上篇　運輸組織與管理

第一章　行車安全管理

鐵路行車安全保障體系實施框架研究

摘要：根據(jù)我國鐵路運輸?shù)膶嶋H情況，從“人-機-環(huán)境”的角度，運用系統(tǒng)科學的研究方法，提出應由行車人員安全保障系統(tǒng)、設施設備安全保障系統(tǒng)、環(huán)境安全預警保障系統(tǒng)和行車安全應急救援系統(tǒng)四個不可缺少的組成部分構成一個統(tǒng)一的鐵路行車安全保障體系，通過網(wǎng)絡信息傳輸實現(xiàn)資源共享，為鐵路行車安全保障提供了構思框架，并對有關問題提出了深入研究的建議。

關鍵詞：行車安全；保障體系；實施框架

鐵路運輸安全水平直接影響到鐵路的市場形象、競爭能力和經(jīng)濟效益，并對社會經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展和良性運轉(zhuǎn)意義重大。我國鐵路運輸長期呈超負荷運轉(zhuǎn)狀態(tài)，行車安全始終面臨嚴峻考驗，減少行車事故一直是普遍關注的社會問題和科學技術進步所面臨的重要課題之一。隨著我國鐵路提速工程的實施，安全問題日益突出，傳統(tǒng)的安全管理模式已不能適應鐵路運輸發(fā)展的需要。結合我國鐵路運輸?shù)膶嶋H情況，從“人-機-環(huán)境”的角度出發(fā)，運用系統(tǒng)科學的研究方法，建立起鐵路行車安全保障體系，從而提高我國鐵路行車安全的整體水平。

1　框架構成

根據(jù)影響鐵路行車安全主要因素的分析，鐵路行車安全保障體系應當是一個以“行車人員”為核心、“管理”為中樞、“行車設施設備”為基礎、“環(huán)境”為條件的實時監(jiān)控的、開放的“人-機-環(huán)境”動態(tài)控制體系。該體系一方面要通過先進的信息技術、數(shù)據(jù)通信傳輸技術、現(xiàn)代控制技術等安全技術群，實現(xiàn)對鐵路行車安全（包括行車人員、行車設施設備和環(huán)境安全）的保障；另一方面要在鐵路發(fā)生行車事故時，能采取必要應急措施迅速進行事故救援。鐵路行車安全保障體系是針對鐵路行車安全因素采取所有控制手段的有機組合，具有很強的時效性和可操作性，是一項綜合性系統(tǒng)工程，主要包括行車人員安全保障、設施設備安全保障、環(huán)境安全報警保障和行車安全應急救援系統(tǒng)四個不可缺少的組成部分。

*本文是作者碩士研究生期間發(fā)表的第一篇論文，發(fā)表于《鐵道運輸與經(jīng)濟》2003年第10期。

1.1　行車人員安全保障系統(tǒng)

鐵路行車安全保障體系是一個有人參與的復雜系統(tǒng)，人是行車安全保障體系中最重要的且具有能動性的因素。鐵路行車人員主要指車、機、工、電、輛、供電等各部門的各級管理人員和基層作業(yè)人員，其行為決定了相當一部分系統(tǒng)性能。人和設備都是行車安全保障體系的基本要素，人操縱、控制、監(jiān)督各項設備，完成各項行車作業(yè)，并與環(huán)境系統(tǒng)進行信息交流，在發(fā)生行車事故時做出果斷決策。行車人員的安全意識是行車安全保障體系發(fā)揮作用的前提和基礎。因此，對行車人員的適應性和行為規(guī)范、教育等方面研究便顯得尤為重要。例如在選拔、錄用和升職過程中，需要從多方面測定候選人員的各種特征；在行車人員上崗前通過測試分析其思想品質(zhì)、技術業(yè)務水平、身體狀況以及生理和心理因素等是否適應本崗位行車工作的要求，消除各種事故隱患等等。

考慮到鐵路的行車安全具有動態(tài)性、反復性、嚴重性等特點，所以必須對行車人員進行安全教育和崗位技能培訓。安全教育是提高人員安全素質(zhì)最有效的途徑，可結合人身安全教育、事故案例和事故預防分析等提高行車人員的安全意識，以及通過導致事故的各種直接和間接原因及其相互間的內(nèi)在聯(lián)系地深入分析，使行車人員牢固樹立“安全第一”的思想，認識到新的危險，認識到變化中的風險。同時，崗位技能培訓也是人員安全保障系統(tǒng)的重要組成部分，崗位技能水平、各崗位作業(yè)標準執(zhí)行情況直接影響行車安全。

