高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用

盛健龍，楊 林，賈志凱

（1.鐵道部 運輸局，北京 100844；2.中國鐵道科學(xué)研究院 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

中國高速列車運營里程長、規(guī)模大、車型多，在整個路網(wǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行高效的運用維護(hù)作業(yè)，需要對海量的高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理及應(yīng)用，以支持高速列車安全運營、高效檢修的需要。本文分析了高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)的分類及特點，基于計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及先進(jìn)的存儲系統(tǒng)，提出了相應(yīng)數(shù)據(jù)管理方案，對關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用進(jìn)行分析。

1 高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)管理的目的

通過先進(jìn)的技術(shù)手段，使得運用維護(hù)數(shù)據(jù)在多種業(yè)務(wù)流程、多個業(yè)務(wù)部門間及時、準(zhǔn)確地采集、傳輸、處理及共享，為各部門及業(yè)務(wù)提供及時有效的信息支持，編制科學(xué)合理計劃、實施高效作業(yè)組織、規(guī)范運用維護(hù)管理流程、提高作業(yè)效率和檢修質(zhì)量的管理目的[1]。通過對高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，為作業(yè)流程優(yōu)化、故障機(jī)理分析、產(chǎn)品質(zhì)量改進(jìn)、物流備料保障等提供科學(xué)決策。

2 高速列車運用維護(hù)的數(shù)據(jù)分類及內(nèi)容

高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)主要內(nèi)容包括：履歷信息、配屬信息、運行圖、列車運行狀態(tài)、開行計劃、乘務(wù)計劃、檢修計劃、檢修作業(yè)信息、故障信息、物流信息、設(shè)備履歷及狀態(tài)信息等，可分為3大類。

2.1 第1類內(nèi)容

第1類以各類生產(chǎn)計劃的編制、作業(yè)項目的實施、作業(yè)實績的確認(rèn)、計劃的調(diào)整等日常生產(chǎn)管理流程為主線，涉及大量的作業(yè)環(huán)節(jié)及人員協(xié)同作業(yè)，貫穿于整個生產(chǎn)過程，主要內(nèi)容有：

（1）根據(jù)運力資源規(guī)劃需要，在全路范圍內(nèi)按路局對動車組進(jìn)行配屬及其接送車管理，對動車組的所屬權(quán)和使用權(quán)進(jìn)行界定。

（2） 根據(jù)運行圖，編制動車組運用計劃及乘務(wù)計劃，并根據(jù)開行實績信息，統(tǒng)計動車組走行里程，制定各類檢修計劃，全面支持動車組網(wǎng)絡(luò)化均衡檢修，實現(xiàn)動車組配屬、開行、運用、檢修業(yè)務(wù)的全面集成，根據(jù)業(yè)務(wù)流程在全路范圍內(nèi)對動車組運用檢修狀態(tài)聯(lián)網(wǎng)管控，確保檢修不漏項、不超期。

（3）根據(jù)作業(yè)流程及標(biāo)準(zhǔn)，按照相關(guān)質(zhì)量、安全要求，實施嚴(yán)格的作業(yè)過程管理，并對作業(yè)實績進(jìn)行確認(rèn)及填報，根據(jù)實際情況對計劃進(jìn)行修正，與計劃數(shù)據(jù)形成閉環(huán)管理。

（4） 通過車載設(shè)備監(jiān)控動車組運行狀態(tài)及旅客服務(wù)設(shè)施工作狀態(tài)，并通過先進(jìn)的通訊網(wǎng)絡(luò)實時落地，集中管理全路動車組運用狀態(tài)，為調(diào)度指揮及遠(yuǎn)程技術(shù)支持提供信息支持。

2.2 第2類內(nèi)容

第2類以技術(shù)資料、履歷、故障、質(zhì)量、安全、物流、設(shè)備管理等技術(shù)支持?jǐn)?shù)據(jù)為核心，為生產(chǎn)作業(yè)提供信息支持，主要內(nèi)容有：

（1） 由鐵道部統(tǒng)一制定、下發(fā)、執(zhí)行的各類技術(shù)規(guī)范、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、作業(yè)指導(dǎo)書、安全質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料。

