鐵路工務(wù)安全生產(chǎn)管理分析系統(tǒng)

■ 徐貴紅 陶凱 劉金朝 王衛(wèi)東

鐵路工務(wù)安全生產(chǎn)管理分析系統(tǒng)

■ 徐貴紅 陶凱 劉金朝 王衛(wèi)東

鐵路工務(wù)安全生產(chǎn)管理分析系統(tǒng)面向不同等級(jí)線路的養(yǎng)修管理需求，實(shí)現(xiàn)了圍繞設(shè)備狀態(tài)的工務(wù)生產(chǎn)組織管理閉環(huán)系統(tǒng)，即“設(shè)備檢測(cè)檢查—狀態(tài)分析和決策—檢修方案制定—計(jì)劃實(shí)施—驗(yàn)收和跟蹤”，建立了維修生產(chǎn)業(yè)務(wù)的全過程信息化工作平臺(tái)。通過各類檢測(cè)監(jiān)測(cè)、維修數(shù)據(jù)及設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的整合管理和挖掘分析，診斷設(shè)備病害成因、評(píng)估線路質(zhì)量狀態(tài)、監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)變化，為養(yǎng)護(hù)維修提供決策支持，提升維護(hù)管理水平。

鐵路工務(wù)；安全生產(chǎn)管理分析；線路質(zhì)量分析；單元評(píng)價(jià)；設(shè)備質(zhì)量問題庫(kù)；安全生產(chǎn)監(jiān)控

設(shè)備維護(hù)是影響運(yùn)輸生產(chǎn)組織、行車安全的關(guān)鍵問題，如何圍繞設(shè)備狀態(tài)，保障運(yùn)營(yíng)安全，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效的生產(chǎn)組織管理變得尤為迫切。鐵路工務(wù)安全生產(chǎn)管理分析系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）以設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)管理為基礎(chǔ)，從工務(wù)管理不同職能部門的需求出發(fā)，利用工務(wù)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理與設(shè)備狀態(tài)評(píng)價(jià)等方面的最新研究成果，評(píng)估設(shè)備狀態(tài)，診斷設(shè)備病害成因，預(yù)測(cè)狀態(tài)變化趨勢(shì)，有針對(duì)性地安排檢查和養(yǎng)護(hù)維修，為管理部門宏觀掌握設(shè)備狀態(tài)和維修組織部門制定生產(chǎn)方案提供了數(shù)據(jù)和技術(shù)支撐，為踐行“精檢慎修”的養(yǎng)修理念，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、智能化和科學(xué)化管理提供平臺(tái)支撐。

1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)由管理分析業(yè)務(wù)子系統(tǒng)和基礎(chǔ)支撐平臺(tái)組成（見圖1），業(yè)務(wù)子系統(tǒng)支持工務(wù)日常維修生產(chǎn)組織管理；基礎(chǔ)支撐平臺(tái)是系統(tǒng)各業(yè)務(wù)模塊運(yùn)行的基礎(chǔ)。

1.1 管理分析業(yè)務(wù)功能

1.1.1 線路質(zhì)量分析

線路質(zhì)量分析子系統(tǒng)采用既有的軌道狀態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括軌道幾何數(shù)據(jù)、車輛動(dòng)態(tài)響應(yīng)數(shù)據(jù)、車載式和便攜式線路檢查儀數(shù)據(jù)、綜合巡檢數(shù)據(jù)、人工檢查數(shù)據(jù)、添乘數(shù)據(jù)等，通過軌道檢測(cè)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析、關(guān)聯(lián)分析和綜合分析，評(píng)估軌道動(dòng)態(tài)質(zhì)量，查找病害成因，評(píng)價(jià)設(shè)備狀態(tài)，生成圖表和報(bào)告，為檢修計(jì)劃制定提供數(shù)據(jù)支撐。

（1）設(shè)備狀態(tài)變化趨勢(shì)分析。在設(shè)備指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)匯總基礎(chǔ)上，進(jìn)行設(shè)備變化趨勢(shì)分析，跟蹤設(shè)備情況；利用重復(fù)性或集中度分析發(fā)現(xiàn)設(shè)備薄弱區(qū)段，進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。

（2）數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)多源分析。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)某種病害時(shí)，為查找病害原因，對(duì)同一時(shí)間、同一區(qū)段的各類檢測(cè)數(shù)據(jù)、維修記錄和設(shè)備臺(tái)賬進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析。

