“数字化转型”在推进重载运输管理能力现代化中的探索实践

王渊

（中铁三局集团有限公司运输工程分公司第二运输段，山西 忻州 036100）

1 研究背景

中铁三局运输工程分公司承担着朔黄铁路1 016 km的联合运输任务，由于点多线广，移动班组、移动设备流动性大，作业时间不固定等时间、空间上的限制性因素，给管理带来很大的不便。同时随着朔黄铁路20 000 t 重载列车的开行，连续长大下坡道、曲线半径小等客观条件的限制，给20 000 t 重载列车的安全运行和管理带来了很大的困难[1]。如何利用新基建下“数字化”的便捷性、实时性打破铁路运输时间、空间受限的问题，实现移动型班组的流程化、规范化管理及移动设备的数字化、科学化管理，是铁路运输管理者必须面对和思考的问题。对此，中铁三局“以问题为导向”，从铁路运输现场管理需求及实际存在问题出发，从问题中来，到问题中去，通过实际研究和探索，坚决贯彻新发展理念，提出“管理互联、设备物联、云端施教”的“数字化”改革发展思路，以解决重载运输管理面临的难题[2]。

2 国内外研究现状

近年来，中国铁路装备现代化已经取得长足发展，以复兴号动车组为标志的新一代铁路移动装备各项技术指标已处于世界领先水平。其中“京张智能高铁”首次集成运用了“智能建造、智能动车组、智能调度、智能诊断”等一系列新技术，以现有“复兴号”CR400BF型动车组为基础，设置1 000 多个检测传感器，围绕“智能化、安全舒适”等定制化设计，实现“工作状态自感知、运行故障自诊断、导向安全自决策”。2018 年，中国铁路总公司全面启动“高速铁路智能关键技术综合试验”，标志着中国自主化智能高铁技术研发取得了重要阶段成果。高铁专家王同军定义：“智能高铁是广泛应用云计算、大数据、物联网、移动互联、人工智能、北斗导航、BIM 等新技术，综合高效利用资源，实现高铁移动装备、固定基础设施及内外部环境信息的全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习和科学决策，实现全生命周期一体化管理的新一代智能化高速铁路系统。”总体构成可概括为“一核三翼”，即以智能高铁大脑平台为核心，包含智能建造、智能装备、智能运营3 个部分[3]。“客运高速”“货运重载”是世界铁路的发展趋势，中国铁路总公司在“客运高速”数字化运维领域已开展了大量工作，但在重载运输数字化运维系统化管理方面仍有不足。

国际重载协会2019 专题技术研讨会于2019-06 在挪威纳尔维克召开，本次会议充分结合工业4.0 技术，规划分析思考“第四次工业革命下的重载愿景——2030 年愿景及现存问题”。基于智能传感器的IoT物联网技术、AR 增强现实的辅助功能应用、无人机检测运用、数字孪生虚拟平台、人工智能及ML 机器学习（含DL 深度学习）大数据挖掘和模型分析等方面的研究，逐步推进铁路重载4.0 数字技术的发展[4]。国外铁路积极探索信息新技术，在铁路融合应用的发展方向纷纷制定一系列中长期战略规划，加快新技术与铁路业务场景深度融合和创新应用，促进大量项目的立项与推进，在工程建设、安全保障、列车控制等领域积极布局。国外重载铁路数字化4.0 计划处于开局阶段，且各项工作开展以设备管理为主，未对重载运输运维管理数字化开展系统研究。本课题从重载运输数字化管理出发，围绕“管理互联”“设备物联”“云端施教”3 条改革主线开展重载铁路数字化运维管理研究。

3 研究路线

3.1 管理互联研究路线

对铁路运输管理现场点多线广、流动性大导致的现场管理数据离散，流程流转不畅，现场履职难以监督的问题分析可知，实现管理上“时间、空间”的互联是解决此问题的关键。中铁三局对比类似工作性质的行业，提出借鉴“滴滴出行”管理模式[5]，充分利用手机这一最便捷的工作生活移动终端，主动“＋互联网”，将流动于千里运输线上的管理、作业数据实时输入上传至云端，通过对管理流程进行“信息化”新造，实现重载运输管理的业务数据化、流程信息化；根据流程需要设计逻辑嵌套调用，实现现场管理数据的就源输入、实时查阅、数据处理、嵌套调用、闭环管理，如图1 所示。

图1 管理互联研究路线图

3.2 设备物联研究路线

针对传统设备管理靠经验，列车平稳状态靠感觉的主观判断现状分析可知，经验、主观评价存在不准确、无法量化及记录不实时且为间接评价的问题，实现对列车运行品质的“一手”评价是重载列车运行管理的关键。“一手”评价就需要让设备“说话”，因此对设备状态的感知是解决问题的关键。中铁三局提出运用物联网技术，通过传感器实现对列车运行中机车设备状态的数字化感知、数据可靠传输、数据实时智能分析，实现对20 000 t 列车运行品质的数字化、科学化评价。设备物联研究路线如图2 所示。

