大數據在鐵路通信系統的應用

董佳怡 中國鐵路上海局集團有限公司上海通信段

隨著高速鐵路的飛速發展和鐵路信息化建設的逐步深入，鐵路作為國家或企業的重要基礎設施，社會對其運營的可靠性、安全性和高效性所提出的要求也越來越高。在客運快速化、貨運重載化等現代鐵路發展的基本趨勢下，鐵路系統現已通過電子傳感器、GPS定位、視頻監控等多種方式采集了海量的數據，可以說，中國鐵路已步入大數據時代。大數據技術在鐵路的應用，有利于促進信息資源共享，尋求新的利益增長點，也更有助于保障鐵路安全運行，提高鐵路服務水平，進一步增加鐵路的經濟效益。因而，鐵路大數據的發展、構建是鐵路企業遲早要考慮解決的問題，也是鐵路信息化發展的必然趨勢。

1 大數據的概念

大數據（Big Data），指無法在一定時間范圍內用常規軟件工具進行捕捉、管理和處理的數據集合，是需要新處理模式才能具有更強的決策力、洞察發現力和流程優化能力的海量、高增長率和多樣化的信息資產。簡單來說大數據是一個整體范疇的數據，不是隨機樣本，充斥的混雜性，相互之間存在著相關性。大數據可以被量化、數據化，這是一個取之不盡用之不竭的數據創新。在維克托·邁爾-舍恩伯格及肯尼斯·庫克耶編寫的《大數據時代》中大數據指不用隨機分析法（抽樣調查）這樣捷徑，而采用所有數據進行分析處理。業界通常用4個V，即Volume（大量）、Velocity（高速）、Variety（多樣）、Value（低價值密度）來概括大數據的特征。

2 鐵路設備管理技術現狀分析

2.1 國內外現狀

目前，中國鐵路正處于轉型和發展的關鍵時期，鐵路集團公司大數據應用面臨著部分需求不明確、數據共享困難、數據質量不佳、缺乏基礎平臺、分析能力不足、個別創新應用需求迫切、標準制度不完善等方面的一系列挑戰。

國外鐵路運輸設備狀態的管理主要以各類監測技術為基礎，采集運輸設備技術狀態關鍵指標數據，結合大數據、云計算、物聯網等技術開展鐵路運輸設備的故障監測，從而進行設備的檢修維護管理。國外發達國家圍繞鐵路運輸設備智能化運維管理已經開展了一系列研發工作。2012年起，日本使用多次檢查獲取數據研究，挖掘設備狀態信息價值，實現“智能維修”。法國，與IBM合作，利用IBM Watson平臺及大數據技術，基于自行研發的專用傳感器，對列車以及鐵路基礎設施進行遠程監控，發現車輛故障。例如德國通過規劃建設統一的數據平臺，打造了對經營現狀、設備故障分析等精益分析功能在內的數據綜合應用平臺，并協同西門子公司啟動傳輸設備預見性檢修課程，通過Velaro D車載診斷設備狀態數據，然后利用西門子數據服務中心進行數據分析，計算并預測運輸設備故障，實現了德鐵機車車輛狀態管理。意大利基于大數據、物聯網、云計算技術開展機車設備預見性檢修。在云計算平臺上搭建鐵路機車動態檢修管理系統，把物聯網、分析技術和內存計算技術三種技術結合起來，通過對列車上幾百個傳感器采集的大量數據進行分析、計算，預測出某些部件即將發生故障，從而采取措施。這種檢修方法能夠把機車車輛檢修成本降低達8%。

2.2 通信系統建立大數據的必要性

通信專業為鐵路運輸指揮和各類業務聯絡提供通信通道，是鐵路系統重要的的基礎部門?，F階段，通信各專業系統基本實現相關信息的采集，距離實現數據全量采集仍存在一定差距。

