關于鐵路貨運場站安全防護智能化建設的探討

唐 浩，王丹竹，劉偉達，梁興月

(1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 運輸及經濟研究所，北京 100081；2.中國鐵路北京局集團有限公司 北京貨運中心，北京 100076)

鐵路貨運安全是推動鐵路貨運高質量發展的前提。《新時代交通強國鐵路先行規劃綱要》(鐵發改[2020] 129號)明確提出，要健全預防控制體系，推進安全雙重預防機制建設，強化關口前移、源頭治理、科學防范和精準治安[1]。鐵路貨運場站作為鐵路貨運生產組織節點，是推進鐵路貨運向現代物流轉型可持續發展的主陣地，如何提升其安全防護管理水平，已經成為鐵路貨運安全管理面臨的重要難題。但既有鐵路貨運場站作業安全防護體系，仍大多沿用以傳統人眼盯控、經驗決策為主的粗放式安全防護作業模式，作業效率不高、防護水平不足，難以滿足鐵路貨運場站精細化管理和高質量發展的要求，關口前移、源頭治理、科學防范與精準治安缺乏智能技術手段。在物流園區、物流基地、貨運場站等鐵路物流節點作業安全防護領域，國內外學者的研究與探討多集中在某個功能區或某個具體問題，鐵路貨運場站整體安全防護智能化建設相關研究相對較少。因此，在借鑒現代安全風險雙重預防管理理論的基礎上，從安全風險分析、推進路徑思路、轉型發展方向與裝備設計要求等視角，提出鐵路貨運場站整體安全防護智能化建設建議，為提升鐵路貨運場站安全防護水平提供理論參考與方法借鑒。

1 鐵路貨運場站安全防護現狀及存在問題

1.1 外勤作業安全防護憑員工自覺執行

目前鐵路貨運場站外勤作業安全防護的人防與物防方面主要依靠員工自覺遵守規章制度。人防以安全教育培訓、工前會、巡邏檢查、自控他控互控為主，可能存在僥幸懈怠、用工加倍、簡化步驟、相互袒護等問題。物防以安全防護信號、脫軌器、鐵鞋、安檢儀等安全設備的人工布控、操作、管理為主，缺乏自動控制及監控安全防護設備的集成管控系統。事前安全防護作業基本由外勤貨運值班員的經驗習慣驅動，手動操控設備、人工辨識風險、巡檢排查隱患，個人安全警惕意識與關注側重點不同，存在由于麻痹僥幸造成隱患排查有遺漏、風險辨識不徹底、規定步驟滯后等問題，安全風險防控可靠性難以得到全方位保障。由人驅動的外勤作業事前安全防護過于依賴經驗、缺乏科學指導，導致現場能力輸出不穩定、執行規范化程度較低[2]，相較而言計算機信息化系統則依據預先設定程序按步驟執行。因此，有必要開發鐵路貨運場站智能安全防護平臺，從實際場景需求出發，剖析貨運作業安全規章制度，歸納安全防護實踐經驗，固化形成依情景設定的穩定可靠、持續迭代的軟件信息系統，驅動外勤貨運值班員執行風險辨識與隱患排查步驟，推進安全防護作業科學化規范化管理。

1.2 視頻集中監控的方式存在一定局限

目前鐵路貨運場站外勤作業安全防護的技防方面以視頻監控、超偏載檢測儀與軌道衡為主，如加裝門吊高清視頻監控與裝載機高清行車記錄儀[3-4]，較多場站布設超偏載檢測儀及軌道衡檢測鐵路車輛重量。部分智能化改造場站，如天津集裝箱中心站、義烏西鐵路貨運場站等，加裝激光測距、門架防撞與超偏載檢測等裝置改造軌道式門吊，加裝傳感器裝置監測正面吊、裝載機等設備工作狀態。超偏載檢測儀與軌道衡通過準確實時計量車輛載重，可實現貨物運輸途中安全的全程跟蹤監控預警。

相較而言，當前大部分鐵路貨運場站視頻監控系統采用設施多點安裝攝像頭、中控室集中監控與內外勤無線電通信的方式，事前安全防護作用有限，更多是事故發現告警、事中處置指揮與事后查定追責，存在一定局限：受限于安裝位置、鏡頭角度、天氣能見度影響等因素存在監控盲區；安監員同時盯控多點視頻，難以兼顧多貨區全場域近況，依靠經驗辨識風險的能力不夠穩定；無線電通信受限于電磁干擾與嘈雜背景音溝通交流效果不佳；內勤安監員與外勤值班員分別受限于視頻監控盲區與行走速度及視野范圍，均只能獲取貨區部分信息，緊急情況下可能存在溝通協調不夠及時充分的問題[5]。

