鐵路營業線施工作業監控系統開發及應用

陳博

（中國鐵路蘭州局集團有限公司 安全監察室，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

鐵路營業線施工[1]（簡稱施工）是確保鐵路運輸生產設備正常投運不可或缺的重要組成部分。由于施工時間、地點、作業人員和工機具不固定，作業中組織單位、主體單位、配合單位和監管單位動態變化，作業流程復雜、現場條件和環境差，結合部問題多等特點，使得施工安全風險較高[2]，這些都是威脅鐵路運輸安全的突出因素。當前，施工安全采取人盯人的方式，依靠人為控制較多，技防控制和信息化管理手段滯后。如何利用信息化技術手段有效保證施工安全，是鐵路各級管理者必須認真思考的一個重要課題。中國鐵路蘭州局集團有限公司（簡稱蘭州局集團公司）據此開發了營業線施工作業監控系統，在安全生產實踐中發揮了重要作用。

1 施工作業監控系統結構

1.1 拓撲結構

施工作業監控系統[3-4]圍繞如何卡控施工流程中可能發生的各類問題，對管理層和作業層進行預防性、流程性、在線性控制和專項監控分析，糾錯與通報督導整改相結合，自2017年12月1日起系統納入蘭州局集團公司運輸安全生產管理。

（1）星型結構。在施工作業監控系統中，施工計劃是源頭。針對每一條計劃，在安排施工作業人員時，都會通過系統對施工人員資質進行辨識，不具備施工相應職務級別或崗位資質的人員不能擔當相關崗位作業。通過會議管理預備會、班前會、總結會控制施工過程作業組織、專業分工、結合部協調等關鍵內容。出入網管理與電子登銷記共同控制放行條件。施工盯崗干部對作業現場盯控信息反饋和后臺專項監控分析，查找作業中存在的問題，督促閉環整改，規范現場作業。施工作業監控系統拓撲結構見圖1[5]。

（2）總線型結構。施工作業監控系統總體為星型拓撲結構，但各項點對應都呈總線型或環形結構，按照控制內容及不同側重點開發系統內連接形式[6]。

（3）環形結構。施工現場盯崗干部發現問題后，按照閉環管理規定進行信息上報、落實整改、追蹤復查確認等工作，實現現場發現問題徹底整改。在系統內復查整改情況時，達不到整改要求的復查結果不能為“通過”，反饋問題單位再次整改（見圖2）。

根據安全管理和現場控制需要，可以設計不同子系統拓撲結構，但施工作業監控系統中大多數子系統都可定義為總線型結構，此處不再贅述。

施工作業監控系統應用Spring MVC為項目架構[7]，將項目分為數據庫層、Dao層、Model層、Service層、Controller層和前端展示。

圖1 施工作業監控系統拓撲結構

圖2 問題處置拓撲結構

1.2 硬件配置

（1）手持終端。支持APP的任何移動設備包括用戶使用手機，均可作為現場使用終端設備，實現系統設定的現場作業流程及關鍵環節內容采集、上傳等相關要求功能。

（2）PC設備。PC設備是相關部門單位在施工作業監控系統內安排作業與盯崗人員、發送盯控信息、實時監控及分析的專用設備。按照施工作業監控系統各模塊和流程控制項點，專人對照分析，實現現場作業實時分析、在線監控、查找通報問題、風險預警及督導問題閉環整改。

2 主要功能

施工作業監控系統具有“刷臉”身份識別、會議電子化、管控、監視、整改跟蹤、記錄、查詢、設置等功能。

2.1 施工人員資質管理

施工人員資質是源頭基礎管理。針對現場發生施工人員職級不符、崗職不符，未經培訓上崗、臨時變更關鍵崗位人員等影響正常施工作業的情況，對具備施工資質的管理人員（施工負責人、協調小組組長、盯崗干部）和作業人員（防護人員、配合人員及作業職工等），由相關施工單位負責隨時在施工作業監控系統內建檔入庫，動態維護庫內人員職級和崗位類別變化情況。施工作業各流程環節中，系統自動提取識別人員資質。同時，可實現對勞務人員的臨時性管理。

施工計劃下達后，在系統內安排相關施工人員時，只能在基礎數據庫內選人。參會人員、登銷記及出入網人員等，均對照采集庫內原始數據，在施工作業流程中全過程卡控人員資質。當系統內安排職級不符或培訓人員不合格時，系統自動卡控安排無效。施工人員資質信息示意見圖3。

