（交通运输规划与管理专业论文）铁路局工务安全生产管理辅助决策系统研究.pdf

j 塞交煎鑫堂亟土坐位i 金塞生窑擅翌 中文摘要 “安全是铁路运输永恒的主题”，随着铁路列车第六次大面积提速，对行车设 备质量、安全管理提出了更高的要求。工务安全生产是铁路安全运输生产的重要 组成部分。为了加强工务安全生产管理，铁路工务部门开始逐步使用信息技术辅 助工务安全生产管理。本文在已有铁路工务安全生产管理信息化工作的基础上， 针对当前铁路工务安全生产管理信息化中存在的问题，结合实际情况探索了建设 铁路局工务安全生产管理辅助决策系统的新思路，对系统建设理论与方法进行了 深入研究。 在铁路工务安全生产管理辅助决策系统建设过程中，首先研究了不同格式数 据的整合问题，实现了数据的积累，为分析安全问题、设备隐患奠定了基础；然 后，研究了铁路局工务安全生产管理的业务流程，探索了闭环管理在铁路局工务 安全生产管理辅助决策系统中的应用，消除安全问题和设备隐患必须实现闭环； 最后，进行了铁路局工务安全生产管理辅助决策系统的总体设计和功能设计，并 在乌鲁木齐铁路局进行了验证。 关键词：铁路工务；安全管理；闭环管理；数据平台；辅助决策 分类号；u 2 1 6 a b s t r a c t s a f e t yi st h ep e r m a n e n tt o p i co fr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o mw i t ht h es i x t hs p e e d i n g - u p o fr a i l w a yt r a i n so nal a r g es c a l e ，t h e r ea r eh i g h e rr e q u i r e m e n t so nr a i l w a yt r a i n o p e r a t i o ne q u i p m e n tq u a l i t y a n ds a f e t y m a n a g e m e n t s a f e t y i n p r o d u c t i o n o f e n g i n e e r i n gd e p a r t m e n t i sa l l i m p o r t a n tp a r t o fs a f e t yi n t h ew h o l er a i l w a y t r a n s p o r t a t i o n t oi m p r o v es a f e t ym a n a g e m e n ti np r o d u c t i o no fe n g i n e e r i n gd e p a r t m e n t ， r a i l w a ye n g i n e e r i n gd e p a r t m e n th a v ea p p l i e di n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yi n t h es a f e t y m a n a g e m e n ti np r o d u c t i o ng r a d u a l l y a i m e da tt h ec u r r e n tp r o b l e m se x i s t si nt h e p r o g r e s so fi n f o r m a t i z a t i o no fr a i l w a ys a f e t ym a n a g e m e n t i np r o d u c t i o no fe n g i n e e r i n g d e p a r t m e n t , t h ee s s a yg r o p e dt h e n e ww a yo ft h ec o n s m l c t i o no fa s s i s t a n t d e c i s i o n - m a k i n gs y s t e ma b o u tr a i l w a ys a f e t ym a n a g e m e n ti np r o d u c t i o na n dm a d ed e e p s t u d yo nt h et h e o r ya n dm e t h o do fs y s t e mc o n s t r u c t i o nb a s e do ne x i s t e da c h i e v e m e n t s o fi n f o r m a t i z a t i o no fr a i l w a ys a f e t ym a n a g e m e n ti n p r o d u c t i o n o fe n g i n e e r i n g d e p a r t m e n t i nt h ep r o g r e s so ft h ec o n s t r u c t i o no fa s s i s t a n td e c i s i o n - m a k i n gs