線路質(zhì)量分析評定管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

蔣愷（南寧鐵路局　科學(xué)技術(shù)研究所，助理工程師，廣西　南寧　530001）

線路質(zhì)量分析評定管理系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

蔣愷
（南寧鐵路局科學(xué)技術(shù)研究所，助理工程師，廣西南寧530001）

摘要：簡述了線路質(zhì)量分析評定管理系統(tǒng)的開發(fā)背景，介紹了系統(tǒng)的分析模型及設(shè)計要求、系統(tǒng)的架構(gòu)、開發(fā)流程及主要功能。該系統(tǒng)現(xiàn)已在南寧鐵路局柳州工務(wù)段使用，系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可靠，在工務(wù)系統(tǒng)中有良好的推廣應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：線路質(zhì)量；重復(fù)病害；病害分布圖；正線質(zhì)量綜合評分圖；歷史扣分趨勢圖

10.13572/j.cnki.tdyy.2015.04.0019

線路質(zhì)量是影響行車安全和旅客乘車舒適度的重要因素，目前檢測線路質(zhì)量的手段方法很多，如軌檢車、車載式檢查儀、便攜式添乘儀、人工添乘、人工測量、軌道檢查小車等。國內(nèi)其他鐵路局已有這方面類似的分析系統(tǒng)，但缺少多重檢查方法的綜合、全面的分析功能，而南寧鐵路局目前只有軌檢車（動態(tài)檢查）單項TQI軌道質(zhì)量指數(shù)分析，更是單一的分析功能。因此，如何將各種檢測數(shù)據(jù)融合，得出線路綜合質(zhì)量指數(shù)，用于指導(dǎo)工務(wù)段日常維修工作，是一個值得探索的課題。

1　系統(tǒng)的分析模型及設(shè)計要求

1.1分析模型在軌檢車、車載儀、便攜式添乘儀、人工添乘、靜態(tài)數(shù)據(jù)（軌檢儀、人工檢測）五類數(shù)據(jù)之間在相互補充的基礎(chǔ)上，以TQI值作為基礎(chǔ)，將五類數(shù)據(jù)分別量化為不同的指標，對不同檢查方式和不同等級的線路賦予指標不同的權(quán)值（見表1），從而計算得到線路質(zhì)量狀態(tài)的綜合評分，以此來判別線路的質(zhì)量。

表1　不同檢查方式和不同等級的線路賦予的權(quán)值

因TQI的值是以200 m為一個單元，分析模型也把200 m為一個單元計算綜合評分。

單元綜合評分=TQI值*1+（G1*0.1+G2*0.3+G3* 0.5）+（C1*0.1+C2*0.3+C3*0.5）+（B1*0.1+B2*0.3+B3* 0.5）+（R1*0.1+R2*1）+（J1*0.1+J2*0.3+J3*0.5）

其中G1、G2、G3分別表示單元內(nèi)軌檢車一級、二級、三級的個數(shù)；

C1、C2、C3分別表示單元內(nèi)車載儀一級、二級、三級的個數(shù)；

B1、B2、B3分別表示單元內(nèi)便攜式添乘儀一級、二級、三級的個數(shù)；

R1、R2分別表示單元內(nèi)人工添乘線路不良、晃車的個數(shù)；

J1、J2、J3分別表示單元內(nèi)靜態(tài)數(shù)據(jù)（軌檢儀、人工檢測）B級、A級、AA級的個數(shù)。

1.2系統(tǒng)設(shè)計要求

1）將軌檢車、軌道檢查儀、機車車載儀、便攜式添乘檢查儀、人工檢查手段檢查出來的結(jié)果（數(shù)據(jù)）集中收集，統(tǒng)一導(dǎo)入開發(fā)的系統(tǒng)。

2）能按線名、行別、病害點超限類型、超限等級、時間范圍、里程范圍等條件進行查詢和分析，并且查詢結(jié)果能導(dǎo)出到Excel。

3）所有的病害點都能在病害點分布圖中顯示，橫坐標表示里程，縱坐標表示時間，且不同類型、不同等級的病害點用不同的顏色和形狀表示。

4）能對病害點進行分析與處理，得到單元（每200 m一個單元）的評分情況并自動生成單元的維修意見。

5）對處理后得到的評分用圖和表的形式直觀的顯示各區(qū)段（單元）的質(zhì)量好壞，且能查詢該區(qū)段（單元）的歷史扣分情況。

6）實現(xiàn)在某個時間范圍內(nèi)統(tǒng)計各車間不同病害類型及不同等級的病害點數(shù)量；統(tǒng)計線路在某個時間范圍、某個里程段不同病害類型及不同等級的病害點數(shù)量。