1.3 既有設備不滿足現場員工操作需要

鐵路貨運場站安全防護設備是實現場站安全防護標準化、規范化、度量化管理的抓手，社會典型物流企業均根據自身業務定位定制化開發現場作業設備。當前部分鐵路貨運場站智能化改造仍在探索起步階段，存在盲目引進路外設備不適應鐵路本地化場景、定制化開發的硬件設備人機交互體驗不佳與技術集成硬件不適應現場變化的功能需求等問題。

（1）鐵路貨物交接環節安檢查危、清點核對、計費承運、外交付等場景作業辦理區域集中、功能需求相似，既有普遍應用在機場、地鐵及快遞企業的安檢裝備適用于小件行李快件，不符合多品類大尺寸的包件貨物成托盤通過與射線穿透能力等要求，無法滿足稱重、量方等業務需求[6-7]。簡單引用其他交通運輸行業設備，在軟件設計、功能集成、技術應用方面也不能滿足鐵路貨運特殊場景的業務需求。

（2）部分集裝箱正面吊堆場安裝觸控平板終端進行集裝箱箱區箱位管理，但司機每次操作后均需要手指點擊輸入箱號與對應箱位，徒增作業步驟，降低作業效率，增加失誤概率。硬件設備設計未充分考慮現場作業人員日常使用便捷性，人機交互界面作業步驟增多、體驗不夠友好，導致現場人員放棄使用、退回舊有操作方式，即作業完畢箱區盤點時外勤紙質抄錄箱位箱號，內勤手工填報線上系統。

（3）部分場站裝配集成拍照、顯示屏、照明、通訊等多功能的手電筒，現場人員反映操作使用體驗不佳，存在手感笨重、續航較差、圖像模糊、存儲導出操作復雜等缺陷。過分強調硬件研發的技術集成，不符合讓變更更容易(ETC)原則，不適應現場生產作業中操作用戶的需求變化，相比功能模塊化組合產品，硬件模塊一體化封裝存在單體成本高、更新周期長的突出問題。

2 鐵路貨運場站安全防護智能化建設相關建議

2.1 結構化分析場站作業場景風險隱患

鐵路貨運場站環境復雜多變、作業流程較長、操作步驟較多、環境條件艱苦、誘因繁雜細碎、危險源分布分散、隱患點隱蔽性強，“人機料法環”多主體相互關聯影響產生連鎖反應，組成一個多主體相互影響的復雜系統。將貨運場站作業按散堆裝、長大笨、集裝箱、包裝成件、商品車、冷鏈等劃分成各大類貨物作業流程，各流程再按“貨物交接、倉儲暫存、鐵路裝卸、站內搬運”等若干環節細分，各環節依據作業步驟切分為若干不同作業場景。運用案例分析法吸取歷史事故教訓，建立各作業場景下風險事故與隱患原因的分析案例庫。借鑒雙重預防中安全風險辨識研判的思想，結合安全規章制度中安全管理紅線、禁止性條款，聚焦細分作業場景中的“人機料法環”多主體與互動過程，運用魚骨圖分析法對其中點、線、面、體分別開展全過程風險研判，其中“點”是分析設備設施自身潛在風險，“線”是分析管理及作業流程中作業的錯誤疏忽遺漏，“面”是分析崗位職工不同角色的違規危險行為，“體”是分析如天氣等環境條件對各主體的安全風險影響，辨識人的不安全行為、物的不安全狀態、環境的不安全因素和管理缺陷，繪制點線面體安全風險辨識魚骨圖，理清危險源、風險、隱患、事故之間的關系，透徹剖析作業場景安全風險問題。同時借鑒海因里希因果連鎖的事故致因論，即傷亡事故并非孤立事件而是一系列原因事件相繼發生的結果，即傷害與各原因相互具有連鎖關系，繪制環境不安全因素影響下隱患事故連鎖反應的因果圖[8]。

2.2 按風險等級漸次推進智能技防建設

當前節支降耗背景下，大部分場站技術改造經費有限，安全防護智能化建設遵循事故預防理論的木桶原理，即將有限資源投入較高等級隱患預防和治理中，方可實現系統安全水平最大化。安全防護智能化建設過程應立足不同時期不同階段，重點防范中高風險事故發生并遏制損失擴大。學習借鑒雙重預防理論中的風險分級管控部分，運用風險矩陣法從發生可能性及后果嚴重性2個維度劃分風險等級，運用專家評價法分析鐵路貨運生產全過程中突出問題和薄弱環節，兩者相互補充明確中高風險事故。重點圍繞中高風險事故，基于各作業場景點線面體安全風險辨識魚骨圖與隱患事故因果圖，以各項隱患點為對象，辯證客觀評價當前安全防護體系相應措施的防護效果。針對人防物防效果不佳的隱患，研究相應的信息采集處理等智能技術選擇，多維度量化比較智能裝備技術路徑的性能參數，定制化開發軟件系統與技術集成硬件裝備，創新應用智能技術改造既有人防物防技防體系。優先解決高風險問題得到場站現場作業人員認可，方能產生智能化建設的“飛輪”效應。集中資金聚焦當下高風險問題，逐個擊破場站安全防護風險問題，漸次推進安全防護智能化建設，不斷趨近場站作業零風險零隱患。構建安全風險防護設備管理平臺作為鐵路貨運生產作業及安全管控平臺的一部分，從作業全流程、多環境因素、多氣象條件等方面全盤考慮安全防護采集數據源點，規避重復投入分散研發系統，依據試點應用的反饋設計設備接入與數據采集的標準規范，避免推廣應用階段軟硬件不適用不兼容。

