李興華

（中國鐵路廣州局集團有限公司機務(wù)部，廣東廣州 510088）

0 引言

近年來，我國高鐵事業(yè)迅猛發(fā)展，高鐵成為人們的重要出行方式之一。同時，隨著高鐵安全管理的復(fù)雜性和艱巨性日益凸顯，對日常管理手段的要求也越來越高。保證旅客安全是動車組司機的職業(yè)底線，防止動車組司機在值乘中出現(xiàn)精神不振、精力旁顧，做與行車無關(guān)的工作，造成瞭望間斷、危及行車安全，是機務(wù)運行安全管理工作中的重要內(nèi)容。

在值乘作業(yè)中，動車組司機長時間久坐、緊盯前方，且在空氣不流通的有限空間，容易產(chǎn)生視覺疲勞、身體困乏，從而帶來失神、視野偏離、困頓等瞭望安全隱患。目前，應(yīng)對動車組司機不良值乘狀態(tài)的管控手段包括各級管理干部人盯人，隨車添乘輔助瞭望，碼放“檢”字牌，乘務(wù)員執(zhí)行“呼喚應(yīng)答”以及踩踏板等方式，這些方式起到了一定的效果。但在長期的跟蹤分析中發(fā)現(xiàn)，乘務(wù)員適應(yīng)固定的提醒方式后，很容易變?yōu)闄C械式動作；即便有人員隨車添乘，也無法及時發(fā)現(xiàn)動車組司機的不良值乘狀態(tài)。執(zhí)行制度簡化或相關(guān)制度落實不到位，導(dǎo)致安全管控制度的應(yīng)有作用得不到全面發(fā)揮。

此外，僅靠抽查車載視頻文件，無法全面監(jiān)控動車組司機值乘的精神狀態(tài)。所以，需要對傳統(tǒng)的安全管控模式進行優(yōu)化，對不安全因素進行及時識別、分析、預(yù)警和控制，變“事后處理”為“事前干預(yù)”。而人工智能圖像人臉人眼識別技術(shù)的發(fā)展，使在線實時監(jiān)測動車組司機值乘狀態(tài)、安全預(yù)警、車地互動、數(shù)據(jù)分析、設(shè)備狀態(tài)追蹤等成為可能。

在此背景下，中國鐵路廣州局集團有限公司機務(wù)部聯(lián)合北京啟辰智達公司研發(fā)了動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)主要功能

1.1 技術(shù)要求

動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)由預(yù)警主機、安裝支架、配套線纜和地面分析軟件平臺組成。

預(yù)警主機采用人工智能圖像人臉人眼識別、實時監(jiān)測、VPN ?？o線傳輸、數(shù)據(jù)加密存儲、北斗/GPS定位、智能語音提示、車地互動等技術(shù)，可實現(xiàn)在線實時監(jiān)測動車組司機面部、眼部圖像（包含戴眼鏡、墨鏡、口罩），對視線偏離、精神不振、精力旁顧，做與行車無關(guān)工作造成瞭望間斷的現(xiàn)象，分級發(fā)出語音報警提示，提醒動車組司機專注瞭望。同時產(chǎn)生加密報警數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)通過VPN 無線傳輸至地面服務(wù)器。地面人員可通過專用地面分析軟件進行數(shù)據(jù)查看、分析及干預(yù)。預(yù)警主機采用SVM+HOG 和DNN 等算法、智能IR 補光陣列，在各種復(fù)雜光照環(huán)境中，均能表現(xiàn)出色的魯棒性，對各種眼鏡（含墨鏡）有較高的識別力，可靠性高。采用個體狀態(tài)自學(xué)習(xí)，能精準(zhǔn)檢測少數(shù)小眼睛者的真實疲勞狀態(tài)。此外，預(yù)警主機配備廣角高清攝像頭，可全程記錄司機室、司機操控臺、路況的全景音視頻。地面人員可通過多路攝像頭進行畫面直播、遠(yuǎn)程喊話、文字轉(zhuǎn)語音群發(fā)，從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程車地互動。配套的專用地面分析軟件具備音視頻查看、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、設(shè)備狀態(tài)使用情況追蹤、報表圖表展示導(dǎo)出、系統(tǒng)用戶功能管理等功能[1]。

