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摘要：文章從大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐出發(fā)，探討分析了大數(shù)據(jù)技術(shù)在鐵路安全管理中的應(yīng)用價(jià)值。首先著眼于鐵路安全管理，簡(jiǎn)要分析其數(shù)據(jù)特征，并以鐵路安全管理環(huán)節(jié)為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)要探討了鐵路安全管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路，并對(duì)大數(shù)據(jù)在鐵路安全管理中的具體應(yīng)用做出總結(jié)，希望有所指導(dǎo)和幫助。

關(guān)鍵詞：鐵路安全管理；大數(shù)據(jù)技術(shù)；數(shù)據(jù)特征；設(shè)計(jì)方案；應(yīng)用價(jià)值

在我國(guó)交通系統(tǒng)的基本框架中，鐵路是最為核心的一部分，我國(guó)客貨運(yùn)量的大部分運(yùn)載量都由鐵路干線所承載。因此，鐵路對(duì)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著極為重要的意義。縱觀全世界，我國(guó)鐵路通車(chē)?yán)锍獭④?chē)輛以及運(yùn)載量均居于首位，所以安全管理成為我國(guó)鐵路運(yùn)輸管理工作的重中之重，鐵路安全管理工作責(zé)任大、任務(wù)重，更離不開(kāi)大量的資源投入。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，利用以大數(shù)據(jù)技術(shù)為代表的信息科技開(kāi)展鐵路安全管理工作，能夠推動(dòng)鐵路安全管理實(shí)現(xiàn)智能化、安全化以及高效化的管理目標(biāo)，同時(shí)還可以提升鐵路管理部門(mén)工作效率，減輕工作人員工作負(fù)擔(dān)。在當(dāng)今大數(shù)據(jù)時(shí)代背景下，數(shù)據(jù)分析技術(shù)有力的支持了鐵路運(yùn)輸安全運(yùn)行管理，為鐵路安全管理決策的制訂提供必要的參考，而鐵路安全管理數(shù)據(jù)信息來(lái)源的維度與深度也將對(duì)數(shù)據(jù)分析結(jié)果產(chǎn)生直接影響。

1我國(guó)鐵路安全監(jiān)管的數(shù)據(jù)應(yīng)用現(xiàn)狀

在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)信息行業(yè)快速發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新日新月異，以云計(jì)算以及大數(shù)據(jù)技術(shù)為代表的新時(shí)代信息技術(shù)廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)之中，基于這些技術(shù)所設(shè)計(jì)出的信息管理系統(tǒng)開(kāi)始在各個(gè)領(lǐng)域得到大規(guī)模應(yīng)用。鐵路安全管理是我國(guó)交通行業(yè)安全管理的重點(diǎn)領(lǐng)域，每年都會(huì)產(chǎn)生極其龐大的數(shù)據(jù)信息。隨著我國(guó)交通運(yùn)輸部和鐵路管理局逐步深入推行鐵路安全管理信息化，我國(guó)鐵路信息系統(tǒng)建設(shè)逐步完善，其覆蓋了包括事故調(diào)查處理、鐵路風(fēng)險(xiǎn)管理、鐵路應(yīng)急救援以及干部安全履職等業(yè)務(wù)在內(nèi)的安全管理框架，有力推動(dòng)了鐵路安全監(jiān)督管理工作的進(jìn)行，從而確保鐵路業(yè)務(wù)的順利開(kāi)展。然而，分析我國(guó)鐵路安全管理現(xiàn)狀不難發(fā)現(xiàn)，這些應(yīng)用系統(tǒng)大多分散建設(shè)，存在較多的信息孤島，導(dǎo)致信息共享效率偏低，資源綜合利用率偏低等應(yīng)用難題。尤其是這些系統(tǒng)運(yùn)行多年以后產(chǎn)生了極其龐大的歷史數(shù)據(jù)，而相關(guān)技術(shù)手段和數(shù)據(jù)分析方法的缺失導(dǎo)致很多有價(jià)值的信息數(shù)據(jù)得不到充分的挖掘和應(yīng)用。

