張巨光

（中國鐵路太原局集團有限公司調度所，山西 太原 030000）

0 引言

鐵路動車組的運用在鐵道車輛發(fā)展史上具有劃時代的意義，在引進初期顛覆了大多數(shù)鐵路車輛人的認知，從此動車組運用檢修作為一個新的專業(yè)納入了鐵道車輛系統(tǒng)。

由于動車組技術引進來自四個完全不同的平臺，每個平臺的動車組較以往的既有客車在車輛構造、關鍵技術、配件種類、運維方法以及壽命管理等各個方面都存在很大差異，因此產生了大量的動車組運維數(shù)據(jù)需要進行管理。在動車組運用至今十多年來，動車組運用檢修技術取得了卓著的成就，各項規(guī)章標準對時間、空間、速度、溫度、磨耗以及自然災害等多方面的影響都有詳細的限度規(guī)定，并將這些數(shù)據(jù)納入了體系化管理。

在當前數(shù)據(jù)體系下，要查詢某動車組的配屬、運用、檢修的時間、地點等基本數(shù)據(jù)，可以通過調度信息系統(tǒng)輕易實現(xiàn)；要查詢經(jīng)過TEDS 檢測點的信息，可以在專用服務器上實現(xiàn)；要查詢動車組部分部件運用數(shù)據(jù)，可以在動車組回所后下載數(shù)據(jù)實現(xiàn)。當然也有另外一種數(shù)據(jù)，就是隨車機械師通過攝像手電錄入的作業(yè)數(shù)據(jù)，這種數(shù)據(jù)作為卡控作業(yè)人員是否認真落實作業(yè)規(guī)定的依據(jù)，是本文要重點討論的一類數(shù)據(jù)。雖然當前關于動車組運用已經(jīng)系統(tǒng)化地采集了很多有用的數(shù)據(jù)，但是在動車組運用維修作業(yè)層面還有更大的數(shù)據(jù)化空間，以及數(shù)據(jù)化擴大后在防止數(shù)據(jù)被更改和增加數(shù)據(jù)有效共享方面還有更多的實際應用價值，應用比如大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等先進數(shù)據(jù)技術，可以通過數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)取證等手段，在技術、安全、人員等多方面提供實用性強的數(shù)據(jù)，以促進動車組運用實現(xiàn)全過程閉環(huán)管理。

1 實現(xiàn)動車組運用維修作業(yè)數(shù)據(jù)化的方法研究

1.1 存儲式數(shù)據(jù)運用

存儲式數(shù)據(jù)根據(jù)存儲介質不同可分為固定式存儲數(shù)據(jù)和移動式存儲數(shù)據(jù)。固定式存儲數(shù)據(jù)運用已經(jīng)較為成熟，其存儲于本地固定服務器中，特點是可隨時進行查看，如動車組管理信息系統(tǒng)中存儲的配屬、運用、檢修等數(shù)據(jù)。移動式存儲數(shù)據(jù)存儲于移動介質中，特點是需要完成一個周期運營后下載進行查看，如列車運行中發(fā)生故障產生的信息、隨車機械師使用攝像手電記錄的作業(yè)信息等。移動式存儲數(shù)據(jù)為車輛運用技術打開了新的大門，記錄內容既可以描述車輛設備的實時狀態(tài)，又可以驗證乘務人員是否按照規(guī)章要求進行了巡視作業(yè)，在一定程度上推動了人與車的交互發(fā)展，使作業(yè)數(shù)據(jù)化成為可能。移動式存儲數(shù)據(jù)由于與動車組運用關系較大，數(shù)據(jù)利用價值高，是本文要重點討論的基礎數(shù)據(jù)類型。

1.2 網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)運用

1.2.1 當前成熟的網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)運用

網(wǎng)絡化數(shù)據(jù)在當前動車組運用中最成熟的技術是動車組運行故障動態(tài)圖像檢測系統(tǒng)（TEDS），TEDS的數(shù)據(jù)具備兩個特點，一是數(shù)據(jù)存儲在固定服務器中，二是數(shù)據(jù)在不斷更新變化，可以說是同時具有了固定式存儲數(shù)據(jù)和移動式存儲數(shù)據(jù)的特點，而這就是網(wǎng)絡化的功效。網(wǎng)絡化實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時更新并讓作業(yè)者可以通過特定的系統(tǒng)隨時進行查看，為某些工種優(yōu)化作業(yè)模式提供了技術支持。

