基于三庫融合的城市軌道交通作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)研究

嚴(yán) 律,陳 浩,高 凡

（1.武漢地鐵運(yùn)營有限公司 線網(wǎng)運(yùn)營指揮調(diào)度中心,武漢 430030；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所,北京 100081）

截至2022 年底,我國城市軌道交通運(yùn)營線路總長(zhǎng)10 287.45 km,較上年新增1 080.43 km,繼續(xù)保持快速增長(zhǎng)?？焖僭鲩L(zhǎng)的城市軌道交通運(yùn)營線路對(duì)運(yùn)營管理提出了較大挑戰(zhàn),運(yùn)營作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)管理與控制成為軌道交通運(yùn)營單位關(guān)注的重點(diǎn)。2019 年,交通運(yùn)輸部印發(fā)了《城市軌道交通運(yùn)營安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理管理辦法》（簡(jiǎn)稱：《辦法》[1]）,對(duì)運(yùn)營單位風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控和隱患排查治理提出了具體規(guī)定和要求。但是,如何將《辦法》有效貫徹落實(shí),充分發(fā)揮雙重預(yù)防機(jī)制在運(yùn)營單位安全管理中的作用,是運(yùn)營單位遇到的難題。

為實(shí)現(xiàn)軌道交通安全運(yùn)營,裴歡等人[2]以南京地鐵為例介紹了安全管理信息系統(tǒng)的主要模塊；蒙國往等人[3]針對(duì)軌道交通建設(shè)工程項(xiàng)目,提出了一套完整的風(fēng)險(xiǎn)管理信息化系統(tǒng)開發(fā)方案；王艷輝等人[4]分析了軌道交通運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)主動(dòng)防控平臺(tái)的邏輯架構(gòu)、功能架構(gòu)、業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)關(guān)系；陳建偉[5]探討了城市軌道交通運(yùn)營企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理中的風(fēng)險(xiǎn)管理組織架構(gòu)、ALARP 風(fēng)險(xiǎn)管理原則,以及風(fēng)險(xiǎn)管理過程和方法；陳同喜等人[6]提出了基于安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)的鐵路安全綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；陳云峰等人[7]基于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備網(wǎng)格化管理的理論,提出了蘭新（蘭州—烏魯木齊）高速鐵路工務(wù)安全風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案；劉光武[8]介紹了廣州地鐵工程安全風(fēng)險(xiǎn)管理信息系統(tǒng)的架構(gòu)體系、主要功能。上述研究中,針對(duì)軌道交通作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控中風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案、事件案例的一體化管理研究較少,為此,本文從運(yùn)營單位對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理的需要出發(fā),提出了基于風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫、事件案例庫（簡(jiǎn)稱：三庫）融合的城市軌道交通作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱：作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)）建設(shè)思路,旨在實(shí)現(xiàn)對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案、事件案例的一體化管理,支持多業(yè)務(wù)、多崗位協(xié)同作業(yè),提升運(yùn)營單位風(fēng)險(xiǎn)管控能力。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)架構(gòu)如圖1 所示。

圖1 作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層包含風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫、事件案例庫。

1.1.1 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫

風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控過程中需要和產(chǎn)生的數(shù)據(jù),主要包括作業(yè)活動(dòng)清單數(shù)據(jù)、作業(yè)活動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)和作業(yè)活動(dòng)分級(jí)管控清單數(shù)據(jù)。其中,作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控清單數(shù)據(jù)是風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫的核心數(shù)據(jù),主要數(shù)據(jù)包含作業(yè)活動(dòng)、作業(yè)步驟、危害因素、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)、管控措施、責(zé)任人等內(nèi)容。

1.1.2 作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫

將軌道交通運(yùn)營過程中與作業(yè)活動(dòng)相關(guān)的各層級(jí)法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、管理制度、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案等內(nèi)容進(jìn)行數(shù)字化和信息化處理,重點(diǎn)是對(duì)作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行解讀、分類、分解、匯總,數(shù)據(jù)庫架構(gòu)類似于文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫。通過作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫的建設(shè),實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案的分類存儲(chǔ)、檢索和應(yīng)用等。

