關(guān)于高速鐵路人因安全保障體系的研究

戢曉峰，崔 梅，陳 方

（1.昆明理工大學(xué) 交通工程學(xué)院，云南 昆明 650504；2.昆明理工大學(xué) 社會科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650504）

1 概述

保障行車安全是高速鐵路提供高效、優(yōu)質(zhì)運(yùn)輸服務(wù)的前提，也是全社會對高速鐵路運(yùn)營的共同關(guān)注點(diǎn)。隨著我國高速鐵路建設(shè)與運(yùn)營水平的不斷提高，各項(xiàng)設(shè)備的可靠性均得以提升，運(yùn)行環(huán)境得到明顯改善。盡管系統(tǒng)的自動化程度得以提高，但歸根到底還要由人來設(shè)計(jì)、操作、維修、管理與決策，是典型的以人為中心的復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)，保障人因安全一直是高速鐵路安全管理的重點(diǎn)。

由于世界范圍內(nèi)高速鐵路技術(shù)的快速發(fā)展，大量新系統(tǒng)、新技術(shù)被廣泛采用，鐵路人因安全逐漸成為研究的焦點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者對鐵路的人因安全十分重視，從不同的角度分析人的因素對鐵路運(yùn)輸安全的影響[1-5]。

現(xiàn)有研究從不同角度為高速鐵路人因安全研究提供了具有理論或應(yīng)用價值的成果，但并未涉及人因安全保障體系的構(gòu)建方法。為此，從高速鐵路安全保障系統(tǒng)出發(fā)，構(gòu)建高速鐵路人因安全保障體系，在分析高速鐵路安全特征和人因安全體系的基礎(chǔ)上，提出改善高速鐵路人因安全的管理模式。

（1）高速鐵路運(yùn)營特征。高速鐵路運(yùn)營組織的目標(biāo)是高速度、高密度、高正點(diǎn)率、高可靠性與高服務(wù)水平，建立以高新技術(shù)為基礎(chǔ)的安全保障體系和以調(diào)度中心為中樞的運(yùn)營管理總系統(tǒng)[6]，形成以設(shè)備運(yùn)用、整備與檢修一體化的運(yùn)營管理系統(tǒng)和信息、機(jī)制、決策、運(yùn)作與評估之間的高度協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)高速鐵路組織管理的高水平和高效益。

（2）高速鐵路安全保障系統(tǒng)。高速鐵路運(yùn)營安全保障系統(tǒng)包括人—機(jī)—環(huán)境—管理，根據(jù)各個系統(tǒng)在高速鐵路運(yùn)營安全保障中的位置和功能的不同，分為列車運(yùn)行控制系統(tǒng)、環(huán)境檢測和災(zāi)害預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)、設(shè)施裝備的檢測和在線診斷系統(tǒng)、事故救援和減災(zāi)系統(tǒng)。通過各個系統(tǒng)之間的相互協(xié)調(diào)與控制，實(shí)現(xiàn)高速鐵路運(yùn)行安全。

2 鐵路人因安全的重要性與內(nèi)涵分析

高速列車的運(yùn)行與旅客生命財(cái)產(chǎn)息息相關(guān)，是國家重大生命線工程，其中任何不安全隱患都有可能導(dǎo)致國家和旅客重大的生命財(cái)產(chǎn)損失，甚至還可能產(chǎn)生政治影響[7]。隨著新技術(shù)、新裝備的廣泛使用，人因失誤已經(jīng)成為對鐵路系統(tǒng)安全性影響最大的因素之一。但是，現(xiàn)有鐵路安全管理模式的研究與實(shí)踐，仍然以提升各項(xiàng)硬件設(shè)備的可靠性為主，而還未充分關(guān)注人的可靠性因素，甚至出現(xiàn)了對人及其行為的研究與各項(xiàng)硬件設(shè)備的研究不相匹配和斷層的局面。大量具有人為差錯的人機(jī)系統(tǒng)可靠性計(jì)算模型已經(jīng)表明，一個復(fù)雜的人機(jī)系統(tǒng)如果不充分考慮人的可靠性，系統(tǒng)的可靠性是不完整的[8]。

