上篇 运输组织与管理
第一章 行车安全管理
铁路行车安全保障体系实施框架研究
摘要：根据我国铁路运输的实际情况，从“人-机-环境”的角度，运用系统科学的研究方法，提出应由行车人员安全保障系统、设施设备安全保障系统、环境安全预警保障系统和行车安全应急救援系统四个不可缺少的组成部分构成一个统一的铁路行车安全保障体系，通过网络信息传输实现资源共享，为铁路行车安全保障提供了构思框架，并对有关问题提出了深入研究的建议。
关键词：行车安全；保障体系；实施框架
铁路运输安全水平直接影响到铁路的市场形象、竞争能力和经济效益，并对社会经济稳定发展和良性运转意义重大。我国铁路运输长期呈超负荷运转状态，行车安全始终面临严峻考验，减少行车事故一直是普遍关注的社会问题和科学技术进步所面临的重要课题之一。随着我国铁路提速工程的实施，安全问题日益突出，传统的安全管理模式已不能适应铁路运输发展的需要。结合我国铁路运输的实际情况，从“人-机-环境”的角度出发，运用系统科学的研究方法，建立起铁路行车安全保障体系，从而提高我国铁路行车安全的整体水平。
1 框架构成
根据影响铁路行车安全主要因素的分析，铁路行车安全保障体系应当是一个以“行车人员”为核心、“管理”为中枢、“行车设施设备”为基础、“环境”为条件的实时监控的、开放的“人-机-环境”动态控制体系。该体系一方面要通过先进的信息技术、数据通信传输技术、现代控制技术等安全技术群，实现对铁路行车安全（包括行车人员、行车设施设备和环境安全）的保障；另一方面要在铁路发生行车事故时，能采取必要应急措施迅速进行事故救援。铁路行车安全保障体系是针对铁路行车安全因素采取所有控制手段的有机组合，具有很强的时效性和可操作性，是一项综合性系统工程，主要包括行车人员安全保障、设施设备安全保障、环境安全报警保障和行车安全应急救援系统四个不可缺少的组成部分。
*本文是作者硕士研究生期间发表的第一篇论文，发表于《铁道运输与经济》2003年第10期。
1.1 行车人员安全保障系统
铁路行车安全保障体系是一个有人参与的复杂系统，人是行车安全保障体系中最重要的且具有能动性的因素。铁路行车人员主要指车、机、工、电、辆、供电等各部门的各级管理人员和基层作业人员，其行为决定了相当一部分系统性能。人和设备都是行车安全保障体系的基本要素，人操纵、控制、监督各项设备，完成各项行车作业，并与环境系统进行信息交流，在发生行车事故时做出果断决策。行车人员的安全意识是行车安全保障体系发挥作用的前提和基础。因此，对行车人员的适应性和行为规范、教育等方面研究便显得尤为重要。例如在选拔、录用和升职过程中，需要从多方面测定候选人员的各种特征；在行车人员上岗前通过测试分析其思想品质、技术业务水平、身体状况以及生理和心理因素等是否适应本岗位行车工作的要求，消除各种事故隐患等等。
考虑到铁路的行车安全具有动态性、反复性、严重性等特点，所以必须对行车人员进行安全教育和岗位技能培训。安全教育是提高人员安全素质最有效的途径，可结合人身安全教育、事故案例和事故预防分析等提高行车人员的安全意识，以及通过导致事故的各种直接和间接原因及其相互间的内在联系地深入分析，使行车人员牢固树立“安全第一”的思想，认识到新的危险，认识到变化中的风险。同时，岗位技能培训也是人员安全保障系统的重要组成部分，岗位技能水平、各岗位作业标准执行情况直接影响行车安全。
针对铁路列车进一步提速的需求，考虑到一些区段铁路由于坡度大、曲线多、半径小等自然环境给机车乘务员驾驶带来的困难，要加强乘务员适应性方面的研究，包括出勤适应性检测、驾驶感知疲劳、驾驶行为疲劳、驾驶失衡疲劳、驾驶可靠性、职业适应性等。另外，由于自然环境和运输组织的特殊性，应当加强行车人员在缺氧和高寒条件下（青藏铁路等）劳动保护和医疗保健等方面的研究。
1.2 设施设备安全保障系统
