基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的中堡車站調(diào)車作業(yè)安全分析

王 旭，王轉(zhuǎn)敏

（1.中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司，甘肅 蘭州 730030；2.蘭州市軌道交通有限公司，甘肅 蘭州 730030）

車務(wù)是鐵路運(yùn)輸中的重要組成部分之一，保障車務(wù)工作的安全就是保障整個(gè)鐵路運(yùn)輸安全。車務(wù)工作主要由行車和調(diào)車兩大部分組成，行車安全可依賴先進(jìn)的技術(shù)、設(shè)備保障，但調(diào)車安全更多的是依賴調(diào)車人員個(gè)人的業(yè)務(wù)能力、身體素質(zhì)以及對(duì)作業(yè)安全的責(zé)任意識(shí)。因此，調(diào)車工作具有作業(yè)任務(wù)繁重、參與工種多、技術(shù)設(shè)備落后、風(fēng)險(xiǎn)性較高等特點(diǎn)，在鐵路事故中所占比重一直偏高不下。所以，針對(duì)調(diào)車作業(yè)進(jìn)行安全性分析，對(duì)保證調(diào)車人員的人身安全，保障鐵路安全運(yùn)輸都具有重要的意義。

目前，許多學(xué)者從不同方面對(duì)鐵路調(diào)車作業(yè)安全進(jìn)行研究。馬毅等[1]從人員、設(shè)備和環(huán)境等3 個(gè)方面構(gòu)建調(diào)車作業(yè)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，采用基于聯(lián)系數(shù)的定量與定性評(píng)價(jià)方法對(duì)鐵路車站調(diào)車作業(yè)安全進(jìn)行研究，通過案例分析證明該方法具有一定的實(shí)用性。楊英杰[2]采用事故樹模型對(duì)調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，通過分層指標(biāo)模型確定各因素的重要性，并針對(duì)分析結(jié)果提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)控制措施。馮軍等[3]針對(duì)鐵路車站調(diào)車作業(yè)無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（STP）設(shè)備制約因素，提出采用北斗定位技術(shù)結(jié)合雷達(dá)和視頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)停留車的定位，通過技術(shù)手段提高調(diào)車安全防護(hù)能力。張亮[4]針對(duì)中間站調(diào)車作業(yè)安全防控現(xiàn)狀，提出“三位一體”（人防、物防、技防）的調(diào)車安全保障體系，從而提高中間站調(diào)車作業(yè)安全防控能力。還有部分學(xué)者[5-6]分析了調(diào)車作業(yè)安全相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因素，總結(jié)導(dǎo)致事故的原因，并針對(duì)問題提出調(diào)車作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控措施。

通過研究發(fā)現(xiàn)，針對(duì)調(diào)車作業(yè)安全的定性研究較多，大多是針對(duì)相關(guān)調(diào)車問題，提出優(yōu)化措施，而結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行定性研究的較少。因此，針對(duì)影響調(diào)車作業(yè)安全的眾多因素，本文從人員—設(shè)備—環(huán)境—管理4 個(gè)方面對(duì)調(diào)車作業(yè)安全進(jìn)行全面分析并確定安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)正推理分析，確定車站調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)狀況，利用反向推理分析，確定調(diào)車作業(yè)中的安全關(guān)鍵點(diǎn)，提出相關(guān)安全管理辦法。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)正反兩方面推理分析，將進(jìn)一步完善車站調(diào)車作業(yè)安全分析方法，以此提高車站調(diào)車作業(yè)安全水平，降低調(diào)車作業(yè)傷亡事故發(fā)生，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)基達(dá)標(biāo)、提質(zhì)增效的目標(biāo)。

1 調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素分析

調(diào)車作業(yè)是鐵路車站的一項(xiàng)重要而復(fù)雜的工作。目前，車站調(diào)車作業(yè)主要分為平面調(diào)車作業(yè)和駝峰溜放調(diào)車作業(yè)。由于各鐵路局對(duì)安全生產(chǎn)的重視，大部分車站已禁止溜放調(diào)車，而采用平面調(diào)車作業(yè)。平面調(diào)車作業(yè)調(diào)車機(jī)需頻繁穿越正線，風(fēng)險(xiǎn)較大，同時(shí)涉及專用線取送車，作業(yè)范圍大，參與的人員多，涉及的工種廣，從而導(dǎo)致調(diào)車事故成因較為復(fù)雜。按照系統(tǒng)理論關(guān)系模型可知，引起調(diào)車作業(yè)事故的因素可分為人員—設(shè)備—環(huán)境—管理4 大類[7]，即S=f（P，F(xiàn)，E，M），其中：S 為調(diào)車作業(yè)安全，P 為人員因素，F(xiàn) 為設(shè)備因素，E 為環(huán)境因素，M 為管理因素。