（2） 全路集中管理、共享動車組、關(guān)鍵配件靜態(tài)和動態(tài)履歷信息，靜態(tài)履歷信息主要包括動車組及關(guān)鍵配件的各種技術(shù)參數(shù)、資料及使用條件等，動態(tài)履歷信息主要有配屬歷史、開行歷史、檢修信息、重點故障、關(guān)鍵配件更換、重點測量值等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，為動車組及關(guān)鍵配件的全生命周期管理提供數(shù)據(jù)支持。

（3）根據(jù)檢修計劃自動生成物料需求計劃，以及聯(lián)儲統(tǒng)配的配件庫存信息等物流信息。

（4）故障知識庫、專家?guī)?，通過和相關(guān)業(yè)務(wù)模塊接口，傳入故障代碼，自動提供故障現(xiàn)象及處理措施等信息，可發(fā)送至隨車機(jī)械師的手持終端上。

（5）各類應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)，通過人工或系統(tǒng)自動觸發(fā)，提供相關(guān)應(yīng)急預(yù)案數(shù)據(jù)或操作。

2.3 第3類內(nèi)容

第3類數(shù)據(jù)以經(jīng)營分析為主，以保障運營安全、提高運用檢修工作效率、縮減成本、改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量為目標(biāo)，對全路海量運用維護(hù)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘，按照管理目標(biāo)主題進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，輔助經(jīng)營決策。

3 高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)的管理思路

高速列車運用維護(hù)業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)來源廣、實時性高、數(shù)據(jù)量大、信息安全要求高，其數(shù)據(jù)管理需滿足可獲取性、一致性、實時性、安全性、擴(kuò)展性、可維護(hù)性等多方面的要求，遵循的主要原則有：

（1）堅持創(chuàng)新性：中國高速列車運用維護(hù)工作的規(guī)模和發(fā)展速度已到世界先進(jìn)行列，其數(shù)據(jù)管理工作要從技術(shù)手段、開發(fā)思路和管理模式等多個方面引入嶄新的理念和方法,在系統(tǒng)建立過程中堅持技術(shù)創(chuàng)新與科技創(chuàng)新相結(jié)合的原則，通過系統(tǒng)整合、信息共享，實現(xiàn)高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)綜合應(yīng)用，充分發(fā)揮多系統(tǒng)整合的優(yōu)勢。

（2）采用先進(jìn)的技術(shù)手段：在信息的采集、傳輸、處理、存儲過程中使用當(dāng)今先進(jìn)的通訊、網(wǎng)絡(luò)、信息處理及存儲技術(shù)，以先進(jìn)的技術(shù)手段實現(xiàn)高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)的高效管理及綜合應(yīng)用。

（3）堅持通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的原則：最大限度的使用先進(jìn)的、主流的通用設(shè)備，降低設(shè)備維護(hù)及擴(kuò)展的難度。在數(shù)據(jù)采集、交換過程、堅持統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的原則，堅持設(shè)備技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。

（4）堅持實用性原則：數(shù)據(jù)管理工作緊密圍繞運用維護(hù)工作在各階段亟待解決的實際問題，逐步豐富和發(fā)展綜合應(yīng)用的各項功能，提高數(shù)據(jù)的實用性。

4 關(guān)鍵技術(shù)

在高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)管理及綜合應(yīng)用的研究中，重點解決以下幾個方面的關(guān)鍵技術(shù)問題。

4.1 構(gòu)建三級四層的信息共享平臺

針對目前中國鐵路的組織架構(gòu)、業(yè)務(wù)特點、生產(chǎn)布局及應(yīng)用環(huán)境等因素，構(gòu)建了涵蓋鐵道部、鐵路局、動車基地、動車運用所的三級四層信息共享平臺，利用數(shù)據(jù)同步技術(shù)實時更新全路各節(jié)點數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)信息，通過該平臺可將各部門、各業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)快速高效的集成及共享，并且與相關(guān)外部系統(tǒng)形成順暢的信息交互和信息共享渠道[1]。