2.2 施工參會“刷臉”

不按規定組織施工會議，參會人員遲到、缺席、職級不符等是施工會議管理中常見的問題。施工作業監控系統通過提取施工計劃編號，自動生成施工會議號碼，施工管理人員和作業人員依據“三會”（預備會、班前會、總結會）會議號碼，發起會議并參加會議。參會前通過APP終端“刷臉”成功后，判定參會資格有效。按規定召開施工“三會”，明確作業關鍵環節、安全防護、責任分工、人員分組、結合部問題解決辦法等事項，完成安全風險預警，警示作業安全。取消會議資料手工記錄，施工主體單位、配合單位及組織單位的電子化會議資料各自上傳系統存檔管理，共享可查。

圖3 施工人員資質信息示意圖

2.3 施工作業流程管控

施工應嚴格按工藝流程組織作業，應圍繞安全和質量充分準備，特別是施工前人員和工機料具準備工作必須到位。建立嚴密的防護體系、關鍵環節盯控、放行簽認把關、人員工機具撤離等是施工作業流程中非常重要的環節[8-9]。施工方案審定、安全協議簽訂后，施工現場按照施工計劃、工藝流程組織施工作業。施工作業監控系統依據施工流程進行針對性控制，過程見圖4。從計劃提報、審核審簽、車站登記、入網、作業、出網、銷記放行等方面對施工全程管控，前面環節未完成就無法進行下步環節；特別對點外作業計劃提報、審批及登銷記作業內容進行針對性控制[10]，作業計劃管理流程見圖5。

圖4 施工作業流程控制

圖5 點外作業計劃管理流程

2.4 專業安全關鍵監控

據統計，2013—2017年全路發生一般C類施工事故175件[11]，其中無計劃施工事故45件，占25.7%，超范圍施工事故26件，占14.9%，不具備開通條件盲目放行列車的施工事故31件，占17.7%，是一般C類施工事故多發的3個方面。2013—2017年全路發生的一般C類施工事故分類見圖6[12-13]。可以看出，無計劃、盲目放行、超范圍施工作業是慣性隱患問題。

圖6 2013—2017年全路發生一般C類施工事故分類

2013—2017年全路發生一般B類及以上施工事故共計60件，其中造成人員傷亡的事故51件,死亡74人、重傷13人；列車脫軌事故4件，其他類事故5件。從施工事故分類看，防護失效方面事故13件，占21.7%，占比較大（見圖7），是威脅施工安全的頭號風險，直接威脅施工人員生命安全。

圖7 2013—2017年全路發生一般B類及以上施工事故分類

對照施工作業流程和發生施工事故的主要方面，施工作業監控系統對車務、供電、工務、電務、建設及安監系統不同專業盯崗干部明確關鍵環節：“兩定位+專業安全關鍵”，并通過干部現場采集關鍵環節圖片或小視頻上傳系統，或專項監控分析人員遠程在線監控。各專業確定的安全關鍵共計16項，各專業系統施工安全關鍵環節見表1。同時，可根據現場控制需要動態增減、調整優化關鍵環節。房建系統比照建設系統，車輛和供水及貨運單位比照電務系統落實安全關鍵卡控項點（見圖8）。

圖8 相關專業干部盯控關鍵環節狀態

2.5 開通放行監視

施工結束后，對行車設備未全面檢查確認、不具備開通放行列車條件而盲目放行危害極大。施工作業監控系統對主體單位與配合單位確認設備技術狀態達標、人員工機具撤離至安全地點或出網、不便搬移的路料堆碼穩固不侵限、分項包保人分別簽認各自的放行把關內容、負責人簽認“營業線施工放行簽認單”后辦理銷記開通等內容進行重點監視卡控。施工專項監控分析組依據現場盯控干部上傳系統內的現場定位和專業安全關鍵，對照規章制度和分析標準進行專項分析，梳理歸納典型性、傾向性問題，并督促閉環整改問題。

