铁路线路设备人工检查管理系统的设计与实现

杨雅琴，李 晔，徐 鹏

（1.北京交通大学 交通运输学院，北京 100044；2. 中国铁路南昌局集团有限公司 南昌工务段，南昌 330000）

线路设备的检查结果是评价轨道状态的重要依据，为后续维修作业提供基础数据。目前，铁路工务部门在进行线路检查时，遵循“动态检查为主，动、静态检查相结合”的基本原则，其中，动态检查以轨（或动）检车、探伤车检查结果为主要依据，辅以车载式线路检查仪和添乘检查；静态检查以轨检仪为主，辅以人工检查[1-2]。近几年，铁路工务的信息化水平逐渐提高，已有较为成熟的系统对轨（或动）检车、探伤车等检测设备的数据进行处理和展现[3-5]。由于人工检查的原始数据仅记录在纸质检查簿中，对其中发现的问题，基本靠人工盯控，所以需要更有效的方式对人工检查进行智能化管理。基于此，中国铁路南昌局集团有限公司南昌工务段和北京交通大学合作研发“铁路线路设备人工检查管理系统”（简称：系统）。

本系统借助信息技术手段，以现场实际业务为基础，规范优化人工检查数据采集方式，在此基础上，以问题为核心，以安全为导向，通过判断设备存在病害，自动完成病害闭环管理和设备质量评定等重复性工作，为不断优化人工检查业务、提升铁路工务管理水平提供必需的工具支撑。

1 系统设计

通过调研铁路线路设备人工检查业务现状，深入分析工务段各级用户需求，并结合当前铁路工务计算机水平发展现状，提出系统设计，具体有系统框架设计、功能设计、数据库设计、用户管理设计。

1.1 系统架构设计

通过需求分析可知：系统需要处理的现场检修数据较大；业务层某些功能的实现需要在数据库端操作数据；用户要求系统操作界面友好、及时响应请求。综合考量以上需求，采用ODAC+MVC+Jquery的组合完成系统框架设计[6]，如图1所示。

图1 基于MVC的系统架构

1.2 系统功能设计

根据人工检查中出现的诸多问题和实际需求，结合检养修分开的新模式，系统下设4大功能模块：病害闭环管理、检查记录数据管理、设备质量评定和系统维护，如图2所示。

图2 系统功能模块设计

1.3 数据库设计

系统的业务流程，如图3所示，明确了数据在系统各个功能模块之间的逻辑流向和变换，从而对数据库进行概念模型设计和物理模型设计。在此基础上，参照Oracle数据库设计规范[7]，结合存储数据类型和数量级别，对数据库的物理模型进行设计，如图4所示。

图3 系统业务流程图

图4 数据库的物理模型

在本系统的数据库中，数据表主要分为4大部分：

（1）线路、股道和道岔检查数据存储（检查日志表、几何尺寸表、结构病害表等）；

（2）病害处理与存储（部位字典表、病害判定表、扣分表、二级病害清单等）；

（3）基础设备台账（股道字典表、道岔字典表、车站字典表、线路字典表等）；

（4）工务段组织结构（单位编号表、组织结构表、管界信息表等）。

各表之间相互独立，关联关系相对固定，故系统的数据库采用以人工检查日志表为基表，其余表为维表，通过外键关联的星形架构。

1.4 用户管理设计

为保障系统和数据安全，系统登录采用用户名密码的认证方式，用户名由系统后台管理者进行分配，并根据用户的级别和业务对其授权。

系统设置了三级用户：工务段、车间、工区，具体包括工务段、车间、检查工区、维修工区、养护工区[8]。考虑到数据在上下级管理单位的共享性和同级单位的独立性，系统根据工务段组织结构和各个单位的管界信息对用户的权限进行设置。某个单位登录系统之后，只能看到该单位下设单位的作业情况和本单位管界内的设备状态。保证数据独立的同时，也保证了系统功能对于各级用户的完整性。

