北京局集團公司LKJ基礎數據引入施工管理系統對策探索

田宏業

(中國鐵路北京局集團有限公司 調度所，北京 100045)

列車運行監控裝置(LKJ)基礎數據是指內置在LKJ中的關于鐵路設施設備各項硬件指標、列車運行各種規章規定限制的基礎性數據，其內容涉及到工務、電務、供電、機務、運輸、信息等多個領域。鐵路營業線施工管理系統是對鐵路線路施工任務的作業內容、作業時間、作業地點、作業人員等進行統籌管理的系統。將LKJ基礎數據直接引入施工管理系統，有利于提升鐵路線路施工作業效率，提高施工作業的安全性，減少施工任務對運輸生產的影響。目前，LKJ基礎數據管理和施工管理系統維護分屬不同部門，施工管理系統維護人員只有收到LKJ換裝電報后，才可對施工管理系統內的基礎數據進行維護，造成LKJ基礎數據的變更無法及時準確地為施工管理提供信息化支撐。LKJ基礎數據管理與施工管理系統維護的管理主體割裂，不僅為施工管理系統信息更新和維護帶來諸多困難，增加了系統維護人員的工作強度，而且容易造成LKJ數據的不一致性，影響施工計劃的制定實施和作業效果。為解決LKJ數據多頭管理、更新滯后，施工管理系統維護成本高、工作量大等問題，中國鐵路北京局集團有限公司(以下簡稱“北京局集團公司”)探索嘗試將LKJ數據直接引入施工管理系統，有效提高施工管理系統中LKJ數據的更新維護效率和質量。

1 LKJ基礎數據管理和營業性施工現狀分析

1.1 LKJ基礎數據管理現狀

LKJ基礎數據的準確性、可靠性，直接關系到列車運行安全。其中，基礎線路數據與基礎運行組織數據的變化，都與線路施工任務緊密相關。傳統的LKJ數據管理中，當線路進行施工時，施工單位或相關負責單位，需要手工填寫報表(Excel)，通過郵件形式向上級主管部門報告所有數據的變化情況。審核通過后，再由總工程師室進行匯總并統一發布。傳統模式中，數據采集和應用涉及到鐵路的工務、機務、電務、運輸、信息等部門，參與人員多，數據格式約束不規范、不統一，上報過程無法充分保證不同數據源的數據一致性，且數據更新周期長、響應速度慢，在LKJ基礎數據管理中留下一定的安全隱患。

北京局集團公司LKJ基礎數據的產生、采集、更新與管理，主要遵循以下流程[1]：施工單位負責編制上報，由主管業務部門組織相關站段核對與現場相符后，提報科技和信息化部將LKJ基礎數據變化以電報形式發布。電務部門會同機務部門利用LKJ運行記錄數據文件格式處理軟件進行編制、復核、模擬試驗，通過后電務部發布數據及準備就緒電報。在LKJ基礎數據生效前3天，運輸部發布正式LKJ數據換裝電報明確換裝數據版本，據此機務段提報機車計劃，電務段灌裝數據芯片，調度所發布運行揭示調度命令[2]。施工管理辦公室收到運輸部下發的正式LKJ數據換裝電報后，根據生效時間，組織相關專業部門通過信息所共同對施工管理系統涉及的LKJ基礎數據進行維護[3]。

1.2 營業性施工現狀

北京局集團公司施工管理辦公室作為營業線施工的牽頭組織部門，負責組織協調施工與運輸的關系，編制年度施工輪廓計劃、月度施工計劃、施工日計劃，擬寫發布施工調度命令與LKJ命令，負責Ⅰ級、Ⅱ級施工現場組織協調和Ⅲ級重點施工的督導檢查，做好施工質量分析考核工作。北京局集團公司地處鐵路網中心位置，管轄6條繁忙干線、7條干線，重點線路多，列車運行密度大；設備升級改造和新建工程施工項目任務量大，多數施工作業都需伴隨客貨運輸計劃調整，施工項目數量和難度長期處于高位；涉及建設單位和設備部門多，人員流動性大，專業水平也參差不齊。復雜的營業線施工現狀對施工管理系統提出了更高要求，迫切需要進一步提高施工管理系統的信息化水平，通過系統合理編制施工方案和施工計劃，安全卡控施工沖突，進而推動施工審核的智能化發展[4]。