針對鐵路列車進一步提速的需求，考慮到一些區(qū)段鐵路由于坡度大、曲線多、半徑小等自然環(huán)境給機車乘務員駕駛帶來的困難，要加強乘務員適應性方面的研究，包括出勤適應性檢測、駕駛感知疲勞、駕駛行為疲勞、駕駛失衡疲勞、駕駛可靠性、職業(yè)適應性等。另外，由于自然環(huán)境和運輸組織的特殊性，應當加強行車人員在缺氧和高寒條件下（青藏鐵路等）勞動保護和醫(yī)療保健等方面的研究。

1.2　設施設備安全保障系統(tǒng)

行車設施設備包括移動設備和固定設備，其功能是以鐵路行車安全、暢通為目標，按照“以設備保安全”的思路，利用分散安裝在各個地點的設施設備，通過現(xiàn)代成熟的監(jiān)測控制技術，及時準確地采集和收集各種鐵路行車安全信息，并結合計算機及網(wǎng)絡技術的應用，對鐵路行車安全相關的各因素進行全方位監(jiān)控，通過安全可靠性模型處理，將收集到的安全信息利用數(shù)據(jù)挖掘手段進行深層次的分析，對安全信息做到及時反饋，使鐵路行車安全有序可控。

總之是在設備自檢、相互監(jiān)測形成安全監(jiān)控網(wǎng)絡的基礎上，動態(tài)實時地對危及行車安全的因素進行監(jiān)測，建立起“機控為主、人控優(yōu)先”的人機聯(lián)控安全系統(tǒng)。按照各個監(jiān)測設備的方位進行設施設備技術群的系統(tǒng)整合，建立包括“地對車、車對地、地對地、車對車”四個相互匹配環(huán)節(jié)的閉路循環(huán)監(jiān)測子系統(tǒng)（也可按照傳統(tǒng)的車、機、工、電、輛、供電等部門進行系統(tǒng)整合），體現(xiàn)出“數(shù)字鐵路”的概念。

一般說來，“地對車”子系統(tǒng)包括貨物列車超限、超偏載檢測，紅外線軸溫監(jiān)測，車輪踏面擦傷檢測等；“車對地”監(jiān)測子系統(tǒng)包括軌道動態(tài)檢測單元（晃車儀）、機車信號記錄儀、綜合檢測車等；“地對地”監(jiān)測子系統(tǒng)包括車站微機聯(lián)鎖監(jiān)測、道岔狀態(tài)監(jiān)測、軌道電路監(jiān)測、牽引供電監(jiān)測、道口安全監(jiān)測、橋梁和隧道監(jiān)測等；“車對車”監(jiān)測子系統(tǒng)包括列尾裝置監(jiān)測、列車運行監(jiān)控裝置、機車軸溫監(jiān)測、機車故障監(jiān)測、列車運行品質(zhì)動態(tài)監(jiān)測、旅客列車車載安全監(jiān)測等。

應當指出，各設施設備是整個行車保障體系的信息源點，它們在現(xiàn)場布設的合理性將直接影響到整個保障體系的有效性。因此，要按照均衡性、經(jīng)濟性、針對性、便利性、選擇性等原則統(tǒng)籌安排，綜合考慮各類檢測設施設備的具體布點方案。

1.3　環(huán)境安全預警保障系統(tǒng)

環(huán)境安全預警保障系統(tǒng)主要針對自然環(huán)境對行車安全的影響采取的必要措施。鐵路運輸處于全天候的自然環(huán)境中，大風、洪水、雪害、雷電、塌方、滑坡等會對行車安全造成危害，我國鐵路目前還未形成完善的自然災害監(jiān)測報警系統(tǒng)，對自然災害的抵御能力較差。因此，要通過研究和安裝環(huán)境監(jiān)測預警設備，在環(huán)境變化達到臨界狀態(tài)以前給出報警。

