作内容，分车型开展现场实验测试，在修改规章条件下，无人机基本能够替代铁路外勤货运员作业[6]。

2.1 测试用无人机基本性能

测试无人机替代铁路外勤货运员作业实验中，从综合技术参数、安全性和适应性方面均较为适合的为大疆DJI Air 2S。测试过程中，无人机在6 km范围内以7.2 km/h的速度，对测试的各类型敞车、集装箱平车车列进行左侧、右侧的巡视；以14.4 km/h的速度，对测试的各类型敞车、集装箱平车车列进行俯视的巡视，图像传输清晰度可达1080 P，同时能够实现影像资料回放，基本能够完成铁路外勤货运员作业内容，实现替代作用。

2.2 无人机作业条件

实验选用大疆DJI Air 2S无人机，搭载6个视觉避障传感器，分别用于前方、上方、下方和后方避障，具有四向环境感知能力；最大抗风等级5级风10.7 m/s。为全方位满足无人机代替外勤货运员作业，研究充分考虑特殊作业条件下无人机的正常应用，选择大疆商务经纬M300，飞行环境温度-20 ℃～40 ℃；最大抗风等级7级；阴雨天气时，小到中雨满足使用条件；全彩夜视镜头，满足夜间视频摄录及传输。

2.3 无人机适用货车车型及检查内容

我国铁路通用货车有敞车、平车和棚车等车型，从全路分析，敞车和平车应用占比达到68%。经过现场实验，无人机替代外勤货运员，完全适用敞车、平车2种车型。

敞车是我国铁路货物运输中的主要车型之一，主要用于装运煤炭、矿石、建材、机械设备、钢材及木材等货物。应用无人机可以检查货物是否按照方案装车，捆绑是否牢固，加固是否符合要求，中小门是否捆绑，车帮、车钩及手闸台是否有遗留物，散堆装货物顶部是否平整，篷布苫盖是否严密、有无破洞，空车是否清理干净等内容，有效防止敞车发生偏载和偏重问题。

平车也是我国铁路货物运输中的主要车型之一，主要运输集装箱、钢材、木材、汽车和拖拉机等体积质量比较大的货物、机械设备、军用装备等货物，具有适载性好、集载能力强的特点。应用无人机可以检查货物是否按照方案装车，车体遗留物是否清理干净，捆绑加固是否符合要求，针对特殊货物还可以检查是否涂打标识，货车是否插挂货车标识牌等内容。

集装箱运输以货损货差小、包装简约化、机械化装卸效率高等优势，成为铁路货物运输发展的主要方向。应用无人机可以检查集装箱箱体外观是否良好，箱体上有无杂物，箱门是否关闭施封，4个角件是否落锁，空箱是否捆绑，敞顶箱是否平整等内容。

装卸车附属作业是铁路货物运输很重要的组成部分，应用无人机可以检查防溜铁鞋是否放置到位，防护信号牌是否安插，站台上、线路边是否有遗留物，篷布是否折叠整齐等内容。

2.4 无人机替代外勤货运员作业需要修改的规章

使用无人机替代外勤货运员作业，铁路货运规章《铁路货物装卸安全技术规则》和《铁路货物运输管理规则》中涉及作业前三检制、装车和卸车作业的内容，规定货运员检查货物、清点件数、启封、布置重点事项等现场要求，建议现场作业由装卸工组完成，无需货运员现场确认，其他作业使用无人机替代。

2.5 无人机替代外勤货运员对作业流程的影响

对照中国铁路呼和浩特局集团有限公司(以下简称“呼和浩特局集团公司”)2022年制定的《货运岗位作业指导书》(以下简称《作业指导书》)，研究无人机替代外勤货运员对作业流程的影响，其中涉及专用线交接、集装箱装卸车作业、整车装卸车作业中由无人机替代的内容，由于其作业地点、作业方式和交接方式等发生了改变，可以对外勤货运员的现场作业内容进行修订，其他作业流程没有发生变化。

（1）装车作业流程。装车作业中对车辆状态、货物状态、装载加固、防护信号等的检查，可以使用无人机替代外勤货运员；其他作业内容，如接车对货位、组织召开车前会、确定方案等作业环节无人机无法替代。

（2）卸车作业流程。卸车作业中防护信号、货物堆码、车辆清理等检查，可以使用无人机代替外勤货运员；其他作业内容，如接车对货位、拆封、货物检斤验货抽检等作业环节无人机无法替代。

呼和浩特局集团公司制定的《作业指导书》，其中涉及专用线交接、集装箱装卸车作业、整车装卸车作业的内容，建议对外勤货运员的现场作业内容进行修订，无人机替代人工部分作业，标准没有发生变化，只是作业地点、作业方式和交接方式等发生改变。

