鐵路運輸房建設備運維管理信息化總體架構研究

劉忠海

（中國鐵道科學研究院研究生部，北京100081）

鐵路運輸房建設備運維管理信息化總體架構研究

劉忠海

（中國鐵道科學研究院研究生部，北京100081）

簡要敘述了鐵路運輸房建設備運維的現狀和特點；闡述了基于信息化的鐵路運輸房建設備運維管理7個方面的流程再造；提出了鐵路運輸房建設備運維管理信息化的總體架構，將其分為網絡架構、應用架構和數據架構3個方面的內容；分述了每個子系統的具體功能和各子系統之間的關系、內部接口、外部接口；介紹了架構實現的關鍵技術；展望了該領域下一步的研究方向和重點。其中，在應用架構方面，詳述了各子系統的具體功能模塊；數據架構結合現行的運維數據，詳述了系統所需的詳細數據，以此作為系統數據庫構建的直接參考。這些闡述內容為鐵路運輸房建設備運維管理信息化的頂層設計提供了參考，為鐵路房建專業的改革提供了一種方案，為建筑運維專業發展提供了一條途徑。

房建設備；運維管理；信息化；鐵路運輸

1 背景闡述

鐵路運輸房建設備（以下簡稱“房建設備”）是鐵路運輸的重要設備之一，是鐵路服務的重要場所，是鐵路經營的重要資本，是鐵路企業的重要資產。加強對房建設備的運維管理，有利于保障鐵路運輸的生產安全，有利于改善鐵路客運服務，有利于保證鐵路資產保值增值，有利于提升鐵路部門的形象。如何提升房建設備運維管理？信息技術是最有效、最具革命性的手段。當前，信息技術已經被廣泛應用于鐵路各專業和業務中，取得了十分突出的成績。數字鐵路、智能鐵路、車輛5T、供電6C、客票12306、動車組管理信息系統等一大批信息技術應用成果的出現，大大提升了我國鐵路的運輸效率、服務水平和安全保障能力，并為鐵路企業經營創效和轉型升級提供了重要的基礎。然而，鐵路房建專業的信息化研究尚處于起步階段，信息技術的應用較為粗淺，加強房建設備運維管理信息化研究十分緊迫，其總體架構研究尤為突出。

2 房建設備運維管理的現狀和特點

鐵路運輸房建設備主要是指鐵路運輸生產使用的房屋、構筑物及其附屬設備，比如鐵路站房、旅客站臺、站臺雨棚、變電所、通信基站、辦公樓等和附屬的電氣照明設備、水暖設備、供熱空調設備等。房建設備種類繁多，功能各異，給運維管理帶來了一定的困難，而采用信息化的管理方式可以更好地將其分類，實現科學管理。

房建設備的管理組織主要包括中國鐵路總公司房建主管部門，各鐵路局房建主管部門、房產管理所、房產建筑段。房產建筑段實行段、車間、工區三級管理，是房建設備管理的主體。房建設備管理的參與單位還包括各使用單位。這個架構旨在形成全路統一的房建設備運維管理平臺，各級部門均能在平臺上達到管理目的。

由于鐵路房建設備的密度比較小，房產建筑段的管轄范圍比較廣，點多線長，所以，可以采取信息化的手段提升管理效率，降低管理難度。房建設備運維管理主要包括設備檢查和設備維修2個環節，具體業務劃分如圖1所示。

圖1 房建設備運維管理業務劃分

房建設備的運維流程與其他設備的運維管理有諸多相似之處，其信息化可以吸取其他領域的經驗和做法。目前，房建設備的檢查和維修的驗收環節由房產建筑段實施，維修方案的制訂和實施則根據實際情況委托社會力量進行。隨著房建專業人員結構的變化（即不斷減少一線工人，充實和強化專業技術管理人員），委托力度不斷加大。當前，房建專業在鐵路總公司的定位屬于運輸輔助業，但一直以來嘗試進行市場化的改革，因此，房建專業究竟是鐵路專業，還是路外社會專業，成為困擾鐵路房建專業發展的一個基本問題，也是該領域信息化起步比較晚的原因之一，同時，這也說明該領域的信息化建設必須立足路內管理，結合路外土木建筑行業的總體發展進行。在實際工作中，采取信息化的方式，有利于整合資源，綜合利用。

