鐵路巡檢智能移動終端設(shè)計與開發(fā)

劉睿徹，嚴(yán)梅月，敬宇澄，劉仍奎

（北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院, 北京 100044）

鐵路巡檢智能移動終端設(shè)計與開發(fā)

劉睿徹，嚴(yán)梅月，敬宇澄，劉仍奎

（北京交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院, 北京 100044）

本文針對我國傳統(tǒng)鐵路設(shè)備管理存在的問題，提出一種智能手持移動終端“鐵管通”的概念，并對其進(jìn)行了功能設(shè)計和實(shí)現(xiàn)，用于輔助設(shè)備巡查員管理鐵路設(shè)備。鐵管通的主要作用是幫助設(shè)備巡查人員及時感知設(shè)備問題、迅速定位并查詢設(shè)備歷史信息、快速采集設(shè)備狀態(tài)信息、高效解決設(shè)備故障，從而為保障鐵路運(yùn)輸行車安全、提高管理效率提供了一種新的技術(shù)手段。本文選擇Android操作系統(tǒng)、Java語言和Eclipse開發(fā)工具，以普通智能手機(jī)為載體，實(shí)現(xiàn)了鐵管通樣機(jī)的開發(fā)，論文最后介紹了鐵管通樣機(jī)的實(shí)現(xiàn)效果，結(jié)果表明該設(shè)計方案合理可行。

鐵路巡檢；設(shè)備狀態(tài)；鐵管通；移動終端

鐵路設(shè)備是鐵路巡檢的對象，主要包括鐵路工務(wù)設(shè)備、電務(wù)設(shè)備、牽引供電設(shè)備等。設(shè)備狀態(tài)是指鐵路設(shè)備的一種屬性信息，反映鐵路設(shè)備在某一時刻的狀態(tài)信息，可通過檢查或檢測手段獲得。例如文獻(xiàn)[1]中列舉了鋼軌各種狀態(tài)，包括剝離、軌腰垂直縱向裂紋、鋼軌擦傷、螺栓孔裂、核傷、磨耗等。根據(jù)原鐵道部頒發(fā)的設(shè)備修理規(guī)則，鐵路設(shè)備及其對應(yīng)的狀態(tài)均可形成明確的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。

“鐵管通”是指應(yīng)用于鐵路設(shè)備管理，輔助于巡查員快速定位查詢設(shè)備信息、收集設(shè)備信息、上報設(shè)備問題、反饋設(shè)備狀態(tài)等工作，以圖像、文字、聲音等形式傳遞信息的移動終端。我國傳統(tǒng)的鐵路設(shè)備管理中，各職能部門間獨(dú)立性強(qiáng)，各專業(yè)間業(yè)務(wù)劃分明確，鐵路設(shè)備的檢修工作中存在著發(fā)現(xiàn)問題不及時，人力資源消耗大，難以客觀、真實(shí)、全面地反映設(shè)備狀態(tài)等問題[2]。鐵管通可以顯著改善上述問題，同時可以將多專業(yè)鐵路設(shè)備按空間坐標(biāo)統(tǒng)一組織存儲，打破專業(yè)限制，實(shí)現(xiàn)在一個特定的空間內(nèi)統(tǒng)一跨專業(yè)巡查感知。

1 設(shè)備管理工作流程

基于鐵管通的設(shè)備管理工作流程可設(shè)計為5個階段：信息收集階段、設(shè)備狀態(tài)評定階段、任務(wù)派遣階段、任務(wù)處理反饋階段和核查驗(yàn)收階段，其流程圖如圖1所示。其中，信息收集和核查驗(yàn)收兩個階段，需要鐵管通輔助完成。

2 鐵路設(shè)備和狀態(tài)的編碼設(shè)計

編碼是將事物或概念（編碼對象）賦予具有一定規(guī)律性、易于計算機(jī)和人識別與處理的符號，應(yīng)遵循唯一性、可擴(kuò)充性、適用性、規(guī)范性等基本原則[3]。鐵路設(shè)備和狀態(tài)的編碼是研制鐵管通的關(guān)鍵。

圖1 基于鐵管通的設(shè)備管理工作流程圖

文獻(xiàn)[4]對鐵路運(yùn)輸設(shè)備分類有詳細(xì)描述，根據(jù)現(xiàn)有的鐵路運(yùn)輸設(shè)備基本分類與代碼，本文設(shè)計設(shè)備編碼由14 bit組成，依次為：2 bit鐵路局編碼、3 bit線編碼、1 bit行別編碼、1 bit大類代碼、2 bit小類代碼、5 bit順序碼。

設(shè)備狀態(tài)是緊隨設(shè)備的，可按照其性質(zhì)和特點(diǎn)劃分為大類和小類，大類表示每類設(shè)備的病害、缺陷或故障等狀態(tài)，編碼可由2 bit組成，小類表示其程度，編碼可由1 bit組成。

