铁路桥梁质量管理信息系统的设计与实现

王明强

（神华甘泉铁路有限责任公司，包头 014030）

铁路桥梁质量管理信息系统的设计与实现

王明强

（神华甘泉铁路有限责任公司，包头 014030）

传统的铁路桥梁质量管理方法不能满足现代化的管理要求，为此设计一套方便高效的质量管理信息系统，使得铁路工务部门能够利用信息化网络技术，及时、准确、动态地管理桥梁病害及险情，处理危害行车安全的重大桥梁隐患，提高铁路桥梁质量管理水平，为铁路桥梁养护维修工作提供参考。

信息系统；质量管理；工务；铁路桥梁

传统的铁路桥梁质量管理流程是工作人员亲自到现场进行检养修，并以纸介质方式记录检养修情况，然后再通过人工录入到计算机中。因此，检养修受人为因素的影响，人工录入数据量大，数据手工录入过程中容易出错；对于工作人员是否检养修到位无法进行有效的管理，检养修质量不能得到保障，桥梁的质量管理亦得不到保证，留下了安全隐患[1]。

为解决这些问题，利用智能手机、地理信息系统等先进的互联网技术，研发了铁路桥梁质量管理信息系统。系统实现对铁路桥梁质量管理的数据采集网络化、表格自动生成、自动化数据分析、动态提醒工作内容等，提高了铁路桥梁质量管理的信息化水平，降低了桥梁质量管理工作的劳动强度，有利于及时掌控铁路桥梁状态技术。

1 系统总体架构

本系统总体架构如图1所示，包括检养修现场APP应用、数据中心远程应用和管理端Web应用3个部分。现场作业人员在智能手机上安装检养修现场APP应用，采用照相、录音录像、文字等全媒体记录方式，实现质量管理检养修现场工作电子化记录，并通过智能手机自带的GPS功能记录桥梁设备、病害、养修点位置以及工作轨迹，将所有数据保存在智能手机中[2]。现场作业人员通过移动互联网或Wi-Fi网络，将智能手机中的数据传输至数据中心服务器。数据中心远程应用包括服务器和部署在服务器上的质量管理信息系统；质量管理信息系统对数据进行集中存储管理、自动分析、生成标准化的报表等自动化操作，通过互联网对外提供访问服务。铁路工务管理人员通过管理端Web应用远程访问质量信息系统，实现对铁路桥梁质量的远程管控。

2 质量管理工作流程

铁路桥梁质量管理信息化过程主要包括4个环节：检查、分析、计划/作业和验收，通过这4个环节，自动形成病害处置闭环流程，保障桥梁病害和安全隐患信息的公开、透明，并及时得到消除。4个环节之间的关系如图2所示。

（1）检查：检查是获取桥梁设备状态信息的主要途径，检查结果是分析设备病害和编制维修计划的主要依据。目前，按检查方式的不同，对于桥梁设备的检查分为周期检查、春秋检、水文观测、临时检查、专项检查、检定与试验。（2）分析：根据桥梁设备检查出的信息，由工长和生产管理部门统一分析出设备病害和养修处理建议，为制定消除病害的养修计划提供数据支撑。（3）计划/作业：检养修工区联合在现场对病害的消除进行养修工作量调查，并结合分析给出的养修建议，自动汇总出养修工作量，并将春秋汇总结果安排到年养修计划中，将每个月汇总结果安排到月养修计划中。月计划编制以年计划为指导，而日计划则是对月计划的细分。通过对病害的闭环信息处置，可以算出计划与完成量的比例。（4）验收：作业验收是指在养修作业结束后对桥梁养修作业质量进行检查，根据桥梁养修的相关标准，对养修作业进行验收。验收包括工区自验、车间验收和工务段验收，通过三级验收的方式，保障发现的桥梁病害得到有效处理。

图1 系统总体架构图

图2 检养修工作流程图

3 系统主要功能及实现

系统主要功能包括4个部分：检养修现场APP应用、数据接口、质量管理数据库和管理端Web应用，其主要功能组织如图3所示。

3.1 主要功能

3.1.1 质量管理数据库

数据库及其管理是整个系统的数据中枢，其功能主要是为系统提供格式化数据、各类文件的存储和管理。

系统采用稳定的商用数据库工具，通过数据分组和分表技术，实现数据读取的负载均衡，并能充分利用服务器多核处理优势和磁盘硬件上的RAID(磁盘冗余阵列)支持，提高了数据读取速率，解决大文件存储限制问题[3]。同时，以数据库服务器上的完全备份和差异备份为第1级备份，以远程数据备份服务器上的压缩备份为第2级备份，对所有数据进行双层保护。

图3 系统主要功能组织图

3.1.2 数据接口

检养修现场APP应用与服务器上的质量管理数据库存在着大量的数据交互，且两者基于不同的平台进行开发编译，数据接口设计是保证整个系统质量的关键点。数据接口方式如图4所示。