图2 设备物联研究路线图

3.3 精准施教研究路线

创新“教育模式”，聚焦“精准施教”，根据机务工作流动性大、作业时间不固定的特点，不断丰富教育培训方式，推行网络教育，构建“空中课堂”。通过ⅤR 全景教学对机务现场涉及到的机车、车辆、站场等各方面的场景进行虚拟再现；通过研发“车钩三态试验自动演示教学模具”“违章更换闸瓦挤手体验装置”等，实现教育模具的剖面直观化、色彩明示化、动态演示化、自动一体化的“自主教学”培训，实现了碎片化、自主性教育培训模式的创新。精准施教研究路线如图3 所示。

图3 精准施教研究路线图

4 探索实践

4.1 管理互联流程“信”造，智慧运输“码上管理”

针对不确定的人因素（乘务员），不确定的设备因素（机车），从“一人一码”“一车一码”建立两大因素电子档案作为“码上管理”系统APP 的基础数据；同时综合机务专业一次标准化作业流程及日常安全管理，教育培训需求，基于阿里云服务器搭建“码上调度”“码上习惯”“码上学习”“码上考试”“码上检查”“码上履职”“码上公开”7 大功能板块，实现对机务专业行车调度、习惯养成、学习考试、安全检查、履职监督、厂务公开的规范化、流程化、信息化管理。

一人一码。作为基础数据支撑，通过数据调用实现出勤时机班个人问题的推送，代替管理人员实现出勤前作业叮嘱。即对每名员工建立电子信息档案，12分制管理，包含每名员工的静态信息及动态信息，同时可以对每名员工添乘情况、思想动态、违章违纪、业务学习等进行记录，添加记录后后台自动进行数据分析处理，随时随地都可以通过历史记录查询机车及人员的覆盖完成情况，实现每名员工相关的管理信息集中管理、便捷查阅，便于各级管理人员的履职监督。

一车一码。作为基础数据支撑，实现机车技术交底明示，动态问题反馈收集，同时通过数据调用实现出勤前机车动态问题及需普查事项，需注意事项的推送，代替管理人员实现出勤前作业叮嘱，实现修程预警及镟轮预警便于乘务员掌握机车整体修程情况。对每台机车建立质量动态档案，包含机车质量动态，机车质量反馈及机车技术交底。质量动态部分显示机车未处理的故障及应对措施和注意事项；质量反馈是乘务员对运行中故障的反馈，反馈后相关检修人员便能收到短信、微信及邮件的通知；技术交底明确每台机车的技改说明。同时还可以对历史故障进行查询，一方面便于轮乘机制下乘务员接班前掌握机车质量动态，做好班前预想；另一方面在运量高位运行的情况下，便于检修人员提前做好抢修准备。

码上调度。即虚拟行车调度室，码上出勤调用一人一码，一车一码数据实现值乘机班，值乘机车动态、惯性问题的针对性推送，同时结合担当牵引列车类型及车间统一规范当日出勤小组会内容，实现班前小组会的针对性、规范性和信息化。码上退勤实现电子报单功能，实现机车动态问题的实时收集及乘务员计件工资的实时核算。

码上习惯。即落实清单管理，根据近期安全管控重点及问题管理中制定的卡控措施，制定落实清单，要求管理人员通过案例模拟提问、视频分析、添乘检查等方式进行为期15 d 的全覆盖落实，即15 d 习惯养成计划。通过一对一案例模拟提问，不仅解决了以往靠责任心学习，靠安全意识落实的未闭环管理的问题，而且实现了落实清单的闭环管理；同时各级管理人员的落实内容都记录在网，方便各级管理人员的履职监督。

码上学习。将千篇一律、日复一日的面授式教学方式改变为有视频、有音频、有动画、有闭环验收、有学习记录，不受固定学习时间影响的在线课程。充分利用碎片时间自主进行学习，更好地解决工学矛盾，学后即进行验收考试。同时可实现非正常处理的离线即时查询功能。

码上考试。结合员工日常学习大数据进行随机抽考，对个人较弱的知识点优先推送，实现每人不同卷，每卷有针对。员工自主练习时设置错题复习板块，系统根据员工错题实现知识薄弱内容的智能推送和优先再考。同时学习和考试关联个人12 分制，作为学习、考试的激励考核手段。

码上检查。对管理人员检查内容、标准、日常量化进行信息化明确，防止检查走过场、有漏项，并将检查的记录及问题分类录入，问题直接推送至责任整改人，整改验收后实现闭环管理。同时发现的问题录入后直接分类归集至一车一码、一人一码基础数据中，方便各流程的嵌套调用。

