基于SVG的工務(wù)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)設(shè)計

趙 旭，傅 軍，賈麗中

（呼和浩特鐵路局總工程師室，呼和浩特010050；2.呼和浩特鐵路局信息技術(shù)處，呼和浩特010050）

隨著運輸經(jīng)營的快速發(fā)展，25T軸重C80車輛大批使用，萬噸大列加密開行，造成呼和浩特鐵路局線橋設(shè)備的破壞速度越來越快，維修周期越來越短，利用列車間隔時間上道作業(yè)的有效時間也越來越少。無論是保證設(shè)備質(zhì)量還是確保安全暢通都面臨著前所未有的挑戰(zhàn)，舊的維修管理模式已明顯滯后于形勢發(fā)展的需求，探索新的維修作業(yè)管理模式勢在必行。

目前，鐵路工務(wù)系統(tǒng)普遍使用的信息系統(tǒng)主要有：PWMIS(鐵路工務(wù)管理信息系統(tǒng))、工務(wù)地理信息系統(tǒng)、雨量監(jiān)測、軌檢車、車載式和便攜式線路檢查儀等。這些系統(tǒng)在工務(wù)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。但也存在明顯的不足：（1）偏重于工務(wù)處和工務(wù)段應(yīng)用，對工務(wù)工區(qū)班組的支持不夠；（2）對線路、橋遂、股道、道岔的狀態(tài)沒有科學的綜合評價體系；（3）各種檢測數(shù)據(jù)信息沒有實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，共享程度不高；（4）大量數(shù)據(jù)沒有實現(xiàn)圖形化，不夠直觀。

建立一套有效的工務(wù)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)在上述背景下應(yīng)運而生。系統(tǒng)的目標在于：適應(yīng)線路檢查和維修信息化、科學化、機械化和專業(yè)化要求，積極推行“檢養(yǎng)修”維修體制創(chuàng)新，實現(xiàn)業(yè)務(wù)流程管理的信息化，充分利用寶貴的天窗資源，有效地提高線橋設(shè)備維修質(zhì)量，更好地對現(xiàn)場施工、維修作業(yè)安全和質(zhì)量進行卡控，使過去粗放的管理形式逐步向科學管理轉(zhuǎn)變。

1 SVG技術(shù)簡介

SVG（Scalable Vector Graphic）即可伸縮矢量圖像，是基于可擴展標記語言（XML），用于描述二維矢量圖形的一種圖形格式。SVG由W3C制定，是規(guī)范中的網(wǎng)絡(luò)矢量圖形標準。

1.1 SVG的特點

（1）基于XML。SVG是完全基于XML，繼承了XML的跨平臺性和可擴展性，為圖形可重用性奠定了基礎(chǔ)。SVG的XML語法使開發(fā)人員能夠使用現(xiàn)有的技術(shù)和基于XML的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和開發(fā)工具。

（2）采用文本來描述對象。SVG 通過使用簡單的文本語句就可以在網(wǎng)頁上顯示出各種各樣的高質(zhì)量的矢量圖像，很適合網(wǎng)上圖形信息的發(fā)布。SVG圖形文件有很好的可讀性，易于修改維護。

（3）具有交互性和動態(tài)性。SVG提供了豐富的動態(tài)交互性，具有運動路徑、漸現(xiàn)或漸隱、生長或收縮、旋轉(zhuǎn)、改變顏色等動畫元素，可以通過腳本定義來達到高亮顯示、聲音、動畫等效果。

（4）完全支持DOM。SVG完全支持DOM(Document Object Model，文檔對象模型)，可以通過腳本或程序直接高效地動態(tài)訪問文件，豐富的事件處理操作可以驅(qū)動任何SVG圖形對象。SVG圖形中的命令語句可以自由地與腳本或程序進行交互，完全可以通過代碼來實現(xiàn)。

1.2 SVG Viewer

要想在IE瀏覽器中顯示SVG圖形，需要安裝SVG插件。SVG Viewer是用于顯示SVG圖形的插件。SVG Viewer還提供了ActiveX控件接口，這為我們開發(fā)基于Web的SVG圖形編輯器提供了便利?？梢杂?OBJECT>標簽在ASPX網(wǎng)頁文檔中建立SVG對象：

然后，通過Javascript獲取SVG文檔對象，進行進一步的控制操作：

var docSvg = document.all("svg").getSVGDocument();