y s t e ma b o u t r a i l w a ys a f e t ym a n a g e m e n ti np r o d u c t i o no fr a i l w a ye n g i n e e r i n gd e p a r t m e n t ，t h ee s s a y f i r s ts t u d i e dt h ei n t e g r a t i o no fv a r i o u sf o r m a td a t aa n dr e a l i z e dt h ea c c u m u l a t i o no f t h e m , s ot h a tl a i dt h ef o u n d a t i o no fa n a l y s i so fs a f e t yp r o b l e m sa n de q u i p m e n th i d d e n d e f e c t t h e n , t h ee s s a ym a d er e s e a r c ho nt h ep r o c e s so fw o r ko fr a i l w a ys a f e t y m a n a g e m e n ti np r o d u c t i o no fr a i l w a ye n g i n e e r i n gd e p a r t m e n ta n dg r o p e dt h e a p p l i c a t i o no fc l o s e d - l o o pm a n a g e m e n ti na s s i s t a n td e c i s i o n - m a k i n gs y s t e ma b o u t r a i l w a ys a f e t ym a n a g e m e n t i n p r o d u c t i o no fr a i l w a ye n g i n e e r i n gd e p a r t m e n t c l o s e d - l o o pi sn e e d e dt oe l i m i n a t es a f e t yp r o b l e m sa n de q u i p m e n th i d d e nd e f e c t a n d l a s t , t h ee s s a ym a d eo v e r a l la n df u n c t i o n a ld e s i g no fa s s i s t a n td e c i s i o n - m a k i n gs y s t e m a b o u tr a i l w a ys a f e t ym a n a g e m e n ti np r o d u c t i o no fr a i l w a ye n g i n e e r i n gd e p a r t m e n t ，a n d i d e n t i f i e dt h es y s t e mi nw u l u m u q ir a i l w a yb u r e a u k e y w o r d s ：r a i l w a ye n g i n e e r i n gd e p a r t m e n t ；s a f e t ym a n a g e m e n t ；c l o s e d l o o p m a n a g e m e n t ；d a t ap l a t f o r m ；a s s i s t a n td e c i s i o n m a k i n g c l a s s n o ：u 2 16 致谢 在撰写论文的过程当中，本人得到了许多专家、老师及同学的无私帮助与支 持。首先，耍感谢我的导, ) i f 3 t u 仍奎老师。导师在学术上给予了我耐心的指导，在 论文的选题、资料的收集、难点的处理、进度的安排等诸多方面，都倾注了大量 的心血，正是在他不厌其烦的指导下，我最终完成了论文的写作。在北京交通大 学就读的两年多的时间里，刘老师为人师表，言传身教，注重培养我独立思考问 题的能力和独立解决问题的能力，为我同后的工作打下了坚实的基础：他渊博的 知识和严谨的治学态度也深深的影响着我，导师将是我一生学习的榜样，再次对 他表示我最诚挚的感谢。 此外，在论文写作的过程中，实验室的方圆老师、芮小平老师、廖军洪同学、 孙涛同学、刘俊同学、高雨峰同学、贾朝龙同学、李勇辉同学等给我提出了许多 建设性的意见，不少师长和同学给予了我真诚的帮助，在此表示衷心的感谢。 1 1 研究背景 1 绪论 铁路运输作为与人民群众生命财产息息相关的服务行业，安全始终是其永恒 主题和最大效益，铁道部刘志军部长在2 0 0 6 年3 月“在全路运输工作会议上的讲 话”中强调：始终坚持“安全第一”的思想不动摇，真正把安全工作放在运输工 作的首位来抓。抓好安全生产工作是铁路行业各级领导干部管理能力和水平的重 要体现。 安全管理是通过计划、组织、指挥、调节等职能的发挥来实现安全运输的目 标。