呂向麗 上海鐵路局杭州電務(wù)段

鐵路信號檢修作業(yè)自動化管理系統(tǒng)的應(yīng)用研究

呂向麗 上海鐵路局杭州電務(wù)段

科學(xué)規(guī)范的信號檢修作業(yè)行為是鐵路運(yùn)營安全的必要保障。鐵路信號檢修作業(yè)自動化管理系統(tǒng)是基于信號檢修作業(yè)的管理軟件，為信號設(shè)備的檢修作業(yè)提供規(guī)范的、科學(xué)的管理手段，對作業(yè)任務(wù)管理，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、各類報表匯總等提供有效支持。

信號檢修作業(yè)；自動化；管理系統(tǒng)

1 系統(tǒng)開發(fā)背景

近年來，我國高速鐵路發(fā)展迅速，傳統(tǒng)的管理、維護(hù)模式難以適應(yīng)鐵路行業(yè)的發(fā)展需求，借助更高效的計(jì)算機(jī)管理手段顯得越來越重要。通過現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)作為信息平臺，建立多層次的設(shè)備維護(hù)中心，有效交換信息，快速檢測各種設(shè)備，為鐵路現(xiàn)代化奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

鐵路信號設(shè)備是指揮列車運(yùn)行，保證行車安全，提高運(yùn)輸效率，改善行車組織方式，實(shí)現(xiàn)行車指揮現(xiàn)代化的關(guān)鍵設(shè)施。

我國高速鐵路區(qū)間信號設(shè)備主要采用ZPW-2000系列無絕緣移頻自動閉塞設(shè)備。信號的調(diào)制方式采用FSK（頻移鍵控），ZPW-2000有4個載頻：1 700 Hz、2 000 Hz、2 300 Hz、2 600 Hz；低頻（調(diào)制頻率）有18個，從10.3Hz以1.1Hz等間隔增加至29 Hz。將智能操作系統(tǒng)與電特性測試結(jié)合起來應(yīng)用于鐵路信號的檢修和測試中，可以顯著提高工作效率和測試精度，提高鐵路維護(hù)和維修的技術(shù)水平。

2 系統(tǒng)工作原理

利用服務(wù)器將需要巡檢的任務(wù)下發(fā)到移動終端，巡檢人員攜帶移動終端到達(dá)現(xiàn)場掃描巡檢設(shè)備的標(biāo)簽，即可彈出該設(shè)備需要巡檢的任務(wù)，包括巡檢內(nèi)容，操作步驟，所需工具等，巡檢完成后系統(tǒng)自動保存。同時需要進(jìn)行鐵路信號測量的，也可利用該設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)測量，測最的數(shù)據(jù)存儲在設(shè)備中，巡榆完成后回到值班室連接到服務(wù)器自動將數(shù)據(jù)提交，以減少巡檢人員的工作量，提高工作效率，實(shí)現(xiàn)自動化的鐵路任務(wù)巡檢。

具體作業(yè)流程如圖1所示。

圖1 鐵路信號檢修作業(yè)自動化管理系統(tǒng)作業(yè)流程圖

3 系統(tǒng)架構(gòu)

“鐵路信號檢修作自動化管理系統(tǒng)”由服務(wù)端、客戶端、智能終端三部分組成。智能終端包括系統(tǒng)模塊、人機(jī)交互模塊、鐵路信號測量模塊和通訊模塊。服務(wù)端主要是提供遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)存儲以及數(shù)據(jù)查看；客戶端主要是自動生成任務(wù)，下發(fā)任務(wù)，根據(jù)終端數(shù)據(jù)生成各種報表以及問題庫；智能終端根據(jù)接收到的任務(wù)以及掃描到的RFID信息來開啟任務(wù)，并通過測量模塊返回測量數(shù)據(jù),并跟客戶端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。系統(tǒng)操作流程圖見圖2。

圖2 系統(tǒng)操作流程圖

4 系統(tǒng)功能特點(diǎn)