由于我國鐵路人因安全的相關(guān)研究較為匱乏，人因安全與設(shè)備安全(可靠性)的研究不相匹配。而人因安全管理主要依靠各種形式的安全教育，以及對事故、違章責(zé)任者采取經(jīng)濟(jì)及行政處罰等，較少對人因失誤所產(chǎn)生的根源與環(huán)境進(jìn)行系統(tǒng)分析，更缺乏人因安全的評估工具與方法。由于高速鐵路的機(jī)車乘務(wù)員和調(diào)度所的調(diào)度人員與車站的站調(diào)人員的工作性質(zhì)都要面對復(fù)雜的各種人機(jī)(計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和各種控制器)界面。因此，針對高速鐵路行車關(guān)鍵崗位開展人因可靠性分析顯得尤為重要。因此，應(yīng)從系統(tǒng)層面探討高速鐵路系統(tǒng)安全中人的因素。

高速鐵路人因安全主要包括：人的心理及生理特征、認(rèn)知與行為、人機(jī)界面設(shè)計(jì)、情景環(huán)境中人的反應(yīng)及人的工作負(fù)荷等。而高速鐵路運(yùn)營過程中的人因影響因素分析、機(jī)器設(shè)備設(shè)計(jì)對工作人員的影響、不同情景環(huán)境中人因失誤發(fā)生概率和績效形成因子，是人因安全管理中亟待解決的問題。為了確保高速鐵路行車安全，以適應(yīng)不斷增長的路網(wǎng)規(guī)模與客貨運(yùn)輸需求，構(gòu)建符合高速鐵路系統(tǒng)運(yùn)營及控制特征的人因安全研究框架，并建立具有可操作性的高速鐵路人因保障體系與評估方法，已經(jīng)成為高速鐵路安全管理的基礎(chǔ)理論工作。

3 高速鐵路人因安全保障體系構(gòu)建方法

開展人因安全保障體系的主要對象是人—機(jī)—環(huán)境，主要目標(biāo)是發(fā)現(xiàn)和糾正潛在的組織缺陷，完善組織體系來規(guī)范人員的行為和意識，減少情景環(huán)境對人員行為造成的不利影響，改善設(shè)備帶來的人誤隱患[9]。為了實(shí)現(xiàn)這一目的，不僅需要改善工作人員與領(lǐng)導(dǎo)者行為，還需要建立適應(yīng)并能促進(jìn)人因安全的組織架構(gòu)和文化氛圍。

（1）人員規(guī)范體系。在整個高速鐵路運(yùn)營系統(tǒng)中，人是最靈活、最具適應(yīng)性，但同時又是最不穩(wěn)定的因素。運(yùn)用良好的人因知識和技術(shù)，可以降低潛在的危險，加大安全度，提高培訓(xùn)效率和效能。由于影響高速鐵路人因可靠性的因素，主要包括思想素質(zhì)、技術(shù)業(yè)務(wù)水平、生理與心理素質(zhì)及群體素質(zhì)等，因此在人員選拔過程中應(yīng)對其進(jìn)行綜合考慮與評估。同時，必須按照崗位需要選拔合適的人員，通過各種規(guī)章制度、操作規(guī)程等崗位培訓(xùn)防止人因失誤，進(jìn)而提高人因可靠性。

（2）領(lǐng)導(dǎo)者行為體系。高速鐵路運(yùn)營是由多部門、多層次人員分工與協(xié)作來實(shí)現(xiàn)的。工作人員之間相互作用、相互影響、相互依賴、相互制約，必須協(xié)調(diào)配合，才能有效保證高速鐵路安全運(yùn)營。領(lǐng)導(dǎo)者是對人員行為過程及其結(jié)果負(fù)責(zé)的人，是組織和工作人員之間必要的紐帶。為保證高速鐵路運(yùn)營的可靠性，領(lǐng)導(dǎo)者需要對鐵路系統(tǒng)的人、財(cái)、物、信息等資源進(jìn)行計(jì)劃、組織、協(xié)調(diào)與控制，以減少工作人員的潛在錯誤。