北京局集團公司使用的營業線施工管理系統對施工月計劃、日計劃、臨近營業線安全監督計劃、維修周計劃等多個獨立運行的子系統進行了一體化整合，施工月計劃、日計劃、命令、登銷記已全部實現信息化，施工計劃的提報、審批、下達等環節也能夠依托施工管理系統完成。在此過程中可根據系統預植入的LKJ基礎數據以及各工種間、各施工地點間、各作業項目和施工內容間、各限速及影響范圍間沖突檢查卡控規則，對施工計劃進行預審核，自動判定提報的施工計劃是否存在沖突。預審核通過后，施工管理人員結合最新LKJ基礎數據和相關文件電報，人工對施工計劃的科學性、合理性、安全性進行再審核。

1.3 存在問題

（1）施工組織模式適應多部門協同亟需加強。鐵路運輸任務的逐年增長，使運輸與施工天窗的矛盾性日益加劇。近年來，北京局集團公司的運輸完成量連年增高，施工作業量也任務艱巨，鐵路運輸生產與施工維修作業之間的時空協調問題日益突出，在堅持運輸、施工兼顧的原則指導下，鐵路施工維修作業推進實施“大天窗、集中修、綜合用”施工組織模式，要求車、機、工、電、輛等眾多部門在同一天窗內協同作戰，共同完成鐵路設備的大中修任務，以集中施工資源，提高施工效率和天窗綜合利用率。因此，大量且眾多部門參與的施工對施工管理系統的安全性要求與日俱增，也對施工管理的效率提出了更高要求。如果施工管理系統的基礎數據存在瑕疵，一方面，可能造成施工方案不安全，施工計劃預審核階段系統的卡控把關出現漏洞；另一方面，影響施工管理的效率，造成人工重復審核，甚至反復審核。因此，將LKJ基礎數據直接引入施工管理系統，可以提升施工計劃編制效率和質量，減少LKJ數據更新滯后期，推動鐵路運輸高質量發展。

（2）LKJ基礎數據交互技術壁壘高。在既有管理體系中，各專業部是LKJ基礎數據的主管部門，按本專業的標準向科信部提報基礎數據變化情況，在收到科信部的電報后，再各自維護基礎數據[5]。這樣造成了LKJ基礎數據的多頭管理；數據標準不統一，需要大量的人力進行核對甄選；各自維護基礎數據，數據歸整過程無法實現數據共享和比對，本專業基礎數據中的其他專業數據錯誤現象時有發生，數據的及時性和一致性不能同步。北京局集團公司LKJ基礎數據提報、確認等環節是通過電報形式進行分專業紙質管理和傳播。機務段、電務段利用LKJ運行記錄數據處理系統進行機車LKJ基礎數據編制后，再通過IC卡寫入機車[6]。而施工管理系統利用運輸調度TDMS5.0系統的施工管理子系統，當LKJ基礎數據發生變化，運輸部門發布正式LKJ數據換裝電報后，再對施工管理系統的基礎數據進行手工更新修正。受現實條件和技術原因影響，由于LKJ存在基礎數據管理架構和管理模式不同，在建立和發展過程中缺乏頂層設計，并未預留交互接口，直接導致施工管理系統和LKJ基礎數據之間，缺乏統一互相兼容的數據標準格式。

（3）施工管理系統基礎數據維護量較大。施工導致的設備變化往往涉及各個專業，施工管理系統中基礎數據維護須各專業同步進行。某一專業的數據發生變化，其他各專業基礎數據均需修改，工作量龐大。而基礎數據維護管理仍然以專業負責為主，各專業按照自己的標準向施工管理部門提供基礎數據，不同專業對于LKJ基礎數據的變化互不融合，某專業的數據變化對其他專業基礎數據的影響容易遭到忽略，進而產生系統數據漏洞，導致不同專業對同一地段的基礎數據描述可能不一致。例如，工務平面示意圖、電務邏輯示意圖的設備圖和供電接觸網示意圖之間缺乏基礎數據關聯信息，本專業設備圖中的其他專業數據時常出現錯誤，給施工管理人員造成重復工作，也帶來安全風險。另外，施工管理人員在審核復雜施工時，針對同一個施工，需要結合工務線路圖、電務設備圖和接觸網供電示意圖等各專業數據分別進行核對，不同的專業圖示的基礎數據不一致，給施工審核帶來重復勞動和安全風險。