7）對車間、工區(qū)的評分進行排名。

2　系統(tǒng)架構(gòu)

為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享，便于車間、工區(qū)上傳、查詢數(shù)據(jù)，系統(tǒng)采用“瀏覽器/服務(wù)器”（B/S）模式，構(gòu)建在鐵路局辦公網(wǎng)絡(luò)。出于對數(shù)據(jù)安全性的考慮，管理員可對數(shù)據(jù)進行上傳、分析和處理，普通用戶只能對數(shù)據(jù)進行查詢，不同權(quán)限的用戶可通過瀏覽器來訪問系統(tǒng)。所有操作均在服務(wù)器上完成，便于系統(tǒng)的維護及拓展。

本系統(tǒng)以Visual Studio.Net作為開發(fā)平臺，使用MS SQL Server2008作為系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，采用分布式結(jié)構(gòu)設(shè)計。系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲圖如圖1所示。

圖1　網(wǎng)絡(luò)拓撲圖

3　開發(fā)流程

本系統(tǒng)是通過對病害點數(shù)據(jù)進行綜合分析與評定，最后用于指導(dǎo)線路的養(yǎng)護、維修，所以數(shù)據(jù)的準確性是第一位的，開發(fā)流程見圖2所示，主要開發(fā)按以下5個步驟進行。

3.1統(tǒng)一表結(jié)構(gòu)收集各類檢測的數(shù)據(jù)，由于不同檢測手段檢查的項目會不同，所以表的字段也相應(yīng)的不同。為了能對所有數(shù)據(jù)進行綜合分析與處理，需要把各類表都統(tǒng)一到“線路病害表”中。

3.2數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性分析在導(dǎo)入軌檢車IIC文件時會將病害點數(shù)據(jù)、TQI值數(shù)據(jù)、整公里T值數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)庫3個不同的表中，為了在刪除軌檢車IIC文件記錄時把3個相關(guān)表的數(shù)據(jù)都清理干凈，需要在導(dǎo)入時給所有軌檢車數(shù)據(jù)一個統(tǒng)一的ID。

3.3表的級聯(lián)關(guān)系確定每個車間管理很多工區(qū)，每個工區(qū)有可能管理幾條線路，故在處理各項數(shù)據(jù)的時候要用到數(shù)據(jù)庫視圖和數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器，當要處理的數(shù)據(jù)改變時，使其相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)進行相應(yīng)的改變。

3.4圖表工具的確定因系統(tǒng)的趨勢圖比較多，而病害點分布圖的功能相對強大，如能實現(xiàn)放大、縮小、平移等功能，所以在反復(fù)比較了各類圖表控件后，選擇了ChartDirector圖表控件。

ChartDirector控件使用方便，快捷，靈活，功能強大，交互性強。在web服務(wù)器以及嵌入式應(yīng)用程序開發(fā)中，它是一種非常理想的工具，擁有豐富的圖表圖形組件庫。

3.5主要功能的實現(xiàn)在Visual Studio 2010開發(fā)平臺下，設(shè)計清爽簡潔的界面，編寫后臺代碼，經(jīng)過反復(fù)的調(diào)試、修改最終實現(xiàn)了所有功能。

圖2　開發(fā)流程圖

4　主要功能及實現(xiàn)

4.1各類檢測數(shù)據(jù)的導(dǎo)入軌檢車數(shù)據(jù)為IIC文件格式，其他檢測類型的數(shù)據(jù)均為Excel電子表格，對Excel電子表格的處理采用了NPOI技術(shù)，使用NPOI就可以在沒有安裝Office或者相應(yīng)環(huán)境的機器上對Excel文檔進行讀寫操作。由于軌檢車IIC格式數(shù)據(jù)量較大，在導(dǎo)入時如果一條一條記錄的讀取，再一條記錄插入數(shù)據(jù)庫，無疑效率低下。本系統(tǒng)采用OLE數(shù)據(jù)引擎讀取數(shù)據(jù)，經(jīng)處理形成臨時表，最后通過SQL server中的SqlBulkCopy技術(shù)把數(shù)據(jù)批量更新到數(shù)據(jù)庫，提高了系統(tǒng)運行效率。

