铁路营业线施工作业监控系统开发及应用

陈博

（中国铁路兰州局集团有限公司 安全监察室，甘肃 兰州 730000）

0 引言

铁路营业线施工[1]（简称施工）是确保铁路运输生产设备正常投运不可或缺的重要组成部分。由于施工时间、地点、作业人员和工机具不固定，作业中组织单位、主体单位、配合单位和监管单位动态变化，作业流程复杂、现场条件和环境差，结合部问题多等特点，使得施工安全风险较高[2]，这些都是威胁铁路运输安全的突出因素。当前，施工安全采取人盯人的方式，依靠人为控制较多，技防控制和信息化管理手段滞后。如何利用信息化技术手段有效保证施工安全，是铁路各级管理者必须认真思考的一个重要课题。中国铁路兰州局集团有限公司（简称兰州局集团公司）据此开发了营业线施工作业监控系统，在安全生产实践中发挥了重要作用。

1 施工作业监控系统结构

1.1 拓扑结构

施工作业监控系统[3-4]围绕如何卡控施工流程中可能发生的各类问题，对管理层和作业层进行预防性、流程性、在线性控制和专项监控分析，纠错与通报督导整改相结合，自2017年12月1日起系统纳入兰州局集团公司运输安全生产管理。

（1）星型结构。在施工作业监控系统中，施工计划是源头。针对每一条计划，在安排施工作业人员时，都会通过系统对施工人员资质进行辨识，不具备施工相应职务级别或岗位资质的人员不能担当相关岗位作业。通过会议管理预备会、班前会、总结会控制施工过程作业组织、专业分工、结合部协调等关键内容。出入网管理与电子登销记共同控制放行条件。施工盯岗干部对作业现场盯控信息反馈和后台专项监控分析，查找作业中存在的问题，督促闭环整改，规范现场作业。施工作业监控系统拓扑结构见图1[5]。

（2）总线型结构。施工作业监控系统总体为星型拓扑结构，但各项点对应都呈总线型或环形结构，按照控制内容及不同侧重点开发系统内连接形式[6]。

（3）环形结构。施工现场盯岗干部发现问题后，按照闭环管理规定进行信息上报、落实整改、追踪复查确认等工作，实现现场发现问题彻底整改。在系统内复查整改情况时，达不到整改要求的复查结果不能为“通过”，反馈问题单位再次整改（见图2）。

根据安全管理和现场控制需要，可以设计不同子系统拓扑结构，但施工作业监控系统中大多数子系统都可定义为总线型结构，此处不再赘述。

施工作业监控系统应用Spring MVC为项目架构[7]，将项目分为数据库层、Dao层、Model层、Service层、Controller层和前端展示。

图1 施工作业监控系统拓扑结构

图2 问题处置拓扑结构

1.2 硬件配置

（1）手持终端。支持APP的任何移动设备包括用户使用手机，均可作为现场使用终端设备，实现系统设定的现场作业流程及关键环节内容采集、上传等相关要求功能。

（2）PC设备。PC设备是相关部门单位在施工作业监控系统内安排作业与盯岗人员、发送盯控信息、实时监控及分析的专用设备。按照施工作业监控系统各模块和流程控制项点，专人对照分析，实现现场作业实时分析、在线监控、查找通报问题、风险预警及督导问题闭环整改。

2 主要功能

施工作业监控系统具有“刷脸”身份识别、会议电子化、管控、监视、整改跟踪、记录、查询、设置等功能。

2.1 施工人员资质管理

施工人员资质是源头基础管理。针对现场发生施工人员职级不符、岗职不符，未经培训上岗、临时变更关键岗位人员等影响正常施工作业的情况，对具备施工资质的管理人员（施工负责人、协调小组组长、盯岗干部）和作业人员（防护人员、配合人员及作业职工等），由相关施工单位负责随时在施工作业监控系统内建档入库，动态维护库内人员职级和岗位类别变化情况。施工作业各流程环节中，系统自动提取识别人员资质。同时，可实现对劳务人员的临时性管理。