以路基病害為例，共分為14類[5]，從01開始編碼，分別為翻漿冒泥、下沉、外擠、凍害、邊坡溜坍、邊坡沖刷、陷穴、滑坡、水浸路基、泥石流、排水不良、危巖與崩塌落石、風(fēng)華剝落、其它病害等。每類病害又分為若干小類，例如凍害又分為表層凍害和深層凍害。

3 鐵管通功能設(shè)計及實(shí)現(xiàn)

3.1 鐵管通功能設(shè)計

根據(jù)鐵管通的概念和應(yīng)用要求，鐵管通應(yīng)用程序具有5大主要功能：日志管理、數(shù)據(jù)上報、地圖瀏覽、查詢信息和設(shè)置功能。其中設(shè)置又包括定位、SIM卡信息、連接檢測和自動更新功能，幫助設(shè)備巡查員快速查詢設(shè)備信息、收集設(shè)備信息以及上報設(shè)備問題。

（1）日志管理

日志管理功能可以顯示設(shè)備巡查員已執(zhí)行過的工作任務(wù)及完成情況、近期計劃需要完成的任務(wù)等；同時，設(shè)備巡查員可進(jìn)行查詢、刪除等操作。日志管理功能可以連接定位和數(shù)據(jù)上報功能。

（2）地圖瀏覽

地圖瀏覽功能可以查看鐵路線路設(shè)備的分布狀況，給設(shè)備巡查人員對職責(zé)范圍內(nèi)設(shè)備分布以系統(tǒng)直觀的了解。在瀏覽界面上設(shè)有工具欄，工具欄將提供放大、縮小、查詢設(shè)備信息、定位等功能。點(diǎn)擊定位按鈕可以把設(shè)備巡查員的位置定位到地圖上，方便網(wǎng)格巡查員查看、了解附近設(shè)備的情況。地圖瀏覽功能帶有在本地儲存緩存功能，方便網(wǎng)格巡查員在沒有網(wǎng)絡(luò)時查詢地圖。

（3）數(shù)據(jù)上報

數(shù)據(jù)上報功能可以選擇填報日期，填寫工作完成情況，并且可以上傳文件、照片、視頻資料方便監(jiān)督平臺了解設(shè)備問題。該功能能使設(shè)備巡查員及時上報設(shè)備問題。

（4）查詢信息

查詢信息功能可以進(jìn)行設(shè)備歷史記錄、設(shè)備基本屬性、公共信息等查詢，并且數(shù)據(jù)查詢支持基于要素的關(guān)聯(lián)查詢、模糊查詢、條件查詢，方便設(shè)備巡查員詳細(xì)了解各個設(shè)備。

（5）設(shè)置

設(shè)置功能可以查看手持移動終端的位置信息、SIM卡信息、軟件更新消息、連接狀態(tài)及短信中心號碼。SIM卡信息則為監(jiān)督平臺驗(yàn)證網(wǎng)格巡查員身份提供了方便。連接狀態(tài)可以查看是否與服務(wù)器相連。軟件更新可以將鐵管通應(yīng)用程序的版本更新到最新版。

3.2 基于Android平臺鐵管通應(yīng)用信息系統(tǒng)架構(gòu)

鐵管通應(yīng)用信息系統(tǒng)架構(gòu)是基于巡查員通過智能移動終端鐵管通與遠(yuǎn)程服務(wù)平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)溝通的邏輯層次框架結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)架構(gòu)分為硬件層、數(shù)據(jù)庫層、系統(tǒng)支撐層、服務(wù)層和應(yīng)用層，為設(shè)備巡查員提供日志管理、地圖瀏覽、數(shù)據(jù)上報、查詢信息以及設(shè)置功能，如圖2所示。

硬件層主要包括服務(wù)器、計算機(jī)等計算設(shè)備、路由器、智能移動終端等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備。

數(shù)據(jù)庫層主要由地圖服務(wù)器及數(shù)據(jù)庫等組成，其中數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一采用Oracle數(shù)據(jù)庫，記錄著包含鐵路線路、鐵路設(shè)備及設(shè)備狀態(tài)等數(shù)據(jù)信息。

系統(tǒng)支撐層主要由Java語言、Eclipse開發(fā)工具和Android操作系統(tǒng)組成。開發(fā)者根據(jù)用戶的需求，利用Java語言和Eclipse開發(fā)工具編寫Android應(yīng)用程序。Android應(yīng)用程序通常的4大組件分別為：活動（Activity）、服務(wù)（Service）、廣播接收器（Broadcast Receiver）和內(nèi)容提供商（Content Provider）。

圖2 鐵管通應(yīng)用信息系統(tǒng)架構(gòu)