1.3 SVG圖形示例

工務(wù)生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)中的SVG圖形示例如圖1。

2 系統(tǒng)設(shè)計

2.1 設(shè)計原則

圖1 SVG圖形示例

（1）整體性原則：本系統(tǒng)部分數(shù)據(jù)來源于現(xiàn)有系統(tǒng)，如工務(wù)管理信息系統(tǒng)（PWMIS）、施工調(diào)管理信息系統(tǒng)、工務(wù)線路動態(tài)監(jiān)測管理系統(tǒng)（軌檢車監(jiān)測）等。設(shè)計時要保證本系統(tǒng)與其他系統(tǒng)形成一個有機的整體，提供方便快捷的數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與統(tǒng)一。

（2）實用性原則：本系統(tǒng)使用范圍比較廣，下至工務(wù)段各工區(qū)班組的職工，上至工務(wù)處生產(chǎn)調(diào)度和管理人員乃至鐵路局領(lǐng)導(dǎo)，所以在設(shè)計上既要滿足基層作業(yè)人員的工作需要，提高現(xiàn)場生產(chǎn)效率，又要為各級管理層提供實時、準確、詳實和富有實際參考價值的資料，提高管理決策水平。

（3）可靠性原則：本系統(tǒng)涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于工務(wù)既有信息系統(tǒng)和各級檢查人員現(xiàn)場檢查數(shù)據(jù)，從源頭上保證了數(shù)據(jù)的可靠性。而系統(tǒng)設(shè)計上要確保信息的實時性、準確性和完整性。

（4）安全性原則：包含數(shù)據(jù)安全和系統(tǒng)安全2個方面，保證系統(tǒng)和數(shù)據(jù)始終處于可控狀態(tài)，避免因意外情況或者惡意侵入造成系統(tǒng)崩潰或者數(shù)據(jù)丟失。

（5）可伸縮性原則：系統(tǒng)具有開放性，能夠根據(jù)工作需要方便地增加用戶和擴展新功能。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

工務(wù)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖2。

2.3 系統(tǒng)設(shè)計思路

本系統(tǒng)采用PDCA循環(huán)原理進行設(shè)計，實現(xiàn)檢查數(shù)據(jù)的全面共享,安全預(yù)警分等級、線路逐公里、道岔逐組、橋梁逐座對病害進行實時動態(tài)監(jiān)控；現(xiàn)場作業(yè)全面受控，作業(yè)前有檢查，作業(yè)有計劃、有審批，整修結(jié)果有反饋，保證工務(wù)生產(chǎn)的有序可控。具體可分為以下幾個步驟：

圖2 工務(wù)生產(chǎn)調(diào)度管理系統(tǒng)架構(gòu)

（1）數(shù)據(jù)采集。段、車間、班組根據(jù)要求完成檢查任務(wù)，將病害情況及時錄入；各種動態(tài)檢測數(shù)據(jù)實時自動采集進入系統(tǒng)，形成工作量調(diào)查表。

（2）圖形展示。將各種病害的情況在安全預(yù)警示意圖、探傷數(shù)據(jù)示意圖、線橋單元狀態(tài)監(jiān)控圖上以SVG格式動態(tài)、實時、直觀地呈現(xiàn)出來。

（3）計劃制定。根據(jù)總體任務(wù)及依據(jù)檢查數(shù)據(jù)得出的分析結(jié)果，段里安排月度生產(chǎn)任務(wù)計劃，車間制定月、旬、日工作計劃。

（4）計劃審批。日計劃由車間、段調(diào)的2次審批之后形成派工單。

（5）計劃落實。各作業(yè)組持派工單上道作業(yè)。線路作業(yè)的情況在線路作業(yè)示意圖中顯示，作業(yè)完畢后，段調(diào)確認，示意圖中的作業(yè)點消失。

（6）結(jié)果反饋。作業(yè)完畢后及時將整修結(jié)果和復(fù)檢情況等相關(guān)信息錄入系統(tǒng)，作為下一次作業(yè)循環(huán)的依據(jù)。

（7）作業(yè)銷號。病害處理完畢后及時銷號，確保安全預(yù)警示意圖、線橋單元狀態(tài)監(jiān)控圖反映的都是最新的情況。

（8）決策支持。工務(wù)段、工務(wù)處及路局管理層對工務(wù)線橋設(shè)備的狀態(tài)進行分析，為工務(wù)管理科學決策提供強有力的數(shù)據(jù)支持。