1.2 主要功能（見圖1）

圖1 動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)主要功能示意圖

第一，實時監(jiān)測動車組司機值乘狀態(tài)，對視線偏離、精神不振等瞭望間斷行為發(fā)出語音報警提示，同時記錄加密報警數(shù)據(jù)。

第二，采用寬角度攝像頭處理技術(shù)，可實現(xiàn)司機室、路況全景音視頻錄像和存儲功能。

第三，遠(yuǎn)程調(diào)試終端可對設(shè)備進行參數(shù)類設(shè)置，可抓拍現(xiàn)場音視頻數(shù)據(jù)，進行語音提示對講。

第四，設(shè)備啟動時會自檢，對于故障類信息，通過終端語音播報提醒動車組司機，同時發(fā)送到地面分析軟件提示管理人員。

第五，采用專用無線加密傳輸技術(shù)，實現(xiàn)實時音視頻點播、全景音視頻歷史回放等車地互動功能。

第六，借助專用授權(quán)地面分析軟件，可對加密的預(yù)警信息進行管理，管理者可分權(quán)限對重點時間、重點人員發(fā)生的報警信息數(shù)據(jù)進行檢索和分析。

第七，具備地面值班臺遠(yuǎn)程車地互動、指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)功能。

1.3 拓展功能（見圖2）

圖2 動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)拓展功能示意圖

第一，預(yù)警主機實時監(jiān)測動車組司機值乘狀態(tài)，預(yù)留多種場景、位點的識別監(jiān)測提醒，包括手握大閘狀態(tài)監(jiān)測提醒（左手長時間脫離大閘報警提示）、分相區(qū)手柄歸零監(jiān)測提醒（分相區(qū)手柄未歸零報警提示）、困難分相區(qū)達速監(jiān)測提醒（困難分相區(qū)未達速報警提示）、調(diào)車信號機監(jiān)測提醒（調(diào)車工況下，監(jiān)測到調(diào)車信號機報警提示）等。

第二，配套智能手環(huán)可監(jiān)測動車組司機的健康狀態(tài)，預(yù)警主機語音報警提示，智能手環(huán)同步振動加強提示效果。

2 系統(tǒng)方案

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)架構(gòu)如圖3 所示。

圖3 動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)架構(gòu)示意圖

2.2 車載設(shè)備

系統(tǒng)車載設(shè)備為預(yù)警主機，用于實現(xiàn)人臉視頻、全景視頻、路況視頻、音頻采集和分析預(yù)警。預(yù)警主機分為便攜式、機車固定式和嵌入式3 種，分別適用于動車組、機車/調(diào)車機/軌道作業(yè)車、160 動力集中動車組。動車組預(yù)警主機的使用方式為動車組司機出勤領(lǐng)取、退勤歸還，這種便攜一體的預(yù)警主機，非常便于快速安裝和使用。

2.3 地面應(yīng)用軟件

預(yù)警主機采用專用無線加密傳輸技術(shù)，將車載數(shù)據(jù)傳輸?shù)降孛娣?wù)器，不同權(quán)限的管理者可通過授權(quán)專用賬號登錄地面分析軟件，可查閱、批注、統(tǒng)計加密報警數(shù)據(jù)。同時通過在線查詢，對多路攝像頭進行實時音視頻點播、群發(fā)文字轉(zhuǎn)語音消息、對講喊話、全景/路況音視頻歷史回放等遠(yuǎn)程應(yīng)急指揮、車地互動。此外，地面分析軟件具備多維度智能統(tǒng)計報警數(shù)據(jù)定義、重點人員歸類、設(shè)備使用明細(xì)，大數(shù)據(jù)整合自動生成趨勢圖表報表等功能，管理者可分權(quán)限對重點時間、重點人員發(fā)生的報警信息數(shù)據(jù)進行檢索和分析。

3 系統(tǒng)運用情況

2022 年1 月起，動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)陸續(xù)在?？跈C輛輪渡段、廣州機務(wù)段、汕頭機務(wù)段、長沙機務(wù)段、懷化機務(wù)段所轄高鐵運用車間使用，系統(tǒng)覆蓋上述機務(wù)段內(nèi)的高速鐵路線路，使用設(shè)備為便攜式預(yù)警主機。