根據設備安全風險，將房建設備分為一類、二類、三類。一類房建設備主要是指直接影響運輸安全，威脅旅客人身安全，安全風險很高，以及對旅客服務造成較大影響的設備；二類房建設備主要是指影響運輸安全，威脅旅客人身安全，安全風險比較高，以及對旅客服務造成一般影響的設備；三類房建設備主要是指不直接服務運輸生產、安全風險較小、影響比較小的房建設備。一類、二類設備運維管理重在安全風險研判和預防，三類設備運維管理重在服務品質。在實際工作中，采用信息化手段能夠進行針對性更強的管理。

使用單位在房建設備管理中扮演著越來越重要的角色，一方面，多年來，使用單位自籌資金新建或改造了大量的房建設備，且未移交房產建筑段管理，形成房建專業管理的空白點；另一方面，在日常使用過程中，使用單位的許多不當行為造成了大量的隱患，房建專業監督和考核缺失。信息化手段為使用單位、房產建筑段和路局房建主管部門的溝通、交互、監督提供了一個有效的平臺。

房建設備的基礎臺賬資料為全局共享性的基礎資料，是計劃部門、財務部門、工程建設部門、經營管理部門、土地管理部門、貨運部門和各使用單位在決策、制訂方案等過程中所需要的，在實際工作中，可以通過信息化手段實現這一共享。房建設備技術狀態評定、責任量換算、建筑限界管理等業務需要大量實時計算，信息化能夠實現這一需求。

當前，路內各鐵路局的房建設備管理模式不盡相同，而本架構旨在從房建設備維保的基本流程和管理項點出發，具備一定的開放性和兼容性，以適應不同的管理模式。

3 基于信息化的房建設備管理流程再造

3.1 風險研判

設備安全風險研判的傳統手段是巡檢工、技術人員按周期現場檢查、研判、記錄。基于物聯網技術，可以通過傳感器感知設備狀態，通過通信網絡傳輸，通過信息系統記錄、分析、研判相關內容。另外，在具體工作中，還可以通過巡檢工或傳感設備獲取設備數據和影像資料，通過在線專家系統進行風險研判。

3.2 設備維修

設備維修的傳統做法是自成體系，全流程自行實施。而基于信息系統，由房產建筑段把握驗收、審批環節，維修方案制訂和維修實施可以通過網絡平臺掛單，設備所在地社會力量接單維修，再輔以相應的制度和合同約束。

3.3 輔助決策

傳統的輔助決策主要是憑經驗進行，而基于信息化的輔助決策主要依靠的是數據。

3.4 數據共享

傳統的數據共享是由房產建筑段統計上報，而基于信息化的數據共享是需要者在授權之后自提數據。

3.5 提升服務

傳統的房建服務是電話請修或書面文告，而基于信息化的房建服務可以通過熱線電話、網絡、社交媒體等多渠道實現，并由信息系統統一管理、統一追蹤，提供高品質、高效率的服務。

3.6 分級負責

傳統的房建設備運維管理各級部門的職責分工不夠清晰，中間各級部門充當了“二傳手”的角色。基于信息化的房建設備運維管理消除了數據層層傳遞的壁壘，轉變為“鐵路總公司負責管理政策制訂、技術標準制訂；鐵路局負責監督和成本控制；房產建筑段負責實施”的管理格局。

3.7 專業發展

在我國，關于建筑運維這一專業領域的研究比較少，建筑物的運維方面的規范、標準幾乎是空白，建筑物運行過程中各項數據的積累也很少。鐵路專門設有一支建筑運維的隊伍，這是我們的優勢，而基于信息化，我們可以積累大量的建筑運維方面的案例，建筑運維方面的數據、圖像，建筑運維管理方面的制度，為建筑運維這一專業領域的發展提供基礎資料。

4 房建設備管理信息化總體架構

4.1 網絡架構

根據中國鐵路總公司信息化總體規劃的研究成果，考慮一定的前瞻性，提出如圖2所示的網絡架構。鐵路運輸房建設備運維管理的各子系統主要布設在鐵路云內部服務網，與路外單位交互的子系統布設在鐵路云外部服務網上。

圖2 網絡架構

物聯感知設備主要指用于設備運行監控的各類傳感器、攝像頭等，其數據通過無線網絡傳輸到鐵路云內部服務網的移動接入區。

簽約合作用戶主要是指與鐵路部門簽訂協議，負責設備維修的社會機構。路外共享數據用戶主要是指需要房建維修數據開展科學研究或市場研究的社會機構。此類用戶可通過互聯網訪問到鐵路云外部服務網，而鐵路總公司用戶、鐵路局用戶、房產建筑段用戶、使用單位用戶和路內數據共享用戶則可以通過鐵路云內部服務網訪問。