铁路运输安全管理主要内容大致有十个方面【】： 1 ) 计划管理包括安全的长期总体规划、专项规划和短期目标的编制，组织 实施与统计等工作。 2 ) 信息管理信息就是安全，因为信息就是反映客观世界中各种事物的特征 和变化的组合，它可以减少我们对客观事物认识的不定度、未知度、疑义度、混 杂度。安全管理中的信息，可以帮助管理者清楚对不安全因素认识的不确定性， 提高预测和实现安全计划目标的动态管理能力。 3 ) 行政管理包括安全的管理体制，各级管理机构的设置与职责范围，安全 工作的政策、法规和规章制度的制定，安全工作组织领导的原则和方法等。 4 ) 劳动管理主要内容是合理地配备人员，合理地定员，合理地规定班制， 合理地定额，特别要不断理顺分配关系，这些都是直接制约安全的因素。 5 ) 财务管理在安全工作中对保证安全所必须的资金的筹集、调拨、使用、 结算、分配，是安全财务管理的重要内容。 6 ) 设备管理包括根据设备的性能和使用要求。合理地使用，防止不按操作 规程使用，及时地、经常地做好机器设备地养护工作。 7 ) 技术管理包括正确执行国家技术政策、标准和规程；为安全提供可靠的 技术依据和技术措施；充分发挥技术力量的作用，不断采用新的技术和手段。 8 ) 物资管理物资管理的任务就是经济合理地搞好物资供应。 9 ) 生活管理主要是努力解除运输生产第一线职工地后顾之忧，以旺盛地精 力投入生产，保证安全。 1 0 ) 行为管理在安全管理上运用行为科学，就是要明确对人的管理是一个 十分复杂的问题，除加强思想政治工作外，还应借助于行为科学的理论、原则和 方法。 此外，还有安全管理的基础工作，指在铁路运输安全的各项管理中，为实现 安全目标和各项安全管理职能，提供资料、信息、管理准则、管理手段和前提条 件【1 1 。 铁路运输各个部门都有和本部门业务内容相关的具体的安全管理内容，丽工 务是整个铁路运输的基础，工务安全生产管理对整个铁路运输至关重要，工务安 全生产管理是铁路运输安全管理的一个重要组成部分。“逐级负责、专业负责”是 安全生产的根本组织形式，“设备达标、入员素质达标”是安全生产的根本保障形 式，“管理监控机制、激励约束机制、合力保证机制”是安全生产的根本落实手段 翻。由此可见，工务安全生产管理包含的内容主要有： 1 ) 设备检测管理。 2 ) 施工管理。 3 ) 生产组织流程的科学管理。 4 ) 人员素质管理。 而目前国内的工务安全生产管理的主要问题是： 1 ) 既有线施工管理混乱1 2 】。“天窗”给点不足，行调给的“天窗”点不合适【m 。 施工组织不到位，实行无计划施工，抢点作业，组织无序，盲目乱干，安全责任 制不到位，安全监管不到位，施工人员素质参差不齐【1 8 1 。 2 ) 行车设备隐患突出【2 】。一些线路伤损钢轨、伤损道岔、失效轨枕大量存在， 有的区段线路失修，晃车处所、路基病害严型嘲。 3 ) 职工违章违纪严重【2 】。不按规定办事，安全思想淡薄，干部作风不实，有 检查无问题，有问题不整改，安全活动的内容没有针对性，虚构、编造检查记录旧。 4 ) 信息化水平低，在利用信息化手段和生产数据指导安全生产方面比较薄弱。 设备检测数据的作用没有得到充分的发挥。生产流程没有数字化没有充分的利用 计算机和网络化手段，信息多数通过纸面或电话方式在各级领导和职工中交流， 严重影响安全管理的效率和效果 2 0 0 5 年1 月，为适应铁路跨越式发展新形势的需要，进一步加快信息化建设， 提高信息化水平，铁道都发布了铁路信息化总体规划，规划中提出：以运输组 织、客货营销、经营管理为信息化建设重点，加强基础建设，整合既有资源，经 过5 1 0 年的努力，在东部地区和六大于线基本建成中国特色的铁路运输信息系统， 至2 0 2 0 年在全路建成技术先进、结构合理、功能完善、管理科学、经济适用、安 全可靠、具有中国特色的智能运输信息系统，其总体水平跃居世界先进行列田其 中，救援指挥系统、安全管理信息系统为运输组织信息化建设方面的一个重要内 容，而工务安全生产管理信息系统又是安全管理信息系统的一个重要部分。 2 铁路工务安全生产的基本任务是保持线路设备完整和质量均衡，使列车以规 定速度安全、平稳和不间断的运行，并尽量延长设备的使用寿命。在工务部门日 常的线桥设备养护维修和管理过程中产生了大量的检测数据、维修数据、设备数 据、列车通过总重及其它轨道相关数据，这些数据在生产一线的日常管理实践中 一直起着指导工务部门设备维修的核心作用，并且在运用过程中结合安全生产管 理的实践活动产生许多新的管理理念，这些新的理念在不同时期都曾对铁路工务 部门管理工作的完善起着积极的推动作用。路内各单位对这些数据的管理和利用 方面也都做过相关研究，在莱些单项或几个单项上获得了一定的突破，但是利用 这些海量数据建立全面、系统的数据库并结合工务安全生产管理的业务流程研发 工务安全生产管理系统上始终没有取得实质性进展。本文的主要研究内容就是如 何利用工务安全生产中产生的检测数据、维修数据、设备数据等数据构建铁路局 层面的工务安全生产管理辅助决策系统。 1 2 工务安全生产管理辅助决策系统研究现状 利用计算机进行工务安全生产管理的辅助决策是工务安全生产管理方面的关 注热点，国内外进行了大量的研究。有的是针对某种检测数据( 比如轨道检查车 检测数据、机车动态检测仪检测数据等) 对线路质量状态进行分析，有的是针对 维修计划制定或维修计划实施等。