ATP車載設備管理信息系統及其應用技術

程劍鋒 肖 興 趙顯瓊 賀廣宇

隨著鐵路提速和高速鐵路的建設，動車組的開行數量逐年增大，裝配的ATP車載設備數量也隨之成倍上升，高效率、高質量地做好ATP檢修是保障動車組行車安全的基礎。中國鐵路總公司根據中國鐵路網規劃，建設了七大動車檢修基地和幾十個動車運用所。ATP車載設備管理信息系統（ATPMIS），是管理ATP運用履歷和運維作業流程的管理信息系統，是動車檢修基地現代化的標志之一。

ATPMIS立足中國鐵路ATP運用維護實際，具有國際先進水平、自主知識產權，涵蓋部、局、電務段、車間工區的所有業務需求，兼容多種ATP設備類型的管理，可實現ATP全路調配和網絡化維修管理，達到 “智能數據采集、高效無紙檢修、作業流程卡控、科學匯總統計”。2013年底完成北京鐵路局和沈陽鐵路局的ATPMIS建設并開始運用，2014年7月初通過由中國鐵路總公司運輸局組織的技術評審。

1 管理理念

ATPMIS的管理理念是以ATP履歷為中心，完成ATP全生命周期管理，即管理ATP從出廠到報廢的一系列活動，主要包括ATP的型式試驗、運用檢修、高級檢修、故障維護、軟件升級、配件更換、運營調配與報廢等。ATP全生命周期的各項管理活動都需要對ATP履歷進行更新，包括靜態履歷和動態履歷。管理模型如圖1所示。

以履歷為中心的ATP信息管理對履歷信息化和共享化有很高的要求。因此設計時結合履歷數據結構及ATP全生命周期各個管理活動與履歷之間的關系，實現ATP履歷信息化；通過對數據庫的合理建立和訪問權限的詳細設計，實現以信息化履歷為中心，各管理環節分布維護、統一共享的ATP信息管理格局。

圖1 ATPMIS管理模型

2 系統架構

根據中國ATP檢修管理模式，ATPMIS由鐵路總公司ATP車載設備管理信息系統 （以下簡稱總公司級系統）、鐵路局ATP車載設備管理信息系統 （以下簡稱局級系統）、電務段ATP車載設備管理終端 （以下簡稱電務段終端）、車間工區ATP車載設備管理終端 （以下簡稱車間工區終端）組成，劃分為鐵路總公司、鐵路局2級系統，電務段和車間工區通過作業終端訪問鐵路局系統。系統結構如圖2所示。

圖2 ATPMIS結構示意圖

1.總公司級系統。對全路既有和新造ATP車載設備履歷跟蹤管理及配屬管理；ATP車載設備檢修、配件更換歷史記錄、軟件升級歷史記錄和固件升級歷史記錄管理；對全路的ATP車載設備故障信息實時更新和統計，實現備品、備件和型式試驗查詢功能；完成ATP車載設備技術資料修訂和版本管理，協助分析全路ATP車載設備運用、維修管理情況及故障管理情況，全路ATP車載設備信息化管理功能，以及全路共享信息支持和輔助決策支持。

2.鐵路局級系統。對本局內ATP車載設備配屬管理；分析和指導所轄電務段、車間工區的維修、技術、配件和設備管理，以及運用、檢修業務管理；實現檢修流程的監控，新出廠動車組ATP車載設備路試信息的記錄和管理；實現故障數據采集、分析、處理和確認的閉環控制管理；實現備品、備件庫存管理及查詢、型式試驗的實施及查詢和技術資料的查詢功能等。

3.電務段終端。接收所屬鐵路局的技術指導，集中管理本段內ATP車載設備履歷、備品備件、故障信息和分析報告，生成ATP車載設備專業管理數據報表；高效管理ATP車載設備的檢修作業流程，實現計劃、作業、實績確認閉環管理；對車間工區采集的數據進行及時審核確認；瀏覽訪問相關技術資料。

4.車間工區終端。依據檢修作業計劃，完成作業任務分配，監控檢修作業流程，管理檢修記錄臺賬，規范檢修實績上報，支持故障報告和處理閉環跟蹤；接收所屬電務段的技術分析和指導，根據運用檢修過程中記錄的故障信息、軟件升級和配件更換，實時更新ATP車載設備動態履歷，瀏覽訪問相關技術資料。

