線路質(zhì)量分析評(píng)定管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蔣愷（南寧鐵路局　科學(xué)技術(shù)研究所，助理工程師，廣西　南寧　530001）

線路質(zhì)量分析評(píng)定管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

蔣愷
（南寧鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所，助理工程師，廣西南寧530001）

摘要：簡(jiǎn)述了線路質(zhì)量分析評(píng)定管理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)背景，介紹了系統(tǒng)的分析模型及設(shè)計(jì)要求、系統(tǒng)的架構(gòu)、開(kāi)發(fā)流程及主要功能。該系統(tǒng)現(xiàn)已在南寧鐵路局柳州工務(wù)段使用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、可靠，在工務(wù)系統(tǒng)中有良好的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：線路質(zhì)量；重復(fù)病害；病害分布圖；正線質(zhì)量綜合評(píng)分圖；歷史扣分趨勢(shì)圖

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.04.0019

線路質(zhì)量是影響行車(chē)安全和旅客乘車(chē)舒適度的重要因素，目前檢測(cè)線路質(zhì)量的手段方法很多，如軌檢車(chē)、車(chē)載式檢查儀、便攜式添乘儀、人工添乘、人工測(cè)量、軌道檢查小車(chē)等。國(guó)內(nèi)其他鐵路局已有這方面類(lèi)似的分析系統(tǒng)，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(chē)（動(dòng)態(tài)檢查）單項(xiàng)TQI軌道質(zhì)量指數(shù)分析，更是單一的分析功能。因此，如何將各種檢測(cè)數(shù)據(jù)融合，得出線路綜合質(zhì)量指數(shù)，用于指導(dǎo)工務(wù)段日常維修工作，是一個(gè)值得探索的課題。

1　系統(tǒng)的分析模型及設(shè)計(jì)要求

1.1分析模型在軌檢車(chē)、車(chē)載儀、便攜式添乘儀、人工添乘、靜態(tài)數(shù)據(jù)（軌檢儀、人工檢測(cè)）五類(lèi)數(shù)據(jù)之間在相互補(bǔ)充的基礎(chǔ)上，以TQI值作為基礎(chǔ)，將五類(lèi)數(shù)據(jù)分別量化為不同的指標(biāo)，對(duì)不同檢查方式和不同等級(jí)的線路賦予指標(biāo)不同的權(quán)值（見(jiàn)表1），從而計(jì)算得到線路質(zhì)量狀態(tài)的綜合評(píng)分，以此來(lái)判別線路的質(zhì)量。

表1　不同檢查方式和不同等級(jí)的線路賦予的權(quán)值

因TQI的值是以200 m為一個(gè)單元，分析模型也把200 m為一個(gè)單元計(jì)算綜合評(píng)分。

單元綜合評(píng)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(nèi)軌檢車(chē)一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的個(gè)數(shù)；

C1、C2、C3分別表示單元內(nèi)車(chē)載儀一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的個(gè)數(shù)；

B1、B2、B3分別表示單元內(nèi)便攜式添乘儀一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)的個(gè)數(shù)；

R1、R2分別表示單元內(nèi)人工添乘線路不良、晃車(chē)的個(gè)數(shù)；

J1、J2、J3分別表示單元內(nèi)靜態(tài)數(shù)據(jù)（軌檢儀、人工檢測(cè)）B級(jí)、A級(jí)、AA級(jí)的個(gè)數(shù)。

1.2系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求

1）將軌檢車(chē)、軌道檢查儀、機(jī)車(chē)車(chē)載儀、便攜式添乘檢查儀、人工檢查手段檢查出來(lái)的結(jié)果（數(shù)據(jù)）集中收集，統(tǒng)一導(dǎo)入開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)。

2）能按線名、行別、病害點(diǎn)超限類(lèi)型、超限等級(jí)、時(shí)間范圍、里程范圍等條件進(jìn)行查詢和分析，并且查詢結(jié)果能導(dǎo)出到Excel。

