鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析平臺的應(yīng)用

沈 昊 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司科研所

根據(jù)總公司加快推進(jìn)高速鐵路綜合維修生產(chǎn)一體化管理要求，對各鐵路集團(tuán)公司在提升裝備水平，推進(jìn)信息化建設(shè)等方面提出了“提升綜合保障能力，推進(jìn)綜合檢測及維修裝備現(xiàn)代化建設(shè)，推廣使用綜合巡檢車、多功能作業(yè)車、多平臺作業(yè)車等檢測監(jiān)測、養(yǎng)護(hù)維修裝備，深化研究專業(yè)裝備綜合利用，提高維修效率和設(shè)備利用率。為此，我局在工電供“三位一體”專業(yè)融合發(fā)展方面開展積極探索和嘗試。

為了更好開展檢測數(shù)據(jù)存儲、分析與管理，提出了《鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺研究》課題的研究，旨在通過對各種檢測數(shù)據(jù)分析處理，全面展示圖像、報(bào)表，挖掘信息，研究設(shè)備狀態(tài)變化趨勢，進(jìn)行大值病害的閉環(huán)管理，提高異常報(bào)警預(yù)警能力，分析設(shè)備設(shè)施病害和故障原因，科學(xué)指導(dǎo)設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修管理，為保障設(shè)備質(zhì)量穩(wěn)定可靠提供重要的技術(shù)支持，科學(xué)指導(dǎo)設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修管理。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺包括硬件環(huán)境的搭建和大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究，應(yīng)具有非常好的機(jī)房環(huán)境、安全保證、網(wǎng)絡(luò)帶寬、主機(jī)的數(shù)量和性能、大的存儲數(shù)據(jù)空間、軟件環(huán)境以及優(yōu)秀的服務(wù)性能。課題組借鑒專業(yè)大數(shù)據(jù)應(yīng)用公司的經(jīng)驗(yàn)，研究提出檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺的功能定位、框架結(jié)構(gòu)、建設(shè)方案、實(shí)施方式。

1.1 研制目標(biāo)

應(yīng)用平臺能夠開展融合分析、聯(lián)動分析、深度挖掘，多專業(yè)檢測數(shù)據(jù)資源集中、集成、共享、分析、工具、流程等的有機(jī)組合，包括海量檢測數(shù)據(jù)的存儲、高性能數(shù)據(jù)的分析處理、多媒體展示等功能，具有一定的基礎(chǔ)設(shè)施狀態(tài)綜合評估和養(yǎng)護(hù)維修決策支持能力。

1.2 應(yīng)用平臺系統(tǒng)架構(gòu)

龍存存儲設(shè)有4臺服務(wù)器和1臺三層交換機(jī)。 2臺磁盤陣列，配置為1 套Rackable 96T，另一套為鑫云 48T，與龍存存儲系統(tǒng)連接，用于存放歷史數(shù)據(jù)，應(yīng)用平臺系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 應(yīng)用平臺系統(tǒng)架構(gòu)

1.3 檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺的功能（圖2）

圖2 檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺功能

（1）龍存存儲系統(tǒng)對海量的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲、管理；

（2）電務(wù)軌旁設(shè)備狀態(tài)巡檢數(shù)據(jù)分析應(yīng)用系統(tǒng)對電務(wù)軌旁設(shè)備缺陷進(jìn)行分析、展示；

（3）工務(wù)軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)巡檢數(shù)據(jù)分析應(yīng)用系統(tǒng)對工務(wù)軌道結(jié)構(gòu)缺陷進(jìn)行分析、展示；

（4）高鐵沿線視頻圖像數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)展示現(xiàn)有高速鐵路沿線(包括低路基地段、公跨鐵區(qū)段、救援疏散通道及車站上下行咽喉處等)攝像機(jī)采集的全天候視頻信號；

（5）綜合數(shù)據(jù)展示包括電務(wù)軌旁設(shè)備狀態(tài)，工務(wù)軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)、軌道板離縫、橋梁超高防撞視頻，站臺限界檢測數(shù)據(jù)，牽引變電所紅外熱成像溫度信息、接觸網(wǎng)幾何參數(shù)、接觸網(wǎng)狀態(tài)。

（6）數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)具有對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，具有統(tǒng)計(jì)圖表、數(shù)據(jù)對比報(bào)告，開展設(shè)備質(zhì)量評估，挖掘信息和規(guī)律，分析設(shè)備狀態(tài)變化趨勢，提高異常報(bào)警預(yù)警的能力。

2 電務(wù)軌旁設(shè)備狀態(tài)巡檢數(shù)據(jù)分析應(yīng)用系統(tǒng)

