依托無人機提升鐵路貨運外勤作業(yè)品質(zhì)分析與思考

宮志鋒，楊志勇，邢愛華，郭 佳

(中國鐵路呼和浩特局集團有限公司 集寧貨運中心，內(nèi)蒙古 烏蘭察布 012000)

無人機是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。地面遙控人員通過雷達等設(shè)備，對其進行跟蹤、定位、遙控、遙測和數(shù)據(jù)定位。目前，民用無人機主要用于航拍攝影、電力巡檢、新聞報道、野生動物保護、環(huán)境監(jiān)測和快遞送貨等。在鐵路系統(tǒng)，無人機主要運用于接觸網(wǎng)巡視、復(fù)雜地況下線路及周邊地況巡查，在貨運領(lǐng)域運用相對較少。貨物運輸是勞動密集型行業(yè)，鐵路貨物裝卸及檢查很大程度上依賴于人力，作業(yè)環(huán)境復(fù)雜多樣，存在人工作業(yè)效率較低、人身安全隱患較大等諸多問題，且對人員身體素質(zhì)和專業(yè)素養(yǎng)要求較高。當(dāng)前，信息技術(shù)日益網(wǎng)絡(luò)化，鐵路貨運在票據(jù)電子化項目的推動下[1]，95306電子商務(wù)平臺實現(xiàn)網(wǎng)上全流程辦理貨運業(yè)務(wù)，貨運外勤作業(yè)基本依靠人工完成，內(nèi)勤與外勤作業(yè)信息化程度不匹配是制約鐵路貨運高品質(zhì)發(fā)展的重要瓶頸。使用無人機替代貨運外勤人員作業(yè)是實現(xiàn)貨運外勤工作高品質(zhì)發(fā)展的有效途徑，也是深化鐵路貨運改革的有益嘗試和探索。

1 鐵路貨運外勤工作內(nèi)容及存在問題

1.1 鐵路貨運工作內(nèi)容

鐵路貨物運輸是利用鐵路設(shè)施、設(shè)備運送貨物的一種運輸方式，完成從托運人提出貨物運輸時起、至交付給收貨人止的貨物運輸全過程服務(wù)[2-3]。鐵路貨運工作按性質(zhì)分為內(nèi)勤和外勤作業(yè)，內(nèi)勤作業(yè)主要包括貨物受理、承運制票、進款收費、貨物交付以及打印稅票等作業(yè)；外勤作業(yè)主要包括裝車作業(yè)和卸車作業(yè)，重點有現(xiàn)貨核對、檢查車輛、運單核實、裝載加固、車門捆綁、篷布苫蓋、角件落鎖、頂部平整等作業(yè)。

1.2 存在問題

（1）貨場外勤作業(yè)信息化程度有待提高。從貨物車輛接入、核對車號貨位、檢查車輛狀況、監(jiān)裝卸貨物、檢查貨物裝載狀況、到卸后空車檢查，全部依靠外勤貨運員徒步進行檢查，依托信息化手段作業(yè)的思路和措施還有待探索。

（2）鐵路貨運外勤人員老弱占比偏大。由于貨運工作安全壓力相對較小、勞動強度相對較低，具有人員老齡化的特點，攀爬敞車、敞頂集裝箱容易造成人身安全隱患。另外，外勤貨運員監(jiān)裝卸過程中機械傷害也容易導(dǎo)致人身安全隱患。

（3）外勤人工作業(yè)影響貨物裝卸效率。外勤貨運員裝車前檢查空車、裝車時監(jiān)裝和裝車后檢查重車，全部是人工逐車作業(yè)。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，檢查1列50輛編組的重敞車，每攀爬檢查1輛車約50 s，加上走行時間約50 min，共計約90 min，人工作業(yè)成為影響貨運效率的重要因素。

在構(gòu)建國內(nèi)國際雙循環(huán)相互促進的新發(fā)展格局要求下，鐵路貨運承擔(dān)的責(zé)任越來越大，推陳出新、提高效率、降低成本是適應(yīng)新發(fā)展格局的必由之路[4-5]。

2 測試無人機替代鐵路外勤貨運員作業(yè)

為探索無人機替代鐵路外勤貨運員作業(yè)的可行性，按照鐵路貨運外勤工作內(nèi)容，分車型開展現(xiàn)場實驗測試，在修改規(guī)章條件下，無人機基本能夠替代鐵路外勤貨運員作業(yè)[6]。

