任強(qiáng)

（中國(guó)鐵路烏魯木齊局集團(tuán)有限公司科學(xué)技術(shù)研究所，新疆 烏魯木齊 830000）

安全大數(shù)據(jù)是鐵路大數(shù)據(jù)應(yīng)用重要方面。經(jīng)過多年的信息化建設(shè)，我國(guó)已建成了相對(duì)比較完善的鐵路安全監(jiān)督管理信息系統(tǒng)和鐵路技術(shù)規(guī)章管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全路交通事故和技術(shù)規(guī)章的電子化管理。因此，將鐵路安全信息與鐵路技術(shù)規(guī)章數(shù)據(jù)進(jìn)行融合應(yīng)用，借助于大數(shù)據(jù)、自然語言處理等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)事故概況等安全信息進(jìn)行智能化的自動(dòng)分析判斷，在人工輔助下提取相關(guān)技術(shù)規(guī)章條款，實(shí)現(xiàn)鐵路安全監(jiān)督管理信息系統(tǒng)與鐵路技術(shù)規(guī)章管理系統(tǒng)的有機(jī)融合，有助于提高事故分析的準(zhǔn)確性，推動(dòng)事故調(diào)查手段的智能化。

一、技術(shù)方案

（一）建設(shè)目標(biāo)

基于鐵路安全監(jiān)督管理的業(yè)務(wù)需要，采用大數(shù)據(jù)和可視化技術(shù)，通過開展鐵路安全監(jiān)督管理相關(guān)數(shù)據(jù)的規(guī)范匯集，提出安監(jiān)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的總體技術(shù)方案，并開發(fā)原型應(yīng)用系統(tǒng)；構(gòu)建“大數(shù)據(jù)、大支撐、大安全”的安監(jiān)大數(shù)據(jù)應(yīng)用示范，逐步實(shí)現(xiàn)分級(jí)掌握整體安全狀態(tài)、便捷分析事故發(fā)展趨勢(shì)、安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、科學(xué)安全狀態(tài)評(píng)價(jià)和充分挖掘利用文本數(shù)據(jù)價(jià)值；創(chuàng)新鐵路安全監(jiān)督管理工作手段，輔助安全管理決策，提升安全監(jiān)管效能。

（二）總體架構(gòu)

基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，利用鐵路內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)，依托中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司主數(shù)據(jù)中心的鐵路數(shù)據(jù)服務(wù)平臺(tái)，部署安監(jiān)大數(shù)據(jù)應(yīng)用。集成鐵路安全監(jiān)督管理信息系統(tǒng)、鐵路局安全管理信息系統(tǒng)、鐵路局安全風(fēng)險(xiǎn)管理信息系統(tǒng)等相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，支撐國(guó)鐵集團(tuán)、鐵路局集團(tuán)公司，實(shí)現(xiàn)安全規(guī)律分析、安全狀態(tài)評(píng)價(jià)和安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警等應(yīng)用。安監(jiān)大數(shù)據(jù)應(yīng)用采用“一級(jí)部署，兩級(jí)應(yīng)用”的策略，支撐國(guó)鐵集團(tuán)和鐵路局集團(tuán)公司兩級(jí)用戶終端的業(yè)務(wù)訪問及應(yīng)用需要。建立完整的企業(yè)級(jí)安監(jiān)大數(shù)據(jù)處理與應(yīng)用環(huán)境，實(shí)現(xiàn)安監(jiān)大數(shù)據(jù)應(yīng)用的數(shù)據(jù)集成、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與分析、數(shù)據(jù)共享。

二、功能設(shè)計(jì)

依托鐵路局集團(tuán)公司安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，對(duì)原先分散在多個(gè)系統(tǒng)中的安全管理主題相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理、整合，利用內(nèi)存計(jì)算、即席查詢等技術(shù)，為不同層級(jí)安全管理業(yè)務(wù)人員提供自助式分析服務(wù)。

