鐵路計量器具量值保證技術(shù)體系的優(yōu)化研究

李 萌

（北京鐵路局天津機(jī)務(wù)段，天津 河北區(qū) 300140）

1 鐵路計量管理信息平臺概述

鐵路計量管理信息平臺將各個鐵路段的計量器具管理信息進(jìn)行匯總，以其為主體，并通過對鐵路運行中各個部門的等級及其具體職責(zé)進(jìn)行統(tǒng)計，實現(xiàn)了各計量管理層面的信息化建設(shè)。該信息化建設(shè)主要包括全鐵路段計量器具管理、計量標(biāo)準(zhǔn)管理考核、人員培訓(xùn)、管理規(guī)范的制定和修改、資源調(diào)配和動態(tài)管理。通過該項目建設(shè)，能夠有效幫助國家和各個鐵路部門對計量管理的高校輸出。鐵路計量管理信息系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

圖1 鐵路計量管理信息系統(tǒng)構(gòu)成圖

在該框架的研究基礎(chǔ)上，可適當(dāng)對功能進(jìn)行擴(kuò)展。從而提供新的平臺，保證計量器具量值溯源從事信息化和數(shù)字化的管理的正常運轉(zhuǎn)。通過擴(kuò)展和整理搜集大量的工作器具的量值溯源信息，并對該信息和信息產(chǎn)生的一系列大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，不僅能夠提高該平臺的技術(shù)管理，還能夠大幅度地提高工作效率。目前，鐵路計量工作較為復(fù)雜。因此，為了提高計量效率，可采用該平臺對鐵路計量器具量值進(jìn)一步優(yōu)化，并設(shè)計基于該平臺的一系列實施方案，不僅提高了計量量值的服務(wù)質(zhì)量，而且提高了鐵路工作生產(chǎn)效率。

2 體系現(xiàn)狀

按照目前的情況來看，量值溯源與生產(chǎn)的關(guān)系是相對分離的。這主要是由于在目前的管理方式下，各個鐵路段特別是基層的一些站段的計量器具通常是處在離線狀態(tài)。這就造成了幾個嚴(yán)重的問題：由于生產(chǎn)現(xiàn)場的環(huán)境，狀況千變?nèi)f化，測量需求也在不斷改變，計量器具無法按跟隨現(xiàn)場的情況對量值溯源及時更新，在生產(chǎn)現(xiàn)場的工作計量器具的專業(yè)性也無法得到保證；目前，大部分站段的量值溯源任然采用人工的方法進(jìn)行，技術(shù)較為落后，信息化和自動化發(fā)展十分緩慢。

目前，隨著科學(xué)技術(shù)的提高，大批采用新技術(shù)和方法的新型計量器具出現(xiàn)在工作當(dāng)中。而以前傳統(tǒng)的工作方法已經(jīng)無法適應(yīng)新技術(shù)和新型管理模式。主要體現(xiàn)在以下四方面：

1）量值溯源可靠性和工作效率有待提高。目前我國鐵路整體的工作量都十分巨大。特別是有關(guān)計量的器具，如檢查、維修、運用等用量巨大，品種繁多。而目前大部分地區(qū)所采用的量值溯源方法都是以人工方式為主，這就導(dǎo)致了測量結(jié)果非常容易受到人工作用的影響，可靠性不高。由于工作人員的狀況參差不齊，工作技能水準(zhǔn)差異較大，身心健康程度各不相同，對工作的積極性和責(zé)任心方面也有較大的差異。因此工作效率的波動很大，測量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠程度也容易受到質(zhì)疑。目前，量值溯源的結(jié)果和原始記錄仍然是以人工的方式記錄。如人為的涂改或漏洞沒有補(bǔ)充等，紙質(zhì)版原始記錄十分容易受到外界環(huán)境的影響，保存方式不當(dāng)?shù)仍蚨紩蛻魧α恐邓菰唇Y(jié)果的二次核對產(chǎn)生不利影響。因此，只有將量值溯源工作以信息化、自動化方式運行，才能降低風(fēng)險。

2）計量器具管理有待完善。目前，計量器具的管理較為陳舊，漏洞不斷。對計量器具的各種維護(hù)和管理機(jī)制缺乏完整的規(guī)劃，如器具的采購、器具的入庫、器具的使用、器具的維護(hù)等信息都無法準(zhǔn)確地進(jìn)行記錄和上報，導(dǎo)致使用者在申報使用時出現(xiàn)各種問題，因計量器具問題而導(dǎo)致的各種生產(chǎn)工作問題層出不覺，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。因此，必須借助信息化的管理平臺，對具的采購、器具的入庫、器具的使用、器具的維護(hù)等信息進(jìn)行準(zhǔn)確監(jiān)控，保證計量器具管理的正常運行。