（3）組織管理體系。高效合理的組織管理，可以使人、機(jī)器和環(huán)境組成能有效實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的系統(tǒng)，有助于提高高速鐵路運(yùn)營系統(tǒng)內(nèi)人員、設(shè)備和環(huán)境的安全性，并有協(xié)調(diào)運(yùn)營過程中人、機(jī)、環(huán)境之間關(guān)系的功能。在高速鐵路組織管理工作中，應(yīng)充分考慮各個因素之間的相互作用，通過管理組織的協(xié)調(diào)，提高高速鐵路運(yùn)營的可靠性與安全性。

（4）設(shè)備任務(wù)分析體系。機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)人的能力與限度，任務(wù)的設(shè)計(jì)也必須考慮人的因素。在很多人機(jī)系統(tǒng)中，要求人的活動是監(jiān)視、調(diào)整和維護(hù)，以及消除系統(tǒng)的異常干擾。高速鐵路車站行車人員在進(jìn)行行車組織的過程中，負(fù)責(zé)接聽電話、接受調(diào)度命令、監(jiān)視車務(wù)終端與控制臺顯示等多種工作任務(wù)，設(shè)備設(shè)計(jì)對值班員等關(guān)鍵崗位的工作效率與準(zhǔn)確程度產(chǎn)生重大的影響，在考慮設(shè)備界面設(shè)計(jì)與認(rèn)知負(fù)荷的基礎(chǔ)上，值班員與調(diào)度員工作任務(wù)的安排也應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)劃，統(tǒng)籌考慮工作負(fù)荷、設(shè)備設(shè)計(jì)與組織管理。

（5）環(huán)境改善體系。高速鐵路工作人員在執(zhí)行某項(xiàng)任務(wù)或動作時，除受到個人因素的制約外，主要受到外部環(huán)境因素的影響。由于高速鐵路運(yùn)營環(huán)境復(fù)雜，人員在工作過程中隨時都可能有突發(fā)事件，因此為高速鐵路工作人員建立良好的工作環(huán)境，能有效提高運(yùn)營安全的可靠性。

（6）安全文化體系。高速鐵路安全文化的建設(shè)直接影響人因可靠性，而人因安全保障體系的實(shí)施又將形成和改善安全文化，良好的安全文化氛圍是整個組織有效性的保障。在高速鐵路人因安全保障體系建設(shè)過程中，應(yīng)提倡和重視安全文化體系的構(gòu)建，將安全、團(tuán)結(jié)、協(xié)作的意識貫徹于整個高速鐵路運(yùn)營過程。

（7）安全反饋體系。在以運(yùn)營安全為目的的人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)中，為了實(shí)現(xiàn)對高速鐵路運(yùn)營安全的有效控制，切實(shí)保障人員和作業(yè)安全，必須時刻掌握控制效果的反饋信息。建立高速鐵路人因安全反饋體系，應(yīng)用各種現(xiàn)代化信息技術(shù)，提高安全信息的利用程度與反饋效率，可以有效地預(yù)防事故發(fā)生并保證安全運(yùn)營，使高速鐵路人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)取得最佳配合的安全效果。

4 高速鐵路人因安全保障體系的結(jié)構(gòu)與內(nèi)容

依據(jù)對高速鐵路人因安全特征的分析，構(gòu)建高速鐵路人因安全保障體系的結(jié)構(gòu)圖，如圖1所示。

圖1 高速鐵路人因安全保障體系結(jié)構(gòu)