2鐵路安全管理數(shù)據(jù)特征

2.1管理數(shù)據(jù)量極其龐大

就現(xiàn)階段鐵路安全領(lǐng)域來(lái)看，設(shè)計(jì)者們根據(jù)其中專(zhuān)業(yè)的差異所建立起來(lái)的安全監(jiān)控系統(tǒng)已多達(dá)數(shù)十種，其中包括車(chē)輛安全監(jiān)控以及車(chē)站安檢系統(tǒng)等。隨著此類(lèi)監(jiān)控系統(tǒng)的投入使用，在經(jīng)過(guò)數(shù)年的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)后，其產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息量龐大到堪稱(chēng)恐怖，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量已經(jīng)不能再用GB級(jí)別來(lái)衡量，而是達(dá)到了PB級(jí)別。以“5T”系統(tǒng)為例，鑒于貨車(chē)運(yùn)行故障動(dòng)態(tài)圖像檢測(cè)系統(tǒng)采集了各種各樣的圖像信息，所以該系統(tǒng)制造出的信息數(shù)據(jù)量極為龐大，通常一趟列車(chē)單程通過(guò)時(shí)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息量為700~800MB。在高速鐵路管理體系中，綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量更為龐大，因?yàn)楸O(jiān)控對(duì)象比較多，所以每年產(chǎn)生的信息數(shù)據(jù)量已經(jīng)接近150PB。由此來(lái)看，當(dāng)今時(shí)代背景下的鐵路安全管理中，其數(shù)據(jù)管理明顯具有大規(guī)模的特征。

2.2安全數(shù)據(jù)內(nèi)容繁多

鐵路安全數(shù)據(jù)內(nèi)容繁多主要是來(lái)源多，而且格式比較豐富，既產(chǎn)生了普通的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，而且還又包括龐大的半結(jié)構(gòu)化以及非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。在整個(gè)安全管理監(jiān)控框架中同時(shí)有多個(gè)專(zhuān)業(yè)業(yè)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，而這些業(yè)務(wù)系統(tǒng)所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)信息也同樣存在差異，有的產(chǎn)生紙質(zhì)數(shù)據(jù)，有的產(chǎn)生視頻數(shù)據(jù)，有的包含各種“geo”“iic”格式的軌檢車(chē)數(shù)據(jù)，也有的涉及到部分CAD數(shù)據(jù)以及視頻監(jiān)控錄音等。另外，不同數(shù)據(jù)信息之間也存在緊密聯(lián)系，例如天氣以及地震數(shù)據(jù)也同樣被引入鐵路安全管理系統(tǒng)中來(lái)，這些安全管理數(shù)據(jù)之間存在緊密的關(guān)聯(lián)性，通過(guò)關(guān)聯(lián)分析可以為列車(chē)運(yùn)維安全提供必要的支持。

2.3具有極高的數(shù)據(jù)價(jià)值

鐵路安全數(shù)據(jù)價(jià)值極高，鐵路運(yùn)營(yíng)部門(mén)首先可以利用鐵路安全數(shù)據(jù)展開(kāi)統(tǒng)一分析和計(jì)算，總結(jié)并分析鐵路安全管理現(xiàn)狀，從中探索蘊(yùn)藏在海量數(shù)據(jù)之中的信息規(guī)律等，評(píng)估鐵路安全管理風(fēng)險(xiǎn)，便于鐵路安全管理后續(xù)工作的順利開(kāi)展。