（4）施工管理系統人工維護風險高。2017年，北京局集團公司設備變化83次，其中數據換裝58次，2018年此2項分別為58次和36次。大量的設備變化和數據換裝給系統內LKJ基礎數據的維護造成了很大壓力。按照當前LKJ基礎數據管理辦法及歷史沿襲的數據管理特殊性，各專業對于LKJ基礎數據的維護還是主要采用人工提報、紙質簽章確認、傳真電報下發來完成，機車的LKJ基礎數據可以由電務部門通過復核、模擬實驗來確保其準確性，而施工管理系統中的基礎數據則是簡單由施工管理人員組織相關部門通過信息所人工維護，作業繁瑣，維護效率低，安全風險高。

（5）LKJ基礎數據導入施工管理系統存在滯后期。由于系統LKJ基礎數據錄入與維護，只能在每次LKJ換裝電報下發后進行，而一些大型施工的施工方案制定和施工計劃的編制、審批、下達通常在施工前一月甚至數月就已經制定[7]，LKJ基礎數據生效時刻滯后于施工方案研究時間和施工計劃編制的時間，造成施工管理單位利用基礎數據變更前的數據來研究基礎數據變更以后的施工項目，無法為施工方案研究提供準確的數據信息，影響施工方案的科學性，也無法為施工計劃編制提供信息化安全保障，對此類施工的施工計劃編制和施工命令下達造成嚴重的安全隱患。如何能將LKJ基礎數據與TDMS5.0施工系統充分融合，確保LKJ基礎數據在施工方案制定和計劃審核中的及時性、準確性、可靠性，是系統后續信息化發展的主要方向。

2 LKJ基礎數據直接引入施工管理系統對策

2.1 建立數據標準統一接口模塊

實現LKJ數據的高效精準管理，需要明確統一的數據標準要求，并提升數據管理手段，建立數據互通互聯的標準化傳輸接口。一方面，需要統一各專業LKJ基礎數據的數據標準，摒棄紙質化管理方式，以信息化方式記錄和維護基礎數據，并建立基于計算機語言的標準數據格式，使工務、電務、供電、機務、運輸、信息等6個專業部門的LKJ基礎數據能共融共享，同時利用標準的數據模式提報、審批、發布基礎數據變更情況，確保LKJ基礎數據的一致性[8]。解決數據標準不統一，兼容性差的問題，為不同專業間基礎數據的信息交融提供基礎，也為將LKJ基礎數據直接引入施工管理系統創建數據標準基礎。另一方面，需要建立LKJ基礎數據平臺與機車運行記錄數據文件格式處理軟件之間的交互接口，實現信息共享，即基礎數據通過集成平臺維護，當基礎數據變更時，機車運行記錄數據文件格式處理軟件直接從平臺采集新的數據版本，而不是機務段、電務段根據換裝電報人工修改機車IC卡。同樣，在施工管理系統內建立一個模塊，將施工管理系統視為“一臺機車”，每次數據換裝時，對系統同步換裝，從而將LKJ基礎數據引入施工管理系統，解決施工管理系統LKJ基礎數據維護困難等問題。

2.2 構建LKJ基礎數據集成平臺

LKJ基礎數據管理尚未實現信息化管理，未建立集成平臺。施工管理系統的信息化進程中，需要大量LKJ基礎數據，包含工務的線路和車站信息、電務的信號機坐標、供電的供電臂范圍信息等作為基本信息點支撐。LKJ信息化建設中也存在著信息點多頭管理、維護繁瑣、各專業數據標準不兼容、不同專業對非管轄專業的基礎數據缺失等問題。構建基于共同數據標準的LKJ基礎數據集成平臺，將工務、電務、供電、機務、運輸、信息等部門的數據整合到集成平臺中，使LKJ基礎數據的上報、審核、維護均通過集成平臺進行，并實現各個專業數據共享融合。例如，工務編制的線、站、股道、道岔信息和電務編制的信號機坐標信息同時展示，以解決各專業LKJ基礎數據信息割裂、基礎編碼不統一、數據標準不健全、信息孤島眾多、信息共享困難、信息資源利用率不高的問題，為將LKJ基礎數據直接引入施工管理系統創建硬件條件。

