劉德成

（上海大屯能源股份有限公司徐沛鐵路管理處，江蘇 徐州 221611）

0 引言

隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速進步，鐵路信息化程度不斷提升。作為新時代前沿產(chǎn)業(yè)，大數(shù)據(jù)與互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算被并稱為改變?nèi)藗兩畹闹匾夹g(shù)。近年來，我國鐵路建設(shè)事業(yè)高速發(fā)展，截至2022 年底，全國鐵路營業(yè)里程已達15.5 萬公里，其中高鐵營業(yè)里程為4.2 萬公里。國家“十四五”規(guī)劃綱要提出加快建設(shè)交通強國，隨著新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝、新材料等投入使用，鐵路運輸、工程建設(shè)、設(shè)備設(shè)施、沿線環(huán)境等安全風(fēng)險分級管控任務(wù)日益繁重，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)并發(fā)揮其內(nèi)涵與作用，對于提升鐵路機務(wù)安全管理水平有重要意義。

1 我國鐵路機務(wù)安全管理體系

我國鐵路機務(wù)安全管理體系（見圖1）是為確保鐵路運輸安全而建立的一套系統(tǒng)性管理體系[1]。它涵蓋了多個方面，包括制訂安全方針、確定目標(biāo)和責(zé)任、規(guī)劃與組織安全管理、風(fēng)險評估與控制、培訓(xùn)與教育、事故調(diào)查與分析等。

圖1 中國鐵路運營安全管理體系

首先，鐵路部門制訂了明確的安全方針和目標(biāo)，將安全放在首要位置，并確保所有相關(guān)人員都理解和遵守這些原則[2]。

其次，鐵路機務(wù)安全管理體系制訂了具體的責(zé)任分工，明確了各級管理人員和員工在安全工作中的職責(zé)和義務(wù)，確保每個人都對自己的行為和決策負(fù)責(zé)。

最后，鐵路機務(wù)安全管理體系還包括有效的風(fēng)險評估與控制機制。2023 年，國家鐵路局正式印發(fā)《鐵路機務(wù)安全風(fēng)險分級管控和隱患排查治理管理辦法》（國鐵安監(jiān)規(guī)〔2023〕9 號）、《鐵路交通重大事故隱患判定標(biāo)準(zhǔn)（試行）》（國鐵安監(jiān)規(guī)〔2023〕12 號），進一步規(guī)范和加強鐵路雙重預(yù)防機制建設(shè)，明確了鐵路機務(wù)安全風(fēng)險的定義、等級、類型劃分和鐵路單位、監(jiān)管部門等各方的主體責(zé)任。另外，健全人防、物防、技防手段，實施動態(tài)監(jiān)測預(yù)警和風(fēng)險防控工作制度等，為鐵路單位安全風(fēng)險分級管控提供了有力支撐。

此外，鐵路部門應(yīng)注重教育，為員工提供必要的知識、技能和意識培訓(xùn)，使其能夠正確應(yīng)對各種安全風(fēng)險。

2 大數(shù)據(jù)管理理論

2.1 大數(shù)據(jù)技術(shù)概述

大數(shù)據(jù)技術(shù)是指用于處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集的計算機科學(xué)和信息技術(shù)。隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和智能設(shè)備的普及，現(xiàn)代社會產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量呈現(xiàn)爆炸式增長[3]。這些數(shù)據(jù)包含各種結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的信息，如文本、圖像、音頻、視頻等。大數(shù)據(jù)技術(shù)涉及高效的數(shù)據(jù)采集和存儲方式，包括分布式存儲系統(tǒng)、云存儲、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及數(shù)據(jù)湖等，采用并行計算和分布式處理技術(shù)，能夠快速處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集。常見的工具和框架包括Hadoop、Spark 和Flink 等。

2.2 大數(shù)據(jù)管理核心技術(shù)