2.1 測試用無人機基本性能

測試無人機替代鐵路外勤貨運員作業(yè)實驗中，從綜合技術(shù)參數(shù)、安全性和適應(yīng)性方面均較為適合的為大疆DJI Air 2S。測試過程中，無人機在6 km范圍內(nèi)以7.2 km/h的速度，對測試的各類型敞車、集裝箱平車車列進行左側(cè)、右側(cè)的巡視；以14.4 km/h的速度，對測試的各類型敞車、集裝箱平車車列進行俯視的巡視，圖像傳輸清晰度可達1080 P，同時能夠?qū)崿F(xiàn)影像資料回放，基本能夠完成鐵路外勤貨運員作業(yè)內(nèi)容，實現(xiàn)替代作用。

2.2 無人機作業(yè)條件

實驗選用大疆DJI Air 2S無人機，搭載6個視覺避障傳感器，分別用于前方、上方、下方和后方避障，具有四向環(huán)境感知能力；最大抗風(fēng)等級5級風(fēng)10.7 m/s。為全方位滿足無人機代替外勤貨運員作業(yè)，研究充分考慮特殊作業(yè)條件下無人機的正常應(yīng)用，選擇大疆商務(wù)經(jīng)緯M300，飛行環(huán)境溫度-20 ℃～40 ℃；最大抗風(fēng)等級7級；陰雨天氣時，小到中雨滿足使用條件；全彩夜視鏡頭，滿足夜間視頻攝錄及傳輸。

2.3 無人機適用貨車車型及檢查內(nèi)容

我國鐵路通用貨車有敞車、平車和棚車等車型，從全路分析，敞車和平車應(yīng)用占比達到68%。經(jīng)過現(xiàn)場實驗，無人機替代外勤貨運員，完全適用敞車、平車2種車型。

敞車是我國鐵路貨物運輸中的主要車型之一，主要用于裝運煤炭、礦石、建材、機械設(shè)備、鋼材及木材等貨物。應(yīng)用無人機可以檢查貨物是否按照方案裝車，捆綁是否牢固，加固是否符合要求，中小門是否捆綁，車幫、車鉤及手閘臺是否有遺留物，散堆裝貨物頂部是否平整，篷布苫蓋是否嚴(yán)密、有無破洞，空車是否清理干凈等內(nèi)容，有效防止敞車發(fā)生偏載和偏重問題。

平車也是我國鐵路貨物運輸中的主要車型之一，主要運輸集裝箱、鋼材、木材、汽車和拖拉機等體積質(zhì)量比較大的貨物、機械設(shè)備、軍用裝備等貨物，具有適載性好、集載能力強的特點。應(yīng)用無人機可以檢查貨物是否按照方案裝車，車體遺留物是否清理干凈，捆綁加固是否符合要求，針對特殊貨物還可以檢查是否涂打標(biāo)識，貨車是否插掛貨車標(biāo)識牌等內(nèi)容。

集裝箱運輸以貨損貨差小、包裝簡約化、機械化裝卸效率高等優(yōu)勢，成為鐵路貨物運輸發(fā)展的主要方向。應(yīng)用無人機可以檢查集裝箱箱體外觀是否良好，箱體上有無雜物，箱門是否關(guān)閉施封，4個角件是否落鎖，空箱是否捆綁，敞頂箱是否平整等內(nèi)容。

裝卸車附屬作業(yè)是鐵路貨物運輸很重要的組成部分，應(yīng)用無人機可以檢查防溜鐵鞋是否放置到位，防護信號牌是否安插，站臺上、線路邊是否有遺留物，篷布是否折疊整齊等內(nèi)容。

2.4 無人機替代外勤貨運員作業(yè)需要修改的規(guī)章

使用無人機替代外勤貨運員作業(yè)，鐵路貨運規(guī)章《鐵路貨物裝卸安全技術(shù)規(guī)則》和《鐵路貨物運輸管理規(guī)則》中涉及作業(yè)前三檢制、裝車和卸車作業(yè)的內(nèi)容，規(guī)定貨運員檢查貨物、清點件數(shù)、啟封、布置重點事項等現(xiàn)場要求，建議現(xiàn)場作業(yè)由裝卸工組完成，無需貨運員現(xiàn)場確認，其他作業(yè)使用無人機替代。

