线路质量分析评定管理系统的设计与实现

蒋恺（南宁铁路局　科学技术研究所，助理工程师，广西　南宁　530001）

线路质量分析评定管理系统的设计与实现

蒋恺
（南宁铁路局科学技术研究所，助理工程师，广西南宁530001）

摘要：简述了线路质量分析评定管理系统的开发背景，介绍了系统的分析模型及设计要求、系统的架构、开发流程及主要功能。该系统现已在南宁铁路局柳州工务段使用，系统运行稳定、可靠，在工务系统中有良好的推广应用前景。

关键词：线路质量；重复病害；病害分布图；正线质量综合评分图；历史扣分趋势图

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.04.0019

线路质量是影响行车安全和旅客乘车舒适度的重要因素，目前检测线路质量的手段方法很多，如轨检车、车载式检查仪、便携式添乘仪、人工添乘、人工测量、轨道检查小车等。国内其他铁路局已有这方面类似的分析系统，但缺少多重检查方法的综合、全面的分析功能，而南宁铁路局目前只有轨检车（动态检查）单项TQI轨道质量指数分析，更是单一的分析功能。因此，如何将各种检测数据融合，得出线路综合质量指数，用于指导工务段日常维修工作，是一个值得探索的课题。

1　系统的分析模型及设计要求

1.1分析模型在轨检车、车载仪、便携式添乘仪、人工添乘、静态数据（轨检仪、人工检测）五类数据之间在相互补充的基础上，以TQI值作为基础，将五类数据分别量化为不同的指标，对不同检查方式和不同等级的线路赋予指标不同的权值（见表1），从而计算得到线路质量状态的综合评分，以此来判别线路的质量。

表1　不同检查方式和不同等级的线路赋予的权值

因TQI的值是以200 m为一个单元，分析模型也把200 m为一个单元计算综合评分。

单元综合评分=TQI值*1+（G1*0.1+G2*0.3+G3* 0.5）+（C1*0.1+C2*0.3+C3*0.5）+（B1*0.1+B2*0.3+B3* 0.5）+（R1*0.1+R2*1）+（J1*0.1+J2*0.3+J3*0.5）

其中G1、G2、G3分别表示单元内轨检车一级、二级、三级的个数；

C1、C2、C3分别表示单元内车载仪一级、二级、三级的个数；

B1、B2、B3分别表示单元内便携式添乘仪一级、二级、三级的个数；

R1、R2分别表示单元内人工添乘线路不良、晃车的个数；

J1、J2、J3分别表示单元内静态数据（轨检仪、人工检测）B级、A级、AA级的个数。

1.2系统设计要求

1）将轨检车、轨道检查仪、机车车载仪、便携式添乘检查仪、人工检查手段检查出来的结果（数据）集中收集，统一导入开发的系统。

2）能按线名、行别、病害点超限类型、超限等级、时间范围、里程范围等条件进行查询和分析，并且查询结果能导出到Excel。

3）所有的病害点都能在病害点分布图中显示，横坐标表示里程，纵坐标表示时间，且不同类型、不同等级的病害点用不同的颜色和形状表示。

4）能对病害点进行分析与处理，得到单元（每200 m一个单元）的评分情况并自动生成单元的维修意见。

5）对处理后得到的评分用图和表的形式直观的显示各区段（单元）的质量好坏，且能查询该区段（单元）的历史扣分情况。

6）实现在某个时间范围内统计各车间不同病害类型及不同等级的病害点数量；统计线路在某个时间范围、某个里程段不同病害类型及不同等级的病害点数量。

7）对车间、工区的评分进行排名。

2　系统架构

为了实现数据的共享，便于车间、工区上传、查询数据，系统采用“浏览器/服务器”（B/S）模式，构建在铁路局办公网络。出于对数据安全性的考虑，管理员可对数据进行上传、分析和处理，普通用户只能对数据进行查询，不同权限的用户可通过浏览器来访问系统。所有操作均在服务器上完成，便于系统的维护及拓展。

本系统以Visual Studio.Net作为开发平台，使用MS SQL Server2008作为系统数据库，采用分布式结构设计。系统的网络拓扑图如图1所示。

图1　网络拓扑图

3　开发流程

本系统是通过对病害点数据进行综合分析与评定，最后用于指导线路的养护、维修，所以数据的准确性是第一位的，开发流程见图2所示，主要开发按以下5个步骤进行。

3.1统一表结构收集各类检测的数据，由于不同检测手段检查的项目会不同，所以表的字段也相应的不同。为了能对所有数据进行综合分析与处理，需要把各类表都统一到“线路病害表”中。

3.2数据的关联性分析在导入轨检车IIC文件时会将病害点数据、TQI值数据、整公里T值数据放在数据库3个不同的表中，为了在删除轨检车IIC文件记录时把3个相关表的数据都清理干净，需要在导入时给所有轨检车数据一个统一的ID。

3.3表的级联关系确定每个车间管理很多工区，每个工区有可能管理几条线路，故在处理各项数据的时候要用到数据库视图和数据库触发器，当要处理的数据改变时，使其相关联的数据进行相应的改变。

