铁路巡检智能移动终端设计与开发

刘睿彻，严梅月，敬宇澄，刘仍奎

（北京交通大学 交通运输学院, 北京 100044）

铁路巡检智能移动终端设计与开发

刘睿彻，严梅月，敬宇澄，刘仍奎

（北京交通大学 交通运输学院, 北京 100044）

本文针对我国传统铁路设备管理存在的问题，提出一种智能手持移动终端“铁管通”的概念，并对其进行了功能设计和实现，用于辅助设备巡查员管理铁路设备。铁管通的主要作用是帮助设备巡查人员及时感知设备问题、迅速定位并查询设备历史信息、快速采集设备状态信息、高效解决设备故障，从而为保障铁路运输行车安全、提高管理效率提供了一种新的技术手段。本文选择Android操作系统、Java语言和Eclipse开发工具，以普通智能手机为载体，实现了铁管通样机的开发，论文最后介绍了铁管通样机的实现效果，结果表明该设计方案合理可行。

铁路巡检；设备状态；铁管通；移动终端

铁路设备是铁路巡检的对象，主要包括铁路工务设备、电务设备、牵引供电设备等。设备状态是指铁路设备的一种属性信息，反映铁路设备在某一时刻的状态信息，可通过检查或检测手段获得。例如文献[1]中列举了钢轨各种状态，包括剥离、轨腰垂直纵向裂纹、钢轨擦伤、螺栓孔裂、核伤、磨耗等。根据原铁道部颁发的设备修理规则，铁路设备及其对应的状态均可形成明确的数据标准。

“铁管通”是指应用于铁路设备管理，辅助于巡查员快速定位查询设备信息、收集设备信息、上报设备问题、反馈设备状态等工作，以图像、文字、声音等形式传递信息的移动终端。我国传统的铁路设备管理中，各职能部门间独立性强，各专业间业务划分明确，铁路设备的检修工作中存在着发现问题不及时，人力资源消耗大，难以客观、真实、全面地反映设备状态等问题[2]。铁管通可以显著改善上述问题，同时可以将多专业铁路设备按空间坐标统一组织存储，打破专业限制，实现在一个特定的空间内统一跨专业巡查感知。

1 设备管理工作流程

基于铁管通的设备管理工作流程可设计为5个阶段：信息收集阶段、设备状态评定阶段、任务派遣阶段、任务处理反馈阶段和核查验收阶段，其流程图如图1所示。其中，信息收集和核查验收两个阶段，需要铁管通辅助完成。

2 铁路设备和状态的编码设计

编码是将事物或概念（编码对象）赋予具有一定规律性、易于计算机和人识别与处理的符号，应遵循唯一性、可扩充性、适用性、规范性等基本原则[3]。铁路设备和状态的编码是研制铁管通的关键。

图1 基于铁管通的设备管理工作流程图

文献[4]对铁路运输设备分类有详细描述，根据现有的铁路运输设备基本分类与代码，本文设计设备编码由14 bit组成，依次为：2 bit铁路局编码、3 bit线编码、1 bit行别编码、1 bit大类代码、2 bit小类代码、5 bit顺序码。

设备状态是紧随设备的，可按照其性质和特点划分为大类和小类，大类表示每类设备的病害、缺陷或故障等状态，编码可由2 bit组成，小类表示其程度，编码可由1 bit组成。

以路基病害为例，共分为14类[5]，从01开始编码，分别为翻浆冒泥、下沉、外挤、冻害、边坡溜坍、边坡冲刷、陷穴、滑坡、水浸路基、泥石流、排水不良、危岩与崩塌落石、风华剥落、其它病害等。每类病害又分为若干小类，例如冻害又分为表层冻害和深层冻害。

3 铁管通功能设计及实现

3.1 铁管通功能设计

根据铁管通的概念和应用要求，铁管通应用程序具有5大主要功能：日志管理、数据上报、地图浏览、查询信息和设置功能。其中设置又包括定位、SIM卡信息、连接检测和自动更新功能，帮助设备巡查员快速查询设备信息、收集设备信息以及上报设备问题。

（1）日志管理

日志管理功能可以显示设备巡查员已执行过的工作任务及完成情况、近期计划需要完成的任务等；同时，设备巡查员可进行查询、删除等操作。日志管理功能可以连接定位和数据上报功能。

（2）地图浏览

地图浏览功能可以查看铁路线路设备的分布状况，给设备巡查人员对职责范围内设备分布以系统直观的了解。在浏览界面上设有工具栏，工具栏将提供放大、缩小、查询设备信息、定位等功能。点击定位按钮可以把设备巡查员的位置定位到地图上，方便网格巡查员查看、了解附近设备的情况。地图浏览功能带有在本地储存缓存功能，方便网格巡查员在没有网络时查询地图。

（3）数据上报

数据上报功能可以选择填报日期，填写工作完成情况，并且可以上传文件、照片、视频资料方便监督平台了解设备问题。该功能能使设备巡查员及时上报设备问题。

（4）查询信息

查询信息功能可以进行设备历史记录、设备基本属性、公共信息等查询，并且数据查询支持基于要素的关联查询、模糊查询、条件查询，方便设备巡查员详细了解各个设备。

（5）设置

设置功能可以查看手持移动终端的位置信息、SIM卡信息、软件更新消息、连接状态及短信中心号码。SIM卡信息则为监督平台验证网格巡查员身份提供了方便。连接状态可以查看是否与服务器相连。软件更新可以将铁管通应用程序的版本更新到最新版。