1.1 人員因素

調(diào)車作業(yè)涉及多工種、多部門協(xié)同配合完成，需要消耗大量的人力和精力，綜合管理難度大。其中對(duì)作業(yè)人員的心理素質(zhì)、生理素質(zhì)、業(yè)務(wù)能力、安全意識(shí)等方面要求極高。但由于工作任務(wù)的壓力，許多人員經(jīng)過簡單的培訓(xùn)就直接上崗工作，對(duì)必要的應(yīng)急處置和崗位應(yīng)知應(yīng)會(huì)知識(shí)不掌握，業(yè)務(wù)素質(zhì)較低。有些人員安全意識(shí)不強(qiáng)，對(duì)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章制度執(zhí)行不徹底，存在一定的僥幸心理、思想麻痹大意以及身心疲勞等現(xiàn)象。有的人員進(jìn)取意識(shí)不強(qiáng)，得過且過，缺乏敬業(yè)精神和工作強(qiáng)度的承受能力。這些都有可能導(dǎo)致調(diào)車事故的發(fā)生。

1.2 設(shè)備因素

調(diào)車作業(yè)涉及的設(shè)備種類繁多，不同的設(shè)備使用壽命、磨耗程度、維修難度等不同，不同的車站行車技術(shù)設(shè)備先進(jìn)程度也不同，對(duì)調(diào)車作業(yè)的安全保障就存在差異，如部分專用線未進(jìn)行電氣化改造，道岔多為人工扳道，這就增加了調(diào)車人員的作業(yè)量，也極易發(fā)生錯(cuò)板、漏板道岔導(dǎo)致的脫軌、擠岔事故。所以，為保證調(diào)車作業(yè)安全，對(duì)關(guān)鍵設(shè)備及時(shí)可靠的維修保養(yǎng)升級(jí)就顯得至關(guān)重要。同時(shí)，隨著新技術(shù)新設(shè)備投入使用，設(shè)備的耦合關(guān)系，過渡期使用等都存在一定的風(fēng)險(xiǎn)，影響調(diào)車安全。如無線調(diào)車燈線設(shè)備的使用，一方面提高了安全卡控效果；另一方面由于無線調(diào)車燈線設(shè)備故障率較高，不能保證正常使用，失去安全卡控作用。

1.3 環(huán)境因素

環(huán)境因素也是影響調(diào)車作業(yè)的一個(gè)關(guān)鍵因素。受地形限制，大多數(shù)車站位置較偏遠(yuǎn)，站場坡度大、弧度大、平交道口多、走行條件差、瞭望不良等不僅影響調(diào)車作業(yè)人員的視線，還影響調(diào)車作業(yè)的效率和安全。同時(shí)，調(diào)車作業(yè)全部在室外進(jìn)行，高溫、嚴(yán)寒、雨雪、沙塵等極端惡劣天氣以及季節(jié)性多發(fā)的自然災(zāi)害，極大地干擾了調(diào)車人員作業(yè)，也增加了勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度和心理壓力。專用線作業(yè)環(huán)境復(fù)雜，鐵路道口安全隱患較多，對(duì)作業(yè)人員業(yè)務(wù)能力也提出更高要求。

1.4 管理因素

安全管理是保證調(diào)車安全的一種重要途徑。通過對(duì)調(diào)車人員的培訓(xùn)和教育，使他們樹立牢固的安全意識(shí)，增強(qiáng)調(diào)車人員的安全觀；通過統(tǒng)籌協(xié)調(diào)各系統(tǒng)之間的關(guān)系，提高調(diào)車協(xié)同協(xié)作，保證作業(yè)安全；通過規(guī)范相關(guān)規(guī)章制度，筑起安全制度屏障；通過強(qiáng)化干部履職考核，提高現(xiàn)場盯控質(zhì)量；通過深化車務(wù)站段管理模式改革，使能者上、庸者下，全面激發(fā)管理潛力，釋放基層管理活力。

1.5 調(diào)車作業(yè)安全分析指標(biāo)體系的建立

通過對(duì)調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)因素人員—設(shè)備—環(huán)境—管理4 個(gè)方面的分析發(fā)現(xiàn)，影響調(diào)車作業(yè)安全的因素眾多，建立調(diào)車作業(yè)安全分析指標(biāo)體系是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)性問題。為了使建立的指標(biāo)體系更加具有科學(xué)性、系統(tǒng)性、全面性和可操作性，本研究結(jié)合中堡車站實(shí)際從人員—設(shè)備—環(huán)境—管理4個(gè)方面選取11 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素構(gòu)建調(diào)車作業(yè)安全分析指標(biāo)體系，見表1。

