高速铁路列车调度员日常作业人因安全风险因素研究

Human Safety Risk Factors in Daily Operation of High Speed Train Dispatchers

摘要

高速铁路列车调度员承担着高速铁路行车指挥的重要工作，其表现出的不安全行为易引发严重的安全风险，为系统研究高速铁路列车调度员日常作业全流程中存在的人因安全风险因素，从规章制度角度出发，覆盖交接班作业、计划调整等7项基本作业流程以及教育培训、身心状况2项人员管理工作，提取18项列车调度员在日常工作中存在的人因安全风险因素，应用DEMATEL-ISM法分析各项风险因素间的影响关系及传递路径。通过对各项风险因素的分层研究，发现各因素间存在着复杂的影响关系，通过加强对列车调度员的培训提升其对规章制度的理解，并对列车调度员的抗压能力进行日常管理是避免在调度指挥工作中出现人因安全风险的关键，为管控列车调度员的不安全行为风险提供依据。

Abstract

The high speed railway train dispatchers undertake the important work of high speed railway traffic command, and their unsafe behavior is easy to cause serious safety risks. This paper aims to systematically study the human safety risk factors in the whole daily operation of high speed railway train dispatchers. The paper extracted 18 human safety risk factors in the daily work of train dispatchers from the perspective of rules and regulations, covering seven basic operation processes, including shift-over operation, plan adjustment, and two personnel management tasks. In addition, it analyzed the influence relationship and transmission path of each risk factor by the DEMATEL-ISM method. Through the hierarchical study of various risk factors, it is found that there is a complex influence relationship among the factors. Strengthening the training of train dispatchers to improve their understanding of rules and regulations and daily management of train dispatchers' anti-stress ability are the key to avoiding human safety risks in dispatching and commanding work. The conclusion provides a basis for controlling the unsafe behavior risks of train dispatchers.

Graphical abstract

关键词

高速铁路 / 列车调度员 / 日常作业 / 规章制度 / 人因安全风险因素 / 决策试验和评价试验法 / 解释结构模型法

Key words

High Speed Railway / Train Dispatcher / Routine Procedure / Rules and Regulations / Human Safety Risk Factors / Decision-making Trial and Evaluation Laboratory / Interpretative Structural Modeling Method

0　引言

高速铁路列车调度员(以下简称“列车调度员”)是一个调度区段行车的统一指挥者，有关行车人员必须执行列车调度员的命令、指示，服从调度指挥，因此，列车调度员工作的可靠性直接影响着高速铁路的行车安全。目前，相关专家通过对行车事故案例分析，对列车调度员在应急处置过程中存在的风险因素开展了一定程度的研究^[1-3]。但是，应急处置作为列车调度员日常作业流程中的一环^[4-5]，仅就其进行研究无法达到对列车调度员日常作业全流程风险分析与管控的目的。此外，随着高速铁路安全管理水平的提升，行车事故的数量以及列车调度员自身暴露出作业风险问题的偶发性和随机性，不足以支撑列车调度员日常作业全流程的人因安全风险研究。因此，为全面掌握列车调度员现场作业安全情况，应就其作业过程中每个环节开展风险项点研究，而如何准确识别和判断作业过程中的风险项点是研究工作的基础。

铁路技术规章是铁路行业开展技术管理的重要依据，也是指导现场作业人员开展工作的基本制度^[6]，以此作为研究列车调度员作业过程中人因安全风险因素的基础，可以准确地识别作业全流程中存在的人因风险项点，同时又能很好地弥补仅就行车事故分析问题成因存在的不足。在此基础上，采用决策实验室分析-解释结构模型(DEMATEL-ISM)分析人因安全风险项点间的传动及耦合关系，研究得出列车调度员作业全流程的风险因素层次拓扑图，从而更好地提出风险管控方法。

