鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能設(shè)計(jì)研究

張鐵鋼

(中國國家鐵路集團(tuán)有限公司 貨運(yùn)部，北京 100844)

鐵路貨運(yùn)安全是鐵路貨運(yùn)的紅線和底線，是保障鐵路貨運(yùn)質(zhì)量的基礎(chǔ)與支撐。近年來，鐵路貨運(yùn)系統(tǒng)強(qiáng)化鐵路貨運(yùn)基礎(chǔ)建設(shè)，從設(shè)備更新、制度建設(shè)、人員培訓(xùn)等方面采取有力措施，有效地提升鐵路貨運(yùn)安全保障能力[1]。但是，由于鐵路貨運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)管理能力不足，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)尚未得到充分挖掘，安全管理仍有優(yōu)化空間。隨著大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算等現(xiàn)代化技術(shù)日益成熟，以規(guī)模化數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)提升管理效率與水平，能夠有效驅(qū)動(dòng)鐵路現(xiàn)代化發(fā)展步伐[2-3]。加快鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能架構(gòu)設(shè)計(jì)及研發(fā)運(yùn)用，能夠?yàn)槌浞滞诰蜩F路貨運(yùn)安全數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)鐵路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)的精準(zhǔn)識(shí)別與預(yù)測(cè)預(yù)警，提升鐵路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)管理能力，提供有效的技術(shù)手段。

1 鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能架構(gòu)分析

立足鐵路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)預(yù)警的難題，鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能建設(shè)需要以統(tǒng)一鐵路貨運(yùn)內(nèi)外部信息為基礎(chǔ)，面向安檢查危、裝載加固、動(dòng)貨混跑、裝卸作業(yè)、危險(xiǎn)貨物、超限貨物、鮮活貨物、貨損貨差等鐵路貨運(yùn)突出安全風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)及時(shí)準(zhǔn)確地識(shí)別與預(yù)警，提高鐵路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)防范能力。

1.1 數(shù)據(jù)需求分析

鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能建設(shè)需要對(duì)鐵路貨運(yùn)內(nèi)部和外部的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯集，同時(shí)對(duì)不滿足需求的貨運(yùn)站、貨檢、危險(xiǎn)貨物、集裝箱、保價(jià)、零散快運(yùn)平臺(tái)等相關(guān)信息系統(tǒng)進(jìn)行改造升級(jí)，以滿足安全大數(shù)據(jù)的功能設(shè)計(jì)需求[4]。

（1）鐵路貨運(yùn)內(nèi)部數(shù)據(jù)。主要包括電子運(yùn)單數(shù)據(jù)信息、確報(bào)相關(guān)數(shù)據(jù)信息、貨運(yùn)站作業(yè)數(shù)據(jù)、鐵路集裝箱運(yùn)輸管理數(shù)據(jù)、鐵路接取送達(dá)系統(tǒng)及取配通系統(tǒng)數(shù)據(jù)、貨檢系統(tǒng)數(shù)據(jù)、限界系統(tǒng)數(shù)據(jù)、貨運(yùn)計(jì)量安全檢測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)、電子施封鎖數(shù)據(jù)等類型數(shù)據(jù)，以及線路字典、車站字典、線站字典、車型字典、車務(wù)段隸屬關(guān)系字典等鐵路主數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)信息。

（2）其他外部數(shù)據(jù)。主要包括工務(wù)部門鐵路防洪應(yīng)急管理系統(tǒng)和列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置(LKJ)數(shù)據(jù)、安監(jiān)部門的安監(jiān)報(bào)數(shù)據(jù)、事故認(rèn)定情況數(shù)據(jù)、車輛部門的列車運(yùn)行狀態(tài)地面安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(TPDS)數(shù)據(jù)。

1.2 功能需求分析

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)處理是企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理的主要步驟。鐵路貨運(yùn)安全管理的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的高效管理，要求鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)能夠及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和預(yù)測(cè)，以便于鐵路貨運(yùn)管理部門采取措施精準(zhǔn)治理。

（1）鐵路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。結(jié)合安檢查危、裝載加固、裝卸作業(yè)、危險(xiǎn)貨物、超限貨物等鐵路貨運(yùn)安全管理要點(diǎn)，以鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站、貨運(yùn)作業(yè)、設(shè)備健康狀態(tài)等為重點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確找出安全事故及隱患的影響因素。明確風(fēng)險(xiǎn)臨界點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)鐵路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)分類管理，為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警與綜合分析提供基礎(chǔ)支撐[5]。