表1 調(diào)車作業(yè)安全分析指標(biāo)體系

2 方法介紹

2.1 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)又稱信度網(wǎng)絡(luò)，1986 年由美國Pearl 教授提出，它是一種概率圖模型[8]。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是在Bayes 公式的基礎(chǔ)上擴(kuò)展出的一種不確定性知識(shí)表達(dá)和推理模型，它是由網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)、有向無環(huán)圖和條件概率分布表組成的有向非循環(huán)網(wǎng)絡(luò)，表示為B=〈G，P〉=〈〈V，E〉，P〉，其中G=〈V，E〉為有向無環(huán)圖，V 為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)集，節(jié)點(diǎn)間有向邊E 表示節(jié)點(diǎn)間的因果關(guān)系，P 為條件概率分布。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的學(xué)習(xí)推理能力，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)正向因果推理，即已知根節(jié)點(diǎn)不同狀態(tài)下的概率值，推導(dǎo)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的概率信息；反向診斷推理，即已知目標(biāo)節(jié)點(diǎn)不同狀態(tài)下的概率值，推導(dǎo)其他節(jié)點(diǎn)的概率信息。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都對(duì)應(yīng)有一個(gè)條件概率分布，表示節(jié)點(diǎn)間的依賴關(guān)系。條件概率公式為：

式中，P（A）為先驗(yàn)概率，P（A|B）為后驗(yàn)概率，P（B|A）為似然率。

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)概率計(jì)算還會(huì)用到以下公式：

全概率公式：

乘法公式：

聯(lián)合概率公式：當(dāng)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)有多個(gè)節(jié)點(diǎn)V={A1，A2，…，An}時(shí)，根據(jù)鏈?zhǔn)椒▌t，聯(lián)合概率可表示為：

2.2 方法步驟

（1）構(gòu)建調(diào)車作業(yè)安全分析指標(biāo)體系。

（2）將調(diào)車作業(yè)安全分析指標(biāo)體系轉(zhuǎn)化為貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

（3）確定風(fēng)險(xiǎn)因素狀態(tài)：假設(shè)各風(fēng)險(xiǎn)因素都具有3種風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)狀態(tài)，即好、一般、差，分別用1、2、3 表示。

（4）計(jì)算貝葉斯網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率和條件概率分布。

（5）貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)和推理。根據(jù)求得的先驗(yàn)概率和條件概率分布，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行學(xué)習(xí)和推理計(jì)算。

（6）安全分析。依據(jù)最大隸屬度準(zhǔn)則，即在不同狀態(tài)概率分布中，選取概率值最大對(duì)應(yīng)的等級(jí)作為各因素的概率等級(jí)。同時(shí)，根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)反向推理，進(jìn)一步找出發(fā)生調(diào)車事故時(shí)關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)因素。

3 案例分析

3.1 車站介紹

中堡站位于甘肅省蘭州市永登縣中堡鎮(zhèn)境內(nèi)，車站中心里程位于蘭新線114 km+796 m 處，隸屬中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司蘭州車務(wù)段管轄。車站技術(shù)性質(zhì)為中間站，為三等貨運(yùn)營業(yè)站，主要辦理列車接發(fā)（會(huì)讓、越行）及貨運(yùn)業(yè)務(wù)，擔(dān)當(dāng)貨物線、專用線取送作業(yè)。

3.2 調(diào)車作業(yè)安全分析

根據(jù)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)公式計(jì)算，可得到不同風(fēng)險(xiǎn)因素不同狀態(tài)下的初始概率值，見表2。

表2 貝葉斯網(wǎng)絡(luò)初始概率及反向推理概率

本研究使用Netica 軟件進(jìn)行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的求解，將條件概率分布于根節(jié)點(diǎn)的先驗(yàn)概率輸入到貝葉斯網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算結(jié)果由圖1 可知，中堡車站調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為一般。

圖1 調(diào)車作業(yè)安全貝葉斯網(wǎng)絡(luò)計(jì)算結(jié)果

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)反向推理計(jì)算結(jié)果見表2。由表2可知，中堡車站調(diào)車作業(yè)安全等級(jí)為差時(shí)是由于環(huán)境因素造成的，其次是管理方面的因素。因此，車站應(yīng)做好應(yīng)對(duì)不良環(huán)境變化造成的調(diào)車作業(yè)安全事故的應(yīng)急處置預(yù)案，確保調(diào)車作業(yè)安全。