3）所有的病害點(diǎn)都能在病害點(diǎn)分布圖中顯示，橫坐標(biāo)表示里程，縱坐標(biāo)表示時(shí)間，且不同類(lèi)型、不同等級(jí)的病害點(diǎn)用不同的顏色和形狀表示。

4）能對(duì)病害點(diǎn)進(jìn)行分析與處理，得到單元（每200 m一個(gè)單元）的評(píng)分情況并自動(dòng)生成單元的維修意見(jiàn)。

5）對(duì)處理后得到的評(píng)分用圖和表的形式直觀的顯示各區(qū)段（單元）的質(zhì)量好壞，且能查詢?cè)搮^(qū)段（單元）的歷史扣分情況。

6）實(shí)現(xiàn)在某個(gè)時(shí)間范圍內(nèi)統(tǒng)計(jì)各車(chē)間不同病害類(lèi)型及不同等級(jí)的病害點(diǎn)數(shù)量；統(tǒng)計(jì)線路在某個(gè)時(shí)間范圍、某個(gè)里程段不同病害類(lèi)型及不同等級(jí)的病害點(diǎn)數(shù)量。

7）對(duì)車(chē)間、工區(qū)的評(píng)分進(jìn)行排名。

2　系統(tǒng)架構(gòu)

為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，便于車(chē)間、工區(qū)上傳、查詢數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用“瀏覽器/服務(wù)器”（B/S）模式，構(gòu)建在鐵路局辦公網(wǎng)絡(luò)。出于對(duì)數(shù)據(jù)安全性的考慮，管理員可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行上傳、分析和處理，普通用戶只能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，不同權(quán)限的用戶可通過(guò)瀏覽器來(lái)訪問(wèn)系統(tǒng)。所有操作均在服務(wù)器上完成，便于系統(tǒng)的維護(hù)及拓展。

本系統(tǒng)以Visual Studio.Net作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用MS SQL Server2008作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)，采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。

圖1　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D

3　開(kāi)發(fā)流程

本系統(tǒng)是通過(guò)對(duì)病害點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與評(píng)定，最后用于指導(dǎo)線路的養(yǎng)護(hù)、維修，所以數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是第一位的，開(kāi)發(fā)流程見(jiàn)圖2所示，主要開(kāi)發(fā)按以下5個(gè)步驟進(jìn)行。

3.1統(tǒng)一表結(jié)構(gòu)收集各類(lèi)檢測(cè)的數(shù)據(jù)，由于不同檢測(cè)手段檢查的項(xiàng)目會(huì)不同，所以表的字段也相應(yīng)的不同。為了能對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析與處理，需要把各類(lèi)表都統(tǒng)一到“線路病害表”中。

3.2數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析在導(dǎo)入軌檢車(chē)IIC文件時(shí)會(huì)將病害點(diǎn)數(shù)據(jù)、TQI值數(shù)據(jù)、整公里T值數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫(kù)3個(gè)不同的表中，為了在刪除軌檢車(chē)IIC文件記錄時(shí)把3個(gè)相關(guān)表的數(shù)據(jù)都清理干凈，需要在導(dǎo)入時(shí)給所有軌檢車(chē)數(shù)據(jù)一個(gè)統(tǒng)一的ID。

3.3表的級(jí)聯(lián)關(guān)系確定每個(gè)車(chē)間管理很多工區(qū)，每個(gè)工區(qū)有可能管理幾條線路，故在處理各項(xiàng)數(shù)據(jù)的時(shí)候要用到數(shù)據(jù)庫(kù)視圖和數(shù)據(jù)庫(kù)觸發(fā)器，當(dāng)要處理的數(shù)據(jù)改變時(shí)，使其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的改變。