施工计划下达后，在系统内安排相关施工人员时，只能在基础数据库内选人。参会人员、登销记及出入网人员等，均对照采集库内原始数据，在施工作业流程中全过程卡控人员资质。当系统内安排职级不符或培训人员不合格时，系统自动卡控安排无效。施工人员资质信息示意见图3。

2.2 施工参会“刷脸”

不按规定组织施工会议，参会人员迟到、缺席、职级不符等是施工会议管理中常见的问题。施工作业监控系统通过提取施工计划编号，自动生成施工会议号码，施工管理人员和作业人员依据“三会”（预备会、班前会、总结会）会议号码，发起会议并参加会议。参会前通过APP终端“刷脸”成功后，判定参会资格有效。按规定召开施工“三会”，明确作业关键环节、安全防护、责任分工、人员分组、结合部问题解决办法等事项，完成安全风险预警，警示作业安全。取消会议资料手工记录，施工主体单位、配合单位及组织单位的电子化会议资料各自上传系统存档管理，共享可查。

图3 施工人员资质信息示意图

2.3 施工作业流程管控

施工应严格按工艺流程组织作业，应围绕安全和质量充分准备，特别是施工前人员和工机料具准备工作必须到位。建立严密的防护体系、关键环节盯控、放行签认把关、人员工机具撤离等是施工作业流程中非常重要的环节[8-9]。施工方案审定、安全协议签订后，施工现场按照施工计划、工艺流程组织施工作业。施工作业监控系统依据施工流程进行针对性控制，过程见图4。从计划提报、审核审签、车站登记、入网、作业、出网、销记放行等方面对施工全程管控，前面环节未完成就无法进行下步环节；特别对点外作业计划提报、审批及登销记作业内容进行针对性控制[10]，作业计划管理流程见图5。

图4 施工作业流程控制

图5 点外作业计划管理流程

2.4 专业安全关键监控

据统计，2013—2017年全路发生一般C类施工事故175件[11]，其中无计划施工事故45件，占25.7%，超范围施工事故26件，占14.9%，不具备开通条件盲目放行列车的施工事故31件，占17.7%，是一般C类施工事故多发的3个方面。2013—2017年全路发生的一般C类施工事故分类见图6[12-13]。可以看出，无计划、盲目放行、超范围施工作业是惯性隐患问题。

图6 2013—2017年全路发生一般C类施工事故分类

2013—2017年全路发生一般B类及以上施工事故共计60件，其中造成人员伤亡的事故51件,死亡74人、重伤13人；列车脱轨事故4件，其他类事故5件。从施工事故分类看，防护失效方面事故13件，占21.7%，占比较大（见图7），是威胁施工安全的头号风险，直接威胁施工人员生命安全。

图7 2013—2017年全路发生一般B类及以上施工事故分类

对照施工作业流程和发生施工事故的主要方面，施工作业监控系统对车务、供电、工务、电务、建设及安监系统不同专业盯岗干部明确关键环节：“两定位+专业安全关键”，并通过干部现场采集关键环节图片或小视频上传系统，或专项监控分析人员远程在线监控。各专业确定的安全关键共计16项，各专业系统施工安全关键环节见表1。同时，可根据现场控制需要动态增减、调整优化关键环节。房建系统比照建设系统，车辆和供水及货运单位比照电务系统落实安全关键卡控项点（见图8）。

图8 相关专业干部盯控关键环节状态

2.5 开通放行监视

施工结束后，对行车设备未全面检查确认、不具备开通放行列车条件而盲目放行危害极大。施工作业监控系统对主体单位与配合单位确认设备技术状态达标、人员工机具撤离至安全地点或出网、不便搬移的路料堆码稳固不侵限、分项包保人分别签认各自的放行把关内容、负责人签认“营业线施工放行签认单”后办理销记开通等内容进行重点监视卡控。施工专项监控分析组依据现场盯控干部上传系统内的现场定位和专业安全关键，对照规章制度和分析标准进行专项分析，梳理归纳典型性、倾向性问题，并督促闭环整改问题。