2.5 無人機替代外勤貨運員對作業(yè)流程的影響

對照中國鐵路呼和浩特局集團有限公司(以下簡稱“呼和浩特局集團公司”)2022年制定的《貨運崗位作業(yè)指導(dǎo)書》(以下簡稱《作業(yè)指導(dǎo)書》)，研究無人機替代外勤貨運員對作業(yè)流程的影響，其中涉及專用線交接、集裝箱裝卸車作業(yè)、整車裝卸車作業(yè)中由無人機替代的內(nèi)容，由于其作業(yè)地點、作業(yè)方式和交接方式等發(fā)生了改變，可以對外勤貨運員的現(xiàn)場作業(yè)內(nèi)容進行修訂，其他作業(yè)流程沒有發(fā)生變化。

（1）裝車作業(yè)流程。裝車作業(yè)中對車輛狀態(tài)、貨物狀態(tài)、裝載加固、防護信號等的檢查，可以使用無人機替代外勤貨運員；其他作業(yè)內(nèi)容，如接車對貨位、組織召開車前會、確定方案等作業(yè)環(huán)節(jié)無人機無法替代。

（2）卸車作業(yè)流程。卸車作業(yè)中防護信號、貨物堆碼、車輛清理等檢查，可以使用無人機代替外勤貨運員；其他作業(yè)內(nèi)容，如接車對貨位、拆封、貨物檢斤驗貨抽檢等作業(yè)環(huán)節(jié)無人機無法替代。

呼和浩特局集團公司制定的《作業(yè)指導(dǎo)書》，其中涉及專用線交接、集裝箱裝卸車作業(yè)、整車裝卸車作業(yè)的內(nèi)容，建議對外勤貨運員的現(xiàn)場作業(yè)內(nèi)容進行修訂，無人機替代人工部分作業(yè)，標(biāo)準(zhǔn)沒有發(fā)生變化，只是作業(yè)地點、作業(yè)方式和交接方式等發(fā)生改變。

3 無人機提升鐵路貨運外勤作業(yè)品質(zhì)分析

3.1 提升人身安全可控度

無人機替代外勤貨運員作業(yè)，將消除以下人身安全隱患。一是消除攀爬車輛過程中的人身安全隱患。呼和浩特局集團公司外勤貨運員平均年齡45周歲，50周歲以上占52.2%，攀爬車輛過程中，特別是風(fēng)雨雪等非正常天氣容易形成人身安全隱患。二是消除監(jiān)裝卸作業(yè)的人身安全隱患。吊裝作業(yè)，高空墜物可能對貨運員造成人身安全傷害；裝載機裝散堆裝貨物，機械碰撞碾壓可能造成人身安全隱患；正面吊裝集裝箱作業(yè)，也可能產(chǎn)生機械碰撞傷害，造成人身安全隱患；貨運員作業(yè)過程中橫越線路、通過停有機車車輛線路時可能造成人身安全隱患。

3.2 提高貨運外勤作業(yè)效率

為測試無人機替代鐵路外勤貨運員作業(yè)提高作業(yè)效率的程度，使用無人機替代外勤貨運員分別在呼和浩特局集團公司集寧貨運中心所屬七蘇木永暉專用線、集寧外經(jīng)貿(mào)專用線、集寧貨場貨6道進行監(jiān)裝卸集裝箱作業(yè)及在廟梁東貨場貨3道敞頂箱及二連站所屬二連聯(lián)運貨場機械區(qū)換裝線敞車集裝箱進行監(jiān)裝卸作業(yè)；分別在集寧貨運中心所屬京寧電廠專用線、廟梁博源專用線、二連站所屬二連如意物流園專用線、二連外經(jīng)專用線進行敞車煤炭、鋼材的監(jiān)裝卸作業(yè)；分別在二連聯(lián)運貨場機械區(qū)進行敞車噸袋、集裝箱的監(jiān)裝卸作業(yè)。通過測算，提取無人機各類作業(yè)車型平均值，得出人工與無人機檢查車輛數(shù)據(jù)比較分析如表1所示。