4.2 應用架構

根據鐵路運輸房建設備運維管理的業務，并結合管理現狀，考慮到一定的兼容性和前瞻性，特提出如圖3所示的應用架構。

圖3 應用架構

4．2．1 設備臺賬系統

設備臺賬系統分動態數據和靜態數據2個模塊。

靜態數據主要記錄設備名稱、臺賬號、面積、結構、層數、屋面形式、地基基礎形式、所屬線路、所屬站區、地理坐標、使用單位、管理工區、附屬設備數量、材質、規格型號、房屋的圖紙和使用說明書、附屬設備示意圖和使用說明書。這類信息通常在一定時期內保持不變。為了全面、準確、直觀記錄和管理靜態信息，同時，為動態管理提供便利，設備靜態數據運用BIM技術記錄，即綜合運用BIM技術和GIS技術形成房建設備三維地圖，地圖中包含了設備的全部靜態信息。

動態數據主要記錄設備履歷，包括病害記錄、維修記錄和設備技術等級評定?；贐IM的病害位置表示、工程量計算十分精確，為后續的委托維修提供了極大的便利。

該子系統要與設備巡檢系統和設備維修系統做接口，輸出病害和維修數據；與輔助決策系統做接口，輸出設備分類統計數據；與鐵路信息共享平臺做接口，為路內用戶提供房建設備的基礎數據共享服務。

4．2．2 設備巡檢系統

設備巡檢系統包括人工巡檢、設備運行監控、病害管理和在線專家4個模塊。

人工巡檢模塊主要通過巡檢工手持終端記錄巡檢工的指紋和GPS信息，以確定巡檢工的到位率，并對巡檢工的到位率和工作量作出統計，以便單位績效考核引用。

設備運行監控模塊主要是運用物聯網技術，通過傳感器或攝像設備對房建設備運行進行監控和報警，主要包括建筑結構健康監測、給排水系統健康、采暖空調系統監控、消防系統監控、配電系統監控、帶電房屋屋面防水監控、金屬屋面防風揭監控、建筑限界監控和設備運行視頻監控等重點。在線專家模塊主要針對設備運行監控模塊采集的數據做出二次研判，提煉出風險點。

病害管理模塊主要是對人工巡檢模塊、在線專家模塊、各級檢查發現的，和使用單位請修的病害或隱患進行閉環管理，做出統計和分析，從而為單位的安全管理提供基礎數據。該系統與設備運維知識系統做接口，輸出技術統計數據和病害案例；與設備維修系統和設備臺賬系統做接口，輸出病害信息；與輔助決策系統做接口，輸出使用單位違規使用房建設備信息和病害信息。

4．2．3 設備維修管理系統

設備維修系統包括維修掛單門戶、維修方案審批、維修驗收和請修4個模塊。

維修掛單門戶模塊主要面向簽約的社會維修機構，根據設備巡檢系統輸入的病害信息制作維修需求包，公布到因特網上。簽約合作單位查看并接單，提出相應的維修方案。

維修方案審批模塊主要是對簽約合作單位編制的設計、預算和施工方案進行審批，審批通過后生效，簽約合作機構實施維修。

維修驗收模塊主要面向房產建筑段屬地分支部門，該部門接到驗收任務后進行現場旁站或竣工驗收，并在該網上提出驗收意見，以此作為結算的依據。

請修模塊主要是面向路內使用單位的內部服務平臺，使用單位將請修信息錄入本系統，房產建筑段審核接單，轉入維修流程。房建設備由使用單位自行管理的可不用此模塊。

該系統與設備臺賬系統做接口，輸出維修信息；與設備運維管理知識系統做接口，輸出維修案例；與輔助決策系統做接口，輸出維修信息。另外，該系統還與本單位的物資管理系統做接口，輸出物資需求信息；與本單位財務系統做接口，輸出成本費用信息；與本單位施工管理系統做接口，輸入進度、驗收等信息。

4．2．4 輔助決策系統

輔助決策系統包括數據統計、趨勢分析、監督督辦、評價體系幾個模塊，其用戶包括鐵路總公司主管部門、路局主管部門、房產建筑段和使用單位。數據統計模塊主要用于各類統計報表的自動生成，幫助本級部門掌握設備數量、病害情況、投入產出等基礎數據；趨勢分析模塊主要分析病害與設備類型、地域、管理方式、投入情況等各類因素的關系，為決策提供數據支持；監督督辦模塊主要是面向路局主管部門，目的是監督各使用單位整改房建設備不當使用行為，督辦房產建筑段及時整治重點病害；評價體系模塊主要是各級部門工作（包括鐵路總公司主管部門、路局主管部門、房產建筑段、使用單位）的評價指標的匯總，數據源來自系統自有數據，并結合各級部門下現場或專項檢查的數據，目的是全方位客觀評價各級部門的工作質量。