3鐵路安全管理大數(shù)據(jù)平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路

首先是平臺(tái)設(shè)計(jì)。參照中國(guó)鐵路總公司制訂的大數(shù)據(jù)應(yīng)用指導(dǎo)文件開(kāi)展平臺(tái)建設(shè)工作，嚴(yán)格落實(shí)管理、設(shè)備、環(huán)境情況以及人員素質(zhì)等相關(guān)因素的管控，建立數(shù)據(jù)信息整合系統(tǒng)，對(duì)鐵路安全管理過(guò)程中的各項(xiàng)相關(guān)數(shù)據(jù)加以妥善處理，并結(jié)合數(shù)據(jù)分析結(jié)果做出安全預(yù)警，開(kāi)展安全管理，從而真正實(shí)現(xiàn)安全管理的規(guī)范化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化，將安全管理工作中固有的那些不透明、低效率和不直觀的問(wèn)題及時(shí)解決，提升管理效率。同時(shí)，大數(shù)據(jù)平臺(tái)建立后可以將各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息加以整合，實(shí)現(xiàn)交通互聯(lián)，從而達(dá)到供電、車(chē)輛以及車(chē)務(wù)等部門(mén)的順暢交流，信息資源共享程度大大提升，安全生產(chǎn)的管理需求也得以滿足。其次是平臺(tái)框架。大數(shù)據(jù)平臺(tái)框架通常包括信息報(bào)告、信息可視化展示以及數(shù)據(jù)分析三個(gè)模塊，以大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)開(kāi)展智能化管理。以信息報(bào)告模塊為例，其功能主要是匯總平臺(tái)運(yùn)行期間產(chǎn)生的各類(lèi)安全管理信息，進(jìn)而形成安全分析報(bào)告。而在數(shù)據(jù)分析模塊中，安全管理平臺(tái)框架內(nèi)的數(shù)據(jù)分析模塊已經(jīng)具備分析管理過(guò)程中產(chǎn)生的各項(xiàng)數(shù)據(jù)信息的能力，包括違章數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)、安全管理綜合指數(shù)以及問(wèn)題分析數(shù)據(jù)四個(gè)子系統(tǒng)。而可視化展示模塊則可對(duì)外展示信息數(shù)據(jù)，以比較直觀的狀態(tài)將各項(xiàng)數(shù)據(jù)展示給訪客，這為安全管理人員的日常工作及數(shù)據(jù)管理與分析提供了較大便利。可視化展示模塊通常分為干部信息顯示、安全生產(chǎn)信息展示、問(wèn)題分布信息展示、檢查信息展示以及安全制定信息展示五個(gè)子系統(tǒng)。

4鐵路安全管理中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用

4.1鐵路工作人員領(lǐng)域

（1）利用以人臉識(shí)別為主的信息技術(shù)追蹤重點(diǎn)對(duì)象。日常說(shuō)的追蹤重點(diǎn)對(duì)象，實(shí)際上就是利用大數(shù)據(jù)技術(shù)的篩選，同時(shí)以人臉識(shí)別這一先進(jìn)技術(shù)為輔助，在大量列車(chē)乘客中高效篩選出安全隱患，并對(duì)重點(diǎn)對(duì)象實(shí)施快速識(shí)別和定位，從而達(dá)到及時(shí)消除安全風(fēng)險(xiǎn)、解決隱患問(wèn)題的目的。特別是在鐵路車(chē)站中，由于人流密度比較高、治安風(fēng)險(xiǎn)隱患也大大增加，所以通過(guò)車(chē)站人臉識(shí)別系統(tǒng)的篩查，安全監(jiān)管人員能夠準(zhǔn)確掌握進(jìn)站人員信息，這些數(shù)據(jù)信息同時(shí)會(huì)與公安系統(tǒng)通聯(lián)共享，經(jīng)過(guò)刑偵人員比對(duì)后篩查出危險(xiǎn)分子。同時(shí)，大數(shù)據(jù)技術(shù)還可挖掘深層次信息，比如以客票系統(tǒng)顯示的乘車(chē)信息為參考，通過(guò)技術(shù)分析繪制目標(biāo)的活動(dòng)路線，然后結(jié)合相應(yīng)的路線圖來(lái)抓捕那些重點(diǎn)危險(xiǎn)人員。在這些操作過(guò)程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用功不可沒(méi)，例如有聚類(lèi)分析、數(shù)據(jù)挖掘以及關(guān)聯(lián)分析等。（2）有力支持了鐵路安全決策的制訂。在運(yùn)行期間，一旦發(fā)生重大的鐵路交通事故，應(yīng)急救援指揮信息系統(tǒng)會(huì)回顧以往的歷史事故數(shù)據(jù)并將其提供給救援方，同時(shí)還可調(diào)取鐵路沿線視頻監(jiān)控信息，然后利用大數(shù)據(jù)技術(shù)中的聚類(lèi)分析以及關(guān)聯(lián)分析等技術(shù)處理這些數(shù)據(jù)，從而查明事故發(fā)生的原因，總結(jié)事故發(fā)生的規(guī)律和處理經(jīng)驗(yàn)，從而為鐵路安全管理部門(mén)制訂決策提供必要的信息指導(dǎo)和參考。