工务安全生产管理辅助决策信息系统的主要任 务是辅助找出和消灭安全问题和设备隐患。找出安全问题和设备隐患是指通过分 析各种检测数据找出超限处所重点地段；消灭线路安全问题和设备隐患是指养护 维修工作。 1 2 1 国外现状 国外自7 0 年代初开始应用计算机研发工务安全生产辅助决策系统，有代表性 的如下： 1 ) 英国的m a p p a s ( 轨道养护、轨道更新计划决策、费用估算支持系统) 一 一用统计方法分析轨道破坏现象，基于技术经济分析模型，评价轨道养护维修方 案，决策钢轨更换费用最小的更换周期等i s 。 2 ) 德国的s y s 踟y n a m i c s ( 轨道养护、轨道更新计划决策支持系统) 基于动态系统理论，进行长期的经济、技术相互作用仿真嗍。 3 ) 日本于1 9 7 5 年运行新干线信息管理系统s m i s 。该系统分为轨道维修状态 管理、轨道材料管理、轨道工程计算3 部分。东海道新干线将s m i s 改为p i n n d a 并在此基础上开发了东海道新干线轨道管理系统t o s m a 8 1 。 4 ) 1 9 9 6 年西欧铁路联盟u i c 的欧洲铁道研究所e r r i 得到1 0 个国家的协助， 开始开发e c o t r a c k ( e c o n o m i c a lt r a c k ) 并于1 9 9 8 年1 2 月完成了程序的编制。 e c o t r a c k 有以下特征婵】： ( 1 ) 使用范围为3 0 0 0 5 0 0 0 k m 的铁路网络的维修计划； ( 2 ) 适用于既有线、高速线、重载线路； ( 3 ) 可分别统计2 0 0 、5 0 0 、1 0 0 0 m 等一定长度的各种数据； ( 4 ) 对各种资源( 材料、养护) 进行最佳配置； ( 5 ) 是基于养护专家的知识和经验而开发的专家系统； ( 6 ) 运行，i n d o w s 平台下。除此之外，还将开发道信管理系统 ( e c o t c h ) 、桥梁管理系统( e c o b r i g d e ) ，接触网管理系统 ( e c o c a ：r e n a r y ) ，路基管理系统( e c o s o i l ) 。 5 ) 美国联邦铁路管理局( f i 法) 依靠轨道自动检测数据，使总部和地区管理 人员能够对铁路部门执行联邦轨道安全标准的现状进行监督和评价，提出铁路的 安全趋势，建立集中的轨道数据管理系统( t d m s ) 档案，为专业安全研究提供支 持。并为检查员提供了数字式轨道笔记本( d t n ) 、手提式轨道加载装置( p t s f ) 、 遥控监视器、轨道数据自动校对系统( a t d a s ) 等专用工具【9 】。 6 ) 瑞士工务一体化管理系统以轨道检查车和计算机为主要数据来源和处理工 具。在进行线路维护决策时，首先通过轨道检查车等检测设备获取数据资料，如 线路几何状态、设备状态、维护设备、作业质量以及有关的线路和运营条件，然 后经过计算机自动处理，对线路总体状态作出评判，并迅速制定出某段线路的修 程计划，供决策人员参考。当维护工作完成时，计算机又将新的检测数据输入， 并更换掉老的数据，以备下一次决策时使用。在每次决策前，计算机除提供参考 的维护计划外，还同时提供决策的效益预测。在维护工作结束后，计算机对实际 的效益进行分析以便下一次决策时参考峨 1 2 2 国内现状 从8 0 年代开始，我国铁路工务部门就已起步利用计算机技术和其他先进的技 术对工务系统的设备、资源、检查数据进行有效管理，并开发出一些有实用价值 的软件系统。如：拍摄线路录像，制作录像点播系统，可以在计算机上进行检索、 反映线路基础设施的电子地图；工务设备台帐数据库、管理软件p 狮v f i s ；轨道检 查车数据分析软件( 如由铁道部基础设施检测中心开发的分析四型轨道检查车数 据的工务维修管理信息系统、从国外引进的分析五型轨道检查车数据的w j 玎d b c 4 软件等) ；分析处理i t m a - 1 型智能型轨道检测仪的数据分析软件，该软件将检测 的轨道几何尺寸数据进行简要分析；由北京三岭公司开发的分析处理机车动态检 测仪检测数据的机车轨道动态检测仪分析软件等闸 进入9 0 年代，有关路局为了利用计算机技术提高管理水平，对铁路线路设备 进行网络式管理，开发了有关的系统。如：柳州铁路局工务处的“工务综合信息 管理系统”；为了配合广深准高速的运行，上海铁道大学、广州铁路集团公司科研 所和广深工务段联合开发了“广深准高速线路养护维修计算机管理系统”，并在广 深线使用了该系统，得到好评。应用系统的t q i 综合分析，减少了大型养路机械 盲目作业地段，有效地提高了作业的准确性，降低了养修成本并提高了消除线路 病害的反应速度嗍；西安铁路局工务安全生产管理信息系统，该系统不仅通过设备 台帐能全面的了解设备状况，而且能及时、准确地掌握各车间、班组的生产进度， 所产生的问题，在发生事故时，领导可在网上及时了解事故现场情况，制定最佳 抢险方案。还减少了工区、领工区往来于段机关传送报表而发生的差旅费及报表 成本，促进了工务安全生产作业的标准化和管理的科学化【1 2 】。 