码上履职。根据管理量化要求及码上检查录入的内容，自动生成各级管理架构的履职情况，自动生成、直观形成履职自查、履职监督网络。同时履职过程中发现的问题套用码上检查流程，实现闭环管理，并且将问题归集至一人一码、一车一码基础数据中，作为近期人、车动态进行嵌套管理。

码上公开。解决机务运用专业，乘务员流动性大，休息时间有限，且经常跑办公室占用大量休息时间的问题，构建码上公开功能，即厂务公开展示专栏，对业务通知、党务公开、星级评定、奖惩通报等方面内容进行展示，并能够实现各个内容的自定义推送，让员工无论在何时何地都能够通过软件客户端，在第一时间掌握最新业务通知和最新单位资讯。

码上管理APP 通过业务数据在管理流程中自下而上的收集，实现了数据信息化；通过管理流程自上而下的信息化再造，实现了流程信息化；通过各项数据在不同流程中的嵌套调用处理，实现了管理信息化；通过学习、考试、习惯养成的网络闭环，实现了教育信息化。“码上管理”APP 目前已在中铁三局运输公司9 个运输单位和朔黄铁路7 个联合运输单位推广使用，在铁路运输离散型现场管理方面发挥了较好的效果。

4.2 设备物联“状态通讯”，重载运输“数字管理”

朔黄线20 000 t 列车开行后，为解决列车运行平稳状态无法量化科学评价的问题，中铁三局从重载运输管理需要出发，自主开发“重载列车动力学监测装置”，利用物联网技术通过信息感知、数据传输、分析处理，改变了传统设备管理靠经验，列车平稳状态靠感觉的主观判断，实现重载运输的“数字化管理”。重载列车动力学监测仪技术原理如图4 所示。

图4 重载列车动力学监测仪技术原理图

装置由数据感知、数据采集和数据处理3 部分组成，采用倾角、拉线位移传感器、应力片等6 种20 个传感设备形成15路数据采集通道，对机车车钩纵向力、车钩偏转角、震动量、车体错位量等指标实时监测，实现对20 000 t 列车运行品质数字化感知，通过数据传输、采集及Labview 编程的数据采集分析程序，实时对采集数据分析处理显示，实现对列车运行品质的实时量化评价。根据列车运行品质评价结果，持续优化20 000 t 操纵方案，不断提升重载列车运行品质。安装及测试工艺流程如图5 所示。

图5 安装及测试工艺流程图

4.3 创新“教育模式”，聚焦“精准施教”

中铁三局始终以“培训就是生产力”为指引，以创新“教育模式”和聚焦“精准施教”为两条主线，不断优化教育培训质量，全面提升员工队伍综合素质，确保运输生产安全。进一步完善员工队伍梯队建设，成立“高兴华教练组”，根据员工自身的业务素质和专项工作需要，以优化“技能能手”综合素质，补强“回炉员工”短板弱项，强化“三新人员”业务水平为出发点，发挥教练组“精准施教”的作用开办针对性培训班。

根据机务工作流动性大、作业时间不固定的特点，不断丰富教育培训方式，推行网络教育，构建“空中课堂”。通过制定月度学习计划，将每月学习内容分解制作成周学习二维码，进行培训及验收，方便乘务员利用碎片化时间学习，学习结束后进行网络答题，学验结合，同时不断完善网络考试题库，定期制作专项考试验收二维码，组织乘务员进行网络答题在线验收，完善员工的学习验收途径。

为提高员工培训质量和效果，中铁三局深入开展教学设备和用具开发工作，通过制作机务现场ⅤR 全景教学，对机务现场涉及到的机车、车辆、站场等各方面的场景进行虚拟再现；通过研发“车钩三态试验自动演示教学模具”“违章更换闸瓦挤手体验装置”等，对各项作业程序进行模拟演练和安全体验，实现教育模具的剖面直观化、色彩明示化、动态演示化、自动一体化的“自主教学”培训，实现了碎片化、自主性教育培训模式的创新，以提升教学质量和员工作业安全意识。

5 结束语

在管理中发现传统企业改革需要两个方向的融合——“+现代化管理方法”和“+互联网”。在国家提出加快新基建进度及加快数字化转型的背景下，本文通过对重载运输在“大互联”改革发展中的探索实践，以“管理互联、设备物联、云端施教”为改革主线，通过管理“+互联网”、流程“信”造，实现铁路运输移动型班组、移动设备的有型化管理；聚焦智慧重载，深入挖掘“物联网”应用场景，通过实时感知、设备物联，实现基于设备“状态通讯”的数字化管理；聚力“精准施教”，通过“+云平台”，利用信息化技术，实现铁路运输现场“碎片化”“自主性”精准培训的教育模式创新。通过持续推进数字化转型不断提高重载运输的科学管理水平，擦亮“三局运输”品牌，进一步推进中铁三局“重载运输”管理体系和管理能力现代化。