鐵路巡檢智能移動終端設計與開發

劉睿徹，嚴梅月，敬宇澄，劉仍奎

（北京交通大學 交通運輸學院, 北京 100044）

鐵路巡檢智能移動終端設計與開發

劉睿徹，嚴梅月，敬宇澄，劉仍奎

（北京交通大學 交通運輸學院, 北京 100044）

本文針對我國傳統鐵路設備管理存在的問題，提出一種智能手持移動終端“鐵管通”的概念，并對其進行了功能設計和實現，用于輔助設備巡查員管理鐵路設備。鐵管通的主要作用是幫助設備巡查人員及時感知設備問題、迅速定位并查詢設備歷史信息、快速采集設備狀態信息、高效解決設備故障，從而為保障鐵路運輸行車安全、提高管理效率提供了一種新的技術手段。本文選擇Android操作系統、Java語言和Eclipse開發工具，以普通智能手機為載體，實現了鐵管通樣機的開發，論文最后介紹了鐵管通樣機的實現效果，結果表明該設計方案合理可行。

鐵路巡檢；設備狀態；鐵管通；移動終端

鐵路設備是鐵路巡檢的對象，主要包括鐵路工務設備、電務設備、牽引供電設備等。設備狀態是指鐵路設備的一種屬性信息，反映鐵路設備在某一時刻的狀態信息，可通過檢查或檢測手段獲得。例如文獻[1]中列舉了鋼軌各種狀態，包括剝離、軌腰垂直縱向裂紋、鋼軌擦傷、螺栓孔裂、核傷、磨耗等。根據原鐵道部頒發的設備修理規則，鐵路設備及其對應的狀態均可形成明確的數據標準。

“鐵管通”是指應用于鐵路設備管理，輔助于巡查員快速定位查詢設備信息、收集設備信息、上報設備問題、反饋設備狀態等工作，以圖像、文字、聲音等形式傳遞信息的移動終端。我國傳統的鐵路設備管理中，各職能部門間獨立性強，各專業間業務劃分明確，鐵路設備的檢修工作中存在著發現問題不及時，人力資源消耗大，難以客觀、真實、全面地反映設備狀態等問題[2]。鐵管通可以顯著改善上述問題，同時可以將多專業鐵路設備按空間坐標統一組織存儲，打破專業限制，實現在一個特定的空間內統一跨專業巡查感知。

1 設備管理工作流程

基于鐵管通的設備管理工作流程可設計為5個階段：信息收集階段、設備狀態評定階段、任務派遣階段、任務處理反饋階段和核查驗收階段，其流程圖如圖1所示。其中，信息收集和核查驗收兩個階段，需要鐵管通輔助完成。

2 鐵路設備和狀態的編碼設計

編碼是將事物或概念（編碼對象）賦予具有一定規律性、易于計算機和人識別與處理的符號，應遵循唯一性、可擴充性、適用性、規范性等基本原則[3]。鐵路設備和狀態的編碼是研制鐵管通的關鍵。

圖1 基于鐵管通的設備管理工作流程圖

文獻[4]對鐵路運輸設備分類有詳細描述，根據現有的鐵路運輸設備基本分類與代碼，本文設計設備編碼由14 bit組成，依次為：2 bit鐵路局編碼、3 bit線編碼、1 bit行別編碼、1 bit大類代碼、2 bit小類代碼、5 bit順序碼。

設備狀態是緊隨設備的，可按照其性質和特點劃分為大類和小類，大類表示每類設備的病害、缺陷或故障等狀態，編碼可由2 bit組成，小類表示其程度，編碼可由1 bit組成。

以路基病害為例，共分為14類[5]，從01開始編碼，分別為翻漿冒泥、下沉、外擠、凍害、邊坡溜坍、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水浸路基、泥石流、排水不良、危巖與崩塌落石、風華剝落、其它病害等。每類病害又分為若干小類，例如凍害又分為表層凍害和深層凍害。

3 鐵管通功能設計及實現

3.1 鐵管通功能設計

根據鐵管通的概念和應用要求，鐵管通應用程序具有5大主要功能：日志管理、數據上報、地圖瀏覽、查詢信息和設置功能。其中設置又包括定位、SIM卡信息、連接檢測和自動更新功能，幫助設備巡查員快速查詢設備信息、收集設備信息以及上報設備問題。

（1）日志管理

日志管理功能可以顯示設備巡查員已執行過的工作任務及完成情況、近期計劃需要完成的任務等；同時，設備巡查員可進行查詢、刪除等操作。日志管理功能可以連接定位和數據上報功能。

（2）地圖瀏覽

地圖瀏覽功能可以查看鐵路線路設備的分布狀況，給設備巡查人員對職責范圍內設備分布以系統直觀的了解。在瀏覽界面上設有工具欄，工具欄將提供放大、縮小、查詢設備信息、定位等功能。點擊定位按鈕可以把設備巡查員的位置定位到地圖上，方便網格巡查員查看、了解附近設備的情況。地圖瀏覽功能帶有在本地儲存緩存功能，方便網格巡查員在沒有網絡時查詢地圖。

