鐵路工務安全生產管理分析系統

■ 徐貴紅 陶凱 劉金朝 王衛東

鐵路工務安全生產管理分析系統

■ 徐貴紅 陶凱 劉金朝 王衛東

鐵路工務安全生產管理分析系統面向不同等級線路的養修管理需求，實現了圍繞設備狀態的工務生產組織管理閉環系統，即“設備檢測檢查—狀態分析和決策—檢修方案制定—計劃實施—驗收和跟蹤”，建立了維修生產業務的全過程信息化工作平臺。通過各類檢測監測、維修數據及設備基礎數據的整合管理和挖掘分析，診斷設備病害成因、評估線路質量狀態、監控設備狀態變化，為養護維修提供決策支持，提升維護管理水平。

鐵路工務；安全生產管理分析；線路質量分析；單元評價；設備質量問題庫；安全生產監控

設備維護是影響運輸生產組織、行車安全的關鍵問題，如何圍繞設備狀態，保障運營安全，進行經濟有效的生產組織管理變得尤為迫切。鐵路工務安全生產管理分析系統（簡稱系統）以設備狀態數據管理為基礎，從工務管理不同職能部門的需求出發，利用工務設備狀態檢測監測、數據處理與設備狀態評價等方面的最新研究成果，評估設備狀態，診斷設備病害成因，預測狀態變化趨勢，有針對性地安排檢查和養護維修，為管理部門宏觀掌握設備狀態和維修組織部門制定生產方案提供了數據和技術支撐，為踐行“精檢慎修”的養修理念，實現規范化、智能化和科學化管理提供平臺支撐。

1 系統組成

系統由管理分析業務子系統和基礎支撐平臺組成（見圖1），業務子系統支持工務日常維修生產組織管理；基礎支撐平臺是系統各業務模塊運行的基礎。

1.1 管理分析業務功能

1.1.1 線路質量分析

線路質量分析子系統采用既有的軌道狀態檢測數據，包括軌道幾何數據、車輛動態響應數據、車載式和便攜式線路檢查儀數據、綜合巡檢數據、人工檢查數據、添乘數據等，通過軌道檢測指標的統計分析、關聯分析和綜合分析，評估軌道動態質量，查找病害成因，評價設備狀態，生成圖表和報告，為檢修計劃制定提供數據支撐。

（1）設備狀態變化趨勢分析。在設備指標的統計匯總基礎上，進行設備變化趨勢分析，跟蹤設備情況；利用重復性或集中度分析發現設備薄弱區段，進行重點關注。

（2）數據關聯多源分析。當設備出現某種病害時，為查找病害原因，對同一時間、同一區段的各類檢測數據、維修記錄和設備臺賬進行關聯分析。

（3）設備單元質量評價。通過建立不同設備類型單元（曲線、道岔、直線、橋、隧、過渡段等）、區段單元或重點關注單元（沉降、凍脹、特殊結構等），采用數據綜合評價方法（包括層析分析、神經網絡等方法），建立單元評價模型，對同類型單元采用相同的分析方法和評價指標，根據評價結果篩選出作業單元（見圖2）。另外對于同一單元可跟蹤變化情況。

圖1 系統組成

1.1.2 鋼軌傷損管理

鋼軌傷損管理對探傷車和探傷儀數據、鋼軌外觀巡檢數據進行了管理與分析?？蓪︿撥墏麚p進行履歷管理，跟蹤鋼軌傷損變化；監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計劃制定、安全生產監控提供數據。系統對問題采用分類分級定義，并定義問題處理流程，按處理流程監控每類問題處理情況（見圖4）。

“設備質量問題庫”包括了各種檢測手段發現的可能影響安全的需要及時處理的重點病害，基于病害問題類型的標準化分類和代碼，在數據分析過程中自動將重點問題和薄弱區段納入，實現作業計劃的決策支持?！鞍踩芾韱栴}庫”納入了營業線外部侵害、施工作業等生產過程中的管理類問題。通過對病害和問題處理過程、數量及分布、變化趨勢概況的監控和分析，實現安全生產監控。

1.1.4 日常調度管理

日常調度管理包括動態檢測計劃管理、檢修作業計劃填報與審批的流程化管理、作業派工單生成、計劃完成情況管理等功能。采用工作流技術為用戶提供了分級審批的流程控制。業務規則與工務字典相結合進行檢修作業計劃的邏輯性校驗。規范了人員資質、作業項目等，在計劃和方案制定時可進行自動過濾和卡控。

1.1.5 移動終端應用

移動終端（TrackPad）應用包括系統信息查閱與現場數據采集的一系列功能，如設備圖表查閱、檢測計劃和數據查閱、檢修數據記錄和技術規章資料檢索等。

1.1.6 其他功能

（1）信息即時推送。在系統首頁通過可視化圖表顯示用戶持續關注的設備狀態和重要病害問題處理情況。

（2）待辦事項提醒。用戶登錄后彈出當前需要處理的工作。

圖2 線路質量單元綜合評價分級結果

圖3 周期性探傷工作完成情況管理

圖4 檢修數據處理分析與問題管理

（3）文件管理。提供了各類數據文件、報告文件、技術資料等的分類管理。

（4）應急指揮支持?？焖偬峁┕收衔恢玫木€路基礎信息、應急指揮信息。包括故障點的設備特征和圖片、所屬軌道電路區段，離故障點最近的車站、作業門、視頻監控點、可添乘車次、指揮聯系方式、上跨立交橋、外單位施工與侵害、防災設備、應急備品放置情況，應急處理文件，以及近期安全故障及檢修作業信息等。