1 2 3 存在问题 随着设备检测技术的进步和计算机技术的进步，现有的工务安全生产管理辅 助决策系统需要进一步的发展和进步以满足工务安全生产管理的需要，目前工务 安全生产管理辅助决策系统存在的问题主要有： 1 ) 检测数据、维修数据及其它工务安全生产业务数据在使用过程中单一，数 据标准不统一，缺乏对各种检测数据、设备数据、维修数据及其它工务安全生产 业务数据的整合，没有建立综合数据平台。 2 ) 就检测数据而言，没有将各种历史检测数据形成数据库，进行数据积累， 仅限于对单种单次检测数据的分析【8 】。比如轨道检查车数据是通过轨道检查车自 带的数据处理软件取得，主要向工务部门提供曲线数据、超限数据、t q i 数据和公 里小结报告。而原始记录没有得到积累，也没有得到更深入的应用，造成了资源 上的浪费【l l 】。 3 ) 国内外开发的工务安全生产管理软件系统，多以报表台帐数据管理为主， 对安全分析不够，辅助决策功能薄弱。 4 ) 现有系统对大型养护作业机械的作业质量无法进行有效判别哺j 。 5 ) 目前和日常业务流程结合的软件国内国外还很少，工务安全生产管理信息 系统多侧重一个方面，即要么侧重数据分析要么侧重施工管理，而没有注重完整 的生产管理流程，检测和施工相互作用关系不密切，没有形成完全意义上数字化 的工务安全生产闭环管理体系。 1 3 论文的主要研究内容及组织结构 本论文针对目前铁路工务信息系统发展中存在的一些问题，提出了基于工务 综合数据管理平台和闭环管理思想的工务安全生产辅助决策系统的理论方法、指 导思想、总体架构、功能设计。论文主要研究内容如下： 第一、二章，根据国内外工务安全生产管理及工务信息系统现状，提出构建 铁路工务安全生产辅助决策系统的可行性和必要性，阐述该系统对铁路工务安全 生产管理的重要作用。 第三章，重点研究构建工务安全生产辅助决策系统的理论方法及铁路局工务 安全生产管理的业务流程，包括工务安全生产管理综合数据平台的建设、基于综 合数据平台的检测数据分析方法、基于综合数据平台维修数据分析方法及工务安 全生产闭环管理思想。如何在综合数据平台的基础上发现安全问题和事故隐患， 如何在综合数据平台的基础上进行各类维修的管理，如何将闭环管理的思想应用 于工务安全生产管理是本章和本文的主要研究内容。 第四章，阐述基于数据仓库和闭环管理思想的铁路工务安全生产辅助决策系 统的指导思想、建设目标、系统体系结构、软硬件平台及总体功能模块 第五章，针对系统设计目标，对系统进行详细模块设计。 第六章，介绍具体实施案例。 第七章，总结本论文的创新点和不足，展望本论文今后需要继续研究的问题。 6 2 建设工务安全生产管理辅助决策系统的必要性和可行性 2 1 必要性 “安全是铁路运输永恒的主题”，并且随着铁路列车第六次大面积提速，对 行车设备质量、安全管理提出了更高的要求。列车不断提速，设备的变化规律也 在变化，仅靠以往经验已不可靠。在列车提速的同时。铁路新线也在大规模建设， 既有线改造的施工量也很大，流程上往往行不成闭环。保证安全生产是工务部门 的基本职责口0 】，如何有效地发现设备隐患、消灭安全问题，并在实际的工务安全 生产管理过程中实现闭环控制，使线路检测和养护维修有效地互相作用是安全生 产管理的核心问题。 海量数据只靠人工管理无法解决，发现线路安全问题、设备隐患、准确把握 轨道质量状态，必须从线路动、静念检测数据入手，建立工务安全生产综合数据 平台把握轨道质量状态指导各类施工并在实际的生产流程中实现闭环控制，必 须将检测数据和维修数据、静态台帐数据、业务数据、多媒体数据进行整合。这 就要求我们必须首先构建一个综合数据平台，然后在整合各类数据的基础上，深 入地利用和分析检测数据、维修数据。 在铁路工务检测数据管理与分析系统中，检测数据、维修数据的搜集、积累 是核心。系统采用i n t e 】m e t 网络技术、大型数据库( o r a c l e ) 技术、w e b g i s 技术 以及b s 网络体系结构，实现了铁路各种动态检测( 机车动态检测车仪、轨道检 查车、添乘仪) 数据、静态检测( 智能检测仪) 数据、钢轨探伤数据、大中修数 据、线路维修数据、业务数据( 列车运行速度、通过总重等) 、多媒体数据( 录像、 照片等) 以及线路设备台帐数据的采集、存储和管理。 通过对检测数据的分析，找出超限处所、线路质量较为薄弱的重点区段以辅 助制定临时维修、经常保养、综合维修及大中修计划。通过对维修数据的分析， 全面的把握维修的情况，分析维修兑现情况和维修的质量。从而为工务安全生产 管理提供了有力的辅助支持。 本论文正是以辅助工务安全生产管理为目标，从保证铁路安全出发，利用检 测数据、维修数据、静态台帐数据来综合指导工务安全生产。 2 2 可行性 1 ) 铁路工务日常生产中已经试用或大面积普及了各种动、静态轨道检测设备 7 和手段( 如轨道检查车、机车动念检测仪、添乘仪等) ，提供了大量轨道几何尺寸 数据，施工生产过程中也产生了大量的施工生产数据。这些生产数据为构建工务 安全生产管理辅助决策系统提供了数据支持。 轨道检测包括轨道几何尺寸检测及轨道结构各部件状态检测两部分内容。轨 道几何尺寸检测分为静态检测和动态检测。几何尺寸静态检测包括线路和道岔几 何尺寸检测，线路几何尺寸检测又分为直线和曲线轨道检测。直线轨道检测的轨 道几何尺寸主要有：轨距、水平( 含三角坑或线路扭曲) 、方向及高低。