1　列车调度员人因安全风险因素识别

1.1　基于规章制度的风险因素识别

《铁路技术管理规程》(以下简称《技规》)是我国铁路的基本技术规章，是现场作业人员日常作业的基本遵循^[7]。中国国家铁路集团有限公司运输调度指挥中心是全路列车调度员的主管部门，为进一步统一全路列车调度指挥工作、规范高速铁路列车调度员作业行为，其制定发布了《中国国家铁路集团有限公司铁路运输调度规则》(以下简称《调规》)和《高速铁路列车调度员日常作业规范》(以下简称《规范》)^[8]。《技规》《调规》《规范》是列车调度员在日常工作中必须严格遵守和执行的规章制度。《技规》中规定列车调度员组织实现列车运行图、调度日计划的工作要求，发布调度命令的基本规定及其他不同场景下列车调度员应承担的工作任务^[9]。《调规》中规定列车调度员按列车运行图指挥列车运行、进行计划调整的要求，发布调度命令的基本规定，CTC区段需列车调度员准备进路时的规定以及选拔与培训要求^[10]。《规范》中规定高速铁路列车调度员的日常作业流程包括接班、班中、交班3部分，其中班中作业包含列车运行计划调整、组织工作、调度命令发布^[11]。

基于对以上3项规章制度的分析，提出交接班作业、计划调整、列车运行监控、施工组织、应急处置、人工办理进路、调度命令发布等7项列车调度员日常作业基本流程及教育培训、身心状况等2项列车调度员日常管理重点工作，研究梳理其中存在的人因安全风险因素项点，得到列车调度员日常作业人因安全风险如表1所示。

1.2　列车调度员人因安全风险因素体系构建

结合上述对列车调度指挥规章制度的分析，基于对交接班作业、计划调整、列车运行监控、施工组织、应急处置、人工办理进路、调度命令发布、教育培训、身心状况等9项存在人因安全风险因素的类别所涵盖内容的研判，共提出18项人因安全风险因素项点，构建列车调度员人因安全风险因素体系框架如图1所示，人因安全风险因素释义如表2所示。

将识别的列车调度员在日常作业过程中存在的人因安全风险因素，结合DEMATEL-ISM模型，开展各因素间的关联分析和影响路径研究。

2　列车调度员人因安全风险因素模型计算

2.1　DEMATEL-ISM模型构建

DEMATEL方法是一种运用图论和矩阵工具的系统分析方法，实现对系统中要素间的逻辑关系加以判断。ISM方法是通过有向图、布尔矩阵的运算，得到可达矩阵，进一步通过人-机结合，分解可达矩阵，使复杂的系统分解成多级递阶结构形式^[13-15]。

DEMATEL-ISM模型的分析流程如下。

（1）构建直接影响矩阵\mathit{M}，研究分析相关铁路技术规章，提出列车调度员在日常作业中可能存在的n项人因安全风险因素项点。通过专家评价确定因素f_i和f_j(i，j=\mathrm{0}，\mathrm{1}，\dots ，\mathrm{18})之间的双向关联关系，构建直接影响矩阵\mathit{M}=(a_{ij}{)}_{n\times n}，a_{ij}为因素f_i对因素f_j的直接影响。

（2）计算规范直接影响矩阵\mathit{N}，对直接影响矩阵\mathit{M}进行归一化处理，求得规范直接影响矩阵\mathit{N}。

Maxvar=\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}\left({\displaystyle \sum _{j=\mathrm{1}}^n}\overline{a_{ij}}\right)⑴

式中：Maxvar为矩阵\mathit{M}中列的平均值的最大值；\overline{a_{ij}}为矩阵\mathit{M}中列的平均值。

\mathit{N}={\left(\frac{\overline{a_{ij}}}{Maxvar}\right)}_{n\times n}⑵

（3）计算综合影响矩阵\mathit{T}=(t_{ij}{)}_{n\times n}，t_{ij}表示要素f_i对要素f_j的直接影响及间接影响程度。

\mathit{T}=\left(\mathit{N}+{\mathit{N}}^{\mathrm{2}}+{\mathit{N}}^{\mathrm{3}}+\cdots +{\mathit{N}}^k\right)={\displaystyle \sum _{k=\mathrm{1}}^{\mathrm{\infty }}}{\mathit{N}}^k\to \mathit{T}=\mathit{N}{\left(\mathit{I}-\mathit{N}\right)}^{-\mathrm{1}}⑶