3.4圖表工具的確定因系統(tǒng)的趨勢(shì)圖比較多，而病害點(diǎn)分布圖的功能相對(duì)強(qiáng)大，如能實(shí)現(xiàn)放大、縮小、平移等功能，所以在反復(fù)比較了各類(lèi)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(qiáng)大，交互性強(qiáng)。在web服務(wù)器以及嵌入式應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中，它是一種非常理想的工具，擁有豐富的圖表圖形組件庫(kù)。

3.5主要功能的實(shí)現(xiàn)在Visual Studio 2010開(kāi)發(fā)平臺(tái)下，設(shè)計(jì)清爽簡(jiǎn)潔的界面，編寫(xiě)后臺(tái)代碼，經(jīng)過(guò)反復(fù)的調(diào)試、修改最終實(shí)現(xiàn)了所有功能。

圖2　開(kāi)發(fā)流程圖

4　主要功能及實(shí)現(xiàn)

4.1各類(lèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的導(dǎo)入軌檢車(chē)數(shù)據(jù)為IIC文件格式，其他檢測(cè)類(lèi)型的數(shù)據(jù)均為Excel電子表格，對(duì)Excel電子表格的處理采用了NPOI技術(shù)，使用NPOI就可以在沒(méi)有安裝Office或者相應(yīng)環(huán)境的機(jī)器上對(duì)Excel文檔進(jìn)行讀寫(xiě)操作。由于軌檢車(chē)IIC格式數(shù)據(jù)量較大，在導(dǎo)入時(shí)如果一條一條記錄的讀取，再一條記錄插入數(shù)據(jù)庫(kù)，無(wú)疑效率低下。本系統(tǒng)采用OLE數(shù)據(jù)引擎讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)處理形成臨時(shí)表，最后通過(guò)SQL server中的SqlBulkCopy技術(shù)把數(shù)據(jù)批量更新到數(shù)據(jù)庫(kù)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行效率。

4.2重復(fù)病害的查詢重復(fù)病害是指兩種或兩種以上檢查方式在同一地點(diǎn)檢查出病害，或同一方式在同一地點(diǎn)連續(xù)檢查出病害。重復(fù)病害對(duì)線路維修有重要指導(dǎo)意義。因外界干擾（如鄰線來(lái)車(chē)或強(qiáng)側(cè)風(fēng)）或人工主觀原因（如人工添乘），在某一處檢測(cè)出的一次超限有可能并不是線路質(zhì)量問(wèn)題，而多種檢測(cè)手段或多次檢測(cè)在該處均出現(xiàn)超限，那么該處線路有問(wèn)題的可能性很大，重復(fù)病害確定了病害點(diǎn)的真實(shí)性，使有限的維修力量有針對(duì)性的趕赴現(xiàn)場(chǎng)。因數(shù)據(jù)量大，算法復(fù)雜，故重復(fù)病害查詢的實(shí)現(xiàn)采用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程來(lái)提高效率。系統(tǒng)能查詢1次、2次、3次、4次、5次及5次以上的重復(fù)病害情況，查詢結(jié)果可按里程、重復(fù)次數(shù)排序，點(diǎn)擊次數(shù)可將該病害點(diǎn)的重復(fù)情況以列表形式給出。

4.3綜合評(píng)分表綜合評(píng)分表是前面的公式1計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，查詢條件和方式多樣化，對(duì)于不同質(zhì)量的線路用不同顏色高亮顯示，藍(lán)色底紋表示需要保養(yǎng)的單元，黃色表示需要維修的單元，紅色表示臨時(shí)補(bǔ)修的單元。界面有幾個(gè)獨(dú)立的快捷鍵，可實(shí)現(xiàn)一鍵查詢，方便快捷。查詢的結(jié)果可導(dǎo)出到Excel表格（見(jiàn)圖3），進(jìn)行保存打印，指導(dǎo)維修。

