基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的鐵路安全管理研究

厲平

（中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司寧波工務(wù)段，浙江 寧波 315000）

在互聯(lián)網(wǎng)信息時(shí)代下，各種先進(jìn)的信息技術(shù)層出不窮，比如云計(jì)算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，同時(shí)在鐵路安全管理領(lǐng)域也應(yīng)用了諸多信息管理系統(tǒng)。因此在鐵路安全方面產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息，通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠從這些海量數(shù)據(jù)中挖掘出更多更有價(jià)值的信息，從而為鐵路安全管理提供良好的信息支持，從根本上提高鐵路安全管理質(zhì)量水平。

1 鐵路安全管理數(shù)據(jù)特征

1.1 數(shù)據(jù)規(guī)模大

在當(dāng)前鐵路安全領(lǐng)域中，針對不同的專業(yè)，已經(jīng)建立了數(shù)十個(gè)安全監(jiān)控系統(tǒng)，比如鐵路車站安檢系統(tǒng)、車輛安全監(jiān)控系統(tǒng)等，隨著這些系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，已經(jīng)產(chǎn)生了海量的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)存儲量已經(jīng)達(dá)到PB 級別。比如在“5T”系統(tǒng)之中，TFDS 由于能夠產(chǎn)生大量圖像信息，因此本身產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)量非常龐大，每經(jīng)過一趟列車，將會產(chǎn)生700 至800M信息數(shù)據(jù)。而在高速鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)中，由于監(jiān)控對象數(shù)目眾多，因此每年會產(chǎn)生約145PB 的信息數(shù)據(jù)。由此我們能夠認(rèn)識到，當(dāng)下鐵路安全管理數(shù)據(jù)具有大規(guī)模特征。

1.2 數(shù)據(jù)內(nèi)容多樣

數(shù)據(jù)內(nèi)容多樣簡單來說是指鐵路安全數(shù)據(jù)的來源多，數(shù)據(jù)格式豐富，不僅包含一般的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，同時(shí)還產(chǎn)生了大量的非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。鐵路安全管理監(jiān)控運(yùn)行中，涵蓋了多個(gè)專業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)信息也具有一定的差異性，既包含紙質(zhì)數(shù)據(jù)，也包含各種"geo""iic"格式的軌檢車數(shù)據(jù)，還包括一些CAD 數(shù)據(jù)、視頻監(jiān)控錄音、錄像數(shù)據(jù)等，除此之外，很多數(shù)據(jù)信息彼此也有著緊密的聯(lián)系，比如安全管理數(shù)據(jù)需要與天氣、地震數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，更好的維護(hù)列車運(yùn)行安全。

1.3 數(shù)據(jù)價(jià)值高

鐵路安全數(shù)據(jù)本身有著非常高的價(jià)值，比如鐵路運(yùn)營部門通過利用這些數(shù)據(jù)，通過進(jìn)行統(tǒng)一的分析計(jì)算，能夠從中了解鐵路安全管理的實(shí)際現(xiàn)狀，還能夠通過數(shù)據(jù)反映的信息規(guī)律等，了解潛在的安全管理風(fēng)險(xiǎn)，從而為后續(xù)鐵路安全管理提供重要的依據(jù)。

2 鐵路安全管理中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

2.1 鐵路人員相關(guān)方面的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

（1）重點(diǎn)對象追蹤。所謂的重點(diǎn)對象追蹤，簡單來說就是在大數(shù)據(jù)技術(shù)的幫助下，輔以必要的人臉識別技術(shù)，從而能夠在眾多列車乘客中快速識別定位重點(diǎn)安全隱患對象，從而能夠及時(shí)消除安全隱患。尤其是在鐵路車站中，人流密度大、存在的治安風(fēng)險(xiǎn)隱患多，因此通過在車站人臉識別系統(tǒng)的幫助下，能夠采集每一位進(jìn)站人員信息，這些數(shù)據(jù)信息會上傳至公安局系統(tǒng)中，通過比對查找出危險(xiǎn)分子。與此同時(shí)，還會以客票系統(tǒng)乘車信息為依據(jù)，在大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的幫助下，了解重點(diǎn)對象活動(dòng)路線，根據(jù)相應(yīng)路線，實(shí)現(xiàn)對重點(diǎn)危險(xiǎn)人員的抓捕。在上述過程中，主要應(yīng)用到了大數(shù)據(jù)聚類分析、關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)挖掘等大數(shù)據(jù)技術(shù)。

