鐵路專用線信息系統(tǒng)設計分析

吳 曉

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

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鐵路專用線信息系統(tǒng)設計分析

吳 曉

（中鐵二院工程集團有限責任公司，成都 610031）

根據(jù)鐵路專用線運營管理特點，對其進行信息系統(tǒng)需求分析，并以成都鐵路局管轄范圍內(nèi)某石油企業(yè)專用線為例，對鐵路專用線幾個典型信息系統(tǒng)進行簡要的分析介紹，總結值得關注的幾個工程設計要點，希望能為今后類似項目的設計提供參考。

鐵路專用線；信息系統(tǒng)；設計

1　概述

鐵路專用線作為國家鐵路或者其他鐵路線路接軌的岔線，一般由企業(yè)投資使用，鐵路局代為管理。因此，專用線信息系統(tǒng)既要考慮專用線為企業(yè)服務的特性，同時也要保證其作為主干鐵路分支的運營管理特性。目前，由于尚未形成全套完整、成熟的專用線鐵路信息系統(tǒng)規(guī)范用于指導工程設計，各個鐵路局根據(jù)自身管理的需要，結合多年專用線運營管理的經(jīng)驗，對其管轄范圍內(nèi)的專用線進行不同方式的信息系統(tǒng)建設。本文以成都鐵路局管轄范圍內(nèi)的某石油企業(yè)專用線為例，對鐵路專用線信息系統(tǒng)的設計進行分析探討，希望能為今后類似項目的設計提供借鑒和參考。

2　鐵路專用線信息系統(tǒng)需求分析

鐵路專用線信息系統(tǒng)需求主要包含運輸組織、貨運營銷及經(jīng)營管理領域。

在運輸組織領域，鐵路貨物運輸?shù)拇蟛糠盅b卸車作業(yè)是在專用線完成，專用線的站調(diào)、貨調(diào)、現(xiàn)車、貨票、十八點統(tǒng)計等信息關系到專用線及主干線路的運輸組織安排是否合理及高效，因此，有必要將專用線相關貨運信息納入路局的貨物運輸管理信息系統(tǒng)（FTMS）統(tǒng)一管理。

在貨運營銷及經(jīng)營管理領域，鐵路運輸?shù)拇蟛糠中盾囎鳂I(yè)是在專用線（專用鐵路）上完成的，加強對卸車作業(yè)時間的監(jiān)管控制，是加速鐵路貨車周轉的重要環(huán)節(jié)，而對由托運人組織的裝車質(zhì)量監(jiān)管、檢查，則是專用線貨運作業(yè)的工作重點。因此，對專用線路企交接采用信息化管理將有效提高整個專用線鐵路運輸?shù)慕?jīng)營管理效率，專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設置，則能夠在專用線交接、裝卸作業(yè)過程中為人員及貨物安全提供重要保障。

3　鐵路專用線信息系統(tǒng)案例分析

以成都鐵路局管轄范圍內(nèi)的某石油企業(yè)專用線為例，其運輸組織及交接模式為該企業(yè)從西北某油田組織整列成品油罐車運行至接軌站，由本務機車直接送入工廠站，在工廠站卸車線進行車輛交接，然后由業(yè)主組織卸車，卸完后的空車整列牽引至接軌站到發(fā)線進行發(fā)車送回。

根據(jù)該專用線運營特點及管理需求，信息系統(tǒng)設置貨物運輸管理信息系統(tǒng)（FTMS）、專用線貨運安全監(jiān)控及交接管理系統(tǒng)、專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)、危險貨物運輸安全監(jiān)控系統(tǒng)。

3.1貨物運輸管理信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)具備現(xiàn)車管理、技術作業(yè)大表管理、卸車預報、十八點統(tǒng)計、確報管理、貨票等功能。在接軌站和工廠站為該專用線新增的貨運員、車站值班員等崗位定員增設FTMS終端，工廠站FTMS終端通過通信光纜的2芯接入接軌站既有FTMS系統(tǒng)，利用接軌站既有FTMS路由器通過鐵路通信傳輸系統(tǒng)提供2 Mb/s通道，接入成都鐵路局信息中心。

3.2專用線貨運安全監(jiān)控及交接管理系統(tǒng)