3 主要特點

1.建立了ATP車載設備全生命周期管理信息平臺。通過有效整合ATP車載設備從新造、運用、檢修至報廢的各個信息資源及業務流程，構建了涵蓋鐵路總公司、鐵路局、電務段、檢修工區、ATP車載設備廠家的ATP車載設備管理信息系統，實現了ATP車載設備信息的集中管理和全路信息共享。

2.具備全路聯網的ATP車載設備維修計劃編制功能。系統構建了周密的網絡化計劃編制、下達功能，根據全路動車組運行交路及走行公里信息，結合動車組入所檢修及股道使用情況，根據業務規則自動預排ATP車載設備維修計劃，調度人員決策并調整確認；建立了各類計劃編制和排程優化模型，業務流程緊密結合，信息閉環，異常自動提醒，可有效防范ATP車載設備超期漏檢，保障動車組運用安全。

3.實現ATP車載設備故障信息閉環管理。以故障閉環管理系統 （FRACAS，Failure Report Analysis and Corrective Action System）理論為基礎，全面收集ATP車載設備故障及處理的相關信息，跟蹤各類故障發現、檢修、質檢、分析、整改等業務環節，建立全路統一的ATP車載設備故障數據倉庫，利用信息反饋，閉環控制，規范故障處理及分析過程，并提供多維度統計分析功能，為檢修、設計、制造提供技術支持；通過建立ATP車載設備故障知識庫、維修專家系統等，為ATP車載設備質量分析及評價提供決策支持。

4.實現多種車型統一、規范的ATP車載設備型式管理。兼顧不同車型ATP車載設備型式差異，建立信息共享平臺，集成多種信息發布手段，建立各型式ATP車載設備統一的技術支持體系，實現ATP車載設備型式信息的規范化管理，為運用檢修生產提供全方位服務；統一管理全路ATP車載設備與列車接口型式試驗的報告內容和試驗問題，提供試驗工作進度查詢和試驗結果統計分析。

5.建立ATP車載設備履歷集中管理、自動同步和全路共享的技術平臺。制定既有各種類型ATP車載設備履歷模板，并針對不同的履歷內容及業務流程，制定嚴格的履歷填寫、維護權限規范；集中管理全路ATP車載設備技術履歷及運用檢修履歷，履歷數據根據動車組運用檢修狀態，在全路相關單位自動同步，一車一檔、檔隨車走，有效地支持了相關運用檢修業務的開展。

4 功能設計

ATPMIS以ATP的運用、檢修、故障和備品4類核心業務為主線，以實現ATP相關業務管理全面信息化為目標，涵蓋運用管理、維護監督、流程卡控、生產支持4個方面，擁有九大功能模塊。

1.履歷管理。集中管理全路ATP車載設備靜態技術履歷和動態檢修履歷，以統一的ATP車載設備編號，提供全路ATP車載設備履歷的分類查詢、統計和分析功能。

2.運用檢修管理。管理ATP車載設備運用檢修流程，規范計劃編制、作業操作、實績確認閉環管理流程，提高運用檢修質量，對失修漏檢的ATP車載設備實現自動告警。

3.高級檢修管理。管理全路ATP車載設備高級檢修計劃，對接近檢修日程的ATP車載設備自動告警，預測統計一段時間范圍內需要檢修的ATP車載設備；依據檢修規程，管理ATP車載設備高級檢修作業流程，實現計劃、作業、實績確認閉環管理；提供全路ATP車載設備各種維度的高級修相關信息匯總統計和查詢。

4.故障管理。通過制定故障等級和故障類型劃分規則，建立故障采集、分析、報告、處理和跟蹤一整套閉環管理流程，規范不同等級故障對應的故障處理流程；實現全路范圍ATP車載設備不同維度的故障信息統計、分析和共享。

5.專項任務管理。管理軟件升級、技術改造、配件更換、文件學習等由總公司或鐵路局起草的專項任務，包括管理任務的下發、轉發、分派、執行、回饋和實時監控，實現對專項任務的分級閉環管理。

6.備品、備件管理。管理ATP車載設備備品、備件，建立與ATP車載設備履歷管理對應的備品、備件資料庫，分析配件履歷和壽命周期信息，自動提供配件到限告警；提供配件資料的創建、維護、查詢和分類匯總統計，對庫存不滿足儲備要求的備品、備件進行自動告警。