2.2.1 數(shù)據(jù)存儲與處理

大數(shù)據(jù)管理需要有效地存儲和處理海量數(shù)據(jù)。傳統(tǒng)的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫在面對大規(guī)模數(shù)據(jù)時性能有限，因此出現(xiàn)了一些新的數(shù)據(jù)存儲和處理技術(shù)，如分布式文件系統(tǒng)（如Hadoop 的HDFS）、列式數(shù)據(jù)庫、NoSQL數(shù)據(jù)庫等。這些技術(shù)具有可水平擴展性和高吞吐量，能夠應(yīng)對大數(shù)據(jù)量和高并發(fā)訪問需求[4]。

2.2.2 數(shù)據(jù)采集與清洗

大數(shù)據(jù)管理需要從各種來源獲取數(shù)據(jù)，并進行清洗和預(yù)處理。數(shù)據(jù)采集技術(shù)包括數(shù)字化識別、數(shù)據(jù)爬蟲、傳感器數(shù)據(jù)采集等。數(shù)據(jù)清洗則涉及數(shù)據(jù)去重、異常值處理、缺失值填充等操作，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量符合分析要求。另外，大數(shù)據(jù)管理需要使用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和工具進行數(shù)據(jù)處理和分析，涉及并行計算、分布式數(shù)據(jù)處理和大規(guī)模機器學(xué)習(xí)等。常用的大數(shù)據(jù)處理和分析框架包括Hadoop、Spark、Flink 等，這一步驟具有非常重要的意義，具體而言，其在大數(shù)據(jù)處理流程中的作用如圖2 所示。

圖2 多處理階段

2.2.3 數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)

大數(shù)據(jù)管理的另一個核心技術(shù)是數(shù)據(jù)挖掘與機器學(xué)習(xí)。通過應(yīng)用聚類、分類、回歸、關(guān)聯(lián)規(guī)則、推薦系統(tǒng)等算法，從海量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)隱藏的模式和規(guī)律，以提供更深入的洞見和預(yù)測能力。在大數(shù)據(jù)管理中，保護數(shù)據(jù)的隱私和安全至關(guān)重要。相關(guān)技術(shù)包括數(shù)據(jù)加密、權(quán)限管理、身份驗證、訪問控制等，以確保只有授權(quán)人員可以訪問敏感數(shù)據(jù)，并防止數(shù)據(jù)泄漏和濫用[5]。

3 鐵路機務(wù)安全管理工作的特征

3.1 專業(yè)性與可靠性

鐵路機務(wù)安全管理需要較強的專業(yè)知識和技能，涉及復(fù)雜的機械、電氣及自動化設(shè)備等領(lǐng)域。機務(wù)人員需要掌握相關(guān)知識和技術(shù)，以確保機務(wù)設(shè)備的安全運行。同時，需要依托國家和行業(yè)制訂的機車車輛設(shè)計、制造、運用、檢修和維護等方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進一步確保機務(wù)設(shè)備的安全可靠性。

3.2 周期性與緊密性

制訂合理的維護計劃和流程，定期對鐵路機務(wù)設(shè)備進行檢修和維護，并進行設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)和解決潛在問題，以保證其安全性和可靠性。鐵路機務(wù)安全管理還涉及如人員管理、培訓(xùn)教育、運行調(diào)度等環(huán)節(jié)，確保各個環(huán)節(jié)相互協(xié)調(diào)、密切配合，能為機務(wù)設(shè)備的安全運行提供更充分的保障[6]。

3.3 風(fēng)險評估與控制

鐵路機務(wù)安全管理需要進行風(fēng)險評估和控制，識別和評估可能存在的安全隱患和風(fēng)險，并采取相應(yīng)的措施進行控制和防范，包括技術(shù)改進、標(biāo)準(zhǔn)修訂、強化培訓(xùn)等方面，同時要建立完善的事故調(diào)查和分析機制，對事故進行徹底的調(diào)查和分析，找出事故原因和責(zé)任，并提出相應(yīng)的改進措施，以避免類似事故再次發(fā)生。