（一）安全即席

1.交互式分析。提供可視化分析界面，集中展示安全管理主題相關(guān)數(shù)據(jù)，揭示每一項(xiàng)數(shù)據(jù)的特征和分布規(guī)律，檢視數(shù)據(jù)是否滿足正態(tài)分布及帕累托分布；調(diào)整細(xì)分的目標(biāo)數(shù)據(jù)集合，可切換分析指標(biāo)、維度和圖形樣式；探查數(shù)據(jù)中是否存在異常情況，可定位發(fā)生異常的目標(biāo)數(shù)據(jù)，生成直觀的數(shù)據(jù)診斷報(bào)告。2.智能檢索。梳理海量的安全管理主題相關(guān)數(shù)據(jù)，為數(shù)據(jù)創(chuàng)建便于統(tǒng)計(jì)、分析的各種索引。用戶輸入關(guān)鍵字后，系統(tǒng)可主動(dòng)判斷用戶意圖，根據(jù)索引自動(dòng)選擇數(shù)據(jù)對(duì)象，切分用戶關(guān)注的詳細(xì)數(shù)據(jù)集合；在圖形界面上展現(xiàn)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)分析圖表，以便于開展交互式探查分析。

（二）安全風(fēng)險(xiǎn)智能

1.安全風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成及趨勢(shì)分析。按照鐵路局集團(tuán)公司、業(yè)務(wù)部門層級(jí)，進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)總量的構(gòu)成分析，發(fā)現(xiàn)與預(yù)期不符的構(gòu)成部分，對(duì)其展開趨勢(shì)研判與對(duì)比，診斷安全風(fēng)險(xiǎn)及管控異常情況。2.安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)管控分析。按照重大、較大、一般、較低4 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別，分析鐵路局集團(tuán)公司、業(yè)務(wù)部門、站段、車間安全風(fēng)險(xiǎn)總量在各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別上的分布情況，發(fā)現(xiàn)與預(yù)期不符的情況，避免重大安全風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)漏檢或少檢。3.安全態(tài)勢(shì)感知。（1）異常情況分析：綜合評(píng)估鐵路局集團(tuán)公司、業(yè)務(wù)部門、站段、車間的安全風(fēng)險(xiǎn)、隱患、通知書、故障、事故數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)分布規(guī)律及趨勢(shì)變化，分析安全管理異常狀況。（2）態(tài)勢(shì)感知分析：通過對(duì)事故故障、安全問題、安全信息、檢查寫實(shí)記錄、安全風(fēng)險(xiǎn)管控及隱患排查治理等數(shù)據(jù)研究，實(shí)現(xiàn)對(duì)各專業(yè)安全態(tài)勢(shì)感知。4.安全生產(chǎn)關(guān)鍵指標(biāo)。匯集安全風(fēng)險(xiǎn)過程控制管理系統(tǒng)和安全監(jiān)督管理信息系統(tǒng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，分析并揭示安全風(fēng)險(xiǎn)控制情況、安全隱患排查情況、安全投入情況、網(wǎng)絡(luò)安全情況、高鐵和旅客列車安全情況、從業(yè)人員傷亡情況、責(zé)任鐵路交通事故情況、責(zé)任行車設(shè)備故障情況、安全紅線觸犯情況等安全生產(chǎn)關(guān)鍵指標(biāo)。

三、關(guān)鍵技術(shù)

（一）文本分析技術(shù)

系統(tǒng)運(yùn)用文本分析技術(shù)，提取安全事故/故障報(bào)告中蘊(yùn)含的非結(jié)構(gòu)化安全管理主題相關(guān)數(shù)據(jù)，經(jīng)處理后形成集檢索、提取、歸類、轉(zhuǎn)化等功能于一體的安全管理資料文本知識(shí)庫(kù)，基于該文本知識(shí)庫(kù)開展面向風(fēng)險(xiǎn)、隱患、安全事故/故障的關(guān)聯(lián)分析，挖掘安全事件的發(fā)展規(guī)律。自然語言處理NL的應(yīng)用主要有機(jī)器翻譯、文本摘要、文本情感分析、知識(shí)圖譜、智能問答等。鑒于鐵路行業(yè)語料的獨(dú)特性，鐵路自然語言處理是一種有別于通用自然語言處理分析的垂直行業(yè)應(yīng)用類型，主要應(yīng)用全文檢索、命名實(shí)體識(shí)別、不平衡數(shù)據(jù)分類、協(xié)同過濾、知識(shí)圖譜、時(shí)間序列、深度學(xué)習(xí)等技術(shù)。此外，從時(shí)空、關(guān)聯(lián)、行為等角度，建立面向鐵路安全業(yè)務(wù)的AI模型，提供業(yè)務(wù)應(yīng)用和人工智能分析模型的接口服務(wù)調(diào)用。