4.2重復(fù)病害的查詢重復(fù)病害是指兩種或兩種以上檢查方式在同一地點檢查出病害，或同一方式在同一地點連續(xù)檢查出病害。重復(fù)病害對線路維修有重要指導(dǎo)意義。因外界干擾（如鄰線來車或強側(cè)風(fēng)）或人工主觀原因（如人工添乘），在某一處檢測出的一次超限有可能并不是線路質(zhì)量問題，而多種檢測手段或多次檢測在該處均出現(xiàn)超限，那么該處線路有問題的可能性很大，重復(fù)病害確定了病害點的真實性，使有限的維修力量有針對性的趕赴現(xiàn)場。因數(shù)據(jù)量大，算法復(fù)雜，故重復(fù)病害查詢的實現(xiàn)采用數(shù)據(jù)庫存儲過程來提高效率。系統(tǒng)能查詢1次、2次、3次、4次、5次及5次以上的重復(fù)病害情況，查詢結(jié)果可按里程、重復(fù)次數(shù)排序，點擊次數(shù)可將該病害點的重復(fù)情況以列表形式給出。

4.3綜合評分表綜合評分表是前面的公式1計算出來的結(jié)果，查詢條件和方式多樣化，對于不同質(zhì)量的線路用不同顏色高亮顯示，藍色底紋表示需要保養(yǎng)的單元，黃色表示需要維修的單元，紅色表示臨時補修的單元。界面有幾個獨立的快捷鍵，可實現(xiàn)一鍵查詢，方便快捷。查詢的結(jié)果可導(dǎo)出到Excel表格（見圖3），進行保存打印，指導(dǎo)維修。

4.4病害點分布圖病害點分布圖（見圖4）是在ChartDirector圖表工具下實現(xiàn)的。病害點分布圖是將不同檢測類型的數(shù)據(jù)（病害點）在時間和空間上進行展現(xiàn)。以線路里程為橫坐標，以檢測日期為縱坐標，用不同的符號及顏色表示不同檢測類型（含不同超限等級）的病害點。如果在垂直方向上某一里程點附近分布的病害點密集，說明此處線路病害重復(fù)次數(shù)較多，需要重點檢查維修。同一類型病害點用相同顏色表示，以不同的符號區(qū)別超限等級。該圖還能實現(xiàn)放大、縮小、平移等功能，最大的放大倍數(shù)是每格200 m，剛好一個單元。鼠標移動到某個病害點上，會顯示該病害點的“日期”，“檢查類型”，“里程”，“超限類型”和“超限級別”。

圖4　病害點分布圖

4.5正線綜合評分曲線圖正線質(zhì)量綜合評分圖是以200 m為單元，按分析模型公式得到單元綜合評分值，將各單元綜合評分值繪制成一條曲線（見圖5），并根據(jù)事先設(shè)定的維修線和保養(yǎng)線，直觀體現(xiàn)線路質(zhì)量分布情況，有助于指導(dǎo)線路維修。正線綜合評分以月為時間單位，橫坐標是里程，縱坐標為綜合評分。

圖5　正線綜合評分曲線

把鼠標移動到某個評分點上，可顯示該點的具體評分值和里程。評分曲線圖可以放大、縮小、平移，單擊曲線上一個點可以查看該處

綜合評分歷史情況，如點擊黔桂線K 160.4至K 160.6單元，即可查看該處2013年1-12月扣分情況（見圖6所示）。某點的歷史評分情況能對工作總結(jié)，制定維修計劃提供一定的依據(jù)。

圖6　單元歷史評分曲線

4.6車間及工區(qū)的評分排名車間、工區(qū)排名不僅僅是評分排名，還包括了車間、工區(qū)同比和環(huán)比排名。同比以年為單位進行比較，環(huán)比以月為單位進行比較。由于每個車間包含不同的工區(qū)，不同的工區(qū)又管理著不同的線路，故把算法寫在數(shù)據(jù)庫存儲過程中來提高系統(tǒng)的運行效率，通過數(shù)據(jù)庫觸發(fā)器來加強各表之間的聯(lián)系。

5　結(jié)束語

線路質(zhì)量分析評定管理系統(tǒng)已經(jīng)在寧局柳州工務(wù)段使用，通過對各類檢測數(shù)據(jù)的分析處理，能對評定質(zhì)量差的單元有計劃進行綜合整治，減少人為因素影響和重復(fù)勞力檢查與判斷，達到及時發(fā)現(xiàn)集中、嚴重病害，提前發(fā)出安全預(yù)警，及時采取相應(yīng)措施或?qū)乐夭『ο麥缬诿妊慨斨?，對于保證鐵路運輸安全，減少或遏制設(shè)備故障事故的發(fā)生具有重要的意義，適合在鐵路工務(wù)系統(tǒng)推廣應(yīng)用。

文章編號：1006-8686（2015）0056-03

文獻標識碼：B

中圖分類號：U216.3