3.2.1系統(tǒng)構成

該系統(tǒng)主要由車號識別及計時、貨車裝載狀態(tài)監(jiān)控、專用線交接管理3部分組成。

車號識別及計時：配置車號微波發(fā)射天線及車號自動讀出裝置等。通過讀取列車車號，準確掌握進出專用線（鐵路）的車輛進線和出線時間，便于路局對企業(yè)的貨車使用費結算。

貨車裝載狀態(tài)監(jiān)控：配置1080P攝像機、光纖收發(fā)器、照明裝置等。貨車裝載狀態(tài)監(jiān)控通過磁鋼傳感器觸發(fā)，在列車經(jīng)過時，自動監(jiān)視貨車兩端的車門、頂部狀態(tài)并抓拍圖像。圖像文件作為貨車使用及裝載狀態(tài)的依據(jù)，便于與企業(yè)間的交接，可作為歷史記錄資料調(diào)用查看。

專用線交接管理：配置計算機、交換機、UPS電源等。專用線交接管理計算機完成對進出專用線（鐵路）的車輛進線和出線時間的交接，自動核算出貨車延長費、延長時間的結算。因該專用線在工廠站側交接，交接管理計算機等設備均設置在工廠站貨運辦公用房內(nèi)。

3.2.2外部設備

在專用線路企交接點，架設塔架安裝4個高清攝像機（1080P）和LED照明設備、車號識別裝置、車輛通過判別裝置。車號數(shù)據(jù)信號和數(shù)字視頻信號通過光纖收發(fā)器轉為光信號后，經(jīng)過8芯單模光纜傳到工廠站信息機房。

3.2.3室內(nèi)設備

在工廠站信息機房設置二層交換機、光纖收發(fā)器等設備。在工廠站貨運辦公室設置2臺交接管理終端、1臺圖像處理計算機終端、1套指紋識別儀和1臺網(wǎng)絡打印機。

3.2.4系統(tǒng)與FTMS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

根據(jù)提取出來的車號，與FTMS匹配相對應的貨品和到發(fā)站等信息，存入數(shù)據(jù)庫后實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與使用。

3.3專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要對調(diào)車、裝卸作業(yè)過程進行監(jiān)控，確保專用線調(diào)車及貨物裝卸的作業(yè)安全。

工廠站增設前端設備，采用有線與無線結合的視頻采集方式，視頻采集點設置在出入站咽喉，信號、通信、信息機房，股道兩側及重點裝卸車作業(yè)區(qū)域。其中，信號、通信、信息機房，工廠站出入咽喉，接軌站與工廠站接軌道岔咽喉等區(qū)域，采用有線視頻采集方式；工廠站站場裝卸車作業(yè)區(qū)域采用無線視頻采集方式獲取視頻信息。

工廠站的編碼器、交換機及UPS電源等設備設置在工廠站通信機械室，利用通信光纜中的2芯接入接軌站通信機械室既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，接軌站既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)至視頻區(qū)域節(jié)點的通信通道維持不變。

新增視頻監(jiān)控微機終端設置在接軌站和工廠站的貨運辦公室、值班室等處。接軌站既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務器、存儲、網(wǎng)絡等設備在5年前設置，考慮該專用線接入時，系統(tǒng)設備已經(jīng)老舊需要更換，因此，在該專用線工程中新設服務器、存儲及網(wǎng)絡等后臺設備。

3.4危險貨物運輸安全監(jiān)控系統(tǒng)

針對社會化協(xié)同過濾算法TrustSVD，本文通過引入目標函數(shù)加擾策略[23]來實現(xiàn)對其的差分隱私保護，提出新算法DPTrustSVD.

該專用線主要是運輸成品油、化工原料，品名屬于鐵路危險貨物運輸范圍，按需設置危險貨物運輸安全監(jiān)控系統(tǒng)。

在接軌站貨運室和工廠站貨運辦公室各設置1臺危險貨物安全監(jiān)控系統(tǒng)終端，接入FTMS網(wǎng)絡，采用B/S方式登陸鐵路總公司危險貨物運輸安全監(jiān)控服務器，登記、查詢、更新該專用線危險貨物運輸信息。

4　值得關注的幾個工程設計要點

4.1交接管理系統(tǒng)設備位置的選擇

專用線交接管理系統(tǒng)前端交接監(jiān)測點設備位置應根據(jù)路局與企業(yè)交接點的設置位置來決定。目前，交接點主要設定在專用線工廠站入口或者接軌站與專用線的聯(lián)絡線接軌處。交接監(jiān)測點設備應就近設置在交接點附近，光電纜就近接回接軌站或工廠站信息機房。同時，在設計中應確保設備安裝點上方?jīng)]有架空線和回流線，且設備安裝點到接軌站或工廠站信息機房的徑路沒有難以逾越的障礙物。