通過服務(wù)端管理系統(tǒng)的任務(wù)模塊，工區(qū)工長制作年月表后自動生成月度計(jì)劃表及周表，計(jì)劃表和周表都可添加段和車間發(fā)派的臨時任務(wù)。由此產(chǎn)生的每日的具體任務(wù)下派到信號工的移動終端。信號工通過移動終端外出作業(yè)采集到的作業(yè)數(shù)據(jù)返回到報表查看模塊。具體功能特點(diǎn)如下：

（1）自動生成計(jì)劃表

一年制作一次年月表，通過該年月表自動生成月度計(jì)劃表、周表和每日任務(wù)，大大減輕工人負(fù)擔(dān)。

（2）一鍵派發(fā)當(dāng)天任務(wù)

任務(wù)自動分配到該設(shè)備的責(zé)任人，工長只需點(diǎn)擊發(fā)派即可將當(dāng)日任務(wù)自動發(fā)派到信號工。

（3）不合格任務(wù)自動歸納問題庫

系統(tǒng)通過作業(yè)測量的結(jié)果判斷該數(shù)值是否在合格范圍內(nèi)，如不在該范圍，歸納至問題庫并生成新的任務(wù)，直至該任務(wù)合格，規(guī)范化了作業(yè)。

（4）完成情況自動生成

根據(jù)終端返回的數(shù)據(jù)，服務(wù)器端管理系統(tǒng)自動生成月度計(jì)劃完成情況、工作日志、巡檢記錄卡等等，既減輕了信號工工作量，又提高數(shù)據(jù)的可靠性。

（5）數(shù)據(jù)共享

工區(qū)的作業(yè)數(shù)據(jù)可通過局域網(wǎng)技術(shù)，共享到車間和電務(wù)段。工區(qū)提交了當(dāng)天的作業(yè)數(shù)據(jù)，車間和電務(wù)段馬上就可以在自己的辦公電腦上查看到。

5 系統(tǒng)的應(yīng)用情況

目前，傳統(tǒng)的鐵路信號巡檢工作完全是通過巡檢人員攜帶通用的信號設(shè)備巡視測試卡，按照測試卡上羅列的相關(guān)任務(wù)進(jìn)行作業(yè)，作業(yè)完成后需要手動填寫到相應(yīng)的測試卡中。通常在作業(yè)之前會根據(jù)相關(guān)的任務(wù)選擇攜帶相應(yīng)的儀表和工具，對于工具清點(diǎn)同樣也需要手動操作?？梢娫阼F路信號檢修作業(yè)中存在大量紙質(zhì)化作業(yè)易造成浪費(fèi)也不易長久保存，人為讀取測量數(shù)據(jù)易帶來人為誤差，測試數(shù)據(jù)需手工抄錄、管理未實(shí)現(xiàn)電子化、不利于數(shù)據(jù)的檢索共享、綜合分析，攜帶的工具進(jìn)行清點(diǎn)時易出現(xiàn)遺漏工具在維修現(xiàn)場的情況等諸多不足之處。鐵路信號檢修作業(yè)自動化管理系統(tǒng)提出了基于物聯(lián)網(wǎng)的管理系統(tǒng)方案，解決了現(xiàn)有巡檢測試流程的不足。該系統(tǒng)分成作業(yè)任務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)和作業(yè)過程標(biāo)準(zhǔn)化管理系統(tǒng)兩部分，為信號設(shè)備的檢修作業(yè)提供了規(guī)范的、科學(xué)的管理手段，是對作業(yè)任務(wù)管理，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、各類報表匯總等提供有效支持的管理工具。此系統(tǒng)于2 01 3年6月起在杭州電務(wù)段上虞北車間現(xiàn)場試用，系統(tǒng)使用方便，工作穩(wěn)定可靠，符合鐵路高速發(fā)展及信息化的要求，具備推廣應(yīng)用前景，其經(jīng)濟(jì)社會效益十分可觀。在工區(qū)班組層面，顯著降低了日常勞動強(qiáng)度、規(guī)范了日常作業(yè)流程；在車間、電務(wù)段管理層面，極大提升了過程控制管理水平。系統(tǒng)應(yīng)用達(dá)到預(yù)期技術(shù)指標(biāo)要求，受到現(xiàn)場試用人員的好評。