图4 数据接口

数据接口的设计根据接收数据类型的不同，采用两套交互程序：HTTP服务和SOCKET服务。HTTP服务用于上传下载文本、图像和格式化数据，实现过程是通过运行在tomcat服务器端的servlet程序，获得来自客户端的POST请求，然后通过JDBC数据库连接池，保存在质量管理数据库中。SOCKET服务用于上传下载较大的视频文件，服务启动后在服务器上打开并监听相应的SOCKET端口，APP通过这个端口上传下载文件。

3.1.3 系统业务主要功能

（1）GIS平台：在Web应用中通过GIS地图展示桥梁设备和检查成果位置，设置信息热点，可以分别查看热点简要信息和详细信息；并能标注现场作业人员位置、回放现场作业人员出勤轨迹；在APP中利用GPS和GIS自动定位设备，给出作业提醒。

（2）出勤：在APP中单击出勤后，可以自动获取当天下发的作业任务，以对工作进行任务指导；通过智能手机的GPS定位信息和GIS地理位置信息，对现场作业人员进行自动化考勤；Web应用对作业现场上传的考勤信息进行管理，进行考勤统计和生成考勤报告。

（3）检查：APP对检查内容进行现场全媒体记录，记录过程大部分采用标准化的选择项，提高现场工作效率；Web应用对检查内容进行综合查询，生成检查汇总表和明细表。

（4）分析：在Web应用中，各级管理部门对检查结果进行分析，并给出养修处理意见，为制定消除病害的养修计划提供数据支撑。

（5）决策/计划：在Web应用中制定桥梁设备养修计划，包括年、月、日计划；APP接收下发的工作计划，在智能手机上查看，指导现场工作。

（6）评价/验收：在Web应用中，依据铁路桥隧建筑物修理规则对保养、维修质量进行评定评价，并对第三方检测得出的桥梁结构技术状况评价结果进行管理；APP可以对养修质量进行现场验收，并进行电子化记录。

（7）预测：在Web应用中通过表格和图形化的方式，对病害类型、数量和量化指标趋势进行分析预测，为制定养修计划提供数据支撑，使得作业更加有针对性。

（8）台账：在Web应用中对桥梁设备台账进行管理，进行机构管界设备分配和设备分布情况统计；在APP端查看设备的历史特征，以辅助准确记录设备病害信息。

（9）消息：在Web和APP应用中，对质量管理工作的各个环节进行实时动态消息提醒，并能对每条消息进行跟踪处理，通过信息流驱动各个环节的管理工作。

（10）专家知识库：通过Web应用梳理专家输入的知识条目，自动分词提取关键词，提供Web端和APP中的智能化查询；并对铁路桥梁病害进行归类，形成统一规范的铁路桥梁病害分类库，方便进行标准化作业记录。

（11）学习：在Web应用中实现学习小组管理，向Web和APP中推送铁路桥梁质量管理相关知识，小组成员进行学习后提交学习心得和评论。

3.2 功能实现

检养修现场APP应用利用Android开发技术以及标准数据交换协议，通过网络服务接口，实现与服务器端Web应用系统的实时通信与信息交互。现场作业人员只要在智能手机上安装此应用，获取管理员下发的账号，进行登录即可使用全部功能。

管理端Web应用部署在数据中心的服务器上，采用.NET+SQL Server数据库开发技术，并建立标准的网络服务接口，实现与检养修现场APP应用的数据通信。系统管理人员可以给不同层级管理部门分配权限，用户在有网络的地方即可用浏览器登录系统进行使用。

4 创新点

（1）质量管理全程信息化：通过建立统一规范的铁路桥梁病害分类库，利用智能手机和移动互联网技术，实现铁路桥梁质量管理全程信息化的创新。

（2）实时数据共享：研发的移动终端APP实现了现场数据实时采集的功能，Web端实现数据管理，可进行数据实时共享，实现生产一线与管理层面的实时沟通与组织协调。

（3）质量信息专家库：准确地定义各种病害现象的描述，详细规定了病害轻重程度的量测准则以及各程度所对应的病害图片，使检查人员进行检查时可以参考专家知识库对病害进行更详细的定义、判断和描述，避免了词不达意、描述混乱的现象，使检查养护工作更加规范、科学。

（4）质量管理工作信息流：根据设备的检查制度、设备损伤及其发展趋势制定养修计划，融入费用分析等研究成果，自动形成病害发现、分析、计划、作业处置的闭环，强化了对现场问题的盯控管理力度，并且保证设备不漏查，对桥梁设备做到全项目检查，确保无漏检项目。

