線路質量分析評定管理系統的設計與實現

蔣愷（南寧鐵路局　科學技術研究所，助理工程師，廣西　南寧　530001）

線路質量分析評定管理系統的設計與實現

蔣愷
（南寧鐵路局科學技術研究所，助理工程師，廣西南寧530001）

摘要：簡述了線路質量分析評定管理系統的開發背景，介紹了系統的分析模型及設計要求、系統的架構、開發流程及主要功能。該系統現已在南寧鐵路局柳州工務段使用，系統運行穩定、可靠，在工務系統中有良好的推廣應用前景。

關鍵詞：線路質量；重復病害；病害分布圖；正線質量綜合評分圖；歷史扣分趨勢圖

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.04.0019

線路質量是影響行車安全和旅客乘車舒適度的重要因素，目前檢測線路質量的手段方法很多，如軌檢車、車載式檢查儀、便攜式添乘儀、人工添乘、人工測量、軌道檢查小車等。國內其他鐵路局已有這方面類似的分析系統，但缺少多重檢查方法的綜合、全面的分析功能，而南寧鐵路局目前只有軌檢車（動態檢查）單項TQI軌道質量指數分析，更是單一的分析功能。因此，如何將各種檢測數據融合，得出線路綜合質量指數，用于指導工務段日常維修工作，是一個值得探索的課題。

1　系統的分析模型及設計要求

1.1分析模型在軌檢車、車載儀、便攜式添乘儀、人工添乘、靜態數據（軌檢儀、人工檢測）五類數據之間在相互補充的基礎上，以TQI值作為基礎，將五類數據分別量化為不同的指標，對不同檢查方式和不同等級的線路賦予指標不同的權值（見表1），從而計算得到線路質量狀態的綜合評分，以此來判別線路的質量。

表1　不同檢查方式和不同等級的線路賦予的權值

因TQI的值是以200 m為一個單元，分析模型也把200 m為一個單元計算綜合評分。

單元綜合評分=TQI值*1+（G1*0.1+G2*0.3+G3* 0.5）+（C1*0.1+C2*0.3+C3*0.5）+（B1*0.1+B2*0.3+B3* 0.5）+（R1*0.1+R2*1）+（J1*0.1+J2*0.3+J3*0.5）

其中G1、G2、G3分別表示單元內軌檢車一級、二級、三級的個數；

C1、C2、C3分別表示單元內車載儀一級、二級、三級的個數；

B1、B2、B3分別表示單元內便攜式添乘儀一級、二級、三級的個數；

R1、R2分別表示單元內人工添乘線路不良、晃車的個數；

J1、J2、J3分別表示單元內靜態數據（軌檢儀、人工檢測）B級、A級、AA級的個數。

1.2系統設計要求

1）將軌檢車、軌道檢查儀、機車車載儀、便攜式添乘檢查儀、人工檢查手段檢查出來的結果（數據）集中收集，統一導入開發的系統。

2）能按線名、行別、病害點超限類型、超限等級、時間范圍、里程范圍等條件進行查詢和分析，并且查詢結果能導出到Excel。

3）所有的病害點都能在病害點分布圖中顯示，橫坐標表示里程，縱坐標表示時間，且不同類型、不同等級的病害點用不同的顏色和形狀表示。

4）能對病害點進行分析與處理，得到單元（每200 m一個單元）的評分情況并自動生成單元的維修意見。

5）對處理后得到的評分用圖和表的形式直觀的顯示各區段（單元）的質量好壞，且能查詢該區段（單元）的歷史扣分情況。

6）實現在某個時間范圍內統計各車間不同病害類型及不同等級的病害點數量；統計線路在某個時間范圍、某個里程段不同病害類型及不同等級的病害點數量。

7）對車間、工區的評分進行排名。

2　系統架構

為了實現數據的共享，便于車間、工區上傳、查詢數據，系統采用“瀏覽器/服務器”（B/S）模式，構建在鐵路局辦公網絡。出于對數據安全性的考慮，管理員可對數據進行上傳、分析和處理，普通用戶只能對數據進行查詢，不同權限的用戶可通過瀏覽器來訪問系統。所有操作均在服務器上完成，便于系統的維護及拓展。

本系統以Visual Studio.Net作為開發平臺，使用MS SQL Server2008作為系統數據庫，采用分布式結構設計。系統的網絡拓撲圖如圖1所示。

圖1　網絡拓撲圖

3　開發流程

本系統是通過對病害點數據進行綜合分析與評定，最后用于指導線路的養護、維修，所以數據的準確性是第一位的，開發流程見圖2所示，主要開發按以下5個步驟進行。

3.1統一表結構收集各類檢測的數據，由于不同檢測手段檢查的項目會不同，所以表的字段也相應的不同。為了能對所有數據進行綜合分析與處理，需要把各類表都統一到“線路病害表”中。

3.2數據的關聯性分析在導入軌檢車IIC文件時會將病害點數據、TQI值數據、整公里T值數據放在數據庫3個不同的表中，為了在刪除軌檢車IIC文件記錄時把3個相關表的數據都清理干凈，需要在導入時給所有軌檢車數據一個統一的ID。

3.3表的級聯關系確定每個車間管理很多工區，每個工區有可能管理幾條線路，故在處理各項數據的時候要用到數據庫視圖和數據庫觸發器，當要處理的數據改變時，使其相關聯的數據進行相應的改變。