7.技術資料管理。實現ATP車載設備技術資料的規范化管理，包括標準規范、規章規程、安裝及原理圖紙、應急預案等資料信息，保持技術資料及時更新；提供全路ATP車載設備相關技術資料的分類查詢和統計分析。

8.型式試驗管理。實現對所有類型ATP型式試驗、新車路試結果和互聯互通試驗等試驗過程和結果的管理；實現問題跟蹤和工作進度查詢，督促不同廠家對接口問題進行有效推進，確認試驗結果作為ATP車載設備的技術依據；記錄試驗過程中存在的遺留問題，實時查詢問題解決進度。

9.報表管理。包括報表生成、報表接收與審核、報表數據分析和查詢等，按鐵道部、鐵路局、電務段和車間工區各自的業務流程實現報表的自動化管理；通過定制相應的數據和功能，定期自動生成ATP車載設備業務統計報表。

5 應用技術

為滿足對全路ATP運用和維護的高效管理，ATPMIS解決了多個應用技術問題。

1.ATP車載設備信息分類及處理存儲技術。ATPMIS具有 OLTP （On＿line Transaction Processing，聯機事務處理）及OLAP （On＿line Analytical Processing，聯機分析處理）的雙重特點，對數據進行分類處理及數據存儲組織統一規劃，建立并行和恢復機制；在數據抽取、裝載時，對信息進行預處理并適當反范式化，將當前數據和歷史數據分別存儲，使得系統既能夠快速掌握ATP車載設備狀態，又支持復雜的分析操作和決策，滿足ATP車載設備信息綜合應用的需要。

2.滿足ATP車載設備全生命周期管理需要的綜合應用方案。ATPMIS對現有的業務流程、信息內容進行全方位的梳理和再造，構筑集檢修預警、作業管理、故障分析、綜合查詢為一體的綜合業務應用方案，快速、準確地完成相關數據的采集、處理和傳遞，規范管理生產、運用、維修作業流程，以適應我國動車組使用強度大，跨局調配頻繁的生產局面，滿足ATP車載設備運用及檢修維護的需要。

3.信息安全技術。ATP車載設備管理信息系統中主要涉及接入安全、系統安全、數據安全等問題。ATPMIS通過建立完善的權限管理模型、建立人員權限管理流程規范及制度、實行統一權限認證、實施IP地址綁定及硬件地址綁定、加強密碼策略等措施保障信息安全；同時，充分考慮數據容災與備份恢復策略、數據加密及解密技術、最優服務器與存儲設備配置方案等。硬件配置采用多層技術架構和雙機熱備方案，部署高性能的數據庫服務器、應用服務器、通信服務器及維護終端，可根據實際業務處理工作量來擴展設備規模。

4.系統綜合監控及運維技術。ATP運用檢修工作需要ATPMIS具有很高的實時性、安全性、準確性和可靠性，由于ATP信息經過多道環節，通信鏈路長、涉及的IT設備及處理軟件多，所以需對ATP設備、各級地面服務器、數據庫、應用進程進行全方位的系統監控。ATPMIS在通信協議、數據內容的設計規范中充分考慮系統監控要求，以及系統在軟件級、系統級、應用級、企業級的監控機制，確保系統主要節點和關鍵設備的運行狀態處于可監控的條件下，一旦出現異常或發生故障，能及時檢測并定位，以便迅速處理排除故障。

除以上幾點外，ATPMIS還設計了科學的數據展示及應用服務技術、多系統間信息交互及信息共享等應用技術。

6 結束語

基于上述系統架構、功能和應用技術，ATPMIS已經研制完成，并在鐵路總公司、北京局和沈陽局及下屬電務段車間工區運用實施。系統在運用過程中，較好地實現了ATP各類信息的管理和快速統計查詢，各級檢修修程的計劃和作業統計，運用檢修計劃與動車管理信息系統的同步編排，檢修生產過程的作業和進度監督，以及ATP故障的多維度分析統計等。隨著ATPMIS在全國的推廣應用，全路ATP管理將進一步實現信息化進程，為ATP高效運用、檢修、安全生產和現代化管理提供重要支撐。

［1］ 中華人民共和國鐵道部.信應用函 ［2013］4號.鐵路電務管理信息系統ATP車載設備管理子系統總體方案.［S］.2013.

［2］ 中國鐵路總公司運輸局.運信應用函［2014］268號《鐵路電務管理信息系統ATP車載設備管理子系統技術評審意見［S］.2014.