數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)對工務(wù)軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)、電務(wù)軌旁設(shè)備狀態(tài)等各專業(yè)海量檢測數(shù)據(jù)的存儲、顯示。對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，生成各類報(bào)表。對檢出問題進(jìn)行復(fù)核、整治、銷號的閉環(huán)管理，并為維修計(jì)劃的安排提供指導(dǎo)依據(jù)。通過統(tǒng)計(jì)圖表、數(shù)據(jù)對比報(bào)告，開展設(shè)備質(zhì)量評估，挖掘信息和規(guī)律，分析設(shè)備狀態(tài)變化趨勢，提高異常報(bào)警預(yù)警能力。以電務(wù)軌旁設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)具有基礎(chǔ)信息（管理里程、故障字典、部門字典、系統(tǒng)用戶）、檢測記錄（故障上傳、故障復(fù)核）、查詢統(tǒng)計(jì)（故障記錄、故障匯總、狀態(tài)評估、趨勢分析、漏報(bào)誤報(bào)）功能。電務(wù)軌旁設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)功能如圖3所示。

圖3 電務(wù)軌旁設(shè)備狀態(tài)管理系統(tǒng)功能

3 技術(shù)創(chuàng)新

通過鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺搭建與應(yīng)用，為開展工、電、供等專業(yè)檢測數(shù)據(jù)的融合分析、聯(lián)動分析、深度挖掘，探索數(shù)據(jù)變化規(guī)律提供了良好的條件，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用實(shí)效和技術(shù)服務(wù)附加值提高，及時(shí)提供專業(yè)化或綜合化診斷報(bào)告，為保障鐵路運(yùn)營安全、降低維修成本提供技術(shù)支持，為研究高速鐵路基礎(chǔ)性、前瞻性的科研問題提供數(shù)據(jù)支撐。

（1）該應(yīng)用平臺能夠?qū)崿F(xiàn)工、電、供等專業(yè)檢測數(shù)據(jù)的融合分析、聯(lián)動分析、深度挖掘，為工電供等專業(yè)檢測綜合一體化分析創(chuàng)造了良好的條件；

（2）采用龍存存儲系統(tǒng)對各專業(yè)海量的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行分布式存儲，存儲容量大、速度快、安全性能好；

（3）應(yīng)用平臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能夠同時(shí)滿足多專業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備檢測數(shù)據(jù)資源集中、集成、共享、分析、工具、流程等的有機(jī)組合，實(shí)現(xiàn)海量檢測數(shù)據(jù)的存儲、高性能數(shù)據(jù)的分析處理、多媒體展示等功能；

（4）運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析方法對各種檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理和全面分析，挖掘信息和規(guī)律，實(shí)現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)綜合評估和養(yǎng)護(hù)維修決策支持能力。

（5）數(shù)據(jù)分析與管理系統(tǒng)具有對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和分析，具有基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)的統(tǒng)計(jì)分析、歷史數(shù)據(jù)對比、設(shè)備質(zhì)量評估分析、病害故障報(bào)告、現(xiàn)場復(fù)核、銷號等閉環(huán)管理功能。

4 應(yīng)用成效

鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺已陸續(xù)投入應(yīng)用，可以降低人工巡檢次數(shù)，提高生產(chǎn)效率，對既有視頻、圖片數(shù)據(jù)進(jìn)行智能處理分析，不僅有利于提升現(xiàn)有設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值,降低勞動強(qiáng)度,更有利增強(qiáng)安全防范,達(dá)到以科技保安全增效益的效果。對各種檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步處理和全面分析，挖掘信息和規(guī)律，分析設(shè)備狀態(tài)變化趨勢，提高異常報(bào)警預(yù)警能力，為設(shè)備設(shè)施病害和故障原因分析，科學(xué)指導(dǎo)設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修管理。

電務(wù)軌旁設(shè)備狀態(tài)巡檢數(shù)據(jù)分析應(yīng)用系統(tǒng)自2018 年1月起投入使用，對集團(tuán)公司京滬高鐵線、滬寧線、滬杭線、寧杭線、京滬線等線路進(jìn)行電務(wù)軌旁檢測數(shù)據(jù)分析，包括軌腰塞釘及引線的脫落、應(yīng)答器的表面結(jié)構(gòu)狀態(tài)異常、信號箱盒及線纜表面結(jié)構(gòu)狀態(tài)異常、道岔裝置的結(jié)構(gòu)狀態(tài)異常、其他電務(wù)設(shè)備的結(jié)構(gòu)狀態(tài)異常（如道岔防雪板、融雪裝置防護(hù)管等）進(jìn)行巡檢。在2018 年2 月下大雪期間，科研所加強(qiáng)電務(wù)軌旁電務(wù)軌旁數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)杭州電務(wù)段一級缺陷，為信號箱盒破損。

工務(wù)軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)巡檢數(shù)據(jù)分析應(yīng)用系統(tǒng)自2018 年1月起投入使用，對集團(tuán)公司京滬高鐵線、滬寧線、滬杭線、寧杭線、京滬線等線路進(jìn)行軌道結(jié)構(gòu)狀態(tài)數(shù)據(jù)分析，包含扣件缺損、歪斜；鋼軌光帶異常、剝落掉塊、擦傷；軌道板裂紋；軌道板異物；道床翻漿冒泥等可視性異常。

因此，鐵路基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)備狀態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺可在上海局集團(tuán)公司、其他鐵路集團(tuán)公司推廣應(yīng)用，具有很好的推廣前景和顯著的經(jīng)濟(jì)效益。