可以看出各種示意圖、監(jiān)控圖在系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用，方便各級人員及時了解情況、進行檢查監(jiān)控，為安全生產(chǎn)提供有力的保證。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)

我們將SVG技術(shù)和Web技術(shù)相結(jié)合，建立了B/S結(jié)構(gòu)的信息系統(tǒng)，使得瀏覽器具備了豐富的矢量圖形顯示和處理功能，為工務(wù)生產(chǎn)調(diào)度提供了直觀化的管理工具。在本系統(tǒng)中，線路作業(yè)示意圖、安全預(yù)警示意圖、安全危險源示意圖的生成，線路、道岔、股道、橋隧單元的評定狀態(tài)圖、管內(nèi)設(shè)備示意圖的顯示全都采用了SVG技術(shù)。工務(wù)生產(chǎn)調(diào)度管理過程中需要用到大量的示意圖，重在狀態(tài)的直觀和快捷體現(xiàn)，而不是詳盡具體的地圖信息，所以采用SVG是一個可行且更好的選擇。

3.1 Web繪圖輔助功能的實現(xiàn)

雖然有大量專業(yè)的SVG圖形繪制工具軟件，但就本系統(tǒng)的需求而言，這些軟件存在明顯的不足：一方面繪制的SVG圖形中含有大量不符合需求的元素，另一方面難以在圖形中加入我們所需要的標記。因此，系統(tǒng)開發(fā)了Web繪圖子系統(tǒng)。這是整個系統(tǒng)的支持子系統(tǒng)，用于繪制系統(tǒng)所使用的線路底圖。Web繪圖采用SVG Viewer 3.0控件和Javascript技術(shù)實現(xiàn)，可在瀏覽器上直接繪制SVG圖形，并可將圖形保存到數(shù)據(jù)庫中。

3.2 圖形化管理功能的實現(xiàn)

（1）安全預(yù)警示意圖。該圖表示軌檢車、車載式和便攜式線路檢查儀的II級以上超限報警數(shù)據(jù)，以紅、黃兩種顏色的三角形標記顯示在線路底圖上。標記按照對應(yīng)的里程動態(tài)生成，不同顏色的三角意味著不同級別的病害信息。紅三角表示III級及以上超限報警，黃三角表示II級超限報警。用鼠標點擊三角可顯示該點超限數(shù)據(jù)的詳細信息。三角分布越密，說明線路狀態(tài)越差，需要盡快安排維修。通過該圖可掌握線路存在的和需解決的病害性質(zhì)、分布情況以及危害程度。

（2）線路作業(yè)示意圖。該圖根據(jù)調(diào)度中心審批通過的次日生產(chǎn)計劃自動生成，由紅、綠、蘭色的圓點標記在線路底圖上，是工務(wù)段管內(nèi)當天所有線上維修施工作業(yè)一覽圖。紅、綠、蘭色圓點分別代表施工作業(yè)、維修天窗和點外線下作業(yè)。點擊任一圓點，可顯示該處的作業(yè)地點、作業(yè)項目、負責人等詳細信息。同時可查看站場配線圖，隨時了解站場信息；顯示自輪運轉(zhuǎn)設(shè)備情況，如軌檢車載所在位置等，方便調(diào)度安排工作。通過該圖可以一目了然地掌握線上作業(yè)的情況。

（3）安全危險源示意圖。該圖揭示沙害、雪害、水害、鋼軌傷損等各種危險源的地點及詳細情況，分種類以不同顏色的圖例顯示在線路底圖上?？梢愿鶕?jù)此圖制定相應(yīng)的防范措施和應(yīng)急預(yù)案。

（4）線橋單元狀態(tài)評定示意圖。通過將各項技術(shù)指標按照權(quán)重轉(zhuǎn)換成分值的方法實現(xiàn)了對線路、股道、橋梁、道岔單元狀態(tài)的動態(tài)評定。各級檢查人員把每天檢查的超限數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。由系統(tǒng)按照線路逐公里、道岔逐組、股道逐道、橋梁逐座為每個單元進行狀態(tài)評定，形成分值。每個評定單元的病害種類和分值用不同顏色的柱狀圖顯示出來。依據(jù)柱狀圖高低判定病害嚴重程度，點擊柱狀圖可獲取病害信息，也可選擇病害項目生成檢修作業(yè)單。病害整修完畢后，由所在線路車間組織進行回檢，并將整修回檢結(jié)果輸入系統(tǒng)，柱狀圖自動消失，表示病害已經(jīng)銷號。