4 鐵路機務(wù)安全管理現(xiàn)狀

4.1 管理理念滯后

鐵路機務(wù)安全管理需要管理人員掌握先進的安全管理理念，但部分管理人員對安全管理工作的重視和認(rèn)識不足，安全文化和意識缺失，安全管理理念滯后，對現(xiàn)代化的安全管理手段和方法應(yīng)用不足。另外，如果管理層對管理人員的培訓(xùn)和教育工作不到位，則難以更新其安全管理理念，難以有效應(yīng)對日益復(fù)雜的安全管理挑戰(zhàn)。

4.2 管理方式與措施滯后

一些機務(wù)部門可能仍然采用傳統(tǒng)的管理模式和方法，注重指令式管理和層級控制，缺乏靈活性和創(chuàng)新性。這樣的管理方式無法適應(yīng)快速變化的安全挑戰(zhàn)和需求，會限制安全管理的發(fā)展?，F(xiàn)代鐵路機務(wù)安全管理需要進行大量的信息收集、處理和分析，以及進行及時有效的通信和協(xié)作。如果缺乏信息化平臺和系統(tǒng)支持，很難實施數(shù)據(jù)共享、風(fēng)險預(yù)警和決策支持等方面的先進管理手段。同時，有效的績效評估可以進一步推動先進的安全管理，如果沒有建立完善的績效評估體系，缺乏科學(xué)的指標(biāo)和方法，會降低評估和監(jiān)測安全管理效果。

4.3 信息溝通協(xié)調(diào)不暢

機務(wù)安全管理需要依賴各種數(shù)據(jù)和信息進行決策和分析，由于數(shù)據(jù)來源具有多樣性和分散性特征，數(shù)據(jù)和信息斷層可能會導(dǎo)致工作人員無法全面了解安全情況和趨勢，從而影響有效的安全管理。在機務(wù)安全管理過程中，不同部門、崗位和層級之間的溝通和協(xié)調(diào)不暢，會導(dǎo)致信息傳遞錯誤或滯后，影響對安全風(fēng)險的及時識別和應(yīng)對。

5 使用大數(shù)據(jù)技術(shù)加強鐵路機務(wù)安全管理的策略

5.1 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)開展工作人員管理

第一，通過大數(shù)據(jù)分析，建立人員信息數(shù)據(jù)庫，包括工作經(jīng)歷、培訓(xùn)記錄、資質(zhì)認(rèn)證等信息。將人員信息與其他系統(tǒng)（如績效評估、考勤管理）進行關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)全面的人員管理。

第二，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，將工位數(shù)據(jù)與任務(wù)分配、設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)，優(yōu)化人員調(diào)度和任務(wù)分配，提高工作效率。通過收集和分析現(xiàn)場工作人員的工作數(shù)據(jù)，如任務(wù)完成情況、工作質(zhì)量等指標(biāo)，建立績效評估模型，實現(xiàn)績效評估的數(shù)據(jù)驅(qū)動，客觀、公正地評價工作人員的表現(xiàn)。

第三，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，根據(jù)現(xiàn)場工作人員的工作情況和能力水平，分析其培訓(xùn)需求和潛在瓶頸，提供個性化的培訓(xùn)計劃和資源，幫助其提升業(yè)務(wù)技能和知識水平。

第四，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)建立知識管理平臺，將現(xiàn)場工作人員的經(jīng)驗和最佳實踐進行整理和分享，促進現(xiàn)場工作人員之間的學(xué)習(xí)和經(jīng)驗交流，提高整個團隊的綜合素質(zhì)和業(yè)務(wù)能力。

5.2 建立安全管理工作模式

第一，通過大數(shù)據(jù)分析，根據(jù)設(shè)備故障的類型和特征，制訂合理的維修計劃。優(yōu)化維修過程和資源調(diào)度，提高維修效率，減少庫停時間，并根據(jù)設(shè)備運行狀態(tài)、維修歷史等數(shù)據(jù)，進行維修策略的優(yōu)化和改進。

第二，利用數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將機務(wù)安全管理的關(guān)鍵指標(biāo)和數(shù)據(jù)以圖表、模型等形式展示出來，可以幫助管理人員直觀地了解安全狀況，及時作出決策和調(diào)整，同時生成詳盡的報告，為決策者提供全面的信息支持。