4.2鐵路環(huán)境領(lǐng)域

（1）大數(shù)據(jù)技術(shù)可用于預(yù)測(cè)自然災(zāi)害，因?yàn)殍F路干線里程較長(zhǎng)，通常橫跨數(shù)個(gè)省份，所以沿線天氣多有不同。面對(duì)變化多端的天氣挑戰(zhàn)，鐵路安全管理工作者更應(yīng)注重自然災(zāi)害對(duì)鐵路線路的影響。考慮到絕大多數(shù)自然災(zāi)害具有突發(fā)性，鐵路安全管理部門(mén)往往會(huì)根據(jù)自然災(zāi)害的具體類(lèi)型，制訂針對(duì)性預(yù)測(cè)計(jì)劃。例如能夠借助大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持建立數(shù)學(xué)模型，將一些關(guān)鍵數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型，從而能夠做出針對(duì)性預(yù)測(cè)，用于防范特定自然天氣災(zāi)害，為列車(chē)安全運(yùn)行提供了前瞻性的指導(dǎo)。（2）能夠監(jiān)測(cè)鐵路有無(wú)異物侵限。鐵路異物是導(dǎo)致鐵路行車(chē)事故的一個(gè)重要因素，通過(guò)開(kāi)展異物侵限監(jiān)測(cè)，安全管理人員可以快速查明侵限問(wèn)題，并及時(shí)向調(diào)度中心發(fā)出告警，而行車(chē)調(diào)度中心收到告警后第一時(shí)間采取相應(yīng)的處理對(duì)策，以此來(lái)預(yù)防重大行車(chē)事故。就目前來(lái)看，鐵路安全管理部門(mén)開(kāi)展異物侵限監(jiān)測(cè)所用到的設(shè)備技術(shù)主要以雙電纜傳感器、紅外線技術(shù)以及光纜傳感器等設(shè)備和技術(shù)為主，這些設(shè)備技術(shù)的應(yīng)用都與大數(shù)據(jù)技術(shù)存在不可分割的聯(lián)系。通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的支持，安全管理人員對(duì)異物侵限的具體時(shí)間、發(fā)生地點(diǎn)、周?chē)h(huán)境以及可能造成的危害等情況作出評(píng)估分析，進(jìn)而掌握異物侵限的基本規(guī)律，這樣才能未雨綢繆，有效避免因異物侵限而引發(fā)的鐵路交通安全事故。