（5）智能终端技术：充分发挥了现有智能手机和移动互联网技术，实现现场质量信息全方位采集，病害问题手机点击选择，提高记录速度，减轻了检查人员的工作量；检查信息直接上传电脑，每个检查记录和照片一一对应，省去了每天检查记录的电脑录入工作，提高了病害整理效率。

（6）质量智能地理信息管理：利用GIS和GPS技术，在不增加任何工作量的情况下，建立质量地理信息系统，实现所有管理功能都可以在电子地图上完成，也可以满足现场检查工作中的智能引导。

5 系统应用分析

甘泉铁路南起包神铁路万水泉南站，经包头市、巴彦淖尔市至中蒙边境中方口岸甘其毛都,线路全长367 km，为国家Ⅰ级单线电气化铁路。为了对甘泉铁路沿线桥梁设备的质量进行信息化管控，建立了以铁路桥隧建筑物修理规则为依据、以使用方便为原则、以减少生产人工投入为目标研发了铁路桥梁质量信息管理系统，对全线141座桥梁进行质量信息化管理。通过检养修现场APP在现场进行了检查记录，数据上传至服务器，通过管理端Web应用进行数据统计分析、生成各类标准化表格等，给现场工作带来极大便利。图5为系统应用在甘泉铁路的部分界面。

图5 甘泉铁路桥梁质量管理信息系统界面

甘泉铁路桥梁质量信息管理系统的应用，主要具有以下几个方面的特点：

（1）规范作业过程：作业过程中根据下达的检查计划，保证设备不漏查；根据现场APP提示，做到全项目检查，对照软件上所列的检查项目，逐项对照检查，确保无漏检项目；使用现场APP后，对照问题库，准确归类病害，使现场作业人员能够对病害进行标准化描述，避免了描述混乱的现象。

（2）简化作业手段：现在利用现场APP就可以完成设备的检查记录、拍照、保养评定、维修验收等所有功能；而且还可以随时查看原来的设备病害情况和检查情况，方便了现场病害确认。

（3）提高作业效率：现场APP上点击选择病害，提高现场记录速度；发现的问题和照片直传电脑，相关部门迅速及时查看现场记录，提高了流转效率。

（4）精简内业台账：通过系统自动汇总统计录入的信息，所有报表能自动生成，减轻了汇总工作量和生产技术部、工区、工队室内的台帐记录工作量。

（5）提高管理水平：实现数据迅速上传，相关部门和领导及时查看各类记录，提高了管理效果；通过实时考勤管理，可以督促职工严格执行各项作业管理规定，将各项规定落实到实处；实现了计划、验收和病害销号的自动化处置，强化了对现场问题的盯控管理力度，提高了问题闭环的效率；通过大数据的分析统计，提升了问题分析处理的时效性和针对性，工区安排养修人工更加合理，有的放矢的进行养修作业，提升管理水平和效益。

6 结束语

铁路桥梁质量管理信息系统不仅通过设备台账能全面了解桥梁设备状况，而且能及时、准确地掌握各工务部门的生产进度，所产生的问题，减少了各级管理部门传送报表而发生的差旅费及报表成本；检养修现场APP的应用加快了检查速度、确保了检查质量，解放现有的工作生产力，促进了桥梁质量管理的检养修作业标准化和管理的科学化。

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[2]张耀威.路基设备病害检查监控管理系统研究[J].中国铁路，2013（10）：53-55.

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责任编辑 徐侃春

图3 首列车晚点20s时调整后的时刻表

将图3中的时刻表数据与计划时刻表数据作对比，调用绘图工具GNUPLOT绘制得到列车在每个站的晚点时间，得到图4。由图4可知列车在各站的晚点时间逐渐减小，到石岩站的时候列车恢复正点。

图4 晚点20s列车在各车站的晚点时间

4 结束语

本文根据城市轨道交通列车运行过程中的各种约束条件，以调整区段内总到发晚点时间最小为目标函数，建立了基于蚁群算法的列车运行调整模型。在Visual C++ 6.0编程环境下，以深圳地铁6号线数据为例进行验证，结果表明，当晚点情况不严重时，在调整区段范围内可以将列车调整至正点状态，证明了该模型与算法的可行性。

参考文献：

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责任编辑 徐侃春

Quality Management Information System for railway bridge

WANG Mingqiang
( China Shenhua Ganquan Railway Co.Ltd.,Baotou 014030,China)

The traditional quality management of railway bridge was unable to meet the requirements of modern management,a convenient and effcient Quality Management Information System was designed and developed.The use of information and network technology could make the maintenance of way department manage the bridges disease and danger timely,accurately and dynamically,deal with major bridge hidden damage of traffc safety,enhanced the quality management level of railway bridge,and provided scientifc means for the maintenance and repair of bridges.

Information System;quality management;maintenance of way;railway bridge

U245.7∶TP39

A

1005-8451（2016）07-0013-05

2015-12-14

王明强，高级工程师。