2.3 確保數據惟一性和連續性

考慮運行記錄數據文件格式處理軟件數據安全特殊性，對新線開通和既有線改造施工、列車運行圖調整等涉及LKJ基礎數據變化時，每個數據表數據的編制必須按標準化的數據格式錄入，數據的改動實行專業負責、錄入人負責的數據責任制度，確保數據的唯一性和一致性。同時，實行履歷管理，LKJ基礎數據版本采用動態生成的方式，只需選擇要生成版本的時間節點及版本名稱，系統將自動生成新的版本號。根據版本能夠方便地查看某一時期改動的數據，到某時期為止全局的有效數據，對發布數據進行修改的數據可以查看其歷史，比對不同數據版本間的差異情況。通過建立LKJ基礎數據平臺，實現對基礎數據電子化管理后，基礎數據由多頭管理轉向專業負責、錄入人負責，杜絕不同專業信息不一致，人工維護信息風險高的隱患，實現基礎數據管理的科學高效。在建立施工管理系統和LKJ基礎數據平臺的交互接口后，施工管理系統能直接讀取最新的基礎數據，有助于避免系統單獨維護龐大的數據信息量，以確保數據的連續性、一致性。

2.4 構建施工要素可視化信息平臺

施工要素是影響施工計劃編制、調整、審核的重要因素，采用可視化手段進行施工要素展示，與傳統的文字、報表展示方式相比，將更加形象、高效。因此，需要在施工管理系統中建立可視化模塊，使系統能夠直接提取基礎數據中的施工關鍵要素，將施工計劃的關鍵要素信息在可視化信息平臺上顯現，形象地展示出各項施工的作業地點、影響范圍、施工前后基礎數據變化等情況，便于施工管理人員精確地了解掌握施工的具體地點、作業過程、影響范圍和沖突形式等。施工管理系統的其他使用用戶，包含施工作業人員、車站人員、調度員也可以通過施工要素可視化信息平臺詳細了解現場作業地點、停電范圍、影響范圍等準確信息，提升施工審核的準確程度，提高施工組織精細化水平和作業效率，為施工的安全順利進行創造多方面條件。

2.5 建立大型工程施工模擬環境

一些大型站場改造、新線修建等長期施工通常涉及多次的LKJ基礎數據變更，施工方案研究和施工計劃編制往往基于已經施工變更了的基礎數據，而集成平臺和施工管理系統均是現實的基礎數據環境，反映的是現實現場現狀的數據，二者的不一致不利于施工方案的進一步研究，也給施工計劃編制埋下基礎數據不準確的安全風險。集成平臺中LKJ基礎數據實現履歷管理后，可以將施工方案研究過程中初步形成的LKJ基礎數據變化和施工計劃后基礎數據變化預制準基礎數據版本，作為施工方案研究和施工計劃編制的基礎。利用LKJ基礎數據集成平臺導入到施工管理系統進行數據預演，模擬設備變化后的施工條件，解決系統內LKJ基礎數據變更滯后施工方案研究和月度施工計劃編制的問題，為施工方案研究和計劃編制提供信息化保障和控制。

2.6 實現LKJ基礎數據閉環管理

基于統一的數據標準，建立LKJ基礎數據集成平臺和北京局集團公司施工維修登銷記系統(以下簡稱“電子運統46系統”)之間的調用接口。當有涉及LKJ基礎數據變化的施工時，根據電子運統46系統的登記情況，自動向LKJ基礎數據集成平臺提供設備預變化信息，在平臺上動態提醒某時間段存在涉及LKJ基礎數據變更的施工，管理人員可根據提示信息導入發生數據變化的設備并標識為待審狀態(最終確認必須有一個審核流程)，審核后形成正式LKJ基礎數據。待施工結束，根據電子運統46系統銷記的設備變化情況反饋對LKJ基礎數據的變化過程進行確認，最終實現LKJ基礎數據的閉環管理。防止出現基礎數據根據設備換裝電報已經實現修改，但施工未按計劃完成而帶來的安全隱患，降低施工安全風險。

3 結束語

實現LKJ基礎數據與施工管理系統的一體化管理，對于充分保證LKJ基礎數據的一致性、準確性，有效降低施工管理系統的運維復雜度及運維成本，都具有積極的推動作用。未來發展中，隨著鐵路營業線施工管理系統逐步規劃納入中國鐵道科學研究院集團有限公司的鐵路大數據平臺，將LKJ基礎數據直接引入施工管理系統，并進一步與鐵路大數據平臺相結合，有助于推進“一日一圖”情況下施工方案的精確分析，提高施工計劃的自動審核水平，促進施工項目動態管理研究，帶動施工管理系統從方案研究、計劃提報到施工兌現全流程的智能化控制，實現施工安全管控最優化、科學化，進而提高施工管理的科學性、安全性和高效性。