（5）鋼軌探傷數(shù)據(jù)示意圖。段探傷工區(qū)將探傷車檢查數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。車間根據(jù)工區(qū)上報的情況進行審批。審批后的數(shù)據(jù)匯總形成該圖，以紅黃2色分別顯示鋼軌折斷和重傷。該圖建立了鋼軌傷損信息庫，便于及時地對鋼軌傷損的產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律做進一步的分析，為改進探傷管理工作、合理制定探傷周期提供科學依據(jù)。

3.3 圖形化查詢功能的實現(xiàn)

系統(tǒng)提供了豐富的查詢分析功能，而SVG圖形與報表的結(jié)合使系統(tǒng)的實用性更強。

（1）靜態(tài)與動態(tài)檢查數(shù)據(jù)查詢。各級管理人員可以根據(jù)指定的條件查詢分析，共享各項檢查結(jié)果，為維修計劃的安排、實施起到了很有用的參考與監(jiān)督作用。

（2）維修、施工作業(yè)查詢。在線路作業(yè)示意圖上點擊圖例或作業(yè)標示點，可查詢該類或該處正在進行的施工維修作業(yè)情況，還可按照設(shè)定的統(tǒng)計條件有針對性地對歷史信息進行查詢統(tǒng)計。

（3）曲線磨耗速率圖查詢。線路車間每月對管內(nèi)小半經(jīng)曲線鋼軌側(cè)磨情況進行測量，將測量結(jié)果錄入系統(tǒng)。系統(tǒng)以此繪制鋼軌磨耗速率折線圖，直觀地反映各個曲線磨耗的發(fā)展規(guī)律，指導(dǎo)日常曲線養(yǎng)護維修作業(yè)，及時安排鋼軌更換工作。

（4）線橋單元狀態(tài)考核查詢。根據(jù)維修規(guī)則要求設(shè)定線橋設(shè)備（特別是對重點病害地段）的檢查周期，要求車間或班組必須按規(guī)定周期對設(shè)備進行檢查。本功能通過對任務(wù)完成情況進行統(tǒng)計分析，進而對相關(guān)車間班組進行考核，實現(xiàn)對重點病害的卡控。

（5）線橋單元狀態(tài)歷史查詢。根據(jù)線名、行別、起止里程、起止時間條件查詢線橋設(shè)備的各個檢查項目歷史檢查情況，統(tǒng)計超臨補、超保養(yǎng)標準的病害處所及整修結(jié)果，進一步分析病害的發(fā)展規(guī)律，為安排維修計劃提供有價值的參考。

（6）鋼軌探傷分類統(tǒng)計分析。給定時段，分區(qū)段、線別統(tǒng)計軌道折斷、重傷、核傷、螺孔裂紋、軌頭裂紋、軌腰裂紋、軌底裂紋、軌頭掉塊、擦傷、銹蝕等發(fā)生的數(shù)量；指定年度按月統(tǒng)計所有工務(wù)段的鋼軌折斷、重傷的數(shù)量；指定時間段內(nèi)分線名、行別統(tǒng)計所有工務(wù)段折斷、重傷、輕傷有發(fā)展、輕傷等發(fā)生的數(shù)量；按傷損類型統(tǒng)計、按線別統(tǒng)計、歷年同期比較及綜合查詢。

4 結(jié)束語

基于SVG的工務(wù)生產(chǎn)調(diào)度指揮系統(tǒng)已于2009年起在呼和浩特鐵路局工務(wù)處和3個工務(wù)段投入使用，并于2011年3月通過鐵路局的技術(shù)鑒定。經(jīng)過兩年多的應(yīng)用，系統(tǒng)在工務(wù)安全生產(chǎn)和管理中體現(xiàn)了科技的優(yōu)勢，發(fā)揮了很大作用，很好的實現(xiàn)了對現(xiàn)場施工、維修作業(yè)安全和質(zhì)量的卡控，使過去粗放的管理形式逐步向科學管理模式邁進。兩年來，工務(wù)系統(tǒng)設(shè)備故障率大幅下降，設(shè)備質(zhì)量明顯提高。

[1] Erik Dahlstr?m, Patrick Dengler, etc. Scalable Vector Graphics(SVG) 1.1 (Second Edition)［EB/OL］. http://www.w3.org/TR/2011/WD-SVG11-20110512/, W3C Working Draft 12 May 2011.

[2] 中華人民共和國鐵道部. 鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S] . 北京：鐵道出版社，2006.