4.2 多系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程的信息融合

通過基于元數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)管理模式，建立了行之有效的信息整合方案，以車號及業(yè)務(wù)流程為線索索引信息，借助于信息共享平臺及統(tǒng)一的工作流引擎，將各部門、各業(yè)務(wù)彼此之間的業(yè)務(wù)流程有機(jī)的融合為一體。

4.3 各類評判算法模型與分析方法的建立

通過研究各類業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)間的邏輯關(guān)系，建立各類業(yè)務(wù)評判及預(yù)警模型，并針對運行故障建立專家系統(tǒng)，在系統(tǒng)中相對應(yīng)的應(yīng)用中進(jìn)行安全報警及卡控，保障了作業(yè)安全及質(zhì)量。

4.4 數(shù)據(jù)綜合利用和輔助決策支持

深化綜合應(yīng)用的各項功能，確定高速列車運用維護(hù)工作的管理領(lǐng)域，利用數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，為提升檢修效率、提供輔助決策支持。

4.5 相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及制度的建立

建立各類數(shù)據(jù)的采集、填報規(guī)范，保證數(shù)據(jù)的一致性。制定數(shù)據(jù)采集、維護(hù)管理制度，落實崗位職責(zé)及工作流程，建立數(shù)據(jù)管理維護(hù)制度，建立了嚴(yán)格數(shù)據(jù)操作和更新流程，集中管理動車組及關(guān)鍵配件履歷、配件編碼、故障支持等信息，以及各種技術(shù)規(guī)范及作業(yè)指導(dǎo)書。

5 高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)應(yīng)用架構(gòu)

高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)的應(yīng)用架構(gòu)如圖1。

圖1 高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)應(yīng)用架構(gòu)圖

5.1 高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)在應(yīng)用架構(gòu)中作用

（1） 采用車載信息實時落地、自動化檢測檢修設(shè)備接口、工位終端、手持式移動作業(yè)終端等多種技術(shù)手段，保證業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)在該作業(yè)場景下的可獲取性[2]。

（2） 采用先進(jìn)的數(shù)據(jù)傳輸中間件技術(shù)，保障傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。

（3）建立了面向服務(wù)的SOA應(yīng)用架構(gòu)，使用了workflow、UC等技術(shù)，使用者可以方便的獲取所關(guān)心的數(shù)據(jù)，而不用選擇數(shù)據(jù)源。

（4）根據(jù)業(yè)務(wù)流程，在鐵道部建立統(tǒng)一鑒權(quán)中心，采用工作流和遠(yuǎn)程事物處理技術(shù)，在全路范圍內(nèi)一份業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)同一時間僅能有一個操作者修改，保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)一致性。

（5）采用實名制操作，系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)權(quán)限進(jìn)行統(tǒng)一認(rèn)證，并可進(jìn)一步實施IP地址及Mac地址綁定服務(wù)，保障數(shù)據(jù)訪問安全。采用成熟通用的計算機(jī)設(shè)備，雙機(jī)熱備、異地備份，保證數(shù)據(jù)存儲安全，保障業(yè)務(wù)持續(xù)開展。

（6）采用基于元數(shù)據(jù)管理的數(shù)據(jù)處理及存儲技術(shù)，以及模塊化的軟件結(jié)構(gòu)，各子系統(tǒng)間制定了清晰的接口，使用成熟通用的硬件，使得整個系統(tǒng)具有良好的擴(kuò)展性，支持模塊和節(jié)點的逐步擴(kuò)展。

5.2 對高速列車運用維護(hù)數(shù)據(jù)的管理，應(yīng)用

（1） 全路動車組運用檢修業(yè)務(wù)的宏觀管理，以及動車組新造、配屬、調(diào)用管理，集中管理全路動車組運用狀態(tài)，全面支持動車組網(wǎng)絡(luò)化均衡修，實現(xiàn)動車組配屬、開行、運用、檢修業(yè)務(wù)的全面集成。