曲线轨道 检测的项目有：轨距( 含轨距加宽) 、水平( 含外轨超高、缓和曲线超高顺坡、三 角坑或线路扭曲) 、衄线正矢及高低。 目前，铁路上已经采用了多种轨道几何尺寸检测设备，如轨道检查车、机车 动态检测仪、添乘仪、轨检仪、钢轨探伤仪并且这些检测设备精度高，能够提供 详细的轨道几何尺寸检测数据或钢轨的伤损情况，为轨道质量状态分析提供了检 测数据来源。如智能检测仪的检测精度已经达到每0 6 2 5 米产生一条轨道几何尺寸 检测记录，轨道检查车能够为轨道质量状态动态分析在车速为1 2 0 公里d , 时( 轨道 检查车每2 0 毫秒采集一次数据) 的速度下每o 6 2 5 米提供一条几何尺寸检测记录。 养护维修生产中也产生大量的历史维修数据的同时中也产生了大量的检测数 据( 回检数据) ，因为每次维修完毕后，都要对维修情况进行回检以便对维修质量 进行评定 2 ) 铁路工务部门已经建立了大量的面向不同应用的m i s 系统，这些系统为构 建工务安全生产管理辅助决策系统提供了业务数据来源。 工务部门的p w m i s ( p e r m a n e n t w a y m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o n s y s t e m ) 是工务 方面比较有代表性的信息系统，是由铁道部运输局基础都组织，由部信息技术中 心牵头，北京交通大学、路局工务和电子部门共同参与研发的【16 】。p w m i s 对工务 设备静态台帐制定了严格的编码标准，目前全路各工务部门的设备台帐都是根据 p w m i s 制定的编码标准进行录入的。此外，不同的铁路局的工务部门都相继开发 了跟自己业务具体相关的信息系统，这些系统中也积累了大量的业务数据。 3 ) 信息技术的发展为建设工务安全生产管理辅助决策系统提供了保证。随着 数据仓库、o l a p ( o n l i n e a n a l y s i s p r o c e s s ) 技术、d m ( d a t a m i n i n g ) 技术、w e b g i s 技术的发展，为我们对海量检测数据、业务数据统一存储、管理、积累、数据分 析、规律寻找提供了强有力的工具。 4 ) 工务部门自身的安全管理同趋完善和有效，无论是安全管理理念还是安全 管理手段都更加规范，这为构建工务安全生产管理辅助决策系统提供了应用环境 支持。 8 3 建设工务安全生产管理辅助决策系统的理论方法 3 1 工务安全生产管理综合数据平台的建设 3 1 1 数据指导安全生产管理是数据平台的主要设计思想 引发工务事故的主要因素之一是设备因素。设备因素有：产品不合格、设备 不均衡、不配套，设备之间组合几何尺寸及强度不足等【2 0 】。而只有通过检测才能 发现设备存在的问题。在检测设备不先进的时代，线路的检测几乎全靠铁路工人 手工进行的，效率极低，往往一天也检测不了几公里。随着检测设备的逐步研发 和检测精度的不断提高，铁路各工务单位开始广泛应用先进的检测设备，比如各 铁路局已经大面积使用了轨道检查车，再比如乌鲁木齐铁路局全局范围内使用轨 检仪。这些检测设备在检测时产生了大量的检测数据，与检测设备相配套的数据 处理软件对检测数据进行了相对简单的分析，比如机车动态检测仪的配套软件直 接就分析出一二三四级超限点。但各种检测手段产生的检测数据相对独立，以往 的数据分析只是利用检测设备的配套软件进行简单分析，没有进行综合的考虑分 析。而每种检测设备都有自己的优点，比如机车动态检测仪的检测频次高，轨道 检查车和轨检仪的检测项目全面，因此应对它们的检测数据综合考虑分析以更全 面的把握线路状况只有这样才能充分的发挥各种检测手段的检测效果，因此就 需要对各种动静态检测数据利用数据库技术进行整合。另一方面，铁路上往往是 只使用单次的检测数据而忽略了历史检测数据的价值或者希望利用历史检测数据 以便对设备质量状况有更深入的把握但没有利用先进的信息化手段，要发挥历史 检测数据的作用就需要对其进行积累、分析，只有这样才能纵向地把握设备质量 情况把握工务各单位地生产效果。 在把握设备质量情况的基础上要对线路状况不良的区段进行各类维修或者安 排大中修。在各类维修和大中修生产中，产生大量的生产数据如：维修计划、大 中修计划、天窗计划、维修后回检数据、维修计划兑现情况等。这些生产数据直 接反映施工的质量，反映施工的落实情况。 显而易见，检测数据、维修数据是平台数据的最重要来源，数据平台要围绕 检测数据和维修数据，为实现对工务安全生产的科学管理奠定基础。 3 1 2 数据仓库解决方案是平台建设的基础 9 自9 0 年代开始，随着数据仓库理论研究不断深入、技术应用日益广泛，越来 越多的企业开始认识到数据仓库的价值和作用：数据仓库可以将企业各环节、各 部门的大量数据转换为有用和可靠的信息；数据仓库为企业提供了一个统一的、 高质量的数据平台，它已成为各种数据分析的基础；通过与查询报表、多维分析、 数据挖掘等多种分析技术的结合应用，数据仓库在辅助企业决策( d s s ) 中发挥着 越来越重要的作用【1 4 】。 数据仓库的思想形成于8 0 年代末，并在9 0 年代得到不断发展和完善。