（3）設(shè)備單元質(zhì)量評(píng)價(jià)。通過建立不同設(shè)備類型單元（曲線、道岔、直線、橋、隧、過渡段等）、區(qū)段單元或重點(diǎn)關(guān)注單元（沉降、凍脹、特殊結(jié)構(gòu)等），采用數(shù)據(jù)綜合評(píng)價(jià)方法（包括層析分析、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法），建立單元評(píng)價(jià)模型，對(duì)同類型單元采用相同的分析方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果篩選出作業(yè)單元（見圖2）。另外對(duì)于同一單元可跟蹤變化情況。

圖1 系統(tǒng)組成

1.1.2 鋼軌傷損管理

鋼軌傷損管理對(duì)探傷車和探傷儀數(shù)據(jù)、鋼軌外觀巡檢數(shù)據(jù)進(jìn)行了管理與分析。可對(duì)鋼軌傷損進(jìn)行履歷管理，跟蹤鋼軌傷損變化；監(jiān)控傷損處理情況及周期性探傷工作完成情況（見圖3）。

1.1.3 病害和問題管理

病害和問題管理用于為作業(yè)計(jì)劃制定、安全生產(chǎn)監(jiān)控提供數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對(duì)問題采用分類分級(jí)定義，并定義問題處理流程，按處理流程監(jiān)控每類問題處理情況（見圖4）。

“設(shè)備質(zhì)量問題庫(kù)”包括了各種檢測(cè)手段發(fā)現(xiàn)的可能影響安全的需要及時(shí)處理的重點(diǎn)病害，基于病害問題類型的標(biāo)準(zhǔn)化分類和代碼，在數(shù)據(jù)分析過程中自動(dòng)將重點(diǎn)問題和薄弱區(qū)段納入，實(shí)現(xiàn)作業(yè)計(jì)劃的決策支持。“安全管理問題庫(kù)”納入了營(yíng)業(yè)線外部侵害、施工作業(yè)等生產(chǎn)過程中的管理類問題。通過對(duì)病害和問題處理過程、數(shù)量及分布、變化趨勢(shì)概況的監(jiān)控和分析，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)監(jiān)控。

1.1.4 日常調(diào)度管理

日常調(diào)度管理包括動(dòng)態(tài)檢測(cè)計(jì)劃管理、檢修作業(yè)計(jì)劃填報(bào)與審批的流程化管理、作業(yè)派工單生成、計(jì)劃完成情況管理等功能。采用工作流技術(shù)為用戶提供了分級(jí)審批的流程控制。業(yè)務(wù)規(guī)則與工務(wù)字典相結(jié)合進(jìn)行檢修作業(yè)計(jì)劃的邏輯性校驗(yàn)。規(guī)范了人員資質(zhì)、作業(yè)項(xiàng)目等，在計(jì)劃和方案制定時(shí)可進(jìn)行自動(dòng)過濾和卡控。

1.1.5 移動(dòng)終端應(yīng)用

移動(dòng)終端（TrackPad）應(yīng)用包括系統(tǒng)信息查閱與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集的一系列功能，如設(shè)備圖表查閱、檢測(cè)計(jì)劃和數(shù)據(jù)查閱、檢修數(shù)據(jù)記錄和技術(shù)規(guī)章資料檢索等。

1.1.6 其他功能

（1）信息即時(shí)推送。在系統(tǒng)首頁通過可視化圖表顯示用戶持續(xù)關(guān)注的設(shè)備狀態(tài)和重要病害問題處理情況。

（2）待辦事項(xiàng)提醒。用戶登錄后彈出當(dāng)前需要處理的工作。

圖2 線路質(zhì)量單元綜合評(píng)價(jià)分級(jí)結(jié)果

圖3 周期性探傷工作完成情況管理

圖4 檢修數(shù)據(jù)處理分析與問題管理

（3）文件管理。提供了各類數(shù)據(jù)文件、報(bào)告文件、技術(shù)資料等的分類管理。

（4）應(yīng)急指揮支持。快速提供故障位置的線路基礎(chǔ)信息、應(yīng)急指揮信息。包括故障點(diǎn)的設(shè)備特征和圖片、所屬軌道電路區(qū)段，離故障點(diǎn)最近的車站、作業(yè)門、視頻監(jiān)控點(diǎn)、可添乘車次、指揮聯(lián)系方式、上跨立交橋、外單位施工與侵害、防災(zāi)設(shè)備、應(yīng)急備品放置情況，應(yīng)急處理文件，以及近期安全故障及檢修作業(yè)信息等。