表1中數(shù)據(jù)顯示，1列50輛編組C70，C64和C62敞車空、重車[7]，外勤貨運員作業(yè)時間是無人機作業(yè)時間的3倍左右，無人機作業(yè)效率提高約69%；1列105輛編組C80敞車空、重車，外勤貨運員作業(yè)時間是無人機作業(yè)時間的5倍左右，無人機作業(yè)效率提高約79%；1列50輛編組集裝箱平車空、重車，外勤貨運員作業(yè)時間是無人機作業(yè)時間的2倍左右，無人機作業(yè)效率提高約50%。

表1 人工與無人機檢查車輛數(shù)據(jù)比較分析Tab.1 Comparison and analysis of vehicle inspection data between manual operation and unmanned aerial vehicles

3.3 降低貨運外勤作業(yè)成本

依據(jù)《中國鐵路呼和浩特局集團有限公司關(guān)于公布貨運部門勞動定員標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)運輸站段生產(chǎn)定員的通知》(呼鐵勞衛(wèi)[2020]216號)，測算集寧貨運中心所屬廟梁貨運車間配置外勤貨運員人數(shù)如表2所示。依據(jù)呼和浩特局集團公司廟梁貨運車間2021年煤炭、集裝箱和其他貨物日均發(fā)送量及裝卸量統(tǒng)計，分別所需外勤貨運員為12人、4人和5人，考慮7%的預(yù)備率共計23人。

表2 廟梁貨運車間配置外勤貨運員人數(shù)Tab.2 The number of field freight forwarders allocated in Miaoliang freight workshop

廟梁貨運車間利用無人機代替外勤貨運員節(jié)約人工成本測算結(jié)果如表3所示。廟梁貨運車間煤炭、集裝箱和其他貨物分別節(jié)約貨運員9人、2人、3人，另外，每個班組需設(shè)置1名操作無人機及圖像采集、實時盯控人員；廟梁車間5個外勤班組，共需設(shè)置5人。綜上所述，根據(jù)廟梁貨運車間發(fā)運、到達貨物量測算，考慮無人機操作及視頻盯控人員，通過計算可得利用無人機作業(yè)可以節(jié)約10人。

表3 廟梁貨運車間利用無人機代替外勤貨運員節(jié)約人工成本測算結(jié)果Tab.3 Labor cost reduction in Miaoliang freight workshop by replacing field freight forwarders with UAVs

2021年呼和浩特局集團公司貨運系統(tǒng)7個單位，共計129個外勤班組，共需要設(shè)置129名無人機操作人員，利用無人機代替外勤貨運員節(jié)約人工成本測算結(jié)果如表4所示。管內(nèi)利用無人機替代外勤貨運員作業(yè)，監(jiān)裝煤炭運輸，節(jié)約人工289人；監(jiān)裝集裝箱運輸，節(jié)約人工114人；監(jiān)裝其他貨物運輸，節(jié)約人工341人；預(yù)備率節(jié)約52人；核減無人機駕駛員129人，年節(jié)約人工667人，以每人每年10萬元人工成本測算，年節(jié)約人工成本約6670萬元。

表4 利用無人機代替外勤貨運員節(jié)約人工成本測算結(jié)果Tab.4 Labor cost reduction by replacing field freight forwarders with UAVs

4 結(jié)束語

無人機是信息技術(shù)發(fā)展到一定階段的智能產(chǎn)品，為推進鐵路貨運改革及信息化建設(shè)，提升貨運外勤作業(yè)品質(zhì)，依托無人機替代鐵路外勤貨運員作業(yè)是一種較好的選擇。研究以現(xiàn)場應(yīng)用實驗為依據(jù)，利用無人機按照外勤貨運員作業(yè)內(nèi)容，分車型進行測試，在修改技術(shù)規(guī)章條件下，基本能夠?qū)崿F(xiàn)外勤貨運員的部分作業(yè)。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，依托無人機替代鐵路外勤貨運員作業(yè)，各車型均節(jié)約作業(yè)時間1/2以上、提高作業(yè)效率均在50%以上[8]；貨運系統(tǒng)定員按照工作量確定，用無人機換算工作量，以呼和浩特局集團公司貨運系統(tǒng)為例，節(jié)約職工約667人，節(jié)約成本約6670萬元。研究的數(shù)據(jù)分析僅是方向性的，但也能反映出無人機作業(yè)的替代性及優(yōu)勢，為提升鐵路貨運外勤作業(yè)品質(zhì)提供技術(shù)支撐，也為深化貨運改革提供參考。