鐵路預警系統
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鐵路安全現狀
近年來，隨著我國鐵路的發展，原有的以落實安全生產責任制為核心的傳統安全管理模式已經不能完全適應現代鐵路安全的需要。當務之急是加快推進先進科學的安全風險管理模式，加強安全風險預控管理與現有安全管理的有機融合，最大限度降低安全風險。鐵路行業實施安全風險管理初見成效。2012原鐵道部發布《關於深化鐵路安全風險管理的指導意見》。從2013開始，要貫徹以安全風險管理為主線的工作思路。中國鐵路總公司(以下簡稱“總公司”)各專業部門和鐵路局相繼出臺了相關安全風險管理措施；部分鐵路局建立了安全風險數據庫，通過識別主要安全風險，進壹步明確了各類風險的控制措施；此外，壹些鐵路局制定了專業系統安全風險指導手冊、安全風險控制表和崗位風險控制卡，使安全管理前移，發揮了積極作用。但是，鑒於安全風險管理在鐵路行業實施時間較短，安全風險管控還存在壹些問題，主要表現在以下幾個方面。
(1)缺乏統壹的安全風險管理平臺。目前，每個鐵路局都建立了自己的安全風險管理系統；即使在壹個鐵路局內，各專業也建立了自己的安全風險管控體系。從總行層面看，缺乏統壹的安全風險管理平臺，導致出現“信息孤島”，處理方式不壹，不利於標準化建設。
(2)安全風險管理信息不完整。大量的安全檢查信息和安全風險管理信息保存在各個鐵路局或車站，總公司的安全監督管理部門無法實時獲得各類安全風險的管理信息，更不用說根據歷史數據為管理提供決策支持，導致管理成本增加。
(3)安全風險控制方法不完善。重大安全風險識別、安全評估、安全風險管控措施制定缺乏統壹標準；對於典型的安全風險管理案例，沒有建立有效的安全風險字典庫。
系統設計
為解決鐵路行業上述安全風險管理問題，提高安全風險管理水平，需要建立總公司和鐵路局統壹的鐵路安全風險預警系統(以下簡稱“風險預警系統”)。
1，系統要求
系統的主要服務對象是總公司、鐵路局二級安監部門的安全監督管理人員，包括各級領導和安全相關業務部門的管理人員。
(1)總公司用戶:實時查詢全路風險監控相關的風險數據庫數據和綜合信息，主要包括安全監控報告、事故確認、事故調查報告等事故調查處理信息，安全檢查信息單、安全監管通知、領導登車、非現場實事報告、安全評估、安全會議、各運輸相關專業系統安全監控系統上報的報警、報警處理信息等安全檢查信息。此外，用戶還需要實時查詢各鐵路局的安全狀況評價信息，根據實際情況向各鐵路局發送安全監管通知、安全監管指令書、安全監督檢查表揚書、安全預警通知。
(2)鐵路局用戶:實時查詢局內風險數據庫數據和風險監控相關綜合信息；實時查詢本局範圍內的安全狀況評價信息；對總行下發的“四本書”進行整改、落實和反饋。
2.系統框架
鐵路安全風險預警系統分別部署在總公司層面和鐵路局層面。總行層面的風險預警系統服務於總行用戶；鐵路局級系統部署在18鐵路局，服務鐵路局用戶。兩級系統通過Web服務交換數據。鐵路安全風險預警系統的邏輯結構自上而下由核心業務層、應用中間件層、數據資源層和支撐平臺建設層組成。
(1)核心業務層。主要包括風險數據庫管理、風險監控、風險預警、“四本書”管理和系統維護等功能。風險數據庫管理是風險監測和風險預警的數據收集、評估和計算的基礎。風險監控功能是基於風險數據庫收集風險數據，由風險預警子系統對收集的數據進行計算，得出評估結果。“四本”管理職能根據風險預警職能的評估結論進行風險管控。
(2)應用中間件層。主要包括集成框架、工作流引擎、報表引擎、基於Web服務的數據傳輸、評估模型和圖形工具等。這些組件的應用為核心業務層的實現提供了技術支持。
(3)數據資源層。主要管理對象是數據，包括公共基礎數據、安全檢查數據、交通事故數據、風險監測數據、風險評估數據和統計分析數據。這些數據必須統壹規劃和存儲，並建立安全機制和控制規範。
(4)支撐平臺層。主要包括操作系統軟件、數據庫平臺、網絡平臺等硬件設施。
3.系統功能
(1)風險基礎管理。風險預警系統的數據庫包括風險因素數據庫和風險事故數據庫，是安全風險數據采集、監測、預警和分析的基礎。風險因素是指導致或增加風險事故發生幾率或擴大損失範圍的條件，是風險事故的潛在原因；風險事故是造成生命財產損失的偶然事件，是損失的直接或外部原因，也是損失的媒介。風險數據庫管理主要負責維護風險因素和風險事故字典，包括錄入、修改、刪除和歸檔。
