史曉磊

(中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所, 北京 100081)

鐵路客車管理部門迫切需要消除客車安全監(jiān)測(cè)專項(xiàng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)管理、運(yùn)用碎片化、離散化和數(shù)據(jù)源重復(fù)建設(shè)等弊端，破除安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)壁壘，打破信息孤島的限制，通過客車安全監(jiān)測(cè)資源整合、數(shù)據(jù)集中、綜合分析以及深度應(yīng)用，不斷提升客車安全保障和故障預(yù)防能力，實(shí)現(xiàn)減員降本、提質(zhì)增效的目標(biāo)。

1 系統(tǒng)目標(biāo)

通過對(duì)客車運(yùn)行安全監(jiān)控領(lǐng)域的車輛運(yùn)行品質(zhì)軌邊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱TPDS)、車輛滾動(dòng)軸承故障軌邊聲學(xué)診斷系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱TADS)、客車運(yùn)行安全監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱TCDS)3項(xiàng)安全監(jiān)測(cè)專項(xiàng)系統(tǒng)進(jìn)行資源整合、信息共享、數(shù)據(jù)集成，構(gòu)建客車安全綜合評(píng)價(jià)和集中處置平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)客車運(yùn)行技術(shù)狀態(tài)的綜合監(jiān)控和集中核實(shí)反饋；通過自動(dòng)匹配客車開行信息、交路信息以及探測(cè)信息，智能推送其他鐵路局到達(dá)客車車輛報(bào)警信息；建立客車運(yùn)行安全綜合報(bào)警體系，設(shè)計(jì)客車運(yùn)行狀態(tài)綜合報(bào)警評(píng)判模型，實(shí)現(xiàn)對(duì)客車運(yùn)行狀態(tài)的綜合評(píng)判；深入挖掘各項(xiàng)安全檢測(cè)數(shù)據(jù)規(guī)律，研究探索客車故障發(fā)生規(guī)律及發(fā)展趨勢(shì)，為各級(jí)客車管理部門提供輔助決策依據(jù)，不斷提升客車安全管理水平。

2 業(yè)務(wù)流程

客車運(yùn)行安全監(jiān)控管理業(yè)務(wù)涉及鐵路局、車輛段、客車整備所三級(jí)部門，鐵路局和車輛段管理部門需要對(duì)TPDS、TADS以及TCDS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和故障處理數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總、分析、評(píng)價(jià)，掌握客車故障處置過程，檢索分析各類單據(jù)報(bào)表，預(yù)測(cè)客車安全發(fā)展趨勢(shì)，以便未雨綢繆?？蛙囌麄渲饕?fù)責(zé)監(jiān)控、分析、處理TPDS、TADS、TCDS車輛故障檢測(cè)信息，進(jìn)行到庫列檢作業(yè)，反饋故障處置過程，結(jié)合3個(gè)專項(xiàng)系統(tǒng)分析車輛技術(shù)狀態(tài)，填制各類單據(jù)報(bào)表。鐵路客車車輛安全監(jiān)控管理流程如圖1所示。

3 用戶需求分析

經(jīng)過深入調(diào)研和討論分析，各級(jí)客車車輛安全管理用戶需求歸納為以下幾個(gè)方面：

(1)對(duì)本鐵路局擔(dān)當(dāng)和其他鐵路局到達(dá)客車車輛由TPDS、TCDS、TADS專項(xiàng)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的車輛技術(shù)狀態(tài)信息進(jìn)行集中監(jiān)控；對(duì)TPDS、TCDS、TADS報(bào)警車輛進(jìn)行集中復(fù)核和集中反饋，實(shí)現(xiàn)反饋數(shù)據(jù)自動(dòng)同步到各專項(xiàng)系統(tǒng)，避免用戶在多個(gè)系統(tǒng)之間頻繁切換，提高數(shù)據(jù)采集效率。

(2)實(shí)現(xiàn)TADS聯(lián)網(wǎng)報(bào)警A級(jí)、TCDS一級(jí)報(bào)警、TPDS一級(jí)報(bào)警通知單據(jù)電子化管理。