（2）能夠?yàn)殍F路安全決策提供良好支持。鐵路在運(yùn)行期間，一旦出現(xiàn)重大事故，應(yīng)急救援指揮信息系統(tǒng)會提供一些歷史事故數(shù)據(jù)，同時(shí)還要提供一些鐵路沿線視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)等，針對這些數(shù)據(jù)，通過借助大數(shù)據(jù)聚類分析、關(guān)聯(lián)分析等技術(shù)，能夠從中發(fā)現(xiàn)事故規(guī)律，總結(jié)事故處理經(jīng)驗(yàn)，從而能夠?yàn)楹罄m(xù)鐵路安全管理決策提供充足的信息參考支持。

2.2 鐵路環(huán)境方面的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

（1）用于自然災(zāi)害的預(yù)測，鐵路一般橫跨距離比較長，因此鐵路沿線的天氣變化多端，因此在沿線更容易受到各種自然災(zāi)害的影響，很多自然災(zāi)害均具有突發(fā)性特點(diǎn)。通常會基于自然災(zāi)害類型的不同，采用針對性預(yù)測方法。比如可以通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，能夠針對一些自然天氣災(zāi)害，通過建立數(shù)學(xué)模型，根據(jù)相應(yīng)的模型，來實(shí)現(xiàn)自然災(zāi)害情況的預(yù)測，從而為列車運(yùn)行提供良好支持。

（2）用于鐵路異物侵限監(jiān)測。通過進(jìn)行鐵路異物侵限監(jiān)測，能夠在第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)侵限問題，從而及時(shí)發(fā)出告警，行車調(diào)度中心也會第一時(shí)間收到告警，從而能夠提前采取針對性處理措施，從而能夠有效避免重大行車事故發(fā)生。在當(dāng)下實(shí)際進(jìn)行異物侵限監(jiān)測時(shí)，主要會用到雙電纜傳感器、光纜傳感器、紅外線等技術(shù)，而在這一過程中做好大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，通過在大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的幫助下，分析異物侵限發(fā)生的時(shí)間、發(fā)生環(huán)境、造成危害等數(shù)據(jù)信息，從而能夠了解異物侵限出現(xiàn)的大致規(guī)律，能夠有效做到未雨綢繆，從根源上杜絕因異物侵限而導(dǎo)致的安全事故發(fā)生概率。

2.3 鐵路設(shè)備方面的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

（1）用于鐵路設(shè)備故障診斷。鐵路設(shè)備故障發(fā)生原因一般比較復(fù)雜，比如可能受設(shè)備自身特點(diǎn)影響所導(dǎo)致故障發(fā)生，也有可能是受不同設(shè)備在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相互影響所導(dǎo)致故障發(fā)生，還有可能僅僅是沒有做好設(shè)備故障維護(hù)。因此為了更好的診斷設(shè)備故障發(fā)生原因，并以此采用針對性預(yù)防措施，需要借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，數(shù)據(jù)挖掘方法的幫助下，更好的開展鐵路設(shè)備故障診斷，從海量的歷史數(shù)據(jù)之中，找出相應(yīng)的規(guī)律，解釋設(shè)備故障發(fā)生特點(diǎn)，還能夠?qū)﹁F路設(shè)備故障發(fā)展趨勢進(jìn)行合理的預(yù)測，從而更有利于設(shè)備故障的消除。在這一過程中，針對大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的應(yīng)用，主要是借助鐵路設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)，會產(chǎn)生動(dòng)態(tài)事件序列信息時(shí)空特點(diǎn)，并以此為依據(jù)，成功建立鐵路設(shè)備故障發(fā)生過程時(shí)間序列信息模型，在此基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)挖掘方式，挖掘出事件序列信息中隱含的關(guān)聯(lián)性，從中發(fā)現(xiàn)故障發(fā)生規(guī)律，更有助于故障問題解決。另一方面，應(yīng)該大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行設(shè)備診斷，還能夠在距離函數(shù)的幫助下，來度量事件序列相似性，同時(shí)采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法。運(yùn)行相似性最優(yōu)代價(jià)，最終成功將故障診斷問題轉(zhuǎn)化為尋找與實(shí)際故障事件相似的模式，最終總結(jié)出設(shè)備故障特征和故障處理模式，更有助于故障問題解決。