（2）鐵路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。能夠?qū)﹁F路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)數(shù)據(jù)分析預(yù)測(cè)、判斷發(fā)展趨勢(shì)，重點(diǎn)解決超時(shí)停留預(yù)警、極端天氣預(yù)警、超限車輛等重點(diǎn)貨物超偏載臨界預(yù)警、高附加值貨物經(jīng)過貨盜高發(fā)區(qū)預(yù)警等貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，并及時(shí)向管理人員提供預(yù)警信息，給出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)預(yù)案[6-7]。

同時(shí)，從全面掌握鐵路貨運(yùn)安全事故和突出隱患的全局角度，需要根據(jù)所屬貨運(yùn)作業(yè)類型、責(zé)任單位、發(fā)生時(shí)段、具體原因等進(jìn)行多維度分類統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)隱患特征分析、精準(zhǔn)治理等[8]。

1.3 功能架構(gòu)

鐵路貨運(yùn)票據(jù)電子化基本貫穿了貨運(yùn)業(yè)務(wù)全過程，有著技術(shù)較前沿、設(shè)計(jì)合理、延伸能力較強(qiáng)、應(yīng)用面較廣泛的特征，在現(xiàn)有貨運(yùn)組織活動(dòng)中的地位尤為重要。因此，充分利用貨運(yùn)票據(jù)電子化綜合應(yīng)用平臺(tái)所取得的成果，以鐵路貨運(yùn)安全基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集與整理為支撐，以貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)管理評(píng)價(jià)、貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、貨運(yùn)安全綜合分析3大功能為重點(diǎn)，進(jìn)行貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)相關(guān)應(yīng)用建設(shè)，滿足多層級(jí)、跨部門貨運(yùn)安全作業(yè)及管理需求。鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能架構(gòu)如圖1所示。

圖1 ?鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能架構(gòu)Fig.1 Function structure of the big data on railway freight transportation safety

2 鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能設(shè)計(jì)分析

2.1 貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)管理評(píng)價(jià)功能

按照貨運(yùn)場(chǎng)站、貨運(yùn)作業(yè)、貨運(yùn)設(shè)備3個(gè)維度，開展基于大數(shù)據(jù)的鐵路貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，確保設(shè)備狀態(tài)、作業(yè)狀態(tài)和設(shè)施狀態(tài)良好。

（1）貨運(yùn)場(chǎng)站安全風(fēng)險(xiǎn)管理評(píng)價(jià)?；跉v史數(shù)據(jù)，結(jié)合貨運(yùn)量、事故數(shù)、貨損貨差、接取送達(dá)客戶滿意度等主要影響因素，給出所有貨運(yùn)場(chǎng)站(含專用線)安全管理綜合級(jí)別；在選擇單一貨運(yùn)場(chǎng)站后，給出主要的安全管理風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的級(jí)別，并實(shí)現(xiàn)可視化展示，形成貨運(yùn)場(chǎng)站安全管理畫像。

（2）貨運(yùn)作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)管理評(píng)價(jià)。①裝卸作業(yè)安全管理?；跉v史數(shù)據(jù)，結(jié)合裝卸作業(yè)量、裝卸事故數(shù)、貨損貨差等主要影響因素，給出鐵路局集團(tuán)公司裝卸安全管理綜合級(jí)別；在選擇單一鐵路局集團(tuán)公司后，給出主要的裝卸安全管理風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的級(jí)別，并實(shí)現(xiàn)可視化展示，形成裝卸安全管理畫像。②貨檢作業(yè)安全管理?；跉v史數(shù)據(jù)，結(jié)合貨檢工作量、項(xiàng)點(diǎn)識(shí)別數(shù)、處理效果等主要影響因素，給出鐵路局集團(tuán)公司貨檢安全管理綜合級(jí)別；在選擇單一鐵路局集團(tuán)公司后，給出主要的貨檢安全管理風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)的級(jí)別，并實(shí)現(xiàn)可視化展示，形成貨檢安全管理畫像。③抑塵作業(yè)安全管理。基于歷史數(shù)據(jù)，結(jié)合抑塵工作量、抑塵劑噴灑量、抑塵效果等主要影響因素，給出鐵路局集團(tuán)公司抑塵作業(yè)安全管理綜合級(jí)別；在選擇單一鐵路局集團(tuán)公司后，給出主要的抑塵作業(yè)安全管理項(xiàng)點(diǎn)的級(jí)別，并實(shí)現(xiàn)可視化展示，形成抑塵安全管理畫像。