4.4病害點(diǎn)分布圖病害點(diǎn)分布圖（見(jiàn)圖4）是在ChartDirector圖表工具下實(shí)現(xiàn)的。病害點(diǎn)分布圖是將不同檢測(cè)類(lèi)型的數(shù)據(jù)（病害點(diǎn)）在時(shí)間和空間上進(jìn)行展現(xiàn)。以線路里程為橫坐標(biāo)，以檢測(cè)日期為縱坐標(biāo)，用不同的符號(hào)及顏色表示不同檢測(cè)類(lèi)型（含不同超限等級(jí)）的病害點(diǎn)。如果在垂直方向上某一里程點(diǎn)附近分布的病害點(diǎn)密集，說(shuō)明此處線路病害重復(fù)次數(shù)較多，需要重點(diǎn)檢查維修。同一類(lèi)型病害點(diǎn)用相同顏色表示，以不同的符號(hào)區(qū)別超限等級(jí)。該圖還能實(shí)現(xiàn)放大、縮小、平移等功能，最大的放大倍數(shù)是每格200 m，剛好一個(gè)單元。鼠標(biāo)移動(dòng)到某個(gè)病害點(diǎn)上，會(huì)顯示該病害點(diǎn)的“日期”，“檢查類(lèi)型”，“里程”，“超限類(lèi)型”和“超限級(jí)別”。

圖4　病害點(diǎn)分布圖

4.5正線綜合評(píng)分曲線圖正線質(zhì)量綜合評(píng)分圖是以200 m為單元，按分析模型公式得到單元綜合評(píng)分值，將各單元綜合評(píng)分值繪制成一條曲線（見(jiàn)圖5），并根據(jù)事先設(shè)定的維修線和保養(yǎng)線，直觀體現(xiàn)線路質(zhì)量分布情況，有助于指導(dǎo)線路維修。正線綜合評(píng)分以月為時(shí)間單位，橫坐標(biāo)是里程，縱坐標(biāo)為綜合評(píng)分。

圖5　正線綜合評(píng)分曲線

把鼠標(biāo)移動(dòng)到某個(gè)評(píng)分點(diǎn)上，可顯示該點(diǎn)的具體評(píng)分值和里程。評(píng)分曲線圖可以放大、縮小、平移，單擊曲線上一個(gè)點(diǎn)可以查看該處

綜合評(píng)分歷史情況，如點(diǎn)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(jiàn)圖6所示）。某點(diǎn)的歷史評(píng)分情況能對(duì)工作總結(jié)，制定維修計(jì)劃提供一定的依據(jù)。

圖6　單元?dú)v史評(píng)分曲線

4.6車(chē)間及工區(qū)的評(píng)分排名車(chē)間、工區(qū)排名不僅僅是評(píng)分排名，還包括了車(chē)間、工區(qū)同比和環(huán)比排名。同比以年為單位進(jìn)行比較，環(huán)比以月為單位進(jìn)行比較。由于每個(gè)車(chē)間包含不同的工區(qū)，不同的工區(qū)又管理著不同的線路，故把算法寫(xiě)在數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程中來(lái)提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)觸發(fā)器來(lái)加強(qiáng)各表之間的聯(lián)系。

5　結(jié)束語(yǔ)

線路質(zhì)量分析評(píng)定管理系統(tǒng)已經(jīng)在寧局柳州工務(wù)段使用，通過(guò)對(duì)各類(lèi)檢測(cè)數(shù)據(jù)的分析處理，能對(duì)評(píng)定質(zhì)量差的單元有計(jì)劃進(jìn)行綜合整治，減少人為因素影響和重復(fù)勞力檢查與判斷，達(dá)到及時(shí)發(fā)現(xiàn)集中、嚴(yán)重病害，提前發(fā)出安全預(yù)警，及時(shí)采取相應(yīng)措施或?qū)?yán)重病害消滅于萌芽當(dāng)中，對(duì)于保證鐵路運(yùn)輸安全，減少或遏制設(shè)備故障事故的發(fā)生具有重要的意義，適合在鐵路工務(wù)系統(tǒng)推廣應(yīng)用。

文章編號(hào)：1006-8686（2015）0056-03

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

中圖分類(lèi)號(hào)：U216.3