1.1.3 事件案例庫

事件案例庫是將軌道交通運(yùn)營單位本單位和行業(yè)中發(fā)生的事故事件案例進(jìn)行數(shù)字化處理,主要數(shù)據(jù)包括事件的發(fā)生經(jīng)過、事件分析、問題及整改措施等內(nèi)容,實(shí)現(xiàn)對(duì)事件案例信息的存儲(chǔ)、分析和管理等。

1.2 基礎(chǔ)能力層

基礎(chǔ)能力層,實(shí)現(xiàn)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)管理、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案管理、事件案例管理。

1.2.1 作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)管理

作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)管理主要包括安全風(fēng)險(xiǎn)管控和隱患排查治理,其管理內(nèi)容如圖2 所示。

圖2 作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)基礎(chǔ)管理內(nèi)容

1.2.2 作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案管理

軌道交通運(yùn)營單位內(nèi)、外部作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案繁多,管理和使用的難度較大,在實(shí)際工作常常出現(xiàn)規(guī)章制度應(yīng)急預(yù)案無法及時(shí)更新、相關(guān)規(guī)定無處查找等問題,給作業(yè)活動(dòng)帶來較大的合規(guī)風(fēng)險(xiǎn)。通過作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案管理,實(shí)現(xiàn)新作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案的及時(shí)識(shí)別通知、錄入更新、便捷檢索。作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案管理內(nèi)容如圖3 所示。

圖3 作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案管理內(nèi)容

1.2.3 事件案例管理

通過對(duì)事件案例的數(shù)字化處理,實(shí)現(xiàn)事件案例的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化管理,幫助運(yùn)營單位對(duì)事件案例的統(tǒng)計(jì)分析,研究、判斷運(yùn)營事件的發(fā)展規(guī)律。事件案例管理內(nèi)容如圖4 所示。

圖4 事件案例管理內(nèi)容

1.3 應(yīng)用層

應(yīng)用層,面向作業(yè)人員和管理人員,提供風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案、事件案例的一體化管理,以及安全風(fēng)險(xiǎn)警示教育、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控、輔助決策等應(yīng)用,更好地輔助運(yùn)營單位開展作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控和安全管理工作。

2 系統(tǒng)功能

作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)主要功能如下。

2.1 風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案、事件案例一體化管理

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案、事件案例這三者之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)一體化管理。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)管控措施中關(guān)系作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案時(shí),可對(duì)相應(yīng)的作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行修訂、完善；當(dāng)作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行修訂時(shí),明確作業(yè)風(fēng)險(xiǎn),落實(shí)風(fēng)險(xiǎn)管控措施,同時(shí),落實(shí)相關(guān)規(guī)章、規(guī)定,避免合規(guī)性風(fēng)險(xiǎn)；當(dāng)發(fā)生新的事件時(shí),根據(jù)事件的影響程度,重新進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估,擬定對(duì)應(yīng)的整改措施,完善相關(guān)作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案。

2.2 安全風(fēng)險(xiǎn)警示教育

為作業(yè)人員提供各類作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)警示、管理規(guī)定,以及對(duì)應(yīng)的事件案例,便于運(yùn)營單位組織安全風(fēng)險(xiǎn)教育,提升教育實(shí)效；特別是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較大的專項(xiàng)作業(yè)活動(dòng),可以借助該系統(tǒng),提前開展安全交底工作,提高工作效率。

2.3 作業(yè)管控及輔助決策

針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較大的作業(yè)活動(dòng),實(shí)施過程管理,促使每個(gè)作業(yè)步驟按照規(guī)定執(zhí)行；針對(duì)非正常情況下的應(yīng)急處置,為作業(yè)人員提供應(yīng)急處置預(yù)案、相關(guān)歷史事件案例,達(dá)到輔助決策目的。

2.4 作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)防聯(lián)控

在作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控中,由于組織機(jī)構(gòu)和管理職責(zé)的關(guān)系,不同崗位的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)往往獨(dú)立辨識(shí)和評(píng)估,管控措施的擬定和落實(shí)也是針對(duì)獨(dú)立的崗位。在一項(xiàng)多崗位協(xié)作的作業(yè)活動(dòng)中,作業(yè)人員可能僅了解自己崗位的作業(yè)規(guī)定,而不了解其他崗位的作業(yè)流程,難以在整體層面實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)控制。本文設(shè)計(jì)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)向作業(yè)人員提供所有崗位的作業(yè)活動(dòng)、作業(yè)流程、作業(yè)規(guī)定和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警,實(shí)現(xiàn)作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)聯(lián)防聯(lián)控。