3）量值溯源信息的數(shù)字化應(yīng)用程度較低。從目前的情況來看，基于紙質(zhì)記錄測量數(shù)據(jù)的量值溯源活動仍然在生產(chǎn)管理中占主要地位。盡管以數(shù)字格式轉(zhuǎn)錄，但這是一個附加的“一次性過程”，會影響工作的正常效率，并且信息的手動輸入不均勻且不規(guī)則。從而導(dǎo)致了在采用計算機(jī)進(jìn)行搜索和管理時的大量不便。進(jìn)而完全影響了對溯源結(jié)果計算機(jī)評價的整體性和穩(wěn)定性。此外，非數(shù)字可追溯性結(jié)果記錄表的準(zhǔn)確性主要取決于手動驗證。它受多種不可控因素的影響，并帶來一定的質(zhì)量風(fēng)險。因此，只能通過從根開始對相關(guān)的可追溯性信息進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和數(shù)字化來防止測量操作中的質(zhì)量風(fēng)險。

4）計量工作的評價體系有待進(jìn)一步完善。由于大量的數(shù)據(jù)采用人工記錄和紙質(zhì)版保存的方式進(jìn)行，數(shù)據(jù)的遺失情況十分嚴(yán)重。同時，生產(chǎn)一線的計量情況往往不能隨時隨地的進(jìn)行，數(shù)據(jù)和有關(guān)信息不能夠及時獲取。當(dāng)進(jìn)行計量工作的規(guī)劃和決定時，很容易導(dǎo)致由于缺乏大規(guī)模計量數(shù)據(jù)的支撐使工作難以開展下去，從而給后續(xù)的工作，如質(zhì)量評估，工作評價等帶去極大的不便。

3 體系的優(yōu)化研究方向

為了使上述問題得到有效解決，提出了包括兩個方面的優(yōu)化量值溯源工作的具體目標(biāo)。第一，必須增強(qiáng)量值溯源工作的科學(xué)性。可通過對現(xiàn)有的鐵路計量管理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，增加量值溯源工作的功能性方面和信息化層面，主要通過利用大數(shù)據(jù)信息規(guī)劃技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)和智能傳感技術(shù)，從而研究出一大批包含了自動化、遠(yuǎn)程、在線的校準(zhǔn)方案。第二，對目前的鐵路計量管理體系進(jìn)行進(jìn)一步的完善，采取信息化和數(shù)字化的信息收集方式和集中管理模式，提供大數(shù)據(jù)管理的信息化支撐，提高信息化和自動化水平。對于該方面的擴(kuò)展可主要包含為以下幾個主要研究方向：

1）通過研究智能和自動化的方案來研究鐵路專家的關(guān)鍵測試參數(shù)。由于鐵路機(jī)車車輛、供電、車間的技術(shù)、規(guī)劃、運輸、和能源監(jiān)控等學(xué)科各不相同，因此將執(zhí)行各自的關(guān)鍵測量參數(shù)，各種特殊的測試設(shè)備，傳感器裝置具有不同的環(huán)境，在實施過程中使用要求符合傳統(tǒng)的驗證或校準(zhǔn)方法的項目，相應(yīng)的過程新技術(shù)，也不盡相同。例如，根據(jù)方法和要求的操作使用自動化控制技術(shù)，以及使用智能控制來優(yōu)化操作的關(guān)鍵階段（如有必要）來實現(xiàn)數(shù)量可追溯性的自動化形成現(xiàn)代化計劃并提高可靠性測量結(jié)果與環(huán)境相關(guān)，因為它不遵循目前的儀器和設(shè)備（如密封的車載傳感器，儀器和電子設(shè)備）的體積可追溯性的傳統(tǒng)方法。使用技術(shù)參數(shù)和測試要求的審核周期進(jìn)行操作，例如，僅在驗證期間結(jié)合數(shù)量可追溯性和拆卸，即根據(jù)用于執(zhí)行設(shè)備安裝和維護(hù)，測量驗證或校準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范進(jìn)行拆卸。在整個條件下以及在使用期間所使用的設(shè)備和設(shè)備中，與整個校準(zhǔn)條件相距的距離，或者比類似設(shè)備要實踐的線路值更多的距離。

