高速铁路调度员应急处置能力评价体系构建及应用

郭峤枫，刘君喜，杜敏齐，刘明峰，赵永亮，郭孜政

(1.西南交通大学 交通运输与物流学院，四川 成都 611756；2.西南交通大学 综合运输四川省重点实验室，四川 成都 611756；3.中国铁路哈尔滨局集团有限公司，黑龙江 哈尔滨 150000；4.中国铁路哈尔滨局集团有限公司 调度所，黑龙江 哈尔滨 150000；5.中国国家铁路集团有限公司 运输调度指挥中心， 北京 100844)

列车调度员作为高速铁路(以下简称“高铁”)行车系统的核心指挥人员，其应急处置能力直接影响突发危险事件下高铁的运行效率与安全。如何对高铁列车调度员应急处置能力进行科学、合理、定量的评估是高铁应急处置中亟待解决的问题。

既有研究主要针对调度员作业能力影响因素，可归纳为4类：第1类为性格因素，通过分析性格特质与作业绩效及安全的相关性[1-2]，得出适宜调度作业的性格特质，具体包括外向性、宜人性、尽责性、开放性、认知能力、知觉压力等；第2类为心理认知因素，提出影响调度员胜任能力的心理认知因素，具体包括工作记忆、作业认知、性格、心理健康、心理稳定、工作态度等[3]；第3类为工作经验与协调能力，通过分析工龄与作业绩效、作业安全的关联关系[4]，验证工作经验对调度工作与作业的正性促进作用，同时也通过调查访谈、专家评判得出沟通能力、协调组织能力是构成调度员胜任力的重要因素[5-7]；第4类为管理规章与制度，重点从调度作业流程分析[8]、人机交互安全性分析[9]、铁路应急预案评估[10-12]、管理规章[13-15]等方面开展分析研究，并提出相关建议措施。

CTC系统的应用极大提高了行车调度指挥的自动化水平，使调度指挥的重点转移到对突发事件的快速应急处置，而现有研究主要围绕调度作业的影响因素，缺乏量化测评调度应急处置能力的理论方法。本文基于调度应急处置流程与内容，结合CRITIC-TOPSIS理论，提出一种高铁列车调度员应急处置能力量化评价方法。

1 高铁列车调度员应急处置作业分析及评价指标体系构建

当出现突发事件时，列车调度员应在保障列车运行安全的前提下，合理调整列车运行计划，组织实施应急作业，尽快恢复列车运行秩序，使得突发事件对列车运行效率的影响最小。具体工作内容为：①故障或事故发生时，快速及时响应，调整列车运行速度(拦、扣停列车或限速)；②根据实际故障或事故情况，结合现场实时车流状态，及时调整运行计划；③及时通报各设备管理单位，并根据实际情况指导监督各单位及车站实施维修、救援；④处置完成后，合理组织恢复后续列车运行，尽量减少突发事件对行车秩序的影响。

基于以上分析，从业务基础知识、运行优化调整能力、作业安全水平、沟通能力四个方面构建高铁列车调度员应急处置能力综合评价体系，见图1。

图1 高铁列车调度员应急处置能力评价指标体系

2 高铁列车调度员应急处置评价指标量化

2.1 业务基础知识

2.1.1 运行图标识标注率

在突发事件应急处置完成后，列车调度员需在运行图上标注运行线信息、区间车站信息及文字注释等。根据运行图标识标注信息重要程度，针对漏填或标注错误等情况，确定其扣分标准，该指标反映列车调度员对规章制度的掌握及处置流程的熟悉程度。列车调度员在运行图中标识相关注释符号的综合得分A为

(1)

式中:v为当班期间所有的运行图注释类型，例如区间封锁/慢行、车站封锁/慢行、电网检修、文字注释等；wv为第v种类型的分值权重；bv为第v种类型的分值标准(分值越大越重要)；nv为该调度员处理突发应急事件中正确标注第v种类型的数量。

2.1.2 日常培训考核成绩

列车调度员定期进行日常培训考核，可以反映调度员的理论知识及实操业务技能水平。常规培训考核为每月一次，以半年为单位设一个统计周期。

(2)