1.2.2 深度開發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化運用

動車組電務專業(yè)利用網(wǎng)絡化已經(jīng)實現(xiàn)了一部分車載信息和地面信息的互聯(lián)互通，在電務應急處置中發(fā)揮了較好的作用。車輛專業(yè)的優(yōu)勢是列車配有專業(yè)的乘務人員，有利因素是可以隨時將車載信息反饋回地面指揮中心，不利因素是人的作用具有不可靠性，數(shù)據(jù)可信任度會有所下降。因此深度開發(fā)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化對動車組運用信息化提出了一個新的課題，目的是將更多的有用的數(shù)據(jù)實現(xiàn)網(wǎng)絡共享，主要項目為利用網(wǎng)絡化技術建立車地聯(lián)系，一是將現(xiàn)有車載MON、DMI 屏顯示信息實時回傳至地面指揮中心，二是將攝像手電等類型設備存儲的聲音、影像數(shù)據(jù)接入網(wǎng)絡傳輸至地面指揮中心，三是將更多的動車組設備納入實時監(jiān)控范圍并傳輸至地面指揮中心。

1.3 實用化數(shù)據(jù)運用

動車組運用信息化發(fā)展到現(xiàn)在，實用數(shù)據(jù)主要有三大類，一是動車組自身參數(shù)類數(shù)據(jù)，二是配屬、運用、檢修等過程類數(shù)據(jù)，三是動車組發(fā)生故障后產生的原因分析數(shù)據(jù)。第一類數(shù)據(jù)為固定數(shù)據(jù)，第二、第三類數(shù)據(jù)為作業(yè)類數(shù)據(jù)，而在不考慮數(shù)據(jù)安全性的情況下，第一、第二類數(shù)據(jù)已經(jīng)通過信息系統(tǒng)實現(xiàn)了實用信息化，不再作為重點研討內容，深度開發(fā)實用數(shù)據(jù)的重點放在第三類數(shù)據(jù)上。一方面受動車組配屬限制，每個配屬單位只能掌握本屬動車組的故障分析數(shù)據(jù)以及故障處置經(jīng)驗數(shù)據(jù)，或者在一定范圍內進行交流，所以存在大量的有用數(shù)據(jù)沒有實現(xiàn)實用化共享。另一方面在對故障發(fā)生和處置分析數(shù)據(jù)利用上沒有轉化成數(shù)據(jù)型成果，比如開發(fā)信息化水平更高的應急指揮終端：一是實現(xiàn)網(wǎng)絡同傳，將現(xiàn)場情況實時互通共享；二是實現(xiàn)動車組故障智能化分析及處置建議，由地面指揮人員與隨車機械師共同確認；三是實現(xiàn)運用檢修過程控制，將所有作業(yè)處置程序納入流程化管理，作業(yè)過程和數(shù)據(jù)采集實現(xiàn)同步完成，引導現(xiàn)場標準化作業(yè)從而降低作業(yè)風險。

2 引進區(qū)塊鏈技術處理數(shù)據(jù)的重要意義

前文中探討了對動車組運用維修作業(yè)數(shù)據(jù)化的方法，進行數(shù)據(jù)化深度開發(fā)的目的是取得大量實用的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以提供動車組相關的檢修、運用、實時狀態(tài)以及相關故障等信息，而這些信息又直接參與動車組安全管理特別是應急處置的過程，此時數(shù)據(jù)與動車組運用安全有了非常緊密的聯(lián)系。數(shù)據(jù)的作用越來越重要，就必須引進數(shù)據(jù)安全的概念。在當前動車組運用信息化模式下，數(shù)據(jù)被分類存儲在固定的位置，這種中心化的存儲方式不滿足數(shù)據(jù)較高級別的安全要求，比如存儲服務器遭到黑客惡意攻擊破壞或者數(shù)據(jù)管理工作主觀人為失誤造成數(shù)據(jù)錯漏，這些問題是簡單的數(shù)據(jù)備份方式無法解決的，而區(qū)塊鏈技術的出現(xiàn)很好地解決了數(shù)據(jù)共享安全的問題。

2.1 區(qū)塊鏈實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的安全可信任

區(qū)塊鏈技術是一種關于數(shù)據(jù)存儲和共享的技術，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護、公開透明的特點。區(qū)塊鏈，顧名思義，就是將多個區(qū)塊鏈接在一起的鏈條，每一個區(qū)塊中都保存了一定的數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈技術的核心是節(jié)點，每個節(jié)點就是一臺獨立的服務器，他們在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中擔當存儲空間和提供計算能力。數(shù)據(jù)區(qū)塊產生后，由某一個不定的節(jié)點對區(qū)塊進行記錄，記錄完成后再將區(qū)塊分送到其他所有的節(jié)點當中，以達到所有的節(jié)點中都保存有完整的區(qū)塊數(shù)據(jù)。區(qū)塊鏈信息的修改原則是必須有一半以上的節(jié)點同意并同時修改所有節(jié)點中的區(qū)塊信息，而節(jié)點在設立時往往選擇屬于不同的管理主體，想要篡改區(qū)塊鏈中的信息幾乎不可能做到。區(qū)塊鏈技術因此被打上數(shù)據(jù)安全和可信任的標簽。