2）通過分析研究，制定出能夠進(jìn)行周期管理的包括計量工具與標(biāo)準(zhǔn)器具量值狀態(tài)的管理工具。由于計量器具的精密性原理，在計量器具的使用保存，維護(hù)中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會使計量工具受損，計量結(jié)果的準(zhǔn)確度也會受到影響。因此，每一個環(huán)節(jié)都需要嚴(yán)格按照規(guī)定進(jìn)行管理。這些環(huán)節(jié)包含了從計量儀器的購買、保管、使用、維護(hù)、保存、報廢的全部過程。通過研究目前先進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并以目前數(shù)字化更新后的鐵路計量管理信息系統(tǒng)作為依托，將現(xiàn)存或處于使用狀態(tài)下的每一個計量器具的詳細(xì)信息進(jìn)行匯總，并建立詳細(xì)的電子檔案，包括儀器的廠家、購買時間、入庫時間、使用過程、維修過程、保存時間等信息，特別是計量儀器所進(jìn)行的每一次量值溯源過程和數(shù)據(jù)都應(yīng)詳細(xì)記錄，呈動態(tài)顯示以保證日后可以比對。結(jié)合質(zhì)量控制，可以嚴(yán)格管理和監(jiān)控計量儀器的使用狀態(tài)，通過比對前后數(shù)據(jù)，可及時對工具進(jìn)行調(diào)整，或分析出現(xiàn)問題的原因，對問題及時反饋，保證工作的順利進(jìn)行。

3）分析建立先進(jìn)的計量工作決策機(jī)制，并將數(shù)據(jù)驅(qū)動作為該機(jī)制核心。在以往的監(jiān)察工作中，工作人員往往只能在全部工作結(jié)束后，問題已經(jīng)確定的情況下來制定工作安排和計劃，而在量值溯源過程中往往并沒有好的方法來防范問題和風(fēng)險，有時也只能靠以往的工作經(jīng)驗盲目的鑒別。在問題和風(fēng)險出現(xiàn)的萌芽階段，并沒有好的方法來予以遏制。數(shù)據(jù)分析任務(wù)模型的建立，即可改變這一現(xiàn)狀。通過建立這一數(shù)據(jù)模型，管理人員能夠更加直觀地分析、判斷計量器具的實時狀態(tài)和發(fā)生趨勢，以及相關(guān)工作人員的各項指標(biāo)，在進(jìn)行計劃建立和方案確定時有更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和支撐，使工作的目的性和科學(xué)性大大增強(qiáng)。如，通過分析各個段點之間的各項數(shù)據(jù)差異，能夠?qū)Ω鱾€工作單位的工作能力和工作質(zhì)量進(jìn)行分析，對該單位的硬件和軟件信息也能及時匯總，綜合分析該單位的工作狀態(tài)，及時對各個單位進(jìn)行監(jiān)督管理。

4 計量活動自動化采集終端的相關(guān)軟硬件設(shè)計

不同計量項目都會存在著明顯的不同。自動化采集終端必須有對不同計量項目差異性的方案。而對于一些相同問題和需要，如數(shù)據(jù)分析記錄、結(jié)果獲取、數(shù)據(jù)保存等，都可以通過設(shè)計如智能化的視覺、語音識別等方式實現(xiàn)。

通過對這些共性的分析，設(shè)計出具有較強(qiáng)通用性、適應(yīng)性能的采集平臺，如遇到一些差異性較大的復(fù)雜特殊項目，則通過對計量器具的分析、設(shè)計和制造，將所需要的計量數(shù)據(jù)進(jìn)行一體化設(shè)計，包括自動采集標(biāo)準(zhǔn)等，并融入計量器具中。

5 計量資源集控信息系統(tǒng)的研究

為了掌握計量工作中的所有情況可通過先進(jìn)的二維碼識別、無線射頻識別等物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使集控信息系統(tǒng)能夠?qū)τ嬃抗ぷ飨嚓P(guān)的器具、人員等建立一體化標(biāo)識，通過信息的共享，從而完成定位、監(jiān)督、識別等功能。該集控系統(tǒng)能夠?qū)⒏鱾€崗位工作人員，如操作者、檢查復(fù)核者、管理者的職責(zé)明確化，通過平臺權(quán)限最終實現(xiàn)運營及管理的聯(lián)合。通過對每臺計量器具的實時監(jiān)控，分析其使用狀態(tài)和環(huán)境情況，最大限度地保證計量器具的使用性能。