該系統(tǒng)包括沿線地質(zhì)信息、氣候信息系統(tǒng)、水文信息等子系統(tǒng)。沿線地質(zhì)信息子系統(tǒng)是針對鐵路沿線的地質(zhì)情況設立有針對性的監(jiān)測點監(jiān)測地震、泥石流、山體滑坡等地質(zhì)災害，一旦上述災害發(fā)生，立即發(fā)布緊急信息，確保行車安全；沿線氣候信息子系統(tǒng)主要指針對沿線特殊地段的風速和雪害監(jiān)測，當風速超過安全行車范圍時發(fā)布緊急信息；沿線水文信息子系統(tǒng)重點監(jiān)測汛期易發(fā)生特大洪水和暴雨的地段，及時發(fā)現(xiàn)危及行車安全的汛情。

據(jù)不完全統(tǒng)計，全國鐵路沿線分布有泥石流溝1386條，大中型滑坡1000多處，崩塌近萬處。20多條鐵路干線、60多個車站受到地質(zhì)災害的嚴重威脅，這些災害主要出現(xiàn)在山區(qū)。因此在行車安全保障體系中應重點完善山區(qū)鐵路環(huán)境監(jiān)測預警，并要形成網(wǎng)絡，監(jiān)測突發(fā)的、隨機的自然災害。可以借鑒國內(nèi)外先進的環(huán)境預警技術，針對山區(qū)鐵路隧道、橋梁、山體滑坡、落石、泥石流、水害等進行集中監(jiān)測，給決策者以參考，確保行車安全。

1.4　行車安全應急救援系統(tǒng)

目前，我國鐵路救援工作大多是依靠經(jīng)驗，行車事故發(fā)生后往往由于信息傳遞不夠詳細，方案制定不夠準確，造成救援工作混亂，救援效率低。行車安全應急救援系統(tǒng)是以行車事故發(fā)生后盡快消除事故對鐵路運輸?shù)挠绊懀杆倩謴途€路暢通，提高救援效率為目的建立起來的。該系統(tǒng)利用DMIS系統(tǒng)（鐵路調(diào)度管理信息系統(tǒng)）、衛(wèi)星云圖、動態(tài)圖像傳輸系統(tǒng)和RGIS（鐵路地理信息系統(tǒng)）等，及時掌握事故和災害情況，以及事故現(xiàn)場的地形、地貌和設備狀況，實施快速救援，減少事故、災害損失，盡快恢復列車運行。系統(tǒng)包括行車事故數(shù)據(jù)庫、鐵路設備地理信息、事故救援決策支持以及行車救援子系統(tǒng)等部分。

行車事故數(shù)據(jù)庫可收集和存儲近10年來行車事故中人員、設備、環(huán)境因素及其事故其他情況，包括事故類型、概況、發(fā)生時間、地點、直接作業(yè)人員、主要和次要責任者、事故原因、直接經(jīng)濟損失、事故設備狀況、事故后跟蹤管理等情況信息。可以進行事故查詢，提供事故分析報告，包括事故發(fā)生原因、事故性質(zhì)和后果、事故處理意見、事故防止措施等內(nèi)容，這些內(nèi)容也是對行車人員進行安全教育不可缺少的內(nèi)容。

鐵路地理信息子系統(tǒng)通過地圖與信息相結合的方式，全面、直觀、準確反映鐵路設備的分布、現(xiàn)狀及技術特征，為行車事故救援工作提供全新的技術手段。按照我國鐵路的管理模式，子系統(tǒng)包括鐵路局和站段概況圖、橋隧概況圖、救援列車設備概況圖、車站平面圖、樞紐示意圖等，可以采用空間導航、地址匹配等定位方式，使用戶快速地定位、顯示行車設備圖，為行車事故救援提供決策依據(jù)。

事故救援決策支持子系統(tǒng)將事故現(xiàn)場的信息通過系統(tǒng)內(nèi)部推理，結合匯集盡可能多經(jīng)驗的專家救援知識庫，根據(jù)事故地點、機車、車輛脫軌、顛覆狀況、線路損壞和救援設備等條件，快速推理、制定出合理、有效、準確、符合現(xiàn)場實際的救援方案，克服經(jīng)驗決策的局限性，必要時能對推理出的方案進行解釋。系統(tǒng)內(nèi)的知識庫主要存放事故救援專門知識，線路詳細情況以及救援力量分布等等，其推理機可以采用正向邏輯推理，通過將用戶輸入的原始事故信息與知識庫中的規(guī)則的前提條件進行匹配得出結論，這也是該子系統(tǒng)建立的難點所在。