4.3鐵路設(shè)備領(lǐng)域

（1）通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)分析鐵路設(shè)備故障。通常來(lái)說(shuō)鐵路設(shè)備出現(xiàn)的影響因素比較復(fù)雜，有的是因?yàn)樵O(shè)備自身特性變化引發(fā)故障，有的是兩種或兩種以上的設(shè)備共同運(yùn)行彼此影響而引發(fā)故障，又或者是因?yàn)樵O(shè)備維護(hù)人員未能做好日常的故障維護(hù)工作等。所以為了更好、更快地明確設(shè)備故障原因，并根據(jù)相應(yīng)的原因制訂針對(duì)性預(yù)防策略，就離不開(kāi)大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持。利用數(shù)據(jù)挖掘方法來(lái)診斷鐵路設(shè)備故障，分析海量的歷史數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與之相應(yīng)的規(guī)律，分析設(shè)備故障的特點(diǎn)，同時(shí)還可以合理預(yù)測(cè)鐵路設(shè)備故障的大致規(guī)律，從而便于檢修人員更快地排除設(shè)備故障，提高工作效率。在此期間，管理人員應(yīng)用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)一般是在發(fā)生某類(lèi)具體的設(shè)備故障時(shí)，基于其產(chǎn)生動(dòng)態(tài)事件序列信息所獨(dú)具的時(shí)空特點(diǎn)，建立設(shè)備故障發(fā)生過(guò)程時(shí)間序列信息模型，然后以此為前提，利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，分析出事件序列信息中潛藏的關(guān)聯(lián)性，繼而總結(jié)出故障發(fā)生規(guī)律，從而提高故障問(wèn)題的解決效率。另外，大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)還可用于設(shè)備診斷，在距離函數(shù)的支持下對(duì)事件序列相似性進(jìn)行度量，同時(shí)引入動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法。運(yùn)行相似性最優(yōu)代價(jià)，最終實(shí)現(xiàn)將故障診斷問(wèn)題轉(zhuǎn)化為尋找與實(shí)際故障事件相似的模式，然后總結(jié)設(shè)備故障特征，列出故障處理模式，從而更快捷地解決故障問(wèn)題。（2）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)源。在開(kāi)展鐵路設(shè)備安全管理工作時(shí)，管理人員應(yīng)該著眼于設(shè)備運(yùn)行的不同環(huán)節(jié)，對(duì)其中潛藏的危險(xiǎn)因素加以分析，利用定性或定量分析的方法對(duì)不同安全風(fēng)險(xiǎn)的危害程度加以明確，然后以此為參考，合理制訂安全風(fēng)險(xiǎn)的防控計(jì)劃，達(dá)到減少安全風(fēng)險(xiǎn)防控工作所產(chǎn)生的成本損耗目的，又實(shí)現(xiàn)了最大限度降低安全風(fēng)險(xiǎn)事件所致?lián)p失的目標(biāo)，最終有效改善了鐵路生產(chǎn)環(huán)境，提高鐵路運(yùn)輸安全性。從鐵路設(shè)備狀態(tài)管理角度來(lái)看，在設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)踐操作中，管理人員應(yīng)全面識(shí)別潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，認(rèn)真評(píng)估和控制可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)因子。應(yīng)注意的是，在實(shí)際識(shí)別安全風(fēng)險(xiǎn)的時(shí)候，管理人員應(yīng)充分借鑒故障診斷結(jié)果，通過(guò)大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，篩選出那些尚未發(fā)生故障，但與故障設(shè)備運(yùn)行條件和環(huán)境較為相似、甚至相同的設(shè)備，通常來(lái)說(shuō)此類(lèi)設(shè)備存在較大的潛在安全風(fēng)險(xiǎn)。所以開(kāi)展設(shè)備安全管理實(shí)操的過(guò)程中，管理人員除了要著重關(guān)注那些同類(lèi)型設(shè)備之外，還應(yīng)基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持，結(jié)合現(xiàn)階段設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境及條件的變化規(guī)律，預(yù)測(cè)評(píng)估未來(lái)設(shè)備的運(yùn)行工況及安全狀態(tài)，從而做到未雨綢繆，在未發(fā)生設(shè)備故障前及時(shí)排查潛在風(fēng)險(xiǎn)，及早進(jìn)行維護(hù)處理，確保設(shè)備運(yùn)行安全。（3）利用大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行檢修和維護(hù)。該部分主要分為設(shè)備可靠性檢修和設(shè)備預(yù)測(cè)性檢修兩個(gè)部分，前者主要是指預(yù)測(cè)設(shè)備運(yùn)行中某部分或某個(gè)元件可能產(chǎn)生的故障，評(píng)估該部分故障問(wèn)題可能對(duì)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)可靠性所產(chǎn)生的危害，參考相應(yīng)的影響制訂針對(duì)性的維修方案，從而在整體上提高設(shè)備維修水平。后者則是合理預(yù)測(cè)設(shè)備可能發(fā)生的故障，然后提前做好針對(duì)性維修的準(zhǔn)備。在此期間，設(shè)備管理人員應(yīng)積極運(yùn)用設(shè)備故障診斷技術(shù)，分析設(shè)備潛伏故障，為設(shè)備是否繼續(xù)維持運(yùn)行提供必要的決策支持。

5結(jié)語(yǔ)

綜上，鐵路安全管理具有系統(tǒng)性和復(fù)雜性，隨著當(dāng)今各類(lèi)信息技術(shù)的應(yīng)用，鐵路安全管理系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)日益龐大和豐富，信息數(shù)據(jù)形態(tài)與規(guī)模也不同于往日。為了充分發(fā)揮這些數(shù)據(jù)信息的價(jià)值，應(yīng)著眼于鐵路安全管理細(xì)節(jié)，應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的針對(duì)性，深入挖掘信息價(jià)值，為鐵路安全管理提供必要的信息支持。

作者:李楠 單位:太原局集團(tuán)公司臨汾綜合段