集中監控系統繁雜，專業網管、設備接入不全，且存在交叉重復采集監控，單套專業網管無法滿足多個集中監測系統接入需求。核心網接口信令均未實現監,且隨著信令數據膨脹，由于涉及不同廠家、不同數據庫，不能做到數據關聯融合，數據庫分表、分庫操作復雜，分析效率低。各類監測系統數據主要包括GSM-R、數據網、數字調度系統、視訊會議網絡資源數據等分散部署，信息資源不能互聯互通、共用共享，未實現數據融合，不具備大數據分析的條件，數據價值難以挖掘。而設備技術狀態監測、評價和壽命預測等缺乏智能化的信息手段支撐，未能形成統一的設備技術狀態信息集成平臺，未能較好的實現設備全壽命周期技術狀態管理，對通信設備技術狀態進行科學評價與分析缺乏有效手段。

結合通信生產、管理內在需求及大數據應用發展現狀，建設鐵路通信大數據應用，對現有分散、孤立的通信設備設施技術狀態信息進行數據融合、信息集成和信息共享，對實現鐵路通信設備精細管理、智能化維修以及保證運輸安全將具有重要意義。在理想狀態下，可將各種通信設備輸出的多種告警信息，按照一定的規則，提取出引起重要設備狀態變化的關鍵信息，從而篩選出狀態變化的源頭因素，這能極大地縮減傳統方式下，人工排除關鍵設備變化而引發的相關設備變化所出現的相關信息，也就能實現快速定位故障點，大幅度縮減故障影響時間、降低了勞動強度、有效地節約物資成本。

3 通信設備技術大數據平臺

3.1 建設目標

現有的通信設備技術大數據平臺以鐵路通信技術履歷、檢測監控、檢修維護、障礙處理等技術狀態信息為基礎，采用先進的計算機網絡和大數據處理技術，構建全路統一的鐵路通信大數據應用，實現各類通信設備技術狀態信息的數據融合、集成和信息共享。

3.2 應用功能

鐵路通信設備技術狀態大數據平臺的主要應用功能分為如下幾方面：

（1）設備分布：根據設備設施的空間地理位置，利用WebGis技術實現通信設備分布空間信息的可視化展示，提供按條件或者指定區域范圍的定位查詢。

（2）電子履歷管理：按照“一單位以檔案”的管理原則，對通信設備壽命周期內的動靜態信息按照單元編碼進行有效串聯，形成完整的通信設備技術狀態檔案，提供對設備單元全壽命周期的基礎履歷信息、動態監測信息的查詢和統計功能。

（3）設備障礙管理：提供對通信設備障礙的告警監控及處理功能，包括基于通信設備的監測告警信息、障礙處理反饋信息的綜合統計查詢和分析功能。

（4）檢修維護：提供對主要通信設備的檢修維護、日常檢查情況進行全面管理的功能。包括檢修維護信息的記錄、檢修維護信息的查詢、檢修維護作業統計等功能。

（5）狀態分析與評價：利用大數據分析技術，輔以生動直觀的圖標展示，綜合分析通信設備的整體性能，剖析設備狀態的關鍵影響因素，評價設備健康狀態，挖掘設備障礙發生的規律與趨勢，為設備維修與管理提供輔助決策支持。

（6）通信知識庫：提供鐵路通信專業相關技術規章、技術標準、產品說明書等文檔資料的查詢和維護功能。

（7）通信主數據：對通信專業通用的公共基礎信息進行規范管理和統一編碼?？商峁祿木庉?、審核、編碼和發布相關功能。涉及的主數據包括組織機構生產企業、產品規格型號、權屬單位、機房等。

（8）系統維護：提供對系統用戶、用戶權限的配置管理功能，平臺將提供基于角色的用戶權限管理功能。具備與統一用戶身份認證的接口功能。

（9）移動應用：研發配合管理、日常工作需求的通信大數據應用手機APP，滿足各級用戶業務應用需求。

4 結束語

總之，大數據已經在中國開花，將大數據運用到鐵路通信系統中，是提高維護質量、降低維護成本、提高維護效率的必然選擇。是辨識并有效應對奉獻、確保通信業務可用性的必要手段。是提高管理效能、提升科學決策水平的必備條件。是推動通信生產作業凡是變革、促進通信技術裝備創新的必由之路。