(3)基于TADS、TPDS、TCDS系統(tǒng)監(jiān)測(cè)同車同輪的歷史報(bào)警數(shù)據(jù)，研究基于TADS報(bào)警信息與TCDS監(jiān)測(cè)輪溫差、TADS報(bào)警與TPDS監(jiān)測(cè)報(bào)警之間的客車故障關(guān)聯(lián)關(guān)系，建立客車故障綜合評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)綜合報(bào)警車輛故障自動(dòng)推送、反饋回填等。

(4)以客車車輛為單位，對(duì)3項(xiàng)專項(xiàng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合查詢、綜合分析，掌握客車車輛故障及運(yùn)用質(zhì)量的變化趨勢(shì)。

(5)實(shí)現(xiàn)TPDS、TADS、TCDS檢測(cè)信息集中查詢和分析。

(6)實(shí)現(xiàn)TPDS、TCDS、TADS檢測(cè)客車車輛綜合監(jiān)測(cè)、綜合運(yùn)用等報(bào)表自動(dòng)生成。

4 總體架構(gòu)

客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)采用集中部署三級(jí)應(yīng)用的方式，系統(tǒng)與既有客車技術(shù)管理信息系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱KMIS)實(shí)現(xiàn)檢修和開行信息共享，與TPDS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)TPDS檢測(cè)列輛信息和輪對(duì)踏面損傷報(bào)警信息共享，與TADS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)TADS檢測(cè)列輛信息、軸承故障信息共享，與TCDS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)特征值、報(bào)警信息共享，通過對(duì)既有客車安全管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)集成、綜合應(yīng)用、關(guān)聯(lián)分析以及數(shù)據(jù)資源的深度挖掘，構(gòu)架客車安全綜合監(jiān)控和評(píng)價(jià)體系，滿足各級(jí)客車管理和運(yùn)用部門的安全管理要求，系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖2所示。

圖1 客車車輛安全監(jiān)控業(yè)務(wù)流程

圖2 客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)總體架構(gòu)

5 技術(shù)架構(gòu)

客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)由數(shù)據(jù)接入層、數(shù)據(jù)管理層、業(yè)務(wù)邏輯層以及系統(tǒng)應(yīng)用層組成，系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖3所示。

表現(xiàn)應(yīng)用層: 實(shí)現(xiàn)頁面展示，由系統(tǒng)各模塊功能組成，主要功能包括綜合監(jiān)控、當(dāng)日開行、核實(shí)反饋、車輛追蹤、信息查詢、設(shè)備監(jiān)控等功能。

業(yè)務(wù)邏輯層:實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)功能的封裝，通過綜合評(píng)判模型、統(tǒng)一應(yīng)用模式、統(tǒng)一的對(duì)外服務(wù)接口、數(shù)組組織模型、業(yè)務(wù)集成模型以及數(shù)據(jù)分析模型，支撐表現(xiàn)應(yīng)用層功能模塊應(yīng)用。

數(shù)據(jù)管理層:劃分不同類別數(shù)據(jù)單元，建立數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)，對(duì)數(shù)據(jù)索引字段、大字段進(jìn)行統(tǒng)一管理，對(duì)錄入數(shù)據(jù)質(zhì)量、規(guī)范進(jìn)行統(tǒng)一管理，主要由實(shí)時(shí)監(jiān)控、綜合評(píng)判、核實(shí)處理、統(tǒng)計(jì)分析等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成。

數(shù)據(jù)接入層:通過Webservices、WCF等技術(shù)實(shí)現(xiàn)外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入，對(duì)接入時(shí)機(jī)、安全、質(zhì)量進(jìn)行管理，保證數(shù)據(jù)完整、及時(shí)、準(zhǔn)確的接入，以及異常問題的日志記錄。

6 功能設(shè)計(jì)

客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)需求和用戶使用要求共包含12個(gè)功能模塊，車輛監(jiān)控、當(dāng)日開行、核實(shí)反饋、客車追蹤、信息查詢、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障趨勢(shì)分析、故障關(guān)聯(lián)分析、A1修客車監(jiān)測(cè)統(tǒng)計(jì)、字典維護(hù)、用戶管理。功能框架如圖4所示。

圖3 客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)