3 无人机提升铁路货运外勤作业品质分析

3.1 提升人身安全可控度

无人机替代外勤货运员作业，将消除以下人身安全隐患。一是消除攀爬车辆过程中的人身安全隐患。呼和浩特局集团公司外勤货运员平均年龄45周岁，50周岁以上占52.2%，攀爬车辆过程中，特别是风雨雪等非正常天气容易形成人身安全隐患。二是消除监装卸作业的人身安全隐患。吊装作业，高空坠物可能对货运员造成人身安全伤害；装载机装散堆装货物，机械碰撞碾压可能造成人身安全隐患；正面吊装集装箱作业，也可能产生机械碰撞伤害，造成人身安全隐患；货运员作业过程中横越线路、通过停有机车车辆线路时可能造成人身安全隐患。

3.2 提高货运外勤作业效率

为测试无人机替代铁路外勤货运员作业提高作业效率的程度，使用无人机替代外勤货运员分别在呼和浩特局集团公司集宁货运中心所属七苏木永晖专用线、集宁外经贸专用线、集宁货场货6道进行监装卸集装箱作业及在庙梁东货场货3道敞顶箱及二连站所属二连联运货场机械区换装线敞车集装箱进行监装卸作业；分别在集宁货运中心所属京宁电厂专用线、庙梁博源专用线、二连站所属二连如意物流园专用线、二连外经专用线进行敞车煤炭、钢材的监装卸作业；分别在二连联运货场机械区进行敞车吨袋、集装箱的监装卸作业。通过测算，提取无人机各类作业车型平均值，得出人工与无人机检查车辆数据比较分析如表1所示。

表1中数据显示，1列50辆编组C70，C64和C62敞车空、重车[7]，外勤货运员作业时间是无人机作业时间的3倍左右，无人机作业效率提高约69%；1列105辆编组C80敞车空、重车，外勤货运员作业时间是无人机作业时间的5倍左右，无人机作业效率提高约79%；1列50辆编组集装箱平车空、重车，外勤货运员作业时间是无人机作业时间的2倍左右，无人机作业效率提高约50%。

表1 人工与无人机检查车辆数据比较分析Tab.1 Comparison and analysis of vehicle inspection data between manual operation and unmanned aerial vehicles

3.3 降低货运外勤作业成本

依据《中国铁路呼和浩特局集团有限公司关于公布货运部门劳动定员标准及相关运输站段生产定员的通知》(呼铁劳卫[2020]216号)，测算集宁货运中心所属庙梁货运车间配置外勤货运员人数如表2所示。依据呼和浩特局集团公司庙梁货运车间2021年煤炭、集装箱和其他货物日均发送量及装卸量统计，分别所需外勤货运员为12人、4人和5人，考虑7%的预备率共计23人。

表2 庙梁货运车间配置外勤货运员人数Tab.2 The number of field freight forwarders allocated in Miaoliang freight workshop

庙梁货运车间利用无人机代替外勤货运员节约人工成本测算结果如表3所示。庙梁货运车间煤炭、集装箱和其他货物分别节约货运员9人、2人、3人，另外，每个班组需设置1名操作无人机及图像采集、实时盯控人员；庙梁车间5个外勤班组，共需设置5人。综上所述，根据庙梁货运车间发运、到达货物量测算，考虑无人机操作及视频盯控人员，通过计算可得利用无人机作业可以节约10人。

表3 庙梁货运车间利用无人机代替外勤货运员节约人工成本测算结果Tab.3 Labor cost reduction in Miaoliang freight workshop by replacing field freight forwarders with UAVs

2021年呼和浩特局集团公司货运系统7个单位，共计129个外勤班组，共需要设置129名无人机操作人员，利用无人机代替外勤货运员节约人工成本测算结果如表4所示。管内利用无人机替代外勤货运员作业，监装煤炭运输，节约人工289人；监装集装箱运输，节约人工114人；监装其他货物运输，节约人工341人；预备率节约52人；核减无人机驾驶员129人，年节约人工667人，以每人每年10万元人工成本测算，年节约人工成本约6670万元。

表4 利用无人机代替外勤货运员节约人工成本测算结果Tab.4 Labor cost reduction by replacing field freight forwarders with UAVs

4 结束语

无人机是信息技术发展到一定阶段的智能产品，为推进铁路货运改革及信息化建设，提升货运外勤作业品质，依托无人机替代铁路外勤货运员作业是一种较好的选择。研究以现场应用实验为依据，利用无人机按照外勤货运员作业内容，分车型进行测试，在修改技术规章条件下，基本能够实现外勤货运员的部分作业。经数据分析，依托无人机替代铁路外勤货运员作业，各车型均节约作业时间1/2以上、提高作业效率均在50%以上[8]；货运系统定员按照工作量确定，用无人机换算工作量，以呼和浩特局集团公司货运系统为例，节约职工约667人，节约成本约6670万元。研究的数据分析仅是方向性的，但也能反映出无人机作业的替代性及优势，为提升铁路货运外勤作业品质提供技术支撑，也为深化货运改革提供参考。