2.2 區(qū)塊鏈技術能廣泛適用于鐵路信息模式

區(qū)塊鏈分為公有鏈、行業(yè)鏈、私有鏈三種，其中行業(yè)鏈完全適用于鐵路行業(yè)信息模式。如前所述，區(qū)塊鏈技術依靠的核心是節(jié)點，節(jié)點的要求是分屬不同管理主體的多個服務器，鐵路行業(yè)十八個鐵路局的分布模式正好能契合節(jié)點分布要求。以建立動車組運用數(shù)據(jù)區(qū)塊鏈為例：每個鐵路局提供一臺服務器作為預選節(jié)點，每個數(shù)據(jù)區(qū)塊生成后，由所有預選節(jié)點按照一定的共識機制選擇其中一個節(jié)點記錄區(qū)塊數(shù)據(jù)，然后發(fā)送到其他預選節(jié)點中，通過不斷的記錄過程，將某個鐵路局產生的動車組運用數(shù)據(jù)保存到十八個鐵路局的相關服務器中，形成動車組專業(yè)區(qū)塊鏈。由于區(qū)塊鏈程序編制過程中運用了共識機制和密碼保護等程序，確保了某一鐵路局不能單方面修改區(qū)塊鏈信息，而存放于各個節(jié)點的數(shù)據(jù)，可由各個鐵路局一定范圍的相關人員通過區(qū)塊鏈開放接口進行限定或不限定查詢。

2.3 區(qū)塊鏈技術能突破共享屏障

在鐵路行業(yè)中，探討打破局間界限和專業(yè)界限的方法，一直是很有意義的議題，因此產生了很多局間或站段間的協(xié)議，這些協(xié)議在執(zhí)行過程中受到人為因素的影響，有可能達不到既定效果，而帶著信任和公開透明標簽的區(qū)塊鏈技術可能彌補這方面存在的不足。以動車組專業(yè)為例，車輛與機務、車輛與電務、車輛與供電之間都存在數(shù)據(jù)共享需求，跨局運行的列車還有局間數(shù)據(jù)共享需求，如果在國鐵集團層面成立各鐵路局節(jié)點組成的車輛、機務、電務、供電等各專業(yè)區(qū)塊鏈，那就為數(shù)據(jù)廣泛共享提供了基礎和保障，突破了各種共享屏障，對運用大數(shù)據(jù)技術提升專業(yè)水平提供了無限可能。

3 大數(shù)據(jù)推動動車組運用信息化發(fā)展

大數(shù)據(jù)是為了適應超大規(guī)模數(shù)據(jù)總量、超廣泛的數(shù)據(jù)流轉、超多樣的數(shù)據(jù)類型而產生的數(shù)據(jù)處理技術，往往在泛網(wǎng)絡數(shù)據(jù)處理中使用，同時由于數(shù)據(jù)處理數(shù)量龐大，提取有用數(shù)據(jù)比例不高，所以又具有價值密度低的特征。但是如果用大數(shù)據(jù)技術處理專業(yè)數(shù)據(jù)，比如鐵路系統(tǒng)各專業(yè)產生的作業(yè)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)本身具備專業(yè)性強、實用價值高的特點，在大數(shù)據(jù)技術的加持下，減少了“海選”有用數(shù)據(jù)的過程，直接進行專業(yè)化處理，可以充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)技術的優(yōu)越性。

3.1 大數(shù)據(jù)分析涵蓋范圍廣

動車組運用作業(yè)深度數(shù)據(jù)化能產生大量的有用數(shù)據(jù)，可以包含時間點數(shù)據(jù)，如故障發(fā)生時間、定期檢修時間等；時間段數(shù)據(jù)，如一級修作業(yè)時長、巡視間隔時長等；聲音數(shù)據(jù)，如通話內容、異音異響等；圖像數(shù)據(jù)，如TEDS 拍攝圖像、故障部位圖像等；準繩數(shù)據(jù)，如運用限度表、限速值等。大數(shù)據(jù)技術通過其處理數(shù)據(jù)規(guī)模大、傳輸數(shù)據(jù)速度快、兼容數(shù)據(jù)類型多的超強能力，按照用戶的需求，可以在最短的時間內找到所有相關的數(shù)據(jù)，特別是如果其他專業(yè)數(shù)據(jù)也具備條件的話，相關數(shù)據(jù)還可以包含機務、電務、供電、運輸?shù)榷鄬I(yè)數(shù)據(jù)，以及在不同鐵路局范圍內產生的數(shù)據(jù)。可以說實現(xiàn)了數(shù)據(jù)網(wǎng)絡化后，大數(shù)據(jù)技術就具備了利用云計算、云共享快速提供目標數(shù)據(jù)的能力。