（3）數據上報

數據上報功能可以選擇填報日期，填寫工作完成情況，并且可以上傳文件、照片、視頻資料方便監督平臺了解設備問題。該功能能使設備巡查員及時上報設備問題。

（4）查詢信息

查詢信息功能可以進行設備歷史記錄、設備基本屬性、公共信息等查詢，并且數據查詢支持基于要素的關聯查詢、模糊查詢、條件查詢，方便設備巡查員詳細了解各個設備。

（5）設置

設置功能可以查看手持移動終端的位置信息、SIM卡信息、軟件更新消息、連接狀態及短信中心號碼。SIM卡信息則為監督平臺驗證網格巡查員身份提供了方便。連接狀態可以查看是否與服務器相連。軟件更新可以將鐵管通應用程序的版本更新到最新版。

3.2 基于Android平臺鐵管通應用信息系統架構

鐵管通應用信息系統架構是基于巡查員通過智能移動終端鐵管通與遠程服務平臺進行數據溝通的邏輯層次框架結構。該系統架構分為硬件層、數據庫層、系統支撐層、服務層和應用層，為設備巡查員提供日志管理、地圖瀏覽、數據上報、查詢信息以及設置功能，如圖2所示。

硬件層主要包括服務器、計算機等計算設備、路由器、智能移動終端等網絡通信設備。

數據庫層主要由地圖服務器及數據庫等組成，其中數據庫統一采用Oracle數據庫，記錄著包含鐵路線路、鐵路設備及設備狀態等數據信息。

系統支撐層主要由Java語言、Eclipse開發工具和Android操作系統組成。開發者根據用戶的需求，利用Java語言和Eclipse開發工具編寫Android應用程序。Android應用程序通常的4大組件分別為：活動（Activity）、服務（Service）、廣播接收器（Broadcast Receiver）和內容提供商（Content Provider）。

圖2 鐵管通應用信息系統架構

服務層是系統支撐層的需求者，又是應用層的提供者，在系統中起到承上啟下的作用。該層為用戶提供一些基本服務，如權限設置、地圖服務、定位、配置等。服務的組合與復用，不僅可以將鐵路設備、狀態信息有機地集成，也可以進一步拓展系統的業務適應能力，在面對用戶的業務需求變化時能提供良好的技術支撐。

應用層是面向服務對象，即巡查員，提供日志管理、地圖瀏覽、數據上報、查詢信息和設置功能，以滿足巡查員了解每天任務、設備狀態、及時上報設備問題以及定位等需求。

3.3 鐵管通功能實現效果

本文以智能手機為載體開發了鐵管通樣機。圖3～圖6為鐵管通關鍵功能的實現界面。

圖3是鐵管通主界面；圖4是地圖瀏覽界面；圖5是巡查員上報問題時用以詳細描述設備問題的界面，其中需要描述的設備大類、小類、狀態大類及小類信息均以下拉菜單的形式供巡查員選擇，設備小類（狀態小類）與設備大類（狀態大類）相關聯，當設備大類（狀態大類）確定時，可選擇的設備小類（狀態小類）也隨之確定；圖6是查詢設備信息界面，用以查詢設備的基本屬性和歷史狀態等信息。

圖3 鐵管通主界面

圖4 地圖瀏覽界面

圖5 設備問題上報界面

圖6 查詢設備信息界面

4 結束語

本文提出了鐵管通的基本概念，基于鐵管通的設備管理業務流程，設計了鐵路設備及狀態的編碼原則，最終設計開發并實現了應用于鐵路設備管理的智能移動終端鐵管通。鐵管通以信息化為手段，實現了鐵路設備管理的高度智能化，巡查員工作的簡練化，鐵路設備狀態信息的快速傳遞和及時共享，從而可輔助提升鐵路運輸行車安全，提高設備管理人員對設備的感知力與預知力，是保障鐵路運輸行車安全的一種新的技術方法和手段。

本文設計的鐵管通不僅適用于鐵路設備管理，同時也適用于以輕軌、地鐵為代表的城市軌道交通設備管理工作，具有廣闊的應用前景。

參考文獻：

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB/T 1778-2010.鋼軌傷損分類[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2010.

[2]王常久.鐵路車務設備管理存在問題分析及對策[J].科技與企業，2011（14）：22.

[3]李德仁，彭明軍，邵振峰，等.基于空間數據庫的城市網格化管理與服務系統的設計與實現[J].武漢大學學報（信息科學版），2006，31（6）：471-475.

[4] 中華人民共和國鐵道部.TB/T 2966-1999.鐵路運輸設備分類與代碼基本規定[S] .北京：中華人民共和國鐵道部，1999.

[5] 中華人民共和國鐵道部.TB/T 2818-1997.鐵路路基病害分類及評定[S] .北京：中華人民共和國鐵道部，1997.

責任編輯 陳 蓉

Railway intelligent inspection mobile terminal

LIU Ruiche, YAN Meiyue, JING Yucheng, LIU Rengkui
( School of Traff i c and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China )

In this paper, according to the existing problems of Chinese traditional railway infrastructures management, the authors proposed a new concept of an intelligent mobile terminal called “Tieguantong”, and designed its function, eventually implemented it. This new tool mainly could help inspectors to inspect infrastructures problems in time, locate the facilities faster, and query their historical information, as well as collect infrastructures information and solve infrastructures failure more eff i cient and faster, therefore it could ensure the safety of train operation and improve management eff i ciency. Authors chose Android system, Java language and Eclipse tool, used smart phone as carrier, and fi nally completed the prototype. The paper introduced the result of prototype at the end.

railway inspection; infrastructures condition; Tieguantong; mobile terminal

U216.3∶TP39

A

1005-8451（2014）11-0035-04

2014-05-27

劉睿徹，在讀本科生；嚴梅月，在讀本科生。