2.2 运行优化调整能力

2.2.1 处置期间客车平均增晚时间

高铁列车调度员日常的重要工作内容即保障不同等级的旅客列车按计划时刻准点运行。当遇突发情况时，旅客列车会发生不同程度的晚点，列车调度员需按旅客列车的不同优先等级，最大限度的保障其后续晚点尽量短或后续准点运行。因此，在处置期间，受影响范围内的所有旅客列车在该区段内的增晚时间，反映了列车调度员的运行优化调整能力。为避免应急处置内容、车流密度等因素造成的应急处置环境差异，增晚时间计算既要要考虑每次突发事件应急处置期间所有列车的晚点情况，也考虑应急处置事件的类型差异。

(3)

(4)

2.2.2 处置期间客车平均旅速

在遇突发应急情况时，从故障处置开始至列车在该区间终到或交出为止，列车走行总里程不变，但走行时间延长。因此，应急处置期间途经突发事件影响区段上下行列车平均旅速，反映了列车调度员应急处置的综合协调能力。

(5)

2.2.3 处置期间客车正点率

在处置突发应急情况时，列车调度员需考虑突发事件引起的连锁反应，根据日班计划内容调整列车运行计划，并将调整后的阶段计划下达至管辖车站，车站接收到调整计划后，按新运行时刻组织行车。调整后的运行计划合理性及可执行性，直接表现为旅客列车的正晚点。其正点率由列车调度员在应急处置期间调整下达的实际运行时刻与计划调度计划开行的图定时刻确定，反映列车调度员兑现运输计划的能力。

(6)

2.2.4 应急响应时间

应急响应时间从发生突发异常情况时起，至列车调度员做出第一步应急处置措施时止。列车调度员需要在该时间段内快速准确识别报警信息，定位区间、车站、设备、列车位置及状态，及时响应各设备管理单位的申请，做好应急处置准备，选择合理有效的应急组织方案以保障运输安全。该指标是列车调度员当班期间处置突发事件应急响应的综合时长，反映列车调度员对业务的熟练程度及临场应变能力。

(7)

2.3 作业安全水平

2.3.1 调度命令受令单位准确率

在突发情况下，列车调度员通过调度命令，协调组织受影响区段内司机、车站应急值守人员、工务调度、电务调度、供电调度等相关人员进行应急处置。因此，调度命令受令单位、人员的准确与否直接影响效率与安全。为此，可基于CTC系统存储的调度命令记录，依据突发事件影响范围及铁路技规、铁路局技术文件要求，进行调度命令受令单位准确性统计计算。

(8)

式中：Rreceiver为列车调度员拟写调度命令的受令单位准确率；Norder为该调度员拟写的调度命令总数；Nreceiver为该调度员拟写的调度命令中受令单位正确的数量。

2.3.2 列控限速执行时机准确率

在突发情况下，需对列车进行降速控制时，列控限速下达有一定的时机要求，具体包括2种情况：①无需邻线施工人员上道，在通知即将进入限速区段的列车司机降速到目标值，且接到列车司机降速完成回复后，方可下达列控限速；②需邻线人员上道时，通知即将进入限速区段的列车司机降速到目标值后，且在施工人员上道之前，下达限速命令。依据以上2项限速下达时机，判断列车调度员限速下达时机是否正确。

(9)

式中：Rtime为列车调度员执行列控限速调度命令的时机准确率；Nvelocity为该调度员当执行的列控限速调度命令总数；Ntime为该调度员拟写的列控限速调度命令中执行时机正确的数量。

2.3.3 行车作业标准化考核

铁路局根据违反标准化作业程度及影响，将列车调度员行车作业未按标准化作业分为安全红线类失误(A类)、严重违纪失误(B类)、一般违纪失误(C类)和普通工作失误(D类)4类，根据每一类违规影响程度，确定扣分标准。因此，行车作业标准化考核一定程度上反映了调度员对规章制度的遵守性。

(10)

式中：F为调度员行车作业标准化考核总扣分；Fu为第u类违反标准化作业的扣分分值，分值越高表示危害程度越严重；nu为第u类违反标准化作业的总次数。为避免突发事件的处理操作等因素造成的应急处置环境差异，式(10)中求和需要进行同一应急处置的多次遍历或者遍历多项不同类型的应急处置。

2.3.4 事故故障记录率

在突发事件应急处置完成后，列车调度员需填报交通事故(设备故障)概况表，提交该次故障发生情况及应急处置过程等信息。根据故障或事故的严重程度，针对漏报或填报信息错误等情况，确定其扣分标准，反映列车调度员对规章制度的掌握及处置流程的熟悉程度。

(11)