2.5 作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)管理

統(tǒng)計(jì)分析事件案例,提供不同階段、不同運(yùn)營時(shí)間、不同地點(diǎn)的風(fēng)險(xiǎn)情況和發(fā)展特征,輔助運(yùn)營單位有針對(duì)性地開展風(fēng)險(xiǎn)管控,將風(fēng)險(xiǎn)控制在隱患形成之前。

3 三庫融合實(shí)施步驟

本文設(shè)計(jì)的作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)與傳統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)最大區(qū)別是實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫、事件案例庫的三庫融合,實(shí)施步驟如下。

3.1 構(gòu)建作業(yè)活動(dòng)清單

由于軌道交通運(yùn)營的作業(yè)活動(dòng)具有數(shù)量多、種類多、配合復(fù)雜的特點(diǎn),構(gòu)建作業(yè)活動(dòng)清單,既是作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的一個(gè)重要步驟,也是實(shí)現(xiàn)三庫融合的關(guān)鍵。

3.1.1 以崗位為單位構(gòu)建作業(yè)活動(dòng)清單

軌道交通運(yùn)營單位各生產(chǎn)崗位根據(jù)崗位職責(zé)和該崗位相關(guān)的作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案,構(gòu)建作業(yè)活動(dòng)清單。在實(shí)際構(gòu)建時(shí),可以將每個(gè)崗位作業(yè)活動(dòng)清單分為正常情況下的作業(yè)、非正常情況下的作業(yè)、事件的應(yīng)急處置等3 類,并遵循作業(yè)活動(dòng)內(nèi)容劃分合理、功能獨(dú)立的原則。

3.1.2 分類整合崗位作業(yè)清單

從運(yùn)營單位整體角度進(jìn)行分類整合,主要分為2 類作業(yè)。

（1） 單個(gè)崗位獨(dú)立完成的作業(yè),不需要整合,直接作為整體作業(yè)活動(dòng)清單中的項(xiàng)目。

（2） 涉及多崗位協(xié)同的作業(yè),運(yùn)營單位需要對(duì)其進(jìn)行整合,整合后作為一項(xiàng)作業(yè),列入活動(dòng)清單。

分類、整合完成后,形成作業(yè)活動(dòng)清單列表,列表主要包括作業(yè)活動(dòng)名稱、作業(yè)活動(dòng)編號(hào)、關(guān)聯(lián)崗位、作業(yè)活動(dòng)概述等內(nèi)容。

3.2 建設(shè)數(shù)據(jù)庫

基于作業(yè)活動(dòng)清單,完成數(shù)據(jù)庫的建設(shè)。

3.2.1 風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

根據(jù)作業(yè)活動(dòng)清單,運(yùn)用作業(yè)工作危害分析法（JHA,Job Hazard Analysis）,針對(duì)每個(gè)作業(yè)活動(dòng)中的每個(gè)作業(yè)步驟或作業(yè)內(nèi)容,識(shí)別出與此步驟或內(nèi)容有關(guān)的危險(xiǎn)源；據(jù)此進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,形成作業(yè)活動(dòng)分級(jí)管控清單數(shù)據(jù),完成風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫建設(shè)。

3.2.2 作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫、事件案例庫建設(shè)

在作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案錄入數(shù)據(jù)庫前,對(duì)作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行分解、分類,并對(duì)關(guān)鍵條款進(jìn)行解讀,將作業(yè)活動(dòng)規(guī)定的條款直接與作業(yè)活動(dòng)關(guān)聯(lián)。作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫的主要數(shù)據(jù)包括作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案編碼、名稱,以及主要條款編號(hào)、內(nèi)容、關(guān)鍵詞、關(guān)聯(lián)作業(yè)活動(dòng)編號(hào)等內(nèi)容。事件案例庫的建設(shè)與作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫類似,重點(diǎn)是將事件案例與具體的作業(yè)活動(dòng)相關(guān)聯(lián)。

4 關(guān)鍵技術(shù)

三庫的建設(shè)與融合關(guān)鍵技術(shù)如下。

4.1 分布式數(shù)據(jù)庫架構(gòu)