（3）貨運(yùn)設(shè)備健康狀態(tài)分析評(píng)價(jià)。①計(jì)量安全檢測(cè)設(shè)備健康狀態(tài)分析評(píng)價(jià)。對(duì)超偏載等計(jì)量安全檢測(cè)設(shè)備的監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行多維度分析，主要包括測(cè)點(diǎn)精度分析、設(shè)備生產(chǎn)廠家等進(jìn)行可視化分析展示，運(yùn)用圖表可視化工具進(jìn)行計(jì)量安全檢測(cè)設(shè)備分析展示，對(duì)不同廠家、不同單位的設(shè)備進(jìn)行測(cè)點(diǎn)精度、健康情況等方面進(jìn)行分析，設(shè)置時(shí)間范圍、單位等篩選條件。②視頻及圖像設(shè)備健康狀態(tài)分析評(píng)價(jià)。分析各檢測(cè)點(diǎn)視頻圖像設(shè)備接入和使用情況，分析各廠商發(fā)生故障率、圖片視頻質(zhì)量、圖片視頻上傳率等內(nèi)容，及時(shí)判斷出老化設(shè)備和不符合質(zhì)量要求的廠商設(shè)備，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患及時(shí)糾正。③電子施封鎖設(shè)備健康狀態(tài)分析評(píng)價(jià)。通過大數(shù)據(jù)分析對(duì)有源鎖的通信、電量、鎖頭感應(yīng)等故障進(jìn)行綜合判斷，并且結(jié)合固定識(shí)讀裝置的自診斷數(shù)據(jù)及識(shí)讀比例對(duì)固定識(shí)讀裝置的健康狀態(tài)進(jìn)行判斷分析。

2.2 貨運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警功能

由于風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警需要大規(guī)模的數(shù)據(jù)積累，先期應(yīng)選取風(fēng)險(xiǎn)特征值較為明顯、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警較易實(shí)現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行攻關(guān)。因此，先期選擇重點(diǎn)貨物追蹤及超時(shí)、極端天氣、卷鋼等重點(diǎn)貨物超偏載、高附加值貨物經(jīng)過貨盜高發(fā)區(qū)、信息系統(tǒng)故障等狀態(tài)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警。

（1）重點(diǎn)貨物追蹤及超時(shí)預(yù)警。對(duì)劇毒品、爆炸品、三角B貨物、超級(jí)超限、鮮活等重點(diǎn)貨物，在車站或者地區(qū)設(shè)定停留時(shí)間閾值，通過歷史超時(shí)數(shù)據(jù)的時(shí)空關(guān)系進(jìn)行分析，優(yōu)化調(diào)整停留時(shí)間閾值，超出設(shè)定閾值時(shí)進(jìn)行預(yù)警。

（2）極端天氣預(yù)警。通過共享工務(wù)部門的鐵路防洪應(yīng)急管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)，通過歷史數(shù)據(jù)找出極端天氣與貨運(yùn)安全事故的時(shí)空關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)重點(diǎn)災(zāi)害地區(qū)做出預(yù)警，指導(dǎo)實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)，并對(duì)進(jìn)入極端天氣地區(qū)的貨物做重點(diǎn)處理和監(jiān)控。

（3）卷鋼等重點(diǎn)貨物超偏載臨界預(yù)警。通過設(shè)定超偏載、超限閾值，構(gòu)建時(shí)間段、單位、車號(hào)、車輛、超偏載等信息關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)于卷鋼等重點(diǎn)貨物在歷史數(shù)據(jù)中處于臨界閾值的重點(diǎn)客戶、重點(diǎn)發(fā)局、重點(diǎn)車輛，向鐵路管理人員提供預(yù)警車輛的基本信息及安全預(yù)警信息，對(duì)臨界預(yù)警的車輛根據(jù)不同等級(jí)突出展示。