（2）周密的計劃編制、下達(dá)功能，根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則系統(tǒng)自動預(yù)排計劃，調(diào)度人員決策并調(diào)整確認(rèn)，作業(yè)任務(wù)自動下發(fā)。計劃、作業(yè)、實績各功能模塊間按業(yè)務(wù)流程緊密結(jié)合、信息閉環(huán)，異常自動提醒，可有效避免了超期、漏項。

（3）基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使用RIFD、一卡通、AEI、車載信息落地、自動化檢修設(shè)備接口多種信息采集手段，使用工位終端、手持作業(yè)終端等技術(shù)手段，實現(xiàn)作業(yè)過程中人流、物流、車流、作業(yè)流數(shù)據(jù)的有效集成，及時組織、協(xié)調(diào)各車間、班組的生產(chǎn)活動，進(jìn)行多專業(yè)、多作業(yè)面的一體化作業(yè)管理。

（4）系統(tǒng)通過集成自動化設(shè)備接口，采集設(shè)備檢測數(shù)據(jù)和狀態(tài)參數(shù)，監(jiān)控設(shè)備工作狀態(tài)，自動形成檢修、檢測記錄單，將設(shè)備管理和生產(chǎn)管理動態(tài)集成[2]。

（5）實現(xiàn)4種車型統(tǒng)一技術(shù)條件下的車載信息落地及地面綜合應(yīng)用，通過GSM-R通訊網(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)控動車組運行狀態(tài)及故障報警信息，為動車組調(diào)度指揮提供重要的技術(shù)支持，并為維修人員進(jìn)行配件準(zhǔn)備提供數(shù)據(jù)支持。通過WLAN下載大量車載檢測數(shù)據(jù)，用于事后運行故障診斷及故障分析，指導(dǎo)動車組檢修作業(yè)[3]。

（6） 建立4種車型統(tǒng)一的技術(shù)管理功能，統(tǒng)一管理各種維修規(guī)程、作業(yè)指導(dǎo)書、工藝卡片、維修專家系統(tǒng)等生產(chǎn)支持?jǐn)?shù)據(jù)。鐵道部集中管理全路動車組及關(guān)鍵配件技術(shù)履歷及運用檢修履歷，履歷數(shù)據(jù)根據(jù)動車組運用檢修狀態(tài)，在全路相關(guān)單位自動同步，一車一檔、檔隨車走，有效的支持了運用檢修業(yè)務(wù)的開展。

（7）系統(tǒng)以故障閉環(huán)處理為基礎(chǔ)，記錄故障發(fā)現(xiàn)、處理、分析的全過程，每件故障在全路范圍內(nèi)唯一，支持同一故障多次發(fā)現(xiàn)、多次處理等多種情況，支持動車組網(wǎng)絡(luò)化維修。利用故障數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計改進(jìn)及維修質(zhì)量的提高。

（8）系統(tǒng)以配件、供應(yīng)商管理為核心，建立現(xiàn)代化的物流管理平臺。依據(jù)生產(chǎn)計劃制定合理的物料需求計劃并實施配送。對關(guān)鍵配件統(tǒng)一編碼，并對關(guān)鍵配件進(jìn)行全生命周期管理。開展有效的供應(yīng)商質(zhì)量評價和管理。通過領(lǐng)料環(huán)節(jié)掌握物料去向及維修科目，統(tǒng)計運用檢修直接物料成本。

6 結(jié)束語

隨著我國高速列車的發(fā)展，在借鑒先進(jìn)的運用維護(hù)理念基礎(chǔ)上，立足我國高速列車運用維修工作實際，系統(tǒng)分析、管理和應(yīng)用我國高速列車運用維護(hù)積累的數(shù)據(jù)，使得高速列車運用維護(hù)工作管理有序、檢修高效、安全可控、決策科學(xué)。

[1] 中華人民共和國鐵道部. 動車組管理信息系統(tǒng)總體方案[Z]. 2009.

[2] 中華人民共和國鐵道部. 動車組管理信息系統(tǒng)自動化設(shè)備接口規(guī)范[Z]. 2008.

[3] 中華人民共和國鐵道部. CRH動車組車載信息無線傳輸設(shè)備技術(shù)條件[Z]. 2009.