面向安全綜合管理的文本分析技術(shù)通過采集與安全事故和故障相關(guān)的文本數(shù)據(jù)，建立故障庫(kù)、事故庫(kù)和事故/故障報(bào)告庫(kù)，實(shí)現(xiàn)事故/故障追蹤報(bào)告的大數(shù)據(jù)分布式存儲(chǔ)和全文檢索。同時(shí)，應(yīng)用深度學(xué)習(xí)模型、命名實(shí)體識(shí)別等大數(shù)據(jù)和文本挖掘等前沿技術(shù)和工具，從非結(jié)構(gòu)化的事故/故障文本數(shù)據(jù)中自動(dòng)提取出事故/故障名稱、地點(diǎn)、時(shí)間、原因、整治措施等關(guān)鍵信息，將非結(jié)構(gòu)化的事故/故障文本數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，建立鐵路局集團(tuán)公司歷史事故/故障庫(kù)，應(yīng)用文本分析技術(shù)對(duì)重點(diǎn)事故/故障、多發(fā)事故/故障區(qū)域等展開分析。

（二）數(shù)據(jù)治理技術(shù)

系統(tǒng)融合數(shù)據(jù)治理技術(shù)，依托鐵路局集團(tuán)公司安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)的元數(shù)據(jù)管理、主數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)質(zhì)量管理等模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路局集團(tuán)公司安全管理主題相關(guān)數(shù)據(jù)的全生命周期管理，提供血緣分析、影響分析、關(guān)聯(lián)分析、數(shù)據(jù)質(zhì)量報(bào)告等功能。鐵路局集團(tuán)公司安全大數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)可自動(dòng)同步主數(shù)據(jù)平臺(tái)中的安全管理主題相關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)主數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)稽核規(guī)則，按需建立不同的稽核模型，對(duì)接入平臺(tái)的安全管理主題相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量稽核。該平臺(tái)采用批處理與流處理相結(jié)合的方式，對(duì)各類安全管理主題相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，并生成數(shù)據(jù)質(zhì)量報(bào)告；采用 Hadoop 中MapReduce 計(jì)算框架，利用基于 Spark 生態(tài)技術(shù)的批處理與流處理、基于Flink 生態(tài)技術(shù)的批處理與流處理以及基于 Storm技術(shù)的流處理，將瞬間計(jì)算轉(zhuǎn)換為平穩(wěn)的流式實(shí)時(shí)計(jì)算，以充分利用服務(wù)器的空閑時(shí)間，減輕服務(wù)器瞬時(shí)壓力，提升鐵路安全管理主題數(shù)據(jù)治理的實(shí)時(shí)性。

四、構(gòu)建鐵路安全監(jiān)督措施

（一）落實(shí)安全監(jiān)督責(zé)任制

在鐵路建設(shè)時(shí)期，為保障施工質(zhì)量，可以實(shí)施質(zhì)量監(jiān)督責(zé)任制。各施工廠區(qū)都可以成立以項(xiàng)目經(jīng)理為組長(zhǎng)的工程質(zhì)量組織機(jī)構(gòu)，確立項(xiàng)目部、工區(qū)、架子隊(duì)三級(jí)質(zhì)量管理的質(zhì)量控制體系。項(xiàng)目經(jīng)理要以第一管理者的身份嚴(yán)抓工程質(zhì)量，與各工區(qū)簽訂“工程質(zhì)量責(zé)任書”。建設(shè)單位確定的重點(diǎn)工程由項(xiàng)目部領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)落實(shí)，項(xiàng)目部再交由各工區(qū)領(lǐng)導(dǎo)分區(qū)負(fù)責(zé)，最后高速鐵路的建設(shè)由架子隊(duì)最終完成，形成領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任制和質(zhì)量終身負(fù)責(zé)制，確保質(zhì)量層層落實(shí)，追責(zé)有依。在事故處理階段要落實(shí)事故責(zé)任調(diào)查制度，可成立專門的調(diào)查小組，動(dòng)車事故調(diào)查組就由有關(guān)部門單位和地方的負(fù)責(zé)人組成，并聘請(qǐng)了鐵路運(yùn)輸、電力、電氣、自動(dòng)化、通信、信號(hào)、安全管理、建筑等領(lǐng)域?qū)＜遥€邀請(qǐng)了最高人民檢察院派員參加，既保證了事故調(diào)查的準(zhǔn)確性和專業(yè)性又保障了事故調(diào)查的獨(dú)立性和公正性。要分清事故責(zé)任，依法追究責(zé)任人的法律責(zé)任，并對(duì)事故善后進(jìn)行跟蹤監(jiān)督。