（2）用于鐵路設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)源識別。針對鐵路設(shè)備的安全管理，需要立足社會運(yùn)行各個(gè)環(huán)節(jié)，分析其中存在的危險(xiǎn)因素，并通常采用定性或定量統(tǒng)計(jì)分析方式，明確不同安全風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度，并以此為依據(jù)，確定安全風(fēng)險(xiǎn)的防控順序，從而既能夠降低安全風(fēng)險(xiǎn)防控處理帶來的成本損耗，又能夠最大地減少安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生帶來的損失，最終促使鐵路安全生產(chǎn)環(huán)境得到有效改善，從根本上降低鐵路安全事故的發(fā)生概率。在實(shí)際進(jìn)行鐵路設(shè)備狀態(tài)的安全風(fēng)險(xiǎn)管理過程中，需要對存在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面識別，還需要對存在的安全風(fēng)險(xiǎn)做好評估與控制。在實(shí)際進(jìn)行鐵路設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)識別的過程中，需要參考故障診斷的結(jié)果，通過應(yīng)用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，找出與出現(xiàn)故障設(shè)備各種條件相同，但并未發(fā)生故障的設(shè)備，一般情況下，這種設(shè)備潛在安全風(fēng)險(xiǎn)通常比較大。因此在實(shí)際進(jìn)行設(shè)備安全管理時(shí)，需要著重對同類型設(shè)備關(guān)注同時(shí)，除此之外，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的幫助下，還能夠結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備的運(yùn)行條件變化規(guī)律，來對設(shè)備未來運(yùn)行進(jìn)行的安全狀態(tài)，從而提前做好在設(shè)備故障發(fā)生前，就能夠及時(shí)進(jìn)行維護(hù)處理，更好的保證鐵路設(shè)備安全。

（3）開展設(shè)備狀態(tài)維修工作，主要包括兩種內(nèi)容，一是設(shè)備可靠性維修，通過對設(shè)備某個(gè)元件的可能出現(xiàn)故障進(jìn)行預(yù)測，并分析該故障問題會對整個(gè)系統(tǒng)可靠性帶來哪些影響，結(jié)合相應(yīng)的影響，采取針對性設(shè)備維修策略，更好的提高設(shè)備維修質(zhì)量水平。還有一種是設(shè)備預(yù)測性維修，顧名思義，便是通過對設(shè)備可能存在的故障進(jìn)行合理的預(yù)測，并提前做好針對性維修技術(shù)的準(zhǔn)備。在這一過程中，需要加強(qiáng)對設(shè)備故障診斷技術(shù)的應(yīng)用，針對設(shè)備潛伏故障，做好針對性地分析，并結(jié)合故障帶來的后果做好深入分析，從而為設(shè)備是否繼續(xù)保持運(yùn)行提供良好決策。

如果鐵路設(shè)備的安全風(fēng)險(xiǎn)等級比較好，需要針對該設(shè)備，量身打造一個(gè)維修策略，并提前準(zhǔn)備好設(shè)備維修措施，能夠有效降低安全隱患發(fā)生概率。在此基礎(chǔ)上，還可以采用設(shè)備狀態(tài)監(jiān)視方式，加強(qiáng)對設(shè)備的狀態(tài)檢修，在第一時(shí)間掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化，并以此為依據(jù)，做好維修計(jì)劃的合理安排，有效控制鐵路設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，保障鐵路設(shè)備能夠穩(wěn)定安全運(yùn)行。

3 結(jié)語

綜上所述，鐵路安全管理是一個(gè)較為系統(tǒng)復(fù)雜的過程，尤其是當(dāng)下隨著各種信息技術(shù)的應(yīng)用，鐵路安全管理產(chǎn)生的數(shù)據(jù)越來越豐富，數(shù)據(jù)規(guī)模也越來越大，為了促使這些數(shù)據(jù)發(fā)揮出更大的作用價(jià)值，有必要立足鐵路安全管理各個(gè)環(huán)節(jié)，做好大數(shù)據(jù)技術(shù)的針對性應(yīng)用，從而挖掘出更多有價(jià)值的信息，為鐵路安全管理提供良好的信息支持。