（1）安全效益

安全管理工作是鐵路運(yùn)輸安全穩(wěn)定的重中之重。鐵路電務(wù)工作人員在日常作業(yè)過程中需完成檢修、巡視、測試等多項(xiàng)工作，將基于物聯(lián)網(wǎng)的自動化巡檢系統(tǒng)和鐵路信號測試結(jié)合于一體，可以顯著提高巡視檢修工作效率，保障作業(yè)人員勞動安全。該系統(tǒng)通過智能終端設(shè)備對作業(yè)過程中使用的工機(jī)具進(jìn)行統(tǒng)一管理，有效防止工機(jī)具遺落在線路上的問題發(fā)生，對保障鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)安全具有重大意義。

（2）社會效益

隨著我國鐵路的快速發(fā)展，正越來越廣泛地采用以微處理器和電子器件為核心的技術(shù)，相應(yīng)地對信號設(shè)備的維護(hù)和管理提出了更高層鐵路信號檢修作業(yè)自動化管理系統(tǒng)一效益報告次的要求。該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)月計(jì)劃表、任務(wù)計(jì)劃表的自動生成，一鍵派發(fā)當(dāng)天任務(wù)，不合格任務(wù)自動歸納問題庫，完成情況自動生成，數(shù)據(jù)共享，鐵路信號巡檢任務(wù)自動下發(fā)到巡檢終端，自動／手動開啟作業(yè)任務(wù)，鐵路信號自動測量、自動保存、自動生成報表，作業(yè)完成的任務(wù)自動提交，可獨(dú)立使用的信號測量儀表等多項(xiàng)功能。采用WEB技術(shù)，借助電子標(biāo)簽及網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到作業(yè)安排自動化，作業(yè)流程標(biāo)準(zhǔn)化，班組臺賬電子化，大大減少現(xiàn)場工區(qū)工長的工作量，提高段和車間的工作效率，也進(jìn)一步提升了電務(wù)企業(yè)的現(xiàn)代化管理水平。

（3）經(jīng)濟(jì)效益

鐵路信號檢修作業(yè)自動化管理系統(tǒng)可完成用戶定義的自動化巡檢功能和鐵路信號測量功能，并提供友好的人機(jī)交互界面。測試智能巡檢終端運(yùn)行Android智能操作系統(tǒng)，擁有極高的靈活性與擴(kuò)展性，用戶可根據(jù)不斷變化的需求，方便靈活地制定測量工作。智能終端整合了多項(xiàng)功能，降低了系統(tǒng)的開發(fā)和維護(hù)成本；通過應(yīng)用程序的設(shè)定，可以合理安排日常測量工作，提高了工作效率。系統(tǒng)可使測量人員從繁復(fù)的儀器堆中解放出來，而且還可實(shí)現(xiàn)自動測試、自動記錄、自動數(shù)據(jù)處理、自動生成報表，真正意義上實(shí)現(xiàn)金自動化的信號邀檢，從而有效節(jié)約勞動力成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。

6 系統(tǒng)的展望

基于物聯(lián)網(wǎng)的鐵路信號檢修作業(yè)自動化管理系統(tǒng)的應(yīng)用剛剛開始，總公司也把物聯(lián)網(wǎng)在信號作業(yè)及安全防護(hù)領(lǐng)域的研究列為重大科研項(xiàng)目（詳見《2014年中國鐵路總公司科技研究開發(fā)計(jì)劃課題指南》，課題編號：2014X003），隨著高速鐵路的迅速發(fā)展以及信息化的要求，還有很多工作要做，這里僅對本系統(tǒng)有待于進(jìn)一步研究的內(nèi)容做一介紹：

（1）硬件結(jié)構(gòu)方面：可考慮采用工業(yè)防護(hù)等級，雖然系統(tǒng)成本高，但符合工業(yè)環(huán)境要求，使得系統(tǒng)工作壽命內(nèi)平均維護(hù)成本低廉、性能更高。

（2）人機(jī)交互方面：由于全國的鐵路局各自的需求存在差異化，很難使用統(tǒng)一的人機(jī)界面，因此需要從全局考慮如何做到快速滿足用戶的所有需求，減少二次開發(fā)。

責(zé)任編輯：許耀元

來稿日期：2016-11-23