考慮到數(shù)據(jù)量大、業(yè)務(wù)復(fù)雜等情況,選擇分布式數(shù)據(jù)庫架構(gòu),其水平擴(kuò)展能力強(qiáng)、數(shù)據(jù)冗余備份可用性高。

（1）采用分布式關(guān)系型數(shù)據(jù)庫PostgreSQL,由多臺(tái)服務(wù)器組成集群,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫的水平擴(kuò)展。

（2）利用分布式特性,數(shù)據(jù)按類別存儲(chǔ)在不同節(jié)點(diǎn)上,如風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)A、規(guī)章數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)B、案例數(shù)據(jù)在節(jié)點(diǎn)C,這樣便于托管大量數(shù)據(jù)。

（3）采用主從復(fù)制技術(shù),數(shù)據(jù)同步到多個(gè)節(jié)點(diǎn),提高可用性。主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)讀寫,從節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)備份同步。

（4）利用Hash 分片技術(shù),按作業(yè)活動(dòng)編號(hào)分片存儲(chǔ),擴(kuò)展數(shù)據(jù)吞吐量,提高查詢效率。

4.2 數(shù)據(jù)庫內(nèi)容設(shè)計(jì)

（1）風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容包括作業(yè)活動(dòng)信息表、作業(yè)步驟信息表、風(fēng)險(xiǎn)信息表、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)信息表、風(fēng)險(xiǎn)管控措施表等。

（2）作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案庫的內(nèi)容包括規(guī)章信息表、規(guī)章條款信息表、規(guī)章–作業(yè)活動(dòng)關(guān)聯(lián)表等。

（3）事件案例庫的內(nèi)容包括事件信息表、事件過程信息表、事件分析信息表、事件–作業(yè)活動(dòng)關(guān)聯(lián)表等。

4.3 三庫關(guān)聯(lián)

三庫中均包含作業(yè)活動(dòng)清單的內(nèi)容,通過作業(yè)活動(dòng)名稱、作業(yè)活動(dòng)編號(hào)、關(guān)聯(lián)崗位、作業(yè)活動(dòng)概述等內(nèi)容實(shí)現(xiàn)三庫關(guān)聯(lián)。查詢時(shí),可通過聯(lián)合查詢,獲得作業(yè)活動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)信息、相關(guān)規(guī)章信息和案例信息等。

4.4 大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

基于Hadoop/Spark 大數(shù)據(jù)框架,對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行批處理和分析。

（1）使用Hadoop/Spark 進(jìn)行作業(yè)日志、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的離線分析計(jì)算。

（2）利用MapReduce 進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的并行處理,如交叉驗(yàn)證、特征工程。

（3）使用Spark SQL 進(jìn)行規(guī)章條款關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘,找到作業(yè)活動(dòng)之間的規(guī)章關(guān)聯(lián)。

（4）使用Spark Streaming 對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警識(shí)別。

4.5 數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的RESTful API（Application Programming Interface）,采用JSON 數(shù)據(jù)格式,實(shí)現(xiàn)與其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享,如與監(jiān)控系統(tǒng)獲取作業(yè)過程數(shù)據(jù),與培訓(xùn)系統(tǒng)交換作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)信息等。

4.6 數(shù)據(jù)庫安全機(jī)制

采用基于角色的訪問控制方式,啟用安全套接層（SSL,Secure Socket Layer）協(xié)議訪問數(shù)據(jù)庫；使用備份工具pg_dump 定期進(jìn)行全量及增量備份等安全措施,保證數(shù)據(jù)安全。

通過采用分布式數(shù)據(jù)庫、大數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)接口等技術(shù),實(shí)現(xiàn)三庫的高效建設(shè)與融合。

5 結(jié)束語

風(fēng)險(xiǎn)、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案、事件案例,三者相互聯(lián)系、相互支撐。本文從運(yùn)營管理的需要出發(fā),提出了基于三庫融合的城市軌道交通作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控系統(tǒng)建設(shè)思路,旨在將風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)、作業(yè)規(guī)章及應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)、事件案例數(shù)據(jù)有效融合,促進(jìn)軌道交通運(yùn)營單位將重點(diǎn)安全生產(chǎn)數(shù)據(jù)有效整合,提升作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管控能力。在該系統(tǒng)的建設(shè)階段,將進(jìn)一步完善其功能,使其能夠更好地服務(wù)于運(yùn)營單位。