3.3 調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控措施

（1）強(qiáng)化作業(yè)人員風(fēng)險(xiǎn)控制。一是職工參與各類培訓(xùn)堅(jiān)持“依法、依標(biāo)、依規(guī)”精準(zhǔn)培訓(xùn)，做到“真培訓(xùn)、真考試、真提高”，切實(shí)增強(qiáng)作業(yè)人員基礎(chǔ)業(yè)務(wù)素質(zhì)；二是開展形式多樣的安全警示教育，通過學(xué)習(xí)調(diào)車事故案例，剖析作業(yè)中的違章違紀(jì)行為，使作業(yè)人員牢記事故教訓(xùn)，引導(dǎo)職工樹立安全生產(chǎn)責(zé)任意識(shí)；三是廣泛開展站段—車間—班組技術(shù)比武，通過以賽促學(xué)、以賽促訓(xùn)，搭建技能人才成長成才平臺(tái)，讓優(yōu)秀技能人才有名有利有發(fā)展。

（2）加大調(diào)車設(shè)備投入。一是大力推廣新設(shè)備、新技術(shù)的使用，不斷更新改進(jìn)調(diào)車設(shè)備，利用先進(jìn)的技術(shù)裝備保障調(diào)車作業(yè)安全，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場作業(yè)信息化，安全防護(hù)智能化，作業(yè)效率高效化；二是在經(jīng)濟(jì)效益最大化的前提下，將所有道岔納入電氣集中聯(lián)鎖，實(shí)現(xiàn)調(diào)車進(jìn)路聯(lián)鎖控制，消除人為因素造成的調(diào)車事故；三是創(chuàng)新控制手段，強(qiáng)化站段監(jiān)控中心視頻遠(yuǎn)程監(jiān)控作用和調(diào)車作業(yè)人員作業(yè)記錄儀的使用，全過程檢查、指導(dǎo)、寫實(shí)、考核調(diào)車作業(yè)，使職工自覺遵守作業(yè)紀(jì)律，執(zhí)行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

（3）消除不良環(huán)境的影響。一是加強(qiáng)車站周圍環(huán)境隱患排查、整治工作，積極聯(lián)系相關(guān)部門，及時(shí)清理站場、專用線等周邊雜草、樹枝及侵限物品，固定走行線路鋪設(shè)水泥板，改善車站照明條件，修繕危墻和護(hù)欄，防止閑雜人員進(jìn)入站場，改善調(diào)車作業(yè)周圍環(huán)境；二是針對(duì)極端惡劣天氣和自然災(zāi)害，充分發(fā)揮鐵路安全監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)作用，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警預(yù)防，防止出現(xiàn)重大行車及調(diào)車事故；三是改善職工工作和生活環(huán)境，為職工提供舒適、衛(wèi)生、安全的工作環(huán)境。

（4）建立健全管理制度。一是及時(shí)修訂補(bǔ)充規(guī)章制度，清理無用規(guī)章，使規(guī)章制度更具有實(shí)用性和指導(dǎo)性，做到管理有制度，作業(yè)有標(biāo)準(zhǔn)，使標(biāo)準(zhǔn)成為習(xí)慣；二是完善獎(jiǎng)勵(lì)考核辦法，通過獎(jiǎng)勵(lì)激勵(lì)作用，調(diào)動(dòng)職工積極參與車站的生產(chǎn)，確?，F(xiàn)實(shí)安全，通過違章考核方式，督促職工學(xué)技練功，執(zhí)行作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；三是抓緊抓實(shí)干部履職考核，強(qiáng)化干部責(zé)任意識(shí)，轉(zhuǎn)變干部作風(fēng)，促使干部履職盡責(zé)。

4 總結(jié)

在系統(tǒng)分析調(diào)車作業(yè)安全事故致因的基礎(chǔ)上，從人員—設(shè)備—環(huán)境—管理4 個(gè)方面選取11 個(gè)具有代表性的調(diào)車作業(yè)安全因素構(gòu)建指標(biāo)體系。該指標(biāo)體系能夠系統(tǒng)地、全面地反映出調(diào)車作業(yè)安全的各方面因素，并具有一定的可操作性。通過Netica 軟件對(duì)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型進(jìn)行正反兩方面的推理學(xué)習(xí)計(jì)算，能夠客觀真實(shí)地反映出調(diào)車作業(yè)中各風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生的概率信息，以此指導(dǎo)車站調(diào)車作業(yè)，確保調(diào)車作業(yè)人員的人身安全及行車安全。該安全分析方法具有普遍的使用性，對(duì)車站安全管理工作具有一定的指導(dǎo)價(jià)值。