根据 数据仓库概念的首创者w h 1 1 3 1 1 1 0 1 3 的定义，数据仓库( d a m w a r e h o u s e ) 是“面向 主题的、集成的、稳定的、与时间相关的数据的集合，它用于支持管理决策的制 定过程。”( 1 9 9 3 ) 这一定义至今被认为是最为权威的数据仓库定义，它比较全面 的概括了数据仓库的特征，这些特征主要包括以下几个方面i i 卅： 1 ) 数据仓库是面向主题的。与传统数据库系统面向应用不同，数据仓库是围 绕主题来组织数据，如客户、供应商、产品、销售、利润等，每个主题对应一个 内涵明确的客观分析领域，按主题组织数据，反映了按主题开展决策分析对数据 的要求。 2 ) 数据仓库是集成的。数据仓库通过对各种系统的数据进行重新组织和集中 存储，实现了对不同格式和重复内容的数据的统一，从而为决策分析提供了一致 的高质量的数据来源。 3 ) 数据仓库的数据是与时间相关的。首先，数据仓库数据都包含时间项，标 明了该数据的历史时期；其次，数据仓库数据是一系列的数据“写照”，反映不同 时期的业务变化，其有效性和准确性与时间相关；最后，为了满足决策支持对趋 势和时间序列等分析的要求，数据仓库存储有长期的历史数据。 4 ) 数据仓库是稳定的。在事务处理系统中，数据库需要经常更新数据，如记 录的插入、删除、修改等，而数据仓库不进行实时的数据更新，只进行定期的数 据装入，其数据一经确定，则很少变更。数据的变化反映为新数据被补充到数据 仓库，而不是替代原数据，这样确保了数据的稳定性，符合决策分析的要求。 数据库系统作为数据管理手段，主要用于事务处理，尽管数据库在事务处理 方面获得了巨大成功，但它对分析处理的支持一直不能令人满意，尤其是当以业 务处理为主的联机事务处理( o l l p ) 应用与以分析处理为主的d s s 应用共存于同 一个数据库系统中时，这两种类型的处理发生了明显的冲突【l 纠。 平台将以现行各信息系统收集的数据为基础，为铁路工务人员提供决策支持。 平台的基本特点有：数据来源于多个数据源；响应时间合理；用户主要是铁路工 务各级单位的员工，为他们提供生产数据维护、查询和统计分析操作；在用户之 间实现信息共享：用户可以在其权限范围内获得其所需的数据和信息，不受物理 1 0 位置限制。由此可以看出，平台是典型的联机分析处理系统。由于事务处理和分 析处理有着本质的不同，直接使用事务处理环境来支持d s s 存在很多不足，甚至 是行不通的，因此以数据仓库技术构建平台是必然的选择。 3 ，1 3 工务安全生产管理辅助决策系统涉及数据的分类 工务安全生产管理辅助决策系统涉及的数据主要有以下几类：检测数据、维 修数据、设备技术数据、人员数据等。 轨道检测包括轨道几何尺寸检测及轨道结构各部件状态检测两部分内容。轨 道检测是轨道科学合理维护的基础，同时也为轨道结构设计及各有关维护标准制 订提供试验依据【4 】。轨道几何尺寸检测分为静态检测和动态检测。静态检测利用手 工检测工具沿线路逐点进行检测；动态检测则以轨道检查车、机车机车动态检测 仪、添乘仪、人工添乘以及检钡8 钢轨伤损状态的钢轨探伤车定期对轨道进行检测。 检测数据分类如图3 1 所示： 图3 1 检测数据分类 f ；9 3 - 1c l a s s i f i c a t i o no f m b a s u r c m c n td a t a 1 2 维修包括大中修和维修，维修包括综合维修、经常保养和临时补修。维修数据 主要有维修计划数据和维修兑现数据，维修数据分类如图3 2 所示 设备技术数据主要是设备台帐数据，包括钢轨、轨枕、道床、路基、曲线、 道岔、车站等台帐数据。 人员数据主要是工务部门的人员数据，其中详细描述各级领导和职工的职务、 使用系统的权限等信息。 图3 - 2 维修数据分类 f i 9 3 - 2c l a s s i f i c a t i o no fm a i n t e n a n c e 出| l a 3 2 工务安全生产闭环管理 3 2 1 闭环管理思想概述 从组织流程上强化工务安全管理也是国内外工务安全生产管理的研究重点。 例如日本的铁路企业就非常重视组织机构的合理性，他们“研究组织机构上有无 缺陷，来考虑如何促使人与机器的最佳结合【2 l 】，。在国内，兰州西工务段从2 0 0 3 年开始实际探索，加强一定反馈环节，形成了始端对末端有强烈影响和作用，末 端对始端有明显反影响和反作用的“闭环”管理落实机制 7 】；兰卅i 铁路局在工务 施工管理方面实行“对路局负责的施工实行分级授权控制，通过闭环管理，实现 对全局施工安全的有效控制【聊”。 1 - 务安全生产闭环管理重在抓落实，是保证工务 安全生产的有效的管理理念。 闭环控制，从输出量变化取出控制信号作为比较量反馈给输入端控制输入量， 自动控制通常是闭环控制。闭环控制系统，是将系统的被控变量反馈到输入端， 并与参考输入相比较，产生一个误差信号，加到控制器上，使输出改变，从而减 小系统误差，达到实现精确控制的目的嘲。闭环管理是从自动化控制理论中的闭环 控制派生出的一个管理理念。 所谓的闭环管理指的是，一个问题发生，只有进行了有效解决后，才能算是 善始善终。闭环管理的目的是要绝对避免一个故障出现，解决问题时互相推诿以 致不了了之的情况发生，最大限度的排除事故隐患。