式中：\mathit{I}为单位矩阵。

（4）计算影响度和被影响度，影响度表示各行因素对所有其他因素的综合影响值，该集合记为D，D=(D_{\mathrm{1}}，D_{\mathrm{2}}，\cdots ，D_n)。被影响度表示各列因素受到其他因素的综合影响值，该集合记为C，C=(C_{\mathrm{1}}，C_{\mathrm{2}}，\cdots ，C_n)。

其中：

D_i={\displaystyle \sum _{j=\mathrm{1}}^n}{t}_{ij}i=\mathrm{1}，\mathrm{2}，\dots ，n⑷

C_j={\displaystyle \sum _{i=\mathrm{1}}^n}{t}_{ij}j=\mathrm{1}，\mathrm{2}，\dots ，n⑸

（5）计算中心度和原因度，因素i的中心度记作M_i，表示该因素在评价指标体系中的位置及其所起作用的大小。

M_i=D_i+C_{j}i=\mathrm{1}，\mathrm{2}，\dots ，n⑹

R_i=D_i-C_{j}i=\mathrm{1}，\mathrm{2}，\dots ，n⑺

（6）获取可达矩阵\mathit{K}=(k_{ij}{)}_{n\times n}。阈值\lambda \in [\mathrm{0}，\mathrm{1}]的确定是为实现对复杂系统中冗余信息的剔除，采取的计算方法如公式⑻。针对整体影响矩阵\mathit{H}=\mathit{T}+\mathit{I}=(h_{ij}{)}_{n\times n}，若，则k_{ij}=\mathrm{0}，否则k_{ij}=\mathrm{1}。

\lambda =\overline{t_{ij}}+\sigma⑻

式中：\overline{t_{ij}}为矩阵\mathit{T}中的平均值；\sigma为矩阵\mathit{T}的标准差。

（7）层次划分。根据可达矩阵\mathit{K}确定可达集合P_i和前因集合Q_i。

\left\{\begin{array}{c}{P}_i=\left\{f_j|f_j\in F,k_{ij}\ne \mathrm{0}\right\}j=\mathrm{1,2},\dots ,n\\ Q_i=\left\{f_i|f_i\in F,k_{ij}\ne \mathrm{0}\right\}i=\mathrm{1,2},\dots ,n\end{array}\right.⑼

当P_i=P_i\bigcap Q_i(i=\mathrm{1}，\mathrm{2}，\dots ，n)时，\forall f_j\in P_i均为最高层中的因素，再将已分层的f_j剔除后重复上述过程，依次对人因安全风险因素进行层级划分。

2.2　确定直接影响矩阵

为更加准确地判断不同人因安全风险因素项点对列车调度员日常作业的影响，对表2中所列18项人因安全风险因素的相互影响关系进行评估，获得直接影响矩阵\mathit{M}，影响度选取｛无关联、弱关联、一般关联、较强关联、强关联｝的5级标度，用0—4由弱到强进行表示，专家评价标度语义变量表如表3所示。

2.3　计算各因素间的相互影响关系

根据DEMATEL-ISM方法的分析流程，通过咨询调度专业专家评估构建人因安全风险因素直接影响矩阵\mathit{M}如表4所示，根据公式⑴—⑶计算综合影响矩阵\mathit{T}，再由公式⑷—⑺分别进行计算，得到列车调度员各项人因安全风险因素的影响度、被影响度、中心度和原因度如表5所示。