圖4 客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)功能框架

(1)車輛監(jiān)控功能

車輛監(jiān)控由專項(xiàng)監(jiān)控和綜合報(bào)警兩部分構(gòu)成，專項(xiàng)監(jiān)控是對(duì)客車TPDS、TADS以及TCDS專項(xiàng)系統(tǒng)檢測(cè)信息集中監(jiān)控和綜合應(yīng)用，綜合報(bào)警是系統(tǒng)根據(jù)TPDS、TCDS、TADS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合報(bào)警規(guī)則自動(dòng)評(píng)判客車故障信息，該功能每1 min刷新一次數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)展示最近檢測(cè)客車技術(shù)狀態(tài)信息，支持新產(chǎn)生的車輛故障信息聲音提示，用戶可監(jiān)控鐵路局管內(nèi)擔(dān)當(dāng)和其他鐵路局到達(dá)客車技術(shù)狀態(tài)。車輛監(jiān)控功能如圖5所示。

(2)專項(xiàng)反饋

專項(xiàng)反饋實(shí)現(xiàn)對(duì)管內(nèi)擔(dān)當(dāng)和外局到達(dá)客車由TPDS、TADS、TCDS專項(xiàng)系統(tǒng)檢測(cè)的故障信息進(jìn)行集中復(fù)核和處置情況的回填，回填信息實(shí)時(shí)同步到TPDS、TADS、TCDS專項(xiàng)系統(tǒng)，以提高用戶回填數(shù)據(jù)效率、降低數(shù)據(jù)采集工作強(qiáng)度。專項(xiàng)反饋功能如圖6所示。

圖5 客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)車輛監(jiān)控功能

圖6 客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)專項(xiàng)反饋功能

7 關(guān)鍵技術(shù)解決方案

7.1 綜合報(bào)警體系

結(jié)合車輛部門客車運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，深入分析TPDS、TADS、TCDS專項(xiàng)系統(tǒng)檢測(cè)客車部件和技術(shù)參數(shù)的關(guān)聯(lián)性，研究建立了基于3項(xiàng)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的綜合報(bào)警體系，為保障客車安全提供更加有效的監(jiān)控手段。綜合報(bào)警體系由一級(jí)和二級(jí)報(bào)警組成。

綜合報(bào)警一級(jí)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：最近兩年內(nèi)TADS同車同軸同輪位累積4次單點(diǎn)探測(cè)2級(jí)報(bào)警及以上報(bào)警且兩天內(nèi)TPDS與TADS同車同軸同輪位預(yù)報(bào)三級(jí)報(bào)警級(jí)以上，并且最近發(fā)生的TA報(bào)警時(shí)間前推24 h，TCDS監(jiān)控車輛軸溫較同軸高15 ℃及以上或者同車軸溫相差20 ℃及以上。

綜合報(bào)警二級(jí)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)：最近兩年內(nèi)TADS同車同軸同輪位聯(lián)網(wǎng)C及以上報(bào)警，并且最近發(fā)生的TA報(bào)警時(shí)間，前推24 h內(nèi)，TCDS監(jiān)控車輛軸溫較同軸高10 ℃及以上或者同車軸溫相差15 ℃及以上或者軸溫超過外溫加45 ℃。

7.2 專項(xiàng)數(shù)據(jù)接口

本系統(tǒng)中客車安全監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來自TPDS、TCDS、TADS 3項(xiàng)專項(xiàng)系統(tǒng)，TPDS系統(tǒng)提供列車檢測(cè)、車輛檢測(cè)、車輪踏面損傷故障數(shù)據(jù)，TCDS系統(tǒng)提供軸溫特征值、制動(dòng)特征值、軸溫預(yù)警數(shù)據(jù)、制動(dòng)預(yù)警數(shù)據(jù)，TADS系統(tǒng)提供列車檢測(cè)、車輛檢測(cè)以及軸承故障數(shù)據(jù)。專項(xiàng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源、數(shù)據(jù)內(nèi)容及接口方式如表1所示。

8 結(jié)束語

客車安全監(jiān)控綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)的建設(shè)與實(shí)施，能夠滿足鐵路車輛部門集中監(jiān)控和綜合應(yīng)用既有專項(xiàng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的迫切需求，打破系統(tǒng)間數(shù)據(jù)壁壘實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、大幅提升安全管理水平，通過構(gòu)建TPDS、TADS、TCDS

表1 安全監(jiān)測(cè)專項(xiàng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)綜合評(píng)價(jià)體系，有效提升客車故障預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確度，保障客車安全運(yùn)行，具有較大的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益。