1.2 基礎(chǔ)支撐平臺(tái)

1.2.1 設(shè)備基礎(chǔ)臺(tái)賬庫(kù)管理

設(shè)備基礎(chǔ)臺(tái)賬庫(kù)包含了系統(tǒng)管理的設(shè)備對(duì)象集，包括設(shè)備對(duì)象的基礎(chǔ)信息、組成及特征信息。其中線路碼表定義了線路、行別、單位、管界、速度區(qū)段等級(jí)等信息，設(shè)備組成包含了曲線、坡度、道岔、股道、橋梁、路基、車站等。完備的電子臺(tái)賬為設(shè)備病害分析、設(shè)備單元質(zhì)量綜合分析提供了基礎(chǔ)。系統(tǒng)提供了設(shè)備臺(tái)賬的維護(hù)管理和自動(dòng)動(dòng)態(tài)更新功能。

1.2.2 檢測(cè)數(shù)據(jù)管理

依照“動(dòng)態(tài)檢查為主，動(dòng)、靜態(tài)檢查相結(jié)合，結(jié)構(gòu)檢查與幾何尺寸并重”的基本原則，系統(tǒng)對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和檢查數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。檢測(cè)數(shù)據(jù)包括了既有的軌道幾何、動(dòng)力學(xué)、車載式和便攜式線路檢查儀數(shù)據(jù)等，檢查數(shù)據(jù)包括軌道幾何檢查儀數(shù)據(jù)及鋼軌傷損、軌道結(jié)構(gòu)、綜合巡檢、無縫線路、橋隧涵、路基沉降和凍脹、周邊環(huán)境等。

系統(tǒng)采用統(tǒng)一的接口方式和可擴(kuò)展模式，解決了隨著檢測(cè)手段增加的數(shù)據(jù)管理問題。采用文件定義表解決了人工檢查的數(shù)據(jù)輸入多樣性，同時(shí)通過字典表匹配等大大減少了需要交互輸入的內(nèi)容。采用Excel表導(dǎo)入、TrackPad同步等便利了數(shù)據(jù)輸入。

1.2.3 業(yè)務(wù)參數(shù)配置

與系統(tǒng)功能應(yīng)用相關(guān)的參數(shù)采用業(yè)務(wù)參數(shù)配置模塊進(jìn)行配置，該模塊為個(gè)性化管理的功能定制提供了條件，也為管理規(guī)則的調(diào)整提供了手段。可支持檢修業(yè)務(wù)參數(shù)（工務(wù)字典）、設(shè)備檢查周期、檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)管理、病害等級(jí)配置、單元分析配置、人員信息管理、機(jī)具材料管理、公告信息發(fā)布等功能的參數(shù)配置。

1.2.4 公共支撐平臺(tái)

公共支撐平臺(tái)支持功能菜單組合管理、用戶角色和權(quán)限管理、操作日志管理和系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)配置等。

2 系統(tǒng)架構(gòu)

綜合考慮工務(wù)設(shè)備管理和生產(chǎn)組織的業(yè)務(wù)特點(diǎn)、數(shù)據(jù)分布情況、信息實(shí)時(shí)性要求、數(shù)據(jù)安全性保證、用戶訪問情況、系統(tǒng)可擴(kuò)展性等因素， 系統(tǒng)采用“功能分級(jí)、數(shù)據(jù)分布分級(jí)管理”的模式，結(jié)構(gòu)上采用節(jié)點(diǎn)分布應(yīng)用、數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)的“分布-集中式”結(jié)構(gòu)。

2.1 系統(tǒng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)分布架構(gòu)

圖5 系統(tǒng)應(yīng)用和數(shù)據(jù)架構(gòu)

系統(tǒng)在應(yīng)用架構(gòu)上根據(jù)工務(wù)設(shè)備管理特點(diǎn)進(jìn)行了總體功能設(shè)計(jì)（見圖5），配置實(shí)施根據(jù)不同職能部門業(yè)務(wù)需求，形成了中國(guó)鐵路總公司（簡(jiǎn)稱總公司）、鐵路局、工務(wù)段的業(yè)務(wù)邏輯結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)主體。每個(gè)系統(tǒng)主體管理自身的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互通過數(shù)據(jù)接口實(shí)現(xiàn)。