該系統與設備臺賬系統、設備巡檢系統、設備維修系統做接口，抽取相關數據做統計和分析。另外，它還與本單位勞資系統做接口，輸出工作評價信息；與本單位安全監督管理系統做接口，輸出重點督辦信息。

4．2．5 知識管理系統

知識管理系統包括制度標準、維修案例、技術數據統計和病害案例4個模塊。

制度標準模塊主要依據的是實踐產生的各類管理制度和技術標準，是開放式和不斷優化、完善的體系，一方面，它面向一線職工運用；另一方面，它面向各級技術管理部門不斷優化和完善。

維修案例模塊主要積累實踐中成功運用的維修處置的全流程方案，包括查勘、初步方案、詳細設計、預算、施工方案、安全防護措施等，為維修方案及費用確定提供一個參照。技術數據統計主要是指運維過程中的各類數據，包括病害數據、維修數據、投入數據，為設備病害規律、維修技術和維修周期的研究提供基本數據。

病害案例模塊主要是各類典型病害的圖片、成因分析、后果危害、識別方法、臨時處置的案例庫，旨在幫助巡檢人員更好地研判設備安全風險，也可作為路內路外通用的培訓資料。該系統可與設備巡檢系統、設備維修系統做接口。

4.3 數據架構

根據現有房建設備運維管理的數據，本著繼承的原則，結合流程再造的需求，提出如圖4所示的數據架構。

圖4 數據架構

靜態數據主要依據現行的房建設備運維數據，圖4中括號內的“jwx6、jwx6_1”等表示當前在用數據表的名稱，此處不詳細贅述。

在動態數據中，病害數據主要記錄病害的位置、數量、成因、臨時處置措施、病害發展情況、發現時間、動態管理時間、銷號時間、病害圖片和對應的維修單號。維修數據主要記錄維修日期、維修內容、設計文件、施工方案、防護措施、預算決算、施工過程影像資料、驗收記錄和對應的病害編號。建筑限界數據主要記錄鐵路站臺、站臺雨棚的限界。事務數據主要記錄巡檢和維修過程中執行和審批過程的記錄，比如巡檢工位置、維修方案審批時間、維修方案掛單時間等。

5 房建設備管理信息化關鍵技術

5.1 BIM建模

在實際工作中，將BIM技術應用于建筑運維領域具有無可比擬的優勢，其信息記錄的全面性、可視化和空間位置的精確性為運維全流程管理提供了極大的便利，也是管理創新的基石。但當前，鐵路房建設備多為既有設備，竣工時無BIM資料，所以，對既有設備進行BIM建模是一項極其重要的工作。研究鐵路房建設備的構件族庫、建模方法是關鍵，可運用的技術包括傾斜攝影、3D掃描、GPS、GIS等。

5.2 業務實現的算法

該架構的諸多業務實現需要特有的算法，比如輔助決策系統中的趨勢分析、評價體系業務等。

5.3 各類接口

該架構內各子系統之間以及系統與外部系統之間存在大量接口，如何實現按需、準確、高效傳輸數據十分關鍵。

5.4 房建設備監控

該架構大量運用物聯網傳感設備，如何實現物聯網傳感設備與房建設備的結合，如何感知和反映房建設備技術狀態的指標數據是研究的重點。在實際工作中，可以運用的技術包括RFID、WIFI定位、無線通信、紅外、超聲波、慣性傳感器、工業攝像和圖像識別等。

6 結束語

鐵路運輸房建設備運維管理的信息化研究仍處于起步階段，而對該領域信息化與鐵路信息化、數字鐵路、智能鐵路以及下一步的智慧車站之間的關系的研究應成為重點。同時，隨著鐵路企業改革的深入，基于鐵路房建設備運維市場化情況下的信息化研究也應成為重點。鐵路運輸房建設備運維管理信息化的研究不僅對于鐵路部門意義重大，對于建筑運維專業領域的發展也非常重要。

［1］史天運，王英杰，李平.數字鐵路框架體系的研究［J］.交通運輸系統工程與信息，2010，10（6）：29-33.

〔編輯：白潔〕

U29-39

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.045

2095-6835（2017）15-0045-04