2.6 問題閉環整改跟蹤

對現場盯崗干部上報系統內的問題、相關單位反饋系統內的結合部問題，發現問題人員和其他有關人員可實時查詢跟蹤整改進度、整改情況、責任人及能否達到整改要求。達不到閉環整改要求的，不能通過審核，退回問題單位重新整改。對重復發生的問題及單位，可倒查管理責任。集團公司系統專項監控分析組即時監控分析現場作業及上傳的相關資料，發現典型問題后，第一時間聯系相關人員，進行糾錯指正，定期通報，督促相關單位落實閉環整改。

系統還具有施工進度狀態顯示、施工過程檢查抽查、關鍵崗位人員查詢、施工維修作業計劃分類展示、限速慢行管理、數據自動統計、大數據分析、需求設置等功能，并根據生產需要，增加或細化相應功能。

3 實施效果及下一步工作

3.1 取得效果

（1）施工人員資質建庫共享。分門別類建立所有施工管理人員和作業人員的基礎數據庫，納入系統管理運用，實現在蘭州局集團公司范圍內人員資質共享。施工的不同階段，對施工關鍵崗位人員進行身份驗證，通過技術手段從源頭上對施工人員資質進行卡控，特別對施工中的“關鍵少數”協調小組組長、負責人、駐站聯絡員和現場防護員、盯崗干部重點管控。實現相應崗位資質人員只能做職級相符工作的規定，消除現場施工人員越崗、越級代崗現象。

表1 各專業系統施工安全關鍵環節

（2）施工“三會”組織規范。參加“三會”人員必須“刷臉”進行身份驗證，解決了以往參會人員缺席、遲到早退、隨意變更參會人員等情況。“三會”資料電子化管理不僅解決了以往施工會議走過場、搞形式、不按規定開會，甚至不召開施工會議，把疑難問題留給現場的安全隱患，同時減少了“三會”組織單位人工記錄會議內容的工作，提高了會議效率，便于集團公司范圍內隨時共享查詢。

（3）施工安全關鍵得到管控。針對不同專業系統施工控制的側重點，落實施工封鎖調度命令審核簽認轉交、非正常接發列車進路確認、隱蔽設備專業管理、大型機械作業控制、結合部現場卡控責任，也可通過視頻在線遠程監視管控安全關鍵，減少違章作業、簡化流程和違章指揮。系統綜合使用影像視頻等多個手段，拉近了作業現場與管理者的距離，解決關鍵崗位人員私自換班、中途離場等問題，有效防范無計劃、超范圍、無配合人員、未建立防護體系、隱蔽設備未交底等盲目作業現象。

（4）提升了信息化管理水平。施工作業監控系統以軟件開發為核心，通過云端數據存儲運用管理、AI人工智能識別資質、APP手持終端采集現場作業流程及關鍵環節、出入網管理控制超范圍準備和盲目放行、PC設備綜合分析現場作業組織，自動生成所需報表等，不僅節省成本顯著，而且提升了技防控制和信息化管理水平。

（5）實現了較好的安全結果。營業線施工作業監控系統投用以來，施工管理人員和作業人員積極配合，提出完善建議，通過配套制度的落實應用，2018年蘭州局集團公司未發生鐵路營業線施工方面的責任事故（2017年發生責任一般C類施工事故1件、一般D類施工事故2件），在鐵路運輸安全實踐中發揮了較好效果。

3.2 下一步工作

根據現場運用情況，系統需要進一步完善并具有冗余功能：

（1）在現場通過APP手持終端完成所有控制流程的采集和上傳，累計時間不超過5 min，不增加現場使用者工作量。

（2）開發離線功能，解決現場信號盲區及網絡不穩定問題。

（3）具有自動分析功能，解決人工分析效率低的問題，滿足施工維修及點外作業日均1 000條計劃自動分析的需求。營業線維修日計劃分布及監控示意見圖9。

（4）系統冗余，滿足安全生產需要。日常維護升級備份良好，停用既有系統需告知相關單位，不得影響正常安全生產。

4 結束語

作為強化鐵路營業線施工技防控制和信息化管理的重要手段，施工作業監控系統發揮了較好的施工安全基礎管理和過程控制作用，特別在施工人員資質管理、會議管理、施工關鍵環節卡控、開通放行列車條件控制等方面，實現了有效管控，遏制了違章作業、簡化流程和違章指揮帶來的超范圍準備、盲目放行等重大安全隱患，確保施工安全關鍵環節和重點部位全面受控。

圖9 營業線維修日計劃分布及監控示意圖