(2)風險監控。基於鐵路已發生的交通事故、人身和路外事故、設備故障和日常巡檢信息，監測並記錄安全風險發生的頻率和破壞的嚴重程度，然後對風險進行評估和統計分析，分析風險的關聯規律。此外，還對事故原因、單位、性質、等級進行了分析。
(3)風險預警。包括風險因素和風險事故的突出預警、同比預警和環比預警。根據時間序列等算法對風險事故進行預測，當預測值超過設定閾值時，給出預警提示。以事故數量、設備故障、安全檢查問題、半年度評價排名為基礎，對全路各鐵路局、各專業的安全狀況進行評價。
(4)四本管理。基於風險預警的評估結果，將“四書”發送給被警告的鐵路局，並對“四書”進行審核、查詢和統計。
(5)系統維護。包括用戶基本信息、用戶角色和功能權限的設置，以及車站、線路、組織等基礎數據的維護。
關鍵技術
1，工作流技術
在系統運行過程中，信息需要在多個單元之間流動；而且不同種類的信息收集和處理流程也會有壹定的差異。以“四本書”管理為例，其核心業務流程如下:總公司用戶檢查鐵路局安全管理工作，發現安全問題後填寫安全通知單/指令書，下發至鐵路局；鐵路局根據總公司的處理要求進行後續安全管理，填寫通知/指令的整改措施並反饋給總公司。總部將檢查反饋並取消已完成的通知/指令的編號。為了滿足不同處理流程之間的不同需求，工作流技術被應用到系統的設計和開發中。根據工作流管理聯盟(WFMC)的定義，工作流是壹種可以完全或部分自動執行的過程。根據壹系列流程規則，文檔、信息或任務可以在不同的執行者之間傳遞和執行。工作流技術將應用邏輯與流程邏輯分離，不需要修改具體的功能實現而只需要修改配置模型就可以達到改變系統功能的目的，從而實現對部分或全部業務流程的有效管理。工作流具有多人協作、工作轉移、多節點組成和狀態變化的特點。基於工作流的上述四個圖書管理業務流程的實現過程如下。
(1)首先，妳需要為這個業務流程定義角色，比如“總公司的發布人”和“鐵路局的接收人”。
(2)定義業務流程的節點。1送書；②整改回復；③銷售編號。
(3)定義每個節點的角色及其對應的功能。①圖書發行由“總公司發行人”角色操作，操作內容包括輸入“四本書”的數量、內容、整改要求、接收單位等信息；(2)操作結束後，流程進入下壹個節點“整改回復”，由“鐵路局接收人”角色操作，操作內容包括輸入“四書”的具體整改情況和整改時間；③“銷售號”節點由“總公司發布者”角色操作。收到“鐵路局接收人”反饋信息後，輸入銷售號意見，流程結束。通過擴展上述流程的節點和角色，定義節點的功能和節點與角色的關系，可以靈活擴展“四書”的業務流程。此外，在工作流實現過程中需要記錄流程跟蹤和日誌信息，以保證流程的可追溯性和信息流過程中狀態信息計算的準確性。
2.基於Web服務的數據傳輸。
風險預警系統按照總公司和鐵路局兩級部署，兩級系統之間需要進行大量的業務數據傳輸和同步。Web服務基於簡單對象訪問協議(SOAP)，數據交換格式為可擴展標記語言(XML)。它在數據傳輸方面具有高封裝、標準化、松耦合、高密集的優點，適用於解決總公司與鐵路局之間的數據傳輸問題。系統設計了壹個基於Web服務的數據傳輸組件。需要發起數據傳輸的壹端對應於圖中的客戶端。比如數據需要從總公司傳輸到鐵路局，那麽總公司就是數據傳輸的客戶端，鐵路局對應的是服務器。客戶端主要提供參數分析、循環調用、回調通知、日誌記錄等功能模塊，其中循環調用模塊按照設定的時間間隔和時序、權重依次調用服務器的Web服務傳輸數據。如果由於網絡條件差或其他因素導致呼叫失敗，客戶端將保留呼叫信息，並在下壹個呼叫時間點重復呼叫，直到成功。服務器主要包括安全驗證、參數分析、Web服務和日誌等模塊。
3.風險評估
風險矩陣反映了風險發生的可能性和嚴重程度之間的關系，是衡量危險事件的安全風險是否可接受的壹種尺度。風險預警系統采用風險矩陣法定量計算風險因素的風險值。根據國家標準《軌道交通可靠性、可用性、維修性和安全性規範及實例》(GB/T 21562—2008)的要求，將風險等級定義為三個等級:①高風險，即不可接受的風險，需要進壹步控制，極端情況下終止行動；②中等風險，即進壹步分析後決定是否需要整改。這種風險水平通常被認為是可容忍的，但風險應進壹步降低；③低風險，可以忽略，但要持續監測。