行車救援子系統(tǒng)包括消防車、醫(yī)療救護公安，救援列車和綜合維修基地，其中綜合維修基地又由大型機械化養(yǎng)路段、動車拖車維修、供電接觸網(wǎng)維修、工務維修、通信信號維修等部分綜合組成。可以充分利用其他各子系統(tǒng)所得信息，充分掌握列車的運行情況，開展綜合性的行車救援工作。

2　結論和建議

從“人-機-環(huán)境”的角度，建立鐵路安全保障體系是強化和完善鐵路行車安全管理的重要措施，有利于行車安全信息集中統(tǒng)一管理，增強各部門間相互溝通能力，提高處理行車安全問題的工作效率。保障體系實施框架為我國鐵路行車安全保障體系的建立提供明確的思路，建議在以下幾個方面需要進行深入的研究。

（1）鐵路行車安全保障體系要有一套安全可靠性理論作為支撐。以往的鐵路行車安全可靠性研究都是分析以設備為主的系統(tǒng)故障性、可靠性指標等，很少從總體上在“人、機、環(huán)境”3個方面對行車安全保障進行研究，從而做出有針對性的綜合評價，建議從危及行車安全的各種因素入手，創(chuàng)立鐵路行車安全保障的可靠性理論體系，為進一步研究鑒定基礎。

（2）建立不同級別的安全監(jiān)控中心對安全信息進行綜合管理。鐵路固定設備、移動設備、各環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)等采集到的設備情況以及環(huán)境狀況等信息通過行車安全綜合監(jiān)控網(wǎng)絡傳送到行車安全監(jiān)控中心（可以設在調(diào)度指揮中心），該中心按鐵路局和站段分設，鐵路局安全監(jiān)控中心能夠及時準確地處理各個監(jiān)測系統(tǒng)產(chǎn)生的信息，分析傳送的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進行歸納、整理和分析，負責按車、機、工、電、輛、供電等部門分類存儲，能通過數(shù)據(jù)挖掘分析技術獲得行車安全增值信息，再對各類數(shù)據(jù)進行模糊評價，評定危險等級，進行綜合決策，在發(fā)生行車事故時決定是否啟動行車安全應急救援系統(tǒng)，然后將危及行車的安全信息傳送到各個行車相關部門，以便及時采取有效措施，保證行車安全。同時，站段安全監(jiān)控中心將各種信息傳輸給鐵路局監(jiān)控中心備查，或遇有需要鐵路局決策的信息時請示鐵路局安全監(jiān)控中心尋求幫助。另外，各相關部門將處理結果以及危及行車安全因素分析要及時反饋到鐵路局安全監(jiān)控中心。

（3）建立和完善必要的信息傳輸網(wǎng)絡，確保信息傳輸有條不紊。各個監(jiān)測系統(tǒng)信息傳輸網(wǎng)絡分為地面網(wǎng)絡和車載網(wǎng)絡。地面信息傳輸網(wǎng)絡是指各監(jiān)測點接入?yún)^(qū)間綜合信息傳輸系統(tǒng)，再進入站（段）局域網(wǎng)，從站（段）接入綜合監(jiān)測系統(tǒng)，數(shù)據(jù)流向為監(jiān)測點（區(qū)間傳輸系統(tǒng)）-站（段）局域網(wǎng)-鐵路局安全監(jiān)控中心；車載網(wǎng)絡是各監(jiān)測點接入車載局域網(wǎng)，經(jīng)車載信息傳輸系統(tǒng)直接發(fā)送到鐵路局監(jiān)控揮中心，數(shù)據(jù)流向為監(jiān)測點-車載局域網(wǎng)-車載信息傳輸系統(tǒng)-鐵路局安全監(jiān)控中心。

（4）對高速鐵路的安全保障體系進行專項研究。高速鐵路也是由車、機、工、電、輛等諸多部門聯(lián)合完成的開放型復雜動態(tài)系統(tǒng)，其基本要素的構成也是“人-機-環(huán)境”相互關聯(lián)的系統(tǒng)，但與普通鐵路相比，存在著列車運行速度和密度的極大差別；存在著現(xiàn)代高新技術含量上的巨大差異；存在著人、機功能分工、組合上差別。可以預見，高速鐵路的固定設備和移動設備必然將大大強化，對行車人員的素質(zhì)要求大大提高，發(fā)生行車事故的潛在概率也比較大，所以必須加強適應我國實際情況的高速鐵路安全保障體系的研究。