行车设施设备包括移动设备和固定设备，其功能是以铁路行车安全、畅通为目标，按照“以设备保安全”的思路，利用分散安装在各个地点的设施设备，通过现代成熟的监测控制技术，及时准确地采集和收集各种铁路行车安全信息，并结合计算机及网络技术的应用，对铁路行车安全相关的各因素进行全方位监控，通过安全可靠性模型处理，将收集到的安全信息利用数据挖掘手段进行深层次的分析，对安全信息做到及时反馈，使铁路行车安全有序可控。
总之是在设备自检、相互监测形成安全监控网络的基础上，动态实时地对危及行车安全的因素进行监测，建立起“机控为主、人控优先”的人机联控安全系统。按照各个监测设备的方位进行设施设备技术群的系统整合，建立包括“地对车、车对地、地对地、车对车”四个相互匹配环节的闭路循环监测子系统（也可按照传统的车、机、工、电、辆、供电等部门进行系统整合），体现出“数字铁路”的概念。
一般说来，“地对车”子系统包括货物列车超限、超偏载检测，红外线轴温监测，车轮踏面擦伤检测等；“车对地”监测子系统包括轨道动态检测单元（晃车仪）、机车信号记录仪、综合检测车等；“地对地”监测子系统包括车站微机联锁监测、道岔状态监测、轨道电路监测、牵引供电监测、道口安全监测、桥梁和隧道监测等；“车对车”监测子系统包括列尾装置监测、列车运行监控装置、机车轴温监测、机车故障监测、列车运行品质动态监测、旅客列车车载安全监测等。
应当指出，各设施设备是整个行车保障体系的信息源点，它们在现场布设的合理性将直接影响到整个保障体系的有效性。因此，要按照均衡性、经济性、针对性、便利性、选择性等原则统筹安排，综合考虑各类检测设施设备的具体布点方案。
1.3 环境安全预警保障系统
环境安全预警保障系统主要针对自然环境对行车安全的影响采取的必要措施。铁路运输处于全天候的自然环境中，大风、洪水、雪害、雷电、塌方、滑坡等会对行车安全造成危害，我国铁路目前还未形成完善的自然灾害监测报警系统，对自然灾害的抵御能力较差。因此，要通过研究和安装环境监测预警设备，在环境变化达到临界状态以前给出报警。
该系统包括沿线地质信息、气候信息系统、水文信息等子系统。沿线地质信息子系统是针对铁路沿线的地质情况设立有针对性的监测点监测地震、泥石流、山体滑坡等地质灾害，一旦上述灾害发生，立即发布紧急信息，确保行车安全；沿线气候信息子系统主要指针对沿线特殊地段的风速和雪害监测，当风速超过安全行车范围时发布紧急信息；沿线水文信息子系统重点监测汛期易发生特大洪水和暴雨的地段，及时发现危及行车安全的汛情。
据不完全统计，全国铁路沿线分布有泥石流沟1386条，大中型滑坡1000多处，崩塌近万处。20多条铁路干线、60多个车站受到地质灾害的严重威胁，这些灾害主要出现在山区。因此在行车安全保障体系中应重点完善山区铁路环境监测预警，并要形成网络，监测突发的、随机的自然灾害。可以借鉴国内外先进的环境预警技术，针对山区铁路隧道、桥梁、山体滑坡、落石、泥石流、水害等进行集中监测，给决策者以参考，确保行车安全。
1.4 行车安全应急救援系统
目前，我国铁路救援工作大多是依靠经验，行车事故发生后往往由于信息传递不够详细，方案制定不够准确，造成救援工作混乱，救援效率低。行车安全应急救援系统是以行车事故发生后尽快消除事故对铁路运输的影响，迅速恢复线路畅通，提高救援效率为目的建立起来的。该系统利用DMIS系统（铁路调度管理信息系统）、卫星云图、动态图像传输系统和RGIS（铁路地理信息系统）等，及时掌握事故和灾害情况，以及事故现场的地形、地貌和设备状况，实施快速救援，减少事故、灾害损失，尽快恢复列车运行。系统包括行车事故数据库、铁路设备地理信息、事故救援决策支持以及行车救援子系统等部分。
行车事故数据库可收集和存储近10年来行车事故中人员、设备、环境因素及其事故其他情况，包括事故类型、概况、发生时间、地点、直接作业人员、主要和次要责任者、事故原因、直接经济损失、事故设备状况、事故后跟踪管理等情况信息。可以进行事故查询，提供事故分析报告，包括事故发生原因、事故性质和后果、事故处理意见、事故防止措施等内容，这些内容也是对行车人员进行安全教育不可缺少的内容。