3.2 基于Android平台铁管通应用信息系统架构

铁管通应用信息系统架构是基于巡查员通过智能移动终端铁管通与远程服务平台进行数据沟通的逻辑层次框架结构。该系统架构分为硬件层、数据库层、系统支撑层、服务层和应用层，为设备巡查员提供日志管理、地图浏览、数据上报、查询信息以及设置功能，如图2所示。

硬件层主要包括服务器、计算机等计算设备、路由器、智能移动终端等网络通信设备。

数据库层主要由地图服务器及数据库等组成，其中数据库统一采用Oracle数据库，记录着包含铁路线路、铁路设备及设备状态等数据信息。

系统支撑层主要由Java语言、Eclipse开发工具和Android操作系统组成。开发者根据用户的需求，利用Java语言和Eclipse开发工具编写Android应用程序。Android应用程序通常的4大组件分别为：活动（Activity）、服务（Service）、广播接收器（Broadcast Receiver）和内容提供商（Content Provider）。

图2 铁管通应用信息系统架构

服务层是系统支撑层的需求者，又是应用层的提供者，在系统中起到承上启下的作用。该层为用户提供一些基本服务，如权限设置、地图服务、定位、配置等。服务的组合与复用，不仅可以将铁路设备、状态信息有机地集成，也可以进一步拓展系统的业务适应能力，在面对用户的业务需求变化时能提供良好的技术支撑。

应用层是面向服务对象，即巡查员，提供日志管理、地图浏览、数据上报、查询信息和设置功能，以满足巡查员了解每天任务、设备状态、及时上报设备问题以及定位等需求。

3.3 铁管通功能实现效果

本文以智能手机为载体开发了铁管通样机。图3～图6为铁管通关键功能的实现界面。

图3是铁管通主界面；图4是地图浏览界面；图5是巡查员上报问题时用以详细描述设备问题的界面，其中需要描述的设备大类、小类、状态大类及小类信息均以下拉菜单的形式供巡查员选择，设备小类（状态小类）与设备大类（状态大类）相关联，当设备大类（状态大类）确定时，可选择的设备小类（状态小类）也随之确定；图6是查询设备信息界面，用以查询设备的基本属性和历史状态等信息。

图3 铁管通主界面

图4 地图浏览界面

图5 设备问题上报界面

图6 查询设备信息界面

4 结束语

本文提出了铁管通的基本概念，基于铁管通的设备管理业务流程，设计了铁路设备及状态的编码原则，最终设计开发并实现了应用于铁路设备管理的智能移动终端铁管通。铁管通以信息化为手段，实现了铁路设备管理的高度智能化，巡查员工作的简练化，铁路设备状态信息的快速传递和及时共享，从而可辅助提升铁路运输行车安全，提高设备管理人员对设备的感知力与预知力，是保障铁路运输行车安全的一种新的技术方法和手段。

本文设计的铁管通不仅适用于铁路设备管理，同时也适用于以轻轨、地铁为代表的城市轨道交通设备管理工作，具有广阔的应用前景。

参考文献：

[1] 中华人民共和国铁道部.TB/T 1778-2010.钢轨伤损分类[S].北京：中华人民共和国铁道部，2010.

[2]王常久.铁路车务设备管理存在问题分析及对策[J].科技与企业，2011（14）：22.

[3]李德仁，彭明军，邵振峰，等.基于空间数据库的城市网格化管理与服务系统的设计与实现[J].武汉大学学报（信息科学版），2006，31（6）：471-475.

[4] 中华人民共和国铁道部.TB/T 2966-1999.铁路运输设备分类与代码基本规定[S] .北京：中华人民共和国铁道部，1999.

[5] 中华人民共和国铁道部.TB/T 2818-1997.铁路路基病害分类及评定[S] .北京：中华人民共和国铁道部，1997.

责任编辑 陈 蓉

Railway intelligent inspection mobile terminal

LIU Ruiche, YAN Meiyue, JING Yucheng, LIU Rengkui
( School of Traff i c and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China )

In this paper, according to the existing problems of Chinese traditional railway infrastructures management, the authors proposed a new concept of an intelligent mobile terminal called “Tieguantong”, and designed its function, eventually implemented it. This new tool mainly could help inspectors to inspect infrastructures problems in time, locate the facilities faster, and query their historical information, as well as collect infrastructures information and solve infrastructures failure more eff i cient and faster, therefore it could ensure the safety of train operation and improve management eff i ciency. Authors chose Android system, Java language and Eclipse tool, used smart phone as carrier, and fi nally completed the prototype. The paper introduced the result of prototype at the end.

railway inspection; infrastructures condition; Tieguantong; mobile terminal

U216.3∶TP39

A

1005-8451（2014）11-0035-04

2014-05-27

刘睿彻，在读本科生；严梅月，在读本科生。