3.4图表工具的确定因系统的趋势图比较多，而病害点分布图的功能相对强大，如能实现放大、缩小、平移等功能，所以在反复比较了各类图表控件后，选择了ChartDirector图表控件。

ChartDirector控件使用方便，快捷，灵活，功能强大，交互性强。在web服务器以及嵌入式应用程序开发中，它是一种非常理想的工具，拥有丰富的图表图形组件库。

3.5主要功能的实现在Visual Studio 2010开发平台下，设计清爽简洁的界面，编写后台代码，经过反复的调试、修改最终实现了所有功能。

图2　开发流程图

4　主要功能及实现

4.1各类检测数据的导入轨检车数据为IIC文件格式，其他检测类型的数据均为Excel电子表格，对Excel电子表格的处理采用了NPOI技术，使用NPOI就可以在没有安装Office或者相应环境的机器上对Excel文档进行读写操作。由于轨检车IIC格式数据量较大，在导入时如果一条一条记录的读取，再一条记录插入数据库，无疑效率低下。本系统采用OLE数据引擎读取数据，经处理形成临时表，最后通过SQL server中的SqlBulkCopy技术把数据批量更新到数据库，提高了系统运行效率。

4.2重复病害的查询重复病害是指两种或两种以上检查方式在同一地点检查出病害，或同一方式在同一地点连续检查出病害。重复病害对线路维修有重要指导意义。因外界干扰（如邻线来车或强侧风）或人工主观原因（如人工添乘），在某一处检测出的一次超限有可能并不是线路质量问题，而多种检测手段或多次检测在该处均出现超限，那么该处线路有问题的可能性很大，重复病害确定了病害点的真实性，使有限的维修力量有针对性的赶赴现场。因数据量大，算法复杂，故重复病害查询的实现采用数据库存储过程来提高效率。系统能查询1次、2次、3次、4次、5次及5次以上的重复病害情况，查询结果可按里程、重复次数排序，点击次数可将该病害点的重复情况以列表形式给出。

4.3综合评分表综合评分表是前面的公式1计算出来的结果，查询条件和方式多样化，对于不同质量的线路用不同颜色高亮显示，蓝色底纹表示需要保养的单元，黄色表示需要维修的单元，红色表示临时补修的单元。界面有几个独立的快捷键，可实现一键查询，方便快捷。查询的结果可导出到Excel表格（见图3），进行保存打印，指导维修。

4.4病害点分布图病害点分布图（见图4）是在ChartDirector图表工具下实现的。病害点分布图是将不同检测类型的数据（病害点）在时间和空间上进行展现。以线路里程为横坐标，以检测日期为纵坐标，用不同的符号及颜色表示不同检测类型（含不同超限等级）的病害点。如果在垂直方向上某一里程点附近分布的病害点密集，说明此处线路病害重复次数较多，需要重点检查维修。同一类型病害点用相同颜色表示，以不同的符号区别超限等级。该图还能实现放大、缩小、平移等功能，最大的放大倍数是每格200 m，刚好一个单元。鼠标移动到某个病害点上，会显示该病害点的“日期”，“检查类型”，“里程”，“超限类型”和“超限级别”。

图4　病害点分布图

4.5正线综合评分曲线图正线质量综合评分图是以200 m为单元，按分析模型公式得到单元综合评分值，将各单元综合评分值绘制成一条曲线（见图5），并根据事先设定的维修线和保养线，直观体现线路质量分布情况，有助于指导线路维修。正线综合评分以月为时间单位，横坐标是里程，纵坐标为综合评分。

图5　正线综合评分曲线

把鼠标移动到某个评分点上，可显示该点的具体评分值和里程。评分曲线图可以放大、缩小、平移，单击曲线上一个点可以查看该处

综合评分历史情况，如点击黔桂线K 160.4至K 160.6单元，即可查看该处2013年1-12月扣分情况（见图6所示）。某点的历史评分情况能对工作总结，制定维修计划提供一定的依据。

图6　单元历史评分曲线

4.6车间及工区的评分排名车间、工区排名不仅仅是评分排名，还包括了车间、工区同比和环比排名。同比以年为单位进行比较，环比以月为单位进行比较。由于每个车间包含不同的工区，不同的工区又管理着不同的线路，故把算法写在数据库存储过程中来提高系统的运行效率，通过数据库触发器来加强各表之间的联系。

5　结束语

线路质量分析评定管理系统已经在宁局柳州工务段使用，通过对各类检测数据的分析处理，能对评定质量差的单元有计划进行综合整治，减少人为因素影响和重复劳力检查与判断，达到及时发现集中、严重病害，提前发出安全预警，及时采取相应措施或将严重病害消灭于萌芽当中，对于保证铁路运输安全，减少或遏制设备故障事故的发生具有重要的意义，适合在铁路工务系统推广应用。

文章编号：1006-8686（2015）0056-03

文献标识码：B

中图分类号：U216.3