铁路地理信息子系统通过地图与信息相结合的方式，全面、直观、准确反映铁路设备的分布、现状及技术特征，为行车事故救援工作提供全新的技术手段。按照我国铁路的管理模式，子系统包括铁路局和站段概况图、桥隧概况图、救援列车设备概况图、车站平面图、枢纽示意图等，可以采用空间导航、地址匹配等定位方式，使用户快速地定位、显示行车设备图，为行车事故救援提供决策依据。
事故救援决策支持子系统将事故现场的信息通过系统内部推理，结合汇集尽可能多经验的专家救援知识库，根据事故地点、机车、车辆脱轨、颠覆状况、线路损坏和救援设备等条件，快速推理、制定出合理、有效、准确、符合现场实际的救援方案，克服经验决策的局限性，必要时能对推理出的方案进行解释。系统内的知识库主要存放事故救援专门知识，线路详细情况以及救援力量分布等等，其推理机可以采用正向逻辑推理，通过将用户输入的原始事故信息与知识库中的规则的前提条件进行匹配得出结论，这也是该子系统建立的难点所在。
行车救援子系统包括消防车、医疗救护公安，救援列车和综合维修基地，其中综合维修基地又由大型机械化养路段、动车拖车维修、供电接触网维修、工务维修、通信信号维修等部分综合组成。可以充分利用其他各子系统所得信息，充分掌握列车的运行情况，开展综合性的行车救援工作。
2 结论和建议
从“人-机-环境”的角度，建立铁路安全保障体系是强化和完善铁路行车安全管理的重要措施，有利于行车安全信息集中统一管理，增强各部门间相互沟通能力，提高处理行车安全问题的工作效率。保障体系实施框架为我国铁路行车安全保障体系的建立提供明确的思路，建议在以下几个方面需要进行深入的研究。
（1）铁路行车安全保障体系要有一套安全可靠性理论作为支撑。以往的铁路行车安全可靠性研究都是分析以设备为主的系统故障性、可靠性指标等，很少从总体上在“人、机、环境”3个方面对行车安全保障进行研究，从而做出有针对性的综合评价，建议从危及行车安全的各种因素入手，创立铁路行车安全保障的可靠性理论体系，为进一步研究鉴定基础。
（2）建立不同级别的安全监控中心对安全信息进行综合管理。铁路固定设备、移动设备、各环境监测系统等采集到的设备情况以及环境状况等信息通过行车安全综合监控网络传送到行车安全监控中心（可以设在调度指挥中心），该中心按铁路局和站段分设，铁路局安全监控中心能够及时准确地处理各个监测系统产生的信息，分析传送的数据，并对数据进行归纳、整理和分析，负责按车、机、工、电、辆、供电等部门分类存储，能通过数据挖掘分析技术获得行车安全增值信息，再对各类数据进行模糊评价，评定危险等级，进行综合决策，在发生行车事故时决定是否启动行车安全应急救援系统，然后将危及行车的安全信息传送到各个行车相关部门，以便及时采取有效措施，保证行车安全。同时，站段安全监控中心将各种信息传输给铁路局监控中心备查，或遇有需要铁路局决策的信息时请示铁路局安全监控中心寻求帮助。另外，各相关部门将处理结果以及危及行车安全因素分析要及时反馈到铁路局安全监控中心。
（3）建立和完善必要的信息传输网络，确保信息传输有条不紊。各个监测系统信息传输网络分为地面网络和车载网络。地面信息传输网络是指各监测点接入区间综合信息传输系统，再进入站（段）局域网，从站（段）接入综合监测系统，数据流向为监测点（区间传输系统）-站（段）局域网-铁路局安全监控中心；车载网络是各监测点接入车载局域网，经车载信息传输系统直接发送到铁路局监控挥中心，数据流向为监测点-车载局域网-车载信息传输系统-铁路局安全监控中心。
（4）对高速铁路的安全保障体系进行专项研究。高速铁路也是由车、机、工、电、辆等诸多部门联合完成的开放型复杂动态系统，其基本要素的构成也是“人-机-环境”相互关联的系统，但与普通铁路相比，存在着列车运行速度和密度的极大差别；存在着现代高新技术含量上的巨大差异；存在着人、机功能分工、组合上差别。可以预见，高速铁路的固定设备和移动设备必然将大大强化，对行车人员的素质要求大大提高，发生行车事故的潜在概率也比较大，所以必须加强适应我国实际情况的高速铁路安全保障体系的研究。