2.4 应急处置的沟通能力

2.4.1 调度命令内容准确率

调度命令的正确与否直接影响调度应急处置的效率与安全。文献[16]规定了调度命令的关键项点，主要包括车次号、车站、设备类型、设备编号、公里标、作业类型等。因此，可针对不同类型突发事件，依据调度命令内容要求，基于CTC调度命令存储记录，统计计算调度命令准确性。

(12)

2.4.2 标准用语准确率

列车调度员在组织列车运行过程中，起到了信息传递的作用，在突发情况下需要及时收集移动设备、固定设备、作业人员等信息，同时要及时通报上级指挥、邻台调度，及时与相关设备管理单位及车站进行信息沟通。文献[17]对列车调度员、助理调度员、列车司机及相关设备管理单位人员均进行了标准用语的要求。因此，针对不同类型突发事件，依据标准用语要求，借助语音识别等技术采集与行车、人员安全等相关的关键字词，统计列车调度员用语准确率。

(13)

3 基于CRITIC-TOPSIS综合评价模型的构建

在确定高铁列车调度员应急处置的评价指标体系以后，本节首先采用CRITIC赋权法确定评价体系中每个指标的权重系数，很好克服了指标之间的差异性和关联性；然后采用TOPSIS法建立综合评价模型，实现对列车调度员应急处置进行全面准确评价，基本流程见图2。

图2 高铁列车调度员应急处置能力综合评价流程

3.1 CRITIC赋权法

已建立的高铁调度员应急处置评价指标体系中，指标之间既存在差异性也存在关联性。本文采用CRITIC赋权法给出指标体系中12个指标的权重系数，为综合评价模型提供必需的输入参数。CRITIC赋权法，通过引入对比强度和冲突性，来计算各指标所蕴含信息量的大小。其中，对比强度借鉴均方差思想评价指标间的差异性。冲突性代表不同指标间的关联性，若两个指标的相关系数越大，关联性越强，相应的冲突性越低[18]。

CRITIC赋权法计算指标权重系数的具体步骤如下：

Step1构建指标数据矩阵。m为待评价对象数；n为评价指标数。记第p个对象的第q个指标的原始指标值为xpq，p=1,2,…,m，q=1,2,…,n，构成指标矩阵X=(xpq)m×n。

Step2计算指标相关系数。评价体系中各指标的数据存在多种类型，如调度命令受令单位准确率和列控限速执行实际准确率等比率型，也有客车增晚时间和日常培训考核成绩等连续型。相关系数可以克服指标的不同类型和量纲，反映变量之间相关程度和相关方向。相关系数计算式为

(14)

Step3计算指标的信息量。根据指标相关系数计算每个指标的信息量，其值越大表示信息量越大，信息量Gq为

(15)

Step4归一化每个指标的信息量得到权重系数为

(16)

3.2 TOPSIS综合评价法

TOPSIS 是一种有效的多指标评价方法，首先通过构造问题的正理想解(即各指标的最优解)和负理想解(即各指标的最劣解)，然后计算每个方案与正负理想解之间的相对贴近度，以此对方案进行排序[19-20]。

TOPSIS综合评价法的基本步骤如下：

Step1根据指标矩阵X=(xpq)m×n计算规范评价矩阵Y=(ypq)m×n，其中

(17)

Step2根据权重系数w1,w2,…,wn构造加权规范评价矩阵Z=(zpq)m×n，其中

zpq=wqpypq

(18)

Step3确定正理想解Z+和负理想解Z-。关键是厘清效益型指标和成本型指标，前者取值越大越好，如评价体系中的客车平均旅速、客车正点率、运行图标识标注率、日常培训考核成绩、调度命令受令单位准确率、列控限速执行时机准确率、行车作业标准化考核、事故故障记录率、调度命令内容准确率、标准用语准确率共10个指标；后者取值越小越好，如评价体系中的增晚时间、应急响应时间共2个指标。正理想解Z+中，效益型指标取所有评价对象的最大值，成本型指标取所有评价对象的最小值。负理想解Z-中，效益型指标取所有评价对象的最小值，成本型指标取所有评价对象的最大值。

Step4计算各待评对象与正负理想解的距离。

(19)

Step5计算各待评对象的综合评价指数。

(20)