根据上述计算结果，选取中心度-原因度绘制散点图，人因安全风险因素的原因结果如图2所示。由图2可知，人因安全风险因素中f_{\mathrm{2}}，f_{\mathrm{3}}在列车调度员的人因安全风险因素体系中综合作用最为突出，f_{\mathrm{16}}，f_{\mathrm{13}}，f_{\mathrm{9}}在体系中综合作用较小。f_{\mathrm{16}}，f_{\mathrm{18}}对其他因素的影响较大，f_{\mathrm{2}}，f_{\mathrm{1}}则更易受其他因素影响。

2.4　层次划分

根据公式⑻，由综合影响矩阵\mathit{T}计算出阈值\lambda=0.28，确定可达矩阵\mathit{K}。根据公式⑼，获取可达集合P_i 和前因集合Q_i，从而确定因素的分层L_{\mathrm{1}}\left\{f_{\mathrm{1}}，f_{\mathrm{2}}，f_{\mathrm{6}}\right\}，L₂｛f₄，f₇，f₉，f₁₁｝，L₃｛f₃，f₅，f₈，f₁₂，f₁₄，f₁₅｝，L_{\mathrm{4}}\left\{f_{\mathrm{10}}，f_{\mathrm{13}}，f_{\mathrm{16}}，f_{\mathrm{17}}，f_{\mathrm{18}}\right\}，进而绘出人因安全风险因素层次结构图如图3所示。

2.5　层次结构图分析

从图3可知，列车调度员日常作业人因安全风险因素之间层次结构较为复杂，具体结果分析如下。

（1）从日常工作流程方面，列车调度员对于相关规章制度的执行是列车调度员人因安全风险因素中的深层因素。从日常管理重点工作方面，列车调度员参加培训以及对学习内容的掌握、个人的抗压能力等同样是影响列车调度员产生不安全行为的深层因素。深层因素能够直接或间接地影响列车调度员日常作业中的各个环节，因此，做好对列车调度员的定期培训，提高有关规章制度的培训质量，通过配备相应的仿真实训系统等方法强化列车调度员对规章制度的执行能力是避免其在日常作业中出现不安全行为的关键，同时在列车调度员选拔和日常考核中应进一步突出对个人抗压能力的考察。

（2）了解重点工作事项、实际生产情况的掌握、施工项目申请的核对既是人因安全风险因素体系中的表层因素，同样也是表5中所列的结果因素，处于图2的下半部分，因素本身易受到其他因素影响，针对这些风险因素项点的管控，加强监督检查是最直接有效的手段。对于专业能力较强的列车调度员，加强对这3方面的考核管理能够起到较好的效果。

（3）中间因素层中风险因素的数量最多且关系最为复杂，其中调整计划的编制以及对现场情况的了解与其他风险因素关联最为紧密。由表5可知，中间因素层中这2项风险因素的中心度值最高。列车调度员的核心工作是指挥行车，及时准确地了解现场情况是做出准确判断、提出正确指挥策略的关键。因此，列车调度员在日常工作的各个环节都应意识到加强与现场的交流确认的重要性，从而规避臆测行车行为的发生。调整计划的编制是列车调度员班中作业的重要工作内容，加强对列车调度员列车运行调整计划编制能力的管理能够有效约束上层风险因素发生问题的可能。

3　结束语

基于列车调度员日常作业管理的规章制度，将其日常作业全流程划分为交接班作业、计划调整等7个工作环节，并补充教育培训、身心状况等2项日常管理重点工作。结合高速铁路行车事故暴露出有关列车调度员的问题，进一步识别列车调度员在日常作业中存在的人因安全风险因素，构建相应的体系框架。采用DEMATEL-ISM方法分析风险因素间的内在关联，掌握关键因素在体系框架中的影响程度，通过人因安全风险因素层次结构图分析，将18项列车调度员人因安全风险因素划分为4个层级。其中，通过加强对列车调度员的培训提升其对规章制度的掌握和执行，并对列车调度员的抗压能力进行日常管理是避免在调度指挥工作中出现人因安全风险的关键，在列车调度员风险管控中具有借鉴意义。

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基金资助

中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(N2022X022)