3.2 大數(shù)據(jù)分析結果價值高

隨著大數(shù)據(jù)技術運用時間的推移，大數(shù)據(jù)技術的分析能力也會越來越不容小覷。眾所周知，大數(shù)據(jù)和人工智能有著非常緊密的聯(lián)系，大數(shù)據(jù)分析出的數(shù)據(jù)結果可以成為人工智能的基礎數(shù)據(jù)，這一點為實現(xiàn)動車組故障應急處置智能化提供了可能。我們可以設想一個故障應急處置場景：動車組運行途中發(fā)生自動降弓故障后，隨車機械師和地面指揮人員應急處置終端同時出現(xiàn)故障提示并及時接通，終端界面立即調用故障受電弓即時圖像并對比降弓位置標準圖像，判斷有無異常，再調用另一架受電弓圖像對比標準圖像進行判斷，如果可以判斷結果就按結果進行處置，不能判斷結果則調用故障發(fā)生時前后一段時間受電弓視頻資料進行再研判，以上每個程序都由雙方共同點擊終端確認后進入下一環(huán)節(jié)。通過大數(shù)據(jù)分析可以將發(fā)生過的各類故障處置形成最優(yōu)化的指導流程。

3.3 大數(shù)據(jù)推動作業(yè)方式的變革

鑒于數(shù)據(jù)化的信息發(fā)展模式將更多的設備狀態(tài)、作業(yè)過程、應急指揮納入了數(shù)據(jù)管理，動車組運用作業(yè)與數(shù)據(jù)分析將密不可分。對于現(xiàn)場作業(yè)人員來講，不再是只依據(jù)自己的眼睛和經(jīng)驗來判斷，還要通過數(shù)據(jù)化應用系統(tǒng)判斷并將當次數(shù)據(jù)再次傳回系統(tǒng)，這部分的重點是防數(shù)據(jù)偽造技術，確保作業(yè)到位、數(shù)據(jù)真實。對于負責檢查的人員來講，在技術成熟的條件下，不再需要在現(xiàn)場重復檢查設備狀態(tài)，而是在數(shù)據(jù)化應用系統(tǒng)中即時查看數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分析情況，更像是數(shù)據(jù)分析師的角色。還有更高一級的管理人員，綜合運用區(qū)塊鏈共享提供的接口，了解大數(shù)據(jù)對作業(yè)過程分析的結果，掌握站段級檢查人員的確認情況，可以實現(xiàn)在數(shù)據(jù)化應用系統(tǒng)中對動車組運用作業(yè)的全過程管理。

4 結語

綜上所述，現(xiàn)今數(shù)據(jù)已經(jīng)成為人類生產生活不可缺少的部分，數(shù)據(jù)化程度和數(shù)據(jù)處理水平直接代表一個專業(yè)或行業(yè)的信息化程度，而絕大多數(shù)的前沿技術也都離不開數(shù)據(jù)這個基礎。多年來鐵路行業(yè)的信息化一直處于蓬勃發(fā)展狀態(tài)，傳統(tǒng)信息化技術在鐵路行業(yè)內已經(jīng)深耕厚植，并給鐵路行業(yè)帶來了很多改革紅利，但是除了科學研究院等專門的科技部門，大多數(shù)基層單位對高新信息化技術的研究重視程度不夠，在信息化改革方面還依靠拿來主義，造成了信息化發(fā)展瓶頸不能及時突破的局面。鐵路行業(yè)有數(shù)量龐大的一線作業(yè)人員，有最廣泛的作業(yè)數(shù)據(jù)來源，擁有龐大且先進的硬件組網(wǎng)設備，還有眾多的信息化專管人員，這些都是能助力信息化快速發(fā)展的寶貴資源。作為鐵路行業(yè)從業(yè)人員，應解放思想，開拓創(chuàng)新，不怕困難，即使鐵路行業(yè)部署區(qū)塊鏈技術還面臨很多很復雜的問題，依然要不斷學習新技術，立足崗位，明確目標，結合自身實踐尋求突破，為鐵路事業(yè)的發(fā)展貢獻力量。