（4）高附加值貨物經(jīng)過貨盜高發(fā)區(qū)預(yù)警。基于電子施封鎖破封、保價(jià)定責(zé)歷史數(shù)據(jù)，分析得出基于時(shí)間序列的貨盜高發(fā)區(qū)域，向相關(guān)保價(jià)管理部門以及鐵路公安部門提前給出預(yù)警信息，提醒相關(guān)人員加強(qiáng)監(jiān)控，防范被盜。

（5）信息系統(tǒng)故障預(yù)警。對(duì)貨運(yùn)現(xiàn)有的主要系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，及時(shí)得到系統(tǒng)異常信息，通過預(yù)備方案處理問題，避免由于信息系統(tǒng)故障影響實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)。

2.3 貨運(yùn)安全綜合分析功能

貨運(yùn)安全綜合分析包括信息追溯、信息關(guān)聯(lián)、信息比對(duì)等功能，輔助鐵路貨運(yùn)安全管理人員進(jìn)行日常信息查詢與分析工作。

（1）貨運(yùn)安全信息綜合追溯分析。接入安監(jiān)報(bào)數(shù)據(jù)信息，按時(shí)間周期、貨運(yùn)問題類型、鐵路局集團(tuán)公司等進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，形成問題分類分級(jí)，突出安全管理重點(diǎn)問題，具體問題可在相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行追溯分析，形成結(jié)果可輔助管理部門強(qiáng)化專項(xiàng)整治。

（2）視頻圖片智能關(guān)聯(lián)識(shí)別分析。接入貨檢、貨運(yùn)站等系統(tǒng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，對(duì)時(shí)間、車次、車號(hào)、順位號(hào)、貨物品名、視頻及圖片等關(guān)聯(lián)分析，實(shí)現(xiàn)問題車全過程視頻及圖像提取，為事故追責(zé)、保價(jià)理賠等提供決策支撐。逐步形成所有車輛的全過程視頻及圖像提取。

（3）貨檢扣車深度挖掘分析。對(duì)扣車數(shù)量、車次、列車屬性、車種車型、車號(hào)、發(fā)站、到站、品名、問題類別、問題內(nèi)容、沿途貨檢站、處理情況、電報(bào)號(hào)、圖片、視頻等信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)扣車原因深度分析，按鐵路局集團(tuán)公司形成貨檢站扣車管理畫像，為鐵路局集團(tuán)公司提升貨檢質(zhì)量提供支持。

（4）換裝數(shù)據(jù)深度挖掘分析。通過運(yùn)單號(hào)查詢貨物換裝信息，包括發(fā)站換裝、途中換裝信息的分類查詢，對(duì)貨物品名、托運(yùn)人、換裝車站、換裝時(shí)間、換裝原因等信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)換裝原因深度分析，為優(yōu)化貨運(yùn)組織提供決策支撐。

（5）限界系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性分析。通過共享工務(wù)系統(tǒng)的LKJ數(shù)據(jù)，與限界系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)比，分析限界系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更新的誤差度，分析各鐵路局集團(tuán)公司日常維護(hù)的完整率和及時(shí)率。

（6）超偏載綜合評(píng)判分析?；谪涍\(yùn)超偏載檢測(cè)設(shè)備的檢測(cè)信息，結(jié)合車輛5T系統(tǒng)中的TPDS監(jiān)測(cè)信息，對(duì)貨車的超偏載報(bào)警情況進(jìn)行綜合比對(duì)評(píng)判，通過多測(cè)點(diǎn)多設(shè)備的數(shù)據(jù)比對(duì)，為超偏載報(bào)警準(zhǔn)確性提供輔助決策支撐。

3 結(jié)束語

鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)融合、業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，發(fā)揮鐵路貨運(yùn)安全規(guī)?；瘮?shù)據(jù)的潛力，對(duì)提升鐵路貨運(yùn)安全管理能力有著重要作用。從整體來看，鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能建設(shè)面臨的最大挑戰(zhàn)是不同作業(yè)場(chǎng)景下風(fēng)險(xiǎn)的管理和控制，包括技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)等，為解決以上問題，需要通過大范圍的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，確定不同場(chǎng)景下風(fēng)險(xiǎn)特征值范圍，確保鐵路貨運(yùn)安全大數(shù)據(jù)功能建設(shè)與實(shí)施的可操作性。