預(yù)警設(shè)備投入使用初期，由于管理人員和動車組司機不熟悉設(shè)備的功能和使用要求，預(yù)警主機屬于純自然運行狀態(tài)，誤觸發(fā)了大量不良數(shù)據(jù)。根據(jù)報警數(shù)量和內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn)，在值乘過程中，小部分動車組司機有比較嚴(yán)重的長時間低頭、盯儀表、閉眼的現(xiàn)象。2022 年8 月，在機務(wù)部的牽頭組織下，各單位加強培訓(xùn)和宣傳，協(xié)調(diào)廠家對系統(tǒng)進一步優(yōu)化升級。預(yù)警主機會記錄觸發(fā)報警提示聲音的前后15s 音視頻，上傳到地面分析軟件平臺。組織車隊長、指導(dǎo)動車組司機觀看之前的報警數(shù)據(jù)案例，為全體司機介紹預(yù)警設(shè)備功能，迅速扭轉(zhuǎn)了設(shè)備使用不良的情況。通過數(shù)據(jù)觀測，從2022 年8 月17 日開始，閉眼類報警數(shù)量驟然下降，1—7 月“暴露”的一小部分重點人員的數(shù)量急劇下降到個位數(shù)，連續(xù)3 天觀測仍在持續(xù)下降，具體情況如圖4 和圖5 所示。

圖4 2022 年8 月報警次數(shù)趨勢圖

圖5 報警人數(shù)趨勢圖

截至目前，設(shè)備運用情況良好，動車組司機比以前更加重視班前的休息和作業(yè)紀(jì)律，作業(yè)“兩違”件數(shù)下降明顯。各車間開始要求各個崗位使用地面分析軟件進行數(shù)據(jù)查看、分析，并體驗與預(yù)警系統(tǒng)的各項互動功能。110 值班臺對預(yù)警主機的使用進行在線“添乘”，全程巡查，點播對講，找出了中斷瞭望的重點人員、關(guān)鍵時段、關(guān)鍵區(qū)段，糾正動車組司機不良的作業(yè)習(xí)慣、執(zhí)標(biāo)不規(guī)范的行為，實施精準(zhǔn)幫教、靶向管控，有效改變了動車組司機中斷瞭望的陋習(xí)，達到了減少報警次數(shù)，規(guī)范作業(yè)的目的。

各機務(wù)段每月出示相關(guān)數(shù)據(jù)報表進行對比、學(xué)習(xí)，相互借鑒有效的管理方法。通過對系統(tǒng)功能的學(xué)習(xí)，對動車組司機值乘狀態(tài)的分析，反推指導(dǎo)司機、車隊、車間的幫教情況，相關(guān)制度、措施的落實情況，使設(shè)備與日常管理形成互動，輔助管理。

總之，動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)有效提高了安全管控效果，充分發(fā)揮了“技防”的優(yōu)勢，利用設(shè)備對管理死角進行管控，有效強化司機的班前強休意識和現(xiàn)場作業(yè)紀(jì)律，司機值乘精力顯著提升，為行車安全提供了有力保障[2]。

4 結(jié)語

“行車措施千萬條，瞭望永遠(yuǎn)是最管用的一條”“防止事故千難萬難，看清地面信號就不難”是動車組司機的行規(guī)與安全行車秘訣。動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)是鐵路行車安全管控的關(guān)鍵技術(shù)之一，是監(jiān)測鐵路司機值乘狀態(tài)，全程實時提醒預(yù)警的智能助力?，F(xiàn)場運用效果證明，動車組司機值乘狀態(tài)預(yù)警系統(tǒng)通過在廣州局集團公司機務(wù)系統(tǒng)的投入使用，實現(xiàn)了加強作業(yè)現(xiàn)場管控，強化事前、事中控制，杜絕和減少安全事故，發(fā)揮了非常大的作用，能有效地對動車組司機瞭望作業(yè)的情況進行監(jiān)測、提示，監(jiān)測范圍大、準(zhǔn)確率高，有助于動車組司機養(yǎng)成乘前自覺保休習(xí)慣，在確保列車運行安全、研判動車組司機值乘狀態(tài)規(guī)律等方面發(fā)揮了積極作用，為實現(xiàn)動車組司機行車精神的量化數(shù)據(jù)管控和強化現(xiàn)場作業(yè)紀(jì)律，提供了可靠的技術(shù)支持。相信，隨著系統(tǒng)的進一步推廣，會更有效地為中國鐵路運輸安全保駕護航。