2 关键技术研究

2.1 设备检查数据采集

现场检查人员仍使用纸质版检查记录簿记录检查情况，这种方式存在诸多问题：病害描述粗糙；检查项目缺失；数据难以留存等。这些问题导致检查记录无法有效指导后续病害销号工作，不便于对数据进行统计分析。长期以往，影响设备质量评定的结果，对设备状态变化的监测不利。

为优化人工检查数据采集方式，便于后续病害识别等工作的进行，依据《铁路线路修理规则》（简称：《修规》）和设备的构造，并综合考虑现场工作人员记录习惯，设计出电子版检查记录簿（Excel文件）。工作人员将检测数据填入电子表格中，通过浏览器将其上传，系统后台将会自动读取并进行数据处理。

在原有纸质版检查记录簿的基础上，电子版对设备检查项目进行梳理完善，增加了病害定位。病害定位的基本思路是将设备结构与检查项目相结合，对于几何尺寸，通过线名、行别、里程、钢轨编号和钢轨部位（接头、小腰、中间、大腰）进行定位，对应表格设计,如图5示；对于结构病害，通过线名、行别、里程和钢轨编号，轨枕编号、左/右、内/外，孔数进行定位。对应表格设计,如图6所示。

图6 结构病害定位信息设置

通过细致的定位，对病害有更清晰准确的描述，为现场销号作业和数据处理分析提供了良好的数据基础。

2.2 检查数据处理

利用计算机处理检查数据，代替人工完成病害判定、闭环管理和设备质量评定等重复性工作，能够有效提高人工检查的工作效率和准确度，从而优化人工检查业务。数据处理主要包括3方面：病害判定、唯一性识别和设备质量评定。具体处理流程,如图7所示。

（1）病害判定：检测数据上传到系统之后，后台自动进行。病害判定以《修规》为基础，结合现场作业实际情况，将病害判定标准进行数字化处理，以此为依据对病害进行判定。

（2）唯一性识别：在传统的人工检查中，存在同一处病害因未被及时销号，反复多次记录的情况。为解决这一问题，本系统根据病害的定位信息与已有未销号的病害进行匹配，对病害进行唯一性识别。

（3）设备质量评定：依据《修规》中设备质量评定标准，建立扣分表，由病害类别、等级对应得到扣分值。

3 系统功能实现

基于以上系统设计和数据库设计，作者以Visual Studio 2013为开发平台，并借助Oracle 12C数据库，完成开发基于B/S架构的“铁路线路设备人工检查管理系统”，本节将对系统的每个功能模块进行展示说明。

图7 检查数据处理流程

3.1 闭环管理

闭环管理模块基于检查数据处理结果，分析病害存在及销号情况，在此基础上，从病害类别、存在时间、设备、单位等多角度、多层面进行统计分析，为用户提供病害的详细信息，为后续作业提供参考数据，同时反映出维修作业质量。该模块页面有：病害清单、病害销号、销号统计。

3.2 数据管理

数据管理模块根据用户上传检查记录的日志信息，对设备检查的频次、周期和覆盖的完整性进行统计分析。用户可通过该模块获取下设单位对维修计划的完成情况，具体有每一次检修的设备数量、完成时间等。该模块页面有：近一次检查完成情况、线路检查完成情况、道岔和股道检查完成情况。

3.3 设备质量评定

设备质量评定模块以依据《修规》计算出的病害扣分值为基础，以设备为单位进行统计分析，反映病害扣分的高发区，帮助用户及时掌握设备状态，为后续作业的安排提供参考依据。该模块页面有：线路质量评定、道岔和股道质量评定、质量统计。

3.4 系统维护

系统维护模块为用户提供检查数据上传接口、用户权限管理和系统个性化设置。个性化设置具体有病害与销号评定标准、设备质量评定标准、固定检查次数设置、增加临时周期。

4 结束语

本文从系统设计、关键技术和功能实现3个方面进行探讨。对于系统设计，详细阐述了系统架构、系统功能、数据库设计、用户管理设计；关键技术的研究包含了设备检查数据采集和数据处理；对于系统功能实现，详细介绍了系统下每个模块的主要功能，并展示了部分界面。

本系统优化了人工检查数据采集方式，实现数据智能化处理，有效提高了工作效率和人工检查业务水平。