Step6将综合评价指数由小到大排列，确定各待评对象的优劣次序。

3.3 应急处置能力影响指数分析

上述综合评价分析模型可衡量列车调度员的整体应急作业水平, 但不能反映各单因素对总体能力的影响性。因此，可将列车调度员群体在各项指标上的平均值视为基准，或者合格调度员的能力要求视为基准，然后单名列车调度员的每项指标表现与基准进行比较，直观地识别出能力薄弱方面，为下一步精准补强有的放矢。对于效益型指标和成本型指标需要分别进行定义，能力薄弱的两种情况

(21)

4 实例

实际生产中会遇到自然灾害、设备故障、非正常行车等多场景叠加的情况，但其基本处置流程和关键操作均按国铁集团下发的技术规章办理，因此可以将复杂业务条件或应急环境拆分成若干个简单场景进行统计分析。考虑到对应急处置能力测试考评的全面性，本文选取信号设备故障(闭塞分区非列车占用红光带)、灾害天气行车(冰雪天气行车)、动车组故障(动车组制动力不足)、接触网故障(接触网挂异物)、非正常行车(列车碰撞异物)5种典型应急场景，对25名列车调度员在高铁CTC模拟仿真台上开展多次随机实验测试，对同一应急处置的多次遍历或者遍历多项不同类型的应急处置。对每项应急场景测试分别采集第2节所列的12项指标，采用求和取均值的方法，基于实验数据进行调度员评价计算，具体步骤如下。

Step1采用3.1节中CRITIC赋权法，按照式(14)计算12个指标之间相关系数，按照式(15)计算每个指标的信息量，按照式(16)计算权重系数。表1中列出了高铁调度应急处置行车指挥能力评价指标的均值、均方差σq、信息量Gq及权重系数wq。

表1 高铁列车调度员应急处置能力评价指标

Step2根据25名被试列车调度员的指标数据，确定正理想解和负理想解。12个指标的最优值和最劣值见表2。

表2 高铁列车调度员应急处置能力评价指标最优、最劣值

Step3结合2.2节中TOPSIS方法评价流程，根据式(17)计算每个待评价方案的规范评价矩阵，根据式(18)计算加权规范评价矩阵，根据式(19)计算与正负理想解的距离、根据式(20)计算每名调度员的综合评价指数。

为进一步验证本文所提方法的可靠性，将指标测评结果与调度所专家主观评价结果进行对比，具体为：①选取对25名列车调度员工作情况熟悉的4位专家(值班主任、高铁室主任、技教室主任、安监室主任)分别评估25位调度员的应急处置能力，并给出得分；②对每名调度员的4组得分求均值，作为该调度员应急处置能力的主观评价。25位调度员的综合评价指数及主观评价值见图3。

图3 高铁列车调度员应急处置能力综合评价指数及主观评价值

由图3可知，本文所提方法测评结果与专家主观测评方法基本一致。

Step4取25名列车调度员在各项指标上的加权规范评价指标平均值为基准，将单名调度员各项指标的加权规范评价值与平均基准值进行比较，根据式(21)计算各指标的应急处置能力影响值，效益型指标评价值低于平均基准值(为负值)，成本型指标平均值高于平均基准值(为正值)。25位调度员的指标差值见图4。

图4 高铁列车调度员应急处置能力可提升指标

图4标注的离散点即为该名调度员的能力薄弱方面，可为日常训练、精准补强提供理论依据。

考虑部分指标的计量周期差别很大，可以半年为一个周期，统计该周期内的月考成绩及季度考核成绩；统计该周期内发生的应急处置指标数据。结合以上采集的考核成绩及处置数据，进行统计分析，可以为下一季度的针对性训练提供参考依据。

5 结论

本文根据高铁列车调度员的应急处置工作内容，结合其行车指挥业务水平的要求，构建了高铁列车调度员应急处置行车指挥能力评价体系并建立基于CRITIC-TOPSIS的综合评价模型，得到如下结论：

(1)在分析高铁列车调度员应急处置行车指挥作业过程的基础上，从业务基础知识、运行优化调整能力、作业安全水平、沟通能力四个方面提出了12项指标，建立了高铁列车调度员应急处置行车指挥能力评价指标体系，并给出了每项测评指标的量化计算方法。

(2)基于CRITIC-TOPSIS方法，提出了高铁调度应急处置行车指挥能力综合评价模型，该方法能够有效评价列车调度员的应急处置行车指挥能力，并通过偏导计算进行应急处置影响指数分析，为列车调度员的选拔、日常训练与考核提供理论依据。

(3)从调度技能作业方面，提出了应急处置综合评价模型，与已有调度研究相结合，构建了包含心理、业务技能双方面的评价体系与方法。