4.1 人的因素

（1）人員選拔與培訓(xùn)。鐵路運(yùn)營安全依賴于高效、安全和可靠的人的行為。駕駛員需要進(jìn)行應(yīng)激水平測試，通過對其敏感性程度與各種噪聲、強(qiáng)光、顏色的影響差異的判斷，評估駕駛員執(zhí)行任務(wù)的可靠性。值班員則需考慮人員自身素質(zhì)與應(yīng)變水平，綜合個性智力差異和體力情況，同時，應(yīng)對高速鐵路值班員進(jìn)行定期培訓(xùn)，通過對以往事故發(fā)生原因的分析，進(jìn)行相應(yīng)的訓(xùn)練，提高特殊情況發(fā)生時值班員的反應(yīng)速度，降低人誤發(fā)生的概率。

（2）合理安排工作負(fù)荷。工作負(fù)荷是影響人的行為及其可靠性的重要因素。適當(dāng)?shù)墓ぷ髫?fù)荷在一定程度上有利于增強(qiáng)人的積極性，從而把人的工作效率提高到最佳狀態(tài)。因此，在高速鐵路工作人員工作負(fù)荷的安排過程中，應(yīng)充分結(jié)合人員本身素質(zhì)和工作要求，制定合理的人員任務(wù)分配制度和相應(yīng)的班次安排，避免超負(fù)荷工作量。

（3）人員組織管理。高速鐵路運(yùn)營工作要求多工種協(xié)同動作，對于部門與部門之間、部門內(nèi)人員之間，以及同一作業(yè)的不同操作者之間的協(xié)調(diào)性要求很高，這就需要進(jìn)行合理的人員組織管理。通過協(xié)調(diào)鐵路運(yùn)營過程中的人、機(jī)、環(huán)境之間的關(guān)系，合理的班組搭配、各項(xiàng)工作協(xié)調(diào)搭配和工作人員之間的融洽相處，實(shí)現(xiàn)運(yùn)營總體優(yōu)化的目的。

4.2 機(jī)器設(shè)備的因素

高效率的人機(jī)系統(tǒng)應(yīng)設(shè)計(jì)成一個整體，在界面設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)適應(yīng)人的能力和限度。機(jī)器設(shè)備設(shè)計(jì)過程中應(yīng)保證顯示器與人的信息通道相匹配，操縱器與人的效應(yīng)器相匹配，人機(jī)與環(huán)境要素相匹配。通過優(yōu)化機(jī)器設(shè)備的設(shè)計(jì)，提升人員工作的準(zhǔn)確度和實(shí)效性，滿足高速鐵路高效運(yùn)營的需求。

4.3 環(huán)境的因素

人員行為和績效常常受到工作環(huán)境、任務(wù)要求、個人能力與人的本性等多種因素的影響，環(huán)境因素包括所有的外部條件，其中人員的認(rèn)知過程如圖2所示。

圖2 人員的認(rèn)知過程

工作環(huán)境對于工作人員意識形成與決策產(chǎn)生重大影響，舒適的工作環(huán)境可以提高工作人員正確決策的能力。高速鐵路的工作環(huán)境是復(fù)雜多變的，在考慮工作人員環(huán)境適應(yīng)能力的基礎(chǔ)上，改善高速鐵路工作人員的工作環(huán)境，能夠減少值班員等工作人員的消極情緒，提升決策效率。同時，為保證高速鐵路安全運(yùn)營的可靠性，需要營造安全、團(tuán)結(jié)的文化氛圍，減少因安全意識缺乏造成的人因失誤。構(gòu)建高速鐵路文化氛圍，可以豐富工作人員的知識并提高其準(zhǔn)確無誤的判斷能力。

5 人因安全保障體系的技術(shù)流程與關(guān)鍵環(huán)節(jié)