（二）安全監(jiān)督巡檢制度化

高速鐵路施工過程中要實(shí)現(xiàn)質(zhì)量安全的常態(tài)監(jiān)督，落實(shí)質(zhì)量監(jiān)督檢查制度。首先，要健全內(nèi)部質(zhì)量保證體系，包括制定明確的質(zhì)量計(jì)劃，建立專職質(zhì)量管理機(jī)構(gòu)，使管理業(yè)務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化、監(jiān)督流程程序化，并建立一套靈敏的質(zhì)量信息反饋系統(tǒng)，使工程中出現(xiàn)的問題能及時(shí)地被發(fā)現(xiàn)并反饋給領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)人，以便進(jìn)一步改進(jìn)。其次，制定好檢查管理辦法和檢查標(biāo)準(zhǔn)，使檢查有據(jù)可依。對(duì)于需要高質(zhì)量、高技術(shù)、高要求的高速鐵路來說，現(xiàn)有的質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)不能滿足高速鐵路的質(zhì)量要求，因此要針對(duì)高速鐵路制定專門的工程建設(shè)質(zhì)量驗(yàn)收及評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合施工技術(shù)的不同細(xì)則對(duì)不同分工項(xiàng)目的工程設(shè)定相應(yīng)的質(zhì)量指標(biāo)，以幫助項(xiàng)目經(jīng)理、監(jiān)理機(jī)構(gòu)及承包商等監(jiān)督主體順利地開展對(duì)高速鐵路的實(shí)時(shí)監(jiān)督。最后，要把定期監(jiān)督和不定期監(jiān)督結(jié)合起來，讓施工人員從心理上對(duì)質(zhì)量要求沒有絲毫放松。另外，要做好宣傳工作，提高參建人員的質(zhì)量意識(shí)，強(qiáng)化施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控和施工過程監(jiān)控。

（三）安全監(jiān)督管理現(xiàn)代化

目前世界上發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)在施工的監(jiān)督管理上基本都建立以計(jì)算機(jī)為中心的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。要保障高速鐵路建設(shè)項(xiàng)目質(zhì)量監(jiān)督管理的高效、有力，就必須充分運(yùn)用現(xiàn)代化手段，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量監(jiān)督管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化來改善高鐵工程質(zhì)量監(jiān)督管理手段，提高監(jiān)督管理的效率和透明度，更好地服務(wù)于各監(jiān)督主體的監(jiān)督工作。高速鐵路的建設(shè)監(jiān)督同樣可以采用高新技術(shù)信息手段，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建立一個(gè)全面的、立體的工程項(xiàng)目質(zhì)量監(jiān)督管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)實(shí)時(shí)更新收集高速鐵路施工工作人員的工作情況、施工進(jìn)度、原材料的購(gòu)進(jìn)、設(shè)計(jì)的更改、施工問題等所有關(guān)于高速鐵路建設(shè)的信息和資料。由此，一方面，可更好地實(shí)現(xiàn)信息共享，加快信息傳遞、反饋的速度，提高監(jiān)督工作的質(zhì)量與效率；另一方面，還有利于增強(qiáng)監(jiān)督工作的透明度，增強(qiáng)監(jiān)督信息的公開性，使高速鐵路的建設(shè)能更充分地接受社會(huì)監(jiān)督。此外，現(xiàn)代化手段最直接的應(yīng)用便是遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)。在施工現(xiàn)場(chǎng)各作業(yè)區(qū)設(shè)置視頻監(jiān)控點(diǎn)，施工企業(yè)可以實(shí)時(shí)了解各施工點(diǎn)的作業(yè)情況，對(duì)施工過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)掌控。監(jiān)理單位、業(yè)主、審計(jì)部門等也可以通過視頻回放做事后監(jiān)督工作，且視頻資料具有可保留性，便于事后的責(zé)任追究。

大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用顯著提升了數(shù)據(jù)資源的統(tǒng)一管理、綜合分析和共享共用，運(yùn)用自然語言處理與文本分析技術(shù)對(duì)歷史事故調(diào)查報(bào)告進(jìn)行格式化處理，提取同類事故原因特征信息，輔助新發(fā)事故調(diào)查，采用事故特征關(guān)聯(lián)分析模型，發(fā)現(xiàn)事故關(guān)鍵屬性的關(guān)聯(lián)規(guī)律，基于保護(hù)層分析提出風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)價(jià)模型對(duì)設(shè)備故障類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行度量，推動(dòng)了安全監(jiān)督管理工作的科學(xué)化、精細(xì)化、智能化創(chuàng)新發(fā)展。