服務(wù)層是系統(tǒng)支撐層的需求者，又是應(yīng)用層的提供者，在系統(tǒng)中起到承上啟下的作用。該層為用戶提供一些基本服務(wù)，如權(quán)限設(shè)置、地圖服務(wù)、定位、配置等。服務(wù)的組合與復(fù)用，不僅可以將鐵路設(shè)備、狀態(tài)信息有機(jī)地集成，也可以進(jìn)一步拓展系統(tǒng)的業(yè)務(wù)適應(yīng)能力，在面對用戶的業(yè)務(wù)需求變化時能提供良好的技術(shù)支撐。

應(yīng)用層是面向服務(wù)對象，即巡查員，提供日志管理、地圖瀏覽、數(shù)據(jù)上報、查詢信息和設(shè)置功能，以滿足巡查員了解每天任務(wù)、設(shè)備狀態(tài)、及時上報設(shè)備問題以及定位等需求。

3.3 鐵管通功能實(shí)現(xiàn)效果

本文以智能手機(jī)為載體開發(fā)了鐵管通樣機(jī)。圖3～圖6為鐵管通關(guān)鍵功能的實(shí)現(xiàn)界面。

圖3是鐵管通主界面；圖4是地圖瀏覽界面；圖5是巡查員上報問題時用以詳細(xì)描述設(shè)備問題的界面，其中需要描述的設(shè)備大類、小類、狀態(tài)大類及小類信息均以下拉菜單的形式供巡查員選擇，設(shè)備小類（狀態(tài)小類）與設(shè)備大類（狀態(tài)大類）相關(guān)聯(lián)，當(dāng)設(shè)備大類（狀態(tài)大類）確定時，可選擇的設(shè)備小類（狀態(tài)小類）也隨之確定；圖6是查詢設(shè)備信息界面，用以查詢設(shè)備的基本屬性和歷史狀態(tài)等信息。

圖3 鐵管通主界面

圖4 地圖瀏覽界面

圖5 設(shè)備問題上報界面

圖6 查詢設(shè)備信息界面

4 結(jié)束語

本文提出了鐵管通的基本概念，基于鐵管通的設(shè)備管理業(yè)務(wù)流程，設(shè)計了鐵路設(shè)備及狀態(tài)的編碼原則，最終設(shè)計開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用于鐵路設(shè)備管理的智能移動終端鐵管通。鐵管通以信息化為手段，實(shí)現(xiàn)了鐵路設(shè)備管理的高度智能化，巡查員工作的簡練化，鐵路設(shè)備狀態(tài)信息的快速傳遞和及時共享，從而可輔助提升鐵路運(yùn)輸行車安全，提高設(shè)備管理人員對設(shè)備的感知力與預(yù)知力，是保障鐵路運(yùn)輸行車安全的一種新的技術(shù)方法和手段。

本文設(shè)計的鐵管通不僅適用于鐵路設(shè)備管理，同時也適用于以輕軌、地鐵為代表的城市軌道交通設(shè)備管理工作，具有廣闊的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1] 中華人民共和國鐵道部.TB/T 1778-2010.鋼軌傷損分類[S].北京：中華人民共和國鐵道部，2010.

[2]王常久.鐵路車務(wù)設(shè)備管理存在問題分析及對策[J].科技與企業(yè)，2011（14）：22.

[3]李德仁，彭明軍，邵振峰，等.基于空間數(shù)據(jù)庫的城市網(wǎng)格化管理與服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].武漢大學(xué)學(xué)報（信息科學(xué)版），2006，31（6）：471-475.

[4] 中華人民共和國鐵道部.TB/T 2966-1999.鐵路運(yùn)輸設(shè)備分類與代碼基本規(guī)定[S] .北京：中華人民共和國鐵道部，1999.

[5] 中華人民共和國鐵道部.TB/T 2818-1997.鐵路路基病害分類及評定[S] .北京：中華人民共和國鐵道部，1997.

責(zé)任編輯 陳 蓉

Railway intelligent inspection mobile terminal

LIU Ruiche, YAN Meiyue, JING Yucheng, LIU Rengkui
( School of Traff i c and Transportation, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China )

In this paper, according to the existing problems of Chinese traditional railway infrastructures management, the authors proposed a new concept of an intelligent mobile terminal called “Tieguantong”, and designed its function, eventually implemented it. This new tool mainly could help inspectors to inspect infrastructures problems in time, locate the facilities faster, and query their historical information, as well as collect infrastructures information and solve infrastructures failure more eff i cient and faster, therefore it could ensure the safety of train operation and improve management eff i ciency. Authors chose Android system, Java language and Eclipse tool, used smart phone as carrier, and fi nally completed the prototype. The paper introduced the result of prototype at the end.

railway inspection; infrastructures condition; Tieguantong; mobile terminal

U216.3∶TP39

A

1005-8451（2014）11-0035-04

2014-05-27

劉睿徹，在讀本科生；嚴(yán)梅月，在讀本科生。