3.4圖表工具的確定因系統的趨勢圖比較多，而病害點分布圖的功能相對強大，如能實現放大、縮小、平移等功能，所以在反復比較了各類圖表控件后，選擇了ChartDirector圖表控件。

ChartDirector控件使用方便，快捷，靈活，功能強大，交互性強。在web服務器以及嵌入式應用程序開發中，它是一種非常理想的工具，擁有豐富的圖表圖形組件庫。

3.5主要功能的實現在Visual Studio 2010開發平臺下，設計清爽簡潔的界面，編寫后臺代碼，經過反復的調試、修改最終實現了所有功能。

圖2　開發流程圖

4　主要功能及實現

4.1各類檢測數據的導入軌檢車數據為IIC文件格式，其他檢測類型的數據均為Excel電子表格，對Excel電子表格的處理采用了NPOI技術，使用NPOI就可以在沒有安裝Office或者相應環境的機器上對Excel文檔進行讀寫操作。由于軌檢車IIC格式數據量較大，在導入時如果一條一條記錄的讀取，再一條記錄插入數據庫，無疑效率低下。本系統采用OLE數據引擎讀取數據，經處理形成臨時表，最后通過SQL server中的SqlBulkCopy技術把數據批量更新到數據庫，提高了系統運行效率。

4.2重復病害的查詢重復病害是指兩種或兩種以上檢查方式在同一地點檢查出病害，或同一方式在同一地點連續檢查出病害。重復病害對線路維修有重要指導意義。因外界干擾（如鄰線來車或強側風）或人工主觀原因（如人工添乘），在某一處檢測出的一次超限有可能并不是線路質量問題，而多種檢測手段或多次檢測在該處均出現超限，那么該處線路有問題的可能性很大，重復病害確定了病害點的真實性，使有限的維修力量有針對性的趕赴現場。因數據量大，算法復雜，故重復病害查詢的實現采用數據庫存儲過程來提高效率。系統能查詢1次、2次、3次、4次、5次及5次以上的重復病害情況，查詢結果可按里程、重復次數排序，點擊次數可將該病害點的重復情況以列表形式給出。

4.3綜合評分表綜合評分表是前面的公式1計算出來的結果，查詢條件和方式多樣化，對于不同質量的線路用不同顏色高亮顯示，藍色底紋表示需要保養的單元，黃色表示需要維修的單元，紅色表示臨時補修的單元。界面有幾個獨立的快捷鍵，可實現一鍵查詢，方便快捷。查詢的結果可導出到Excel表格（見圖3），進行保存打印，指導維修。

4.4病害點分布圖病害點分布圖（見圖4）是在ChartDirector圖表工具下實現的。病害點分布圖是將不同檢測類型的數據（病害點）在時間和空間上進行展現。以線路里程為橫坐標，以檢測日期為縱坐標，用不同的符號及顏色表示不同檢測類型（含不同超限等級）的病害點。如果在垂直方向上某一里程點附近分布的病害點密集，說明此處線路病害重復次數較多，需要重點檢查維修。同一類型病害點用相同顏色表示，以不同的符號區別超限等級。該圖還能實現放大、縮小、平移等功能，最大的放大倍數是每格200 m，剛好一個單元。鼠標移動到某個病害點上，會顯示該病害點的“日期”，“檢查類型”，“里程”，“超限類型”和“超限級別”。

圖4　病害點分布圖

4.5正線綜合評分曲線圖正線質量綜合評分圖是以200 m為單元，按分析模型公式得到單元綜合評分值，將各單元綜合評分值繪制成一條曲線（見圖5），并根據事先設定的維修線和保養線，直觀體現線路質量分布情況，有助于指導線路維修。正線綜合評分以月為時間單位，橫坐標是里程，縱坐標為綜合評分。

圖5　正線綜合評分曲線

把鼠標移動到某個評分點上，可顯示該點的具體評分值和里程。評分曲線圖可以放大、縮小、平移，單擊曲線上一個點可以查看該處

綜合評分歷史情況，如點擊黔桂線K 160.4至K 160.6單元，即可查看該處2013年1-12月扣分情況（見圖6所示）。某點的歷史評分情況能對工作總結，制定維修計劃提供一定的依據。

圖6　單元歷史評分曲線

4.6車間及工區的評分排名車間、工區排名不僅僅是評分排名，還包括了車間、工區同比和環比排名。同比以年為單位進行比較，環比以月為單位進行比較。由于每個車間包含不同的工區，不同的工區又管理著不同的線路，故把算法寫在數據庫存儲過程中來提高系統的運行效率，通過數據庫觸發器來加強各表之間的聯系。

5　結束語

線路質量分析評定管理系統已經在寧局柳州工務段使用，通過對各類檢測數據的分析處理，能對評定質量差的單元有計劃進行綜合整治，減少人為因素影響和重復勞力檢查與判斷，達到及時發現集中、嚴重病害，提前發出安全預警，及時采取相應措施或將嚴重病害消滅于萌芽當中，對于保證鐵路運輸安全，減少或遏制設備故障事故的發生具有重要的意義，適合在鐵路工務系統推廣應用。

文章編號：1006-8686（2015）0056-03

文獻標識碼：B

中圖分類號：U216.3