1.2 基礎支撐平臺

1.2.1 設備基礎臺賬庫管理

設備基礎臺賬庫包含了系統管理的設備對象集，包括設備對象的基礎信息、組成及特征信息。其中線路碼表定義了線路、行別、單位、管界、速度區段等級等信息，設備組成包含了曲線、坡度、道岔、股道、橋梁、路基、車站等。完備的電子臺賬為設備病害分析、設備單元質量綜合分析提供了基礎。系統提供了設備臺賬的維護管理和自動動態更新功能。

1.2.2 檢測數據管理

依照“動態檢查為主，動、靜態檢查相結合，結構檢查與幾何尺寸并重”的基本原則，系統對檢測數據、監測數據和檢查數據進行管理。檢測數據包括了既有的軌道幾何、動力學、車載式和便攜式線路檢查儀數據等，檢查數據包括軌道幾何檢查儀數據及鋼軌傷損、軌道結構、綜合巡檢、無縫線路、橋隧涵、路基沉降和凍脹、周邊環境等。

系統采用統一的接口方式和可擴展模式，解決了隨著檢測手段增加的數據管理問題。采用文件定義表解決了人工檢查的數據輸入多樣性，同時通過字典表匹配等大大減少了需要交互輸入的內容。采用Excel表導入、TrackPad同步等便利了數據輸入。

1.2.3 業務參數配置

與系統功能應用相關的參數采用業務參數配置模塊進行配置，該模塊為個性化管理的功能定制提供了條件，也為管理規則的調整提供了手段?？芍С謾z修業務參數（工務字典）、設備檢查周期、檢測標準管理、病害等級配置、單元分析配置、人員信息管理、機具材料管理、公告信息發布等功能的參數配置。

1.2.4 公共支撐平臺

公共支撐平臺支持功能菜單組合管理、用戶角色和權限管理、操作日志管理和系統運行參數配置等。

2 系統架構

綜合考慮工務設備管理和生產組織的業務特點、數據分布情況、信息實時性要求、數據安全性保證、用戶訪問情況、系統可擴展性等因素， 系統采用“功能分級、數據分布分級管理”的模式，結構上采用節點分布應用、數據分布存儲的“分布-集中式”結構。

2.1 系統應用和數據分布架構

圖5 系統應用和數據架構

系統在應用架構上根據工務設備管理特點進行了總體功能設計（見圖5），配置實施根據不同職能部門業務需求，形成了中國鐵路總公司（簡稱總公司）、鐵路局、工務段的業務邏輯結構的系統主體。每個系統主體管理自身的數據，系統間的數據交互通過數據接口實現。

2.2 系統數據接口方式

在考慮網絡帶寬與效率最佳平衡的基礎上，以“段級”系統為接入點，以Oracle數據庫、文件服務器等為基礎，采用數據提取、數據推送、數據訪問接口服務3種方式進行系統間數據接口操作，采用中間件技術等實現系統各項功能（見圖6）。

2.3 系統網絡結構

系統通過鐵路專網進行訪問，形成總公司、鐵路局、工務段的網絡節點。系統部署的IT設備支持包括服務器和存儲等，根據需要可在總公司、鐵路局、工務段形成物理節點，也可以鐵路局為核心集中管理。

3 結論

（1）系統實現了設備質量狀態評估在工務維修管理中的運用及數據驅動和業務驅動混合的生產管理組織模式，提高了管理效率。

（2）系統實現了作業的流程化管理，同時將“等級修”、“天窗修”等養修理念，以及風險管理及標準化管理的具體要求納入，有利于實現工務管理的規范化。

（3）系統通過多職責角色交互操作，實現對問題處理過程的閉環監控。并通過強化現場作業過程控制，提升安全風險管理能力。

圖6 MQ方式的數據傳輸

（4）采用“分布-集中式”系統結構，實現了縱向系統間的業務交互和數據交互，滿足數據迅速增長和數據傳輸匯聚的需求，同時保證了數據的安全性和容災能力，為工務設備檢修大數據分析應用奠定了基礎。

（5）系統通過業務參數配置，滿足高速鐵路和普速鐵路不同等級線路的管理特點和需求。采用業務參數配置文件定制化各個節點的功能，也使得系統具備快速部署和本地化調整能力。

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[7] 劉?。?鐵路工務檢測數據綜合信息平臺研究及實現[D]． 北京：北京交通大學，2006．

徐貴紅：中國鐵道科學研究院基礎設施檢測研究所，副研究員，北京，100081

陶 凱：中國鐵道科學研究院基礎設施檢測研究所，助理研究員，北京，100081

劉金朝：中國鐵道科學研究院基礎設施檢測研究所，研究員，北京，100081

王衛東：中國鐵道科學研究院基礎設施檢測研究所，研究員，北京，100081

責任編輯 楊環

U215.8

B

1672-061X（2015）02-0027-04

國家973計劃項目（2013CB329406）；中國鐵路總公司科技研究開發計劃項目（2014G009-D）。

所獲獎項：2014年度中國鐵道學會科學技術獎二等獎。