5.1 人因安全保障體系的技術(shù)流程

建立人因安全保障體系，對保障高速鐵路運(yùn)營安全將能夠發(fā)揮重大作用，其主要技術(shù)流程如圖3所示。

圖3 人因安全保障體系技術(shù)流程

（1）建立事故分析數(shù)據(jù)庫?；诟咚勹F路已發(fā)事故與鐵路運(yùn)營安全隱患的分析，構(gòu)建事故分析數(shù)據(jù)庫。統(tǒng)計(jì)綜合各類數(shù)據(jù)，剖析事故頻發(fā)的原因，通過構(gòu)建不同類型的人—機(jī)—環(huán)境事故發(fā)生故障樹圖形，找出事故發(fā)生的根本原因。

（2）減少人誤概率。從人—機(jī)—環(huán)境3個方面探討人誤發(fā)生的績效形成因子，基于人的生理、心理、知識水平、操作技能與工作經(jīng)驗(yàn)等方面對工作人員進(jìn)行合理的評價和培訓(xùn)；機(jī)器設(shè)備設(shè)計(jì)時，綜合考慮機(jī)器工作時產(chǎn)生的噪聲、震動、光線對工作人員造成的影響，對機(jī)器設(shè)備進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。結(jié)合人員評估與機(jī)器設(shè)計(jì)，構(gòu)建合理的工作環(huán)境，通過制定符合人員身體狀況心理狀況的工作量，達(dá)到減少由情景環(huán)境導(dǎo)致的人誤概率的目的。

（3）建立人因可靠性分析的全決策樹法。分析事故場景導(dǎo)致工作人員失誤發(fā)生的概率，確定影響工作人員的績效形成因子，判定不同因子對人員失誤的影響，得到不同影響因子的權(quán)重及排序。基于全決策樹法計(jì)算不同情景環(huán)境下人誤發(fā)生的概率，預(yù)防未知情景下人誤概率較大的情況發(fā)生。

（4）確定影響比例較大的績效因子。進(jìn)行設(shè)備環(huán)境改善和人員培訓(xùn)，減少不同情景下人誤發(fā)生的概率，對改善后的結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，通過反饋流程進(jìn)行相應(yīng)的事故次數(shù)統(tǒng)計(jì)和人誤概率計(jì)算，提高高速鐵路運(yùn)營安全，發(fā)揮高速鐵路人因安全保障體系的作用。

5.2 人因安全保障體系的關(guān)鍵環(huán)節(jié)

在建立人因安全保障體系的過程中，不同影響因子的確定與排序?qū)p少人誤、改善設(shè)備發(fā)揮著重要作用，確定不同情景模式下人誤發(fā)生的概率，可以有效地預(yù)防事故發(fā)生和提高工作人員的工作績效。因此，選擇合理的人的可靠性分析方法，對高速鐵路人因安全保障體系的構(gòu)建具有重要意義，其中全決策樹分析法[10]的主要流程如下。

（1）列出可能影響人的因素。

（2）區(qū)分全局因素與場景相關(guān)因素。人誤概率值受到人的技能、管理狀況、精神面貌和設(shè)備、環(huán)境等場景(局部)因素和全局因素兩者的影響，全局因素對每個場景都有影響。

（3）將影響因子按重要程度排列，并選出最重要的影響因子。

（4）選擇并且定義這些因子的品質(zhì)等級描述，確定樹結(jié)構(gòu)。

（5）確定各因素的權(quán)重值，可以使用專家判斷法。

（6）選擇人誤概率的上下標(biāo)定值。

（7）用 QD(品質(zhì)描述)為每個場景的每個影響因子劃分等級。

（8）確定各個 QD 等級對應(yīng)的人誤概率值。

6 結(jié)束語

保障運(yùn)營安全是高速鐵路提供高效、優(yōu)質(zhì)運(yùn)輸服務(wù)的前提。通過建立高速鐵路人因安全保障體系，將人的可靠性分析整合應(yīng)用到高速鐵路安全體系中，能有效提高高速鐵路運(yùn)營的可靠性。由于調(diào)查和數(shù)據(jù)不足的原因，未對人因安全保障體系進(jìn)行實(shí)例驗(yàn)證。因此，應(yīng)結(jié)合事故調(diào)查和數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行全決策樹法人因可靠性的分析研究。

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