所谓“闭环”安全管理方法， 是将特定的工作单元，用系统的管理手段，按照时间和过程的先后顺序，构成一 个连续、封闭、回路的管理环路形成有效的安全管理、监督、保证体系。其中， 特定的工作单元可以是一个部门、班组、岗位或某个作业流程；系统的管理手段 是指业已建立的比较科学的管理制度及管理方法；时间和过程是指工作单元内完 成一班或一项工作的全部过程；工作单元内完成一班或一项工作的每个过程称为 节点；而由各个节点构成的连续、封闭、回路的环路则称为“闭环”【7 1 。 3 2 2 铁路局工务安全生产四级管理体制 铁路局工务安全生产管理体制分为四级【5 】： 1 ) r 务处 工务处是铁路局工务系统业务主管部门，主要负责全局线桥设备大维修计划 的编制，线桥规章及标准制定和落实，大中修施工质量监察及工程验收，防洪、 林业绿化以及工务设备等其他日常管理工作。 铁路设备的日常检查与保养由工务段完成，为了保证线桥设备大修工作的顺 利进行，铁路局还成立线路工程( 大修) 段、桥隧工程( 大修) 段。为了保证特 大桥的维修保养，可设桥工处( 段) 或管理处。另外，铁路局还设有轨道检查车 ( 检查线路设备病害，指导线路维修工作) 、桥梁鉴定队、工务勘查设计所、大修 设计组、轨道车和钢轨探伤组、机械化养路段、长轨段、石场、林业管理所、工 务设备修理厂等机构负责专项工作。 2 ) 段 随着铁路线路养、修分开管理体制和机械化施工的施行，传统意义上工务段 和大修段的概念分离成：工务段、机械化养路段和大修段。 工务段是工务部门的基层生产单位，其主要任务是经常保持线路设备处于完 整和良好状态，保证铁路运输的安全畅通。其主要职责是切实掌握线路设备的变 化规律，制定有效的改善措施，安排好整治病害、综合维修和紧急养护。同时按 计划完成规定的线路中修和各项段办大修任务，以改善和提高线路设备状态，保 持设备质量的均衡良好。工务段主要负责线路的检查、保养和临修。 目前，工务养护由原来的手工作业人海战术转变为机械化作业，线、桥、枕 的维修全部使用大中型机械设备，大幅度提高了综合施工能力和机械化程度。同 时由于新技术、新设备的广泛使用，线路大修逐步向无缝线路铺设过渡，原有的 大修施工模式逐渐发生变化，生产结构进行了调整，于是大型养路机械段便应运 而生。线路大、中、维修由路局工务处安排，养路机械段承担施工。机械化线路 维修段进行综合维修时，工务段、电务段等应予以配合。 大修段是工务系统的一支“野战军”，它与工务段构成工务工作的两翼，在工 务工作中起着重要的作用。大修段的主要任务是：改善和提高轨道结构强度，实 现全线等强配套，为提高铁路的运输能力和线路设备的良性循环而服务。大修段 的设置基本上是一个铁路局设置一个。 3 ) 领工区和工区 工务段下设的养护维修组织有：线路颁工区、桥梁领工区、综合颁工区，每 一线路领工区再设若干工区或机械化维修工队，分别负责管辖范围内的线路维修 检查、保养工作；桥梁领工区下设若干桥梁工区i 有人看守道口数量较多且比较 集中的地区，设道口领工区，或设由养路领工区领导的道口工区，探伤领工区或 探伤工区；对专业性较强且工作量较大的工作，应设有由工务段直接领导的专业 工队。有大隧道和隧道较多的工务段，还应设置隧道通风和照明工区。山区铁路 可设路基领工区和路基工区，负责路基维修和路基病害的整治工作，而由养路工 区负责整修路肩、清除杂草和疏通测沟工作。其他铁路不设路基工区时。按照铁 路路基大修维修规则的规定，由养路工区负责路基维修、检查和巡守工作。 1 6 养修分开是我国铁路线路维修组织管理发展的趋势，养修分开组织形式： ( 1 ) 机械化线路维修段负责综合维修的大型机械作业，工务段配合施工，并 且负责其他作业项目，以及经常保养和临时补修。 ( 2 ) 工务段直接领导的机械化维修队负责综合维修，养路领工区负责经常保 养和临时补修。 c 3 ) 养路领工区下设1 个机械化工队和6 8 个保养工区，机械化工队负责 综合维修，保养工区负责经常保养和临时补修。 目前比较推崇的方案是工务段主要负责线路的检查、保养和临时补修，线路 大、中、维修由路局工务处安排，养路机械段承担施工。 3 2 3 工务安全生产业务流程闭环管理 工务安全生产闭环管理遵循检查、整治、回检、复核、考核的大闭环，检查 整治等是其大闭环中的一环，每一环本身也构成一个小的闭环。 调度主要起“联络线”的作用。对于段及段以下的检查者发现问题后，立即 通知段调度，并填写相应的表格。由段调度通知整改单位并督促。整治完毕后， 整治单位向段调度上报整改信息，段调度再负责向检查者汇报具体情况，检查者 进行回检复核整治的质量情况。对于段以上的检查发现的问题，段调度通知整改 单位，整改完后，段指派技术室、安全室人员回检复核整治的质量情况。 不同的检测手段有不同的检测周期，例如，按照某些铁路局的规定，机车动 态检测仪每天都要检查一遍，轨道检查车每个月要检查两遍，轨检仪每个月要检 查完整的两遍。这些检查是否按照规定的检查频次完成，完成的质量怎样，这些 都是千部职工考核的主要依据。工务处考核段，段考核领工区，领工区考核工区， 这样就在设备检查中实现了环环相扣的设备检查小闭环。 检查发现问题是前提，关键是对检查发现的问题予以整改。现场遵循“谁检 查，谁负责”的原则，即检查者是整改质量的复核者。对于超过整改期限的，检 查者要通过调度督促整改单位。在整改过程中，每