2.3 系統驅動安全防護由被動轉向主動

目前大部分鐵路貨運場站技防發展不均衡、安全防護作業管理不閉環，仍然處在被動安全防護與結果管理階段。圍繞關口前移、源頭治理、科學防范與精準治安的目標要求，智能化安全防護建設要推動鐵路貨運場站由被動向主動轉型，安全防護系統由視頻監控向集成管控升級，穩步推進物聯網、大數據、云計算、人工智能、數字孿生等智能技術的探索運用。由被動、輔助、滯后的安全管理模式轉變為主動、本質、超前的安全管理模式，需在事前安全防護與事后安全防護2方面著手，事前安全防護向隱患排查程序化、問題治理規范化轉型，事后安全防護向災害預案多樣化、應急演練實戰化轉型，在防患未然與及時止損2方面提升現場作業安全防護管理水平[9]。事前安全防護的核心是隱患排查治理與安全風險辨識：根據信息采集場景對空間與時間的要求合理選擇外勤人檢、視頻監控與無人機巡檢方案，盡可能全面覆蓋場站隱患點動態軌跡或靜態分布位置；將輔助提醒隱患排查治理的功能嵌入外勤貨運值班員手持機終端程序，拍照采樣與語音交互及時反饋情況與過程留痕；圖像識別算法判斷監控攝像頭非靜止畫面自動彈窗，安監員選擇隱患選項供其自主學習。事后安全防護的核心是災害預案制定與應急處置演練：災害預案制定考慮極端惡劣天氣等更多突發事件，重點標識場站內危險源、潛在風險與次生事故，制定人員醫療急救與重點物資轉移方案；事發地附近外勤值班員實時反饋周邊人車貨等情況，巡檢無人機或倉庫監控實時回傳視頻或熱成像，安監員或管理層精準定位事發地點并及時調整方案措施，提高調度資源力量處置突發事件的應急指揮 能力。

2.4 外勤技術裝備設計滿足多主體要求

鐵路貨運場站作業安全事故大多發生在外勤作業過程中，目前外勤作業仍以無線電手持機為通信聯絡設備，以私人智能手機為信息采集設備，存在信息獲取受干擾有延時、私人手機消息分散注意力、采集信息碎片化增加后期管理難度等問題。相較內勤信息化設備與外勤設施設備物聯網裝置，外勤作業環境工況復雜、涉及信息繁雜，其物聯網智能裝備體系的研發與使用過程中，包括業務需求、操作用戶、研發人員等多主體對其均提出要求。是否滿足信息采集、崗位交互、環境影響等業務需求，是否滿足研發人員對裝備體系自身低成本迭代升級要求，人機交互界面體驗是否友好也直接影響操作用戶使用意愿與作業效率。建議研發過程設立研發人員、操作用戶與裝備體系三者溝通協作的長效機制，研發人員長期跟隨并實操現場作業，以明晰信息采集需求、作業交互需求與外界條件約束等因素及關聯為基礎搭建人機交互軟件界面。過度強調多功能硬件集成不利于快速響應、迭代更換裝置，難以滿足操作用戶需求變化，建議以用戶易使用為宗旨，裝置易迭代為前提，高內聚低耦合的功能模組為設計思路，綜合運用物聯網技術構建人機交互硬件裝置體系，從產業化發展角度長期跟蹤、持續優化，在用戶需求、技術可行、成本合算三者間尋找平衡點。

3 結束語

智能化安全防護建設投資較大，在節支降耗背景下大部分場站技術改造經費有限，智能技術規模化成熟應用尚待孵化，推動智能技術的廣泛應用，應充分遵循“問題導向、場景滿足、試點應用、分步推進”的基本原則。因此，近期智能化安全防護建設應立足外勤值班員與安監員等既有崗位，由安全防護平臺與物聯網終端裝備系統驅動隱患排查治理與安全風險辨識作業的規范化執行，中遠期將以具體隱患為研究對象穩步推進智能技術應用，辯證分析當前高等級風險既有安全防護措施的防護效果，評估引進信息采集技術的技術可行性、經濟性價比與效率效益方面溢出效應。進一步將研究優化的安全風險辨識與隱患事故致因果分析方法，挖掘事前事后安全防護對系統設計提出的更高功能要求，設計并示范應用外勤技術裝備，以滿足現場業務需求、適應產品市場需求。