第三，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立智能預(yù)測模型和決策支持系統(tǒng)。通過對大數(shù)據(jù)的分析和挖掘，獲取準(zhǔn)確、科學(xué)的設(shè)備故障預(yù)測結(jié)果，進而作出合理的維修計劃和調(diào)度安排，最大程度地提高設(shè)備運行的安全性和效率。

第四，借助大數(shù)據(jù)技術(shù)，進行持續(xù)改進和創(chuàng)新。通過不斷收集和分析數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)潛在的問題和改進空間，持續(xù)優(yōu)化鐵路機務(wù)安全管理的工作模式。

5.3 加強機務(wù)環(huán)境管理

第一，使用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對采集的環(huán)境數(shù)據(jù)進行深入分析，識別正常范圍和異常情況。通過建立模型和算法，實現(xiàn)對環(huán)境異常的實時監(jiān)測和預(yù)警，出現(xiàn)異常時及時通知相關(guān)人員采取必要的措施。

第二，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)，建立環(huán)境監(jiān)管平臺，通過收集和分析環(huán)境數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對機務(wù)環(huán)境的全面監(jiān)管和合規(guī)性管理，確保機務(wù)環(huán)境符合法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)要求。

第三，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，實時監(jiān)控機務(wù)設(shè)備的能耗狀況。通過分析能耗數(shù)據(jù)，識別能耗高峰和異常情況，及時調(diào)整設(shè)備運行策略，優(yōu)化人員設(shè)備操作，提高能源利用效率。

第四，基于大數(shù)據(jù)分析和模型預(yù)測技術(shù)，對機務(wù)環(huán)境進行長期預(yù)測和規(guī)劃。并通過分析歷史數(shù)據(jù)和趨勢，預(yù)測未來環(huán)境變化趨勢，為環(huán)境管理和規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。建立環(huán)境信息共享平臺，將機務(wù)環(huán)境數(shù)據(jù)向公眾開放，并提供可視化展示和用戶參與等功能。通過公眾的監(jiān)督和參與，提升環(huán)境管理的透明度和有效性。

5.4 打造機務(wù)大數(shù)據(jù)信息采集平臺

首先，明確平臺的主要目標(biāo)和需求，確定需要采集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)類型和指標(biāo)。與相關(guān)部門、崗位和用戶進行溝通，了解他們對于數(shù)據(jù)的需求和使用場景。

其次，確定數(shù)據(jù)來源，并建立相應(yīng)的接口和連接方式，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)從各個設(shè)備、傳感器和系統(tǒng)的穩(wěn)定獲取，可能涉及機車、車輛、信號設(shè)備等多個維度的數(shù)據(jù)采集。

再次，建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)，選擇適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)庫技術(shù)和架構(gòu)，確保數(shù)據(jù)的安全性、完整性和可靠性，同時滿足高容量和高性能的需求。另外，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)和分析工具，對采集的數(shù)據(jù)進行清洗、加工和分析，包括數(shù)據(jù)清洗、模式挖掘、異常檢測、預(yù)測分析等，以提取有價值的信息。

最后，通過數(shù)據(jù)可視化技術(shù)，將數(shù)據(jù)以圖表、模型等形式展示出來，便于用戶直觀地理解和分析數(shù)據(jù)，同時需要建立靈活的報告模板和提供查詢功能，以滿足用戶的自定義和掌握完整信息的需求。

6 結(jié)語

在鐵路機務(wù)安全管理中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的實踐應(yīng)用為安全管理工作帶來了巨大的改進和革新。通過采集、分析和利用海量的數(shù)據(jù)，鐵路機務(wù)部門能夠更加全面地了解設(shè)備狀態(tài)、風(fēng)險狀況和員工行為，從而更好地預(yù)防事故和優(yōu)化安全管理措施。大數(shù)據(jù)技術(shù)在鐵路機務(wù)安全管理中的應(yīng)用已取得了顯著成果，但隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和安全管理需求的變化，需要持續(xù)優(yōu)化和改進大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，以應(yīng)對未來可能出現(xiàn)的挑戰(zhàn)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術(shù)的優(yōu)勢，為鐵路運輸事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供保障。