2.6 问题闭环整改跟踪

对现场盯岗干部上报系统内的问题、相关单位反馈系统内的结合部问题，发现问题人员和其他有关人员可实时查询跟踪整改进度、整改情况、责任人及能否达到整改要求。达不到闭环整改要求的，不能通过审核，退回问题单位重新整改。对重复发生的问题及单位，可倒查管理责任。集团公司系统专项监控分析组即时监控分析现场作业及上传的相关资料，发现典型问题后，第一时间联系相关人员，进行纠错指正，定期通报，督促相关单位落实闭环整改。

系统还具有施工进度状态显示、施工过程检查抽查、关键岗位人员查询、施工维修作业计划分类展示、限速慢行管理、数据自动统计、大数据分析、需求设置等功能，并根据生产需要，增加或细化相应功能。

3 实施效果及下一步工作

3.1 取得效果

（1）施工人员资质建库共享。分门别类建立所有施工管理人员和作业人员的基础数据库，纳入系统管理运用，实现在兰州局集团公司范围内人员资质共享。施工的不同阶段，对施工关键岗位人员进行身份验证，通过技术手段从源头上对施工人员资质进行卡控，特别对施工中的“关键少数”协调小组组长、负责人、驻站联络员和现场防护员、盯岗干部重点管控。实现相应岗位资质人员只能做职级相符工作的规定，消除现场施工人员越岗、越级代岗现象。

表1 各专业系统施工安全关键环节

（2）施工“三会”组织规范。参加“三会”人员必须“刷脸”进行身份验证，解决了以往参会人员缺席、迟到早退、随意变更参会人员等情况。“三会”资料电子化管理不仅解决了以往施工会议走过场、搞形式、不按规定开会，甚至不召开施工会议，把疑难问题留给现场的安全隐患，同时减少了“三会”组织单位人工记录会议内容的工作，提高了会议效率，便于集团公司范围内随时共享查询。

（3）施工安全关键得到管控。针对不同专业系统施工控制的侧重点，落实施工封锁调度命令审核签认转交、非正常接发列车进路确认、隐蔽设备专业管理、大型机械作业控制、结合部现场卡控责任，也可通过视频在线远程监视管控安全关键，减少违章作业、简化流程和违章指挥。系统综合使用影像视频等多个手段，拉近了作业现场与管理者的距离，解决关键岗位人员私自换班、中途离场等问题，有效防范无计划、超范围、无配合人员、未建立防护体系、隐蔽设备未交底等盲目作业现象。

（4）提升了信息化管理水平。施工作业监控系统以软件开发为核心，通过云端数据存储运用管理、AI人工智能识别资质、APP手持终端采集现场作业流程及关键环节、出入网管理控制超范围准备和盲目放行、PC设备综合分析现场作业组织，自动生成所需报表等，不仅节省成本显著，而且提升了技防控制和信息化管理水平。

（5）实现了较好的安全结果。营业线施工作业监控系统投用以来，施工管理人员和作业人员积极配合，提出完善建议，通过配套制度的落实应用，2018年兰州局集团公司未发生铁路营业线施工方面的责任事故（2017年发生责任一般C类施工事故1件、一般D类施工事故2件），在铁路运输安全实践中发挥了较好效果。

3.2 下一步工作

根据现场运用情况，系统需要进一步完善并具有冗余功能：

（1）在现场通过APP手持终端完成所有控制流程的采集和上传，累计时间不超过5 min，不增加现场使用者工作量。

（2）开发离线功能，解决现场信号盲区及网络不稳定问题。

（3）具有自动分析功能，解决人工分析效率低的问题，满足施工维修及点外作业日均1 000条计划自动分析的需求。营业线维修日计划分布及监控示意见图9。

（4）系统冗余，满足安全生产需要。日常维护升级备份良好，停用既有系统需告知相关单位，不得影响正常安全生产。

4 结束语

作为强化铁路营业线施工技防控制和信息化管理的重要手段，施工作业监控系统发挥了较好的施工安全基础管理和过程控制作用，特别在施工人员资质管理、会议管理、施工关键环节卡控、开通放行列车条件控制等方面，实现了有效管控，遏制了违章作业、简化流程和违章指挥带来的超范围准备、盲目放行等重大安全隐患，确保施工安全关键环节和重点部位全面受控。

图9 营业线维修日计划分布及监控示意图