2.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口方式

在考慮網(wǎng)絡(luò)帶寬與效率最佳平衡的基礎(chǔ)上，以“段級(jí)”系統(tǒng)為接入點(diǎn)，以O(shè)racle數(shù)據(jù)庫(kù)、文件服務(wù)器等為基礎(chǔ)，采用數(shù)據(jù)提取、數(shù)據(jù)推送、數(shù)據(jù)訪問接口服務(wù)3種方式進(jìn)行系統(tǒng)間數(shù)據(jù)接口操作，采用中間件技術(shù)等實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)各項(xiàng)功能（見圖6）。

2.3 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)通過鐵路專網(wǎng)進(jìn)行訪問，形成總公司、鐵路局、工務(wù)段的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。系統(tǒng)部署的IT設(shè)備支持包括服務(wù)器和存儲(chǔ)等，根據(jù)需要可在總公司、鐵路局、工務(wù)段形成物理節(jié)點(diǎn)，也可以鐵路局為核心集中管理。

3 結(jié)論

（1）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)評(píng)估在工務(wù)維修管理中的運(yùn)用及數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和業(yè)務(wù)驅(qū)動(dòng)混合的生產(chǎn)管理組織模式，提高了管理效率。

（2）系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了作業(yè)的流程化管理，同時(shí)將“等級(jí)修”、“天窗修”等養(yǎng)修理念，以及風(fēng)險(xiǎn)管理及標(biāo)準(zhǔn)化管理的具體要求納入，有利于實(shí)現(xiàn)工務(wù)管理的規(guī)范化。

（3）系統(tǒng)通過多職責(zé)角色交互操作，實(shí)現(xiàn)對(duì)問題處理過程的閉環(huán)監(jiān)控。并通過強(qiáng)化現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)過程控制，提升安全風(fēng)險(xiǎn)管理能力。

圖6 MQ方式的數(shù)據(jù)傳輸

（4）采用“分布-集中式”系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了縱向系統(tǒng)間的業(yè)務(wù)交互和數(shù)據(jù)交互，滿足數(shù)據(jù)迅速增長(zhǎng)和數(shù)據(jù)傳輸匯聚的需求，同時(shí)保證了數(shù)據(jù)的安全性和容災(zāi)能力，為工務(wù)設(shè)備檢修大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

（5）系統(tǒng)通過業(yè)務(wù)參數(shù)配置，滿足高速鐵路和普速鐵路不同等級(jí)線路的管理特點(diǎn)和需求。采用業(yè)務(wù)參數(shù)配置文件定制化各個(gè)節(jié)點(diǎn)的功能，也使得系統(tǒng)具備快速部署和本地化調(diào)整能力。

[1] TG/CW115—2012 高速鐵路無砟軌道線路維修規(guī)則（試行）[S]．

[2] TG/CW114—2011 高速鐵路橋隧涵維修規(guī)則（試行）[S]．

[3] 鐵運(yùn)［2010］164號(hào) 高速鐵路工務(wù)管理指導(dǎo)意見[S]．

[4] TG/CW106—2012 鐵路營(yíng)業(yè)線路施工安全管理辦法[S]．

[5] 康高亮． 高速鐵路工務(wù)運(yùn)營(yíng)維護(hù)與管理[J]． 中國(guó)鐵路，2010(12)：47-51．

[6] 許玉德，李浩然，李海峰． 鐵路軌道養(yǎng)護(hù)維修計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)中幾個(gè)技術(shù)問題的研究[J]． 上海鐵道大學(xué)學(xué)報(bào)，2000，21(10)：26-31．

[7] 劉俊． 鐵路工務(wù)檢測(cè)數(shù)據(jù)綜合信息平臺(tái)研究及實(shí)現(xiàn)[D]． 北京：北京交通大學(xué)，2006．

徐貴紅：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所，副研究員，北京，100081

陶 凱：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所，助理研究員，北京，100081

劉金朝：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所，研究員，北京，100081

王衛(wèi)東：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院基礎(chǔ)設(shè)施檢測(cè)研究所，研究員，北京，100081

責(zé)任編輯 楊環(huán)

U215.8

B

1672-061X（2015）02-0027-04

國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目（2013CB329406）；中國(guó)鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2014G009-D）。

所獲獎(jiǎng)項(xiàng)：2014年度中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。