專用線交接管理系統(tǒng)設置2臺用戶終端用于交接管理操作，分別由鐵路局和企業(yè)的交接工作人員使用。目前，鐵路局和企業(yè)辦理交接手續(xù)一般有3種工作方式：一是鐵路局和企業(yè)的交接工作人員同時在接軌站完成交接手續(xù)；二是鐵路局和企業(yè)的交接工作人員同時在工廠站完成交接手續(xù)；三是鐵路局的交接人員在接軌站辦公，而企業(yè)的交接人員在工廠站辦公，二者通過交接管理系統(tǒng)異地完成交接手續(xù)。因此，設計中應提前明確路局和企業(yè)交接的工作方式以及工作人員的辦公地點，合理構建局域網(wǎng)絡和設置交接管理系統(tǒng)用戶終端。

4.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)結構及設備的選擇

專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)應根據(jù)與之接軌的干線鐵路是否設置綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，設計不同的系統(tǒng)結構。

如果接軌干線鐵路已設置有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)應納入接軌干線的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理及調(diào)用。建議將專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的匯集點，接入接軌站I類或II類視頻節(jié)點，而不是將專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)單獨作為II類視頻節(jié)點設計。這樣設計能有效節(jié)省投資，便于視頻監(jiān)控系統(tǒng)后臺設備的統(tǒng)一維護，接軌站也可以更方便有效并且更低時延的調(diào)用專用線視頻圖像信息。

對于接軌干線鐵路沒有設置綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的專用線，為了便于專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備以后納入鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的條件，建議與鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)一樣采取視頻服務器+視頻編碼器+前端攝像機的系統(tǒng)架構。同時，要求所選監(jiān)控設備在開放視頻編碼及控制編碼的相應軟件接口后，能夠接入視頻區(qū)域中心操控平臺被統(tǒng)一調(diào)用及管理。

考慮到綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的維護單位是電化處通信段，因此無論接軌干線是否設置有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，專用線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)機柜及后端設備都優(yōu)先設置在通信機械室內(nèi)，當通信機械室不具備設置條件時再考慮設置在信息機房。

4.3系統(tǒng)及網(wǎng)絡架構的設定

在專用線信息系統(tǒng)設計中，不建議將工廠站信息系統(tǒng)作為獨立系統(tǒng)設置，而是優(yōu)先考慮把專用線信息系統(tǒng)作為接軌站信息系統(tǒng)的延伸擴展，將設置在工廠站的前端設備納入接軌站既有系統(tǒng)后臺，這樣能有效節(jié)省投資并便于接軌站對信息系統(tǒng)的統(tǒng)一維護管理。

網(wǎng)絡設計中，工廠站和接軌站信息系統(tǒng)間的網(wǎng)絡宜作為局域網(wǎng)處理，可節(jié)省3層網(wǎng)絡設備投資，簡化網(wǎng)絡結構，優(yōu)化路由并減少網(wǎng)絡故障點。例如在本文案例中，工廠站和接軌站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)分別設置二層交換機并通過光纜直連工作在同一局域網(wǎng)內(nèi)，具有以下優(yōu)點：首先，工廠站與接軌站視頻監(jiān)控系統(tǒng)直接利用光纜而非通信傳輸設備提供的傳輸通道連接，可以直接利用交換機百兆或千兆端口帶寬用于視頻數(shù)據(jù)傳輸而不受通信傳輸設備的端口帶寬限制，同時也避免了數(shù)據(jù)經(jīng)過通信傳輸設備帶來的延時；其次，在工廠站與接軌站之間使用二層而不是三層網(wǎng)絡設備連接，可以減少設備投資，并降低因增加路由帶來的網(wǎng)絡效率損耗，因為以太網(wǎng)數(shù)據(jù)轉發(fā)效率本身就優(yōu)于路由轉發(fā)效率；最后，工廠站和接軌站使用同一網(wǎng)段的IP地址，還可以減少因過細劃分子網(wǎng)造成的網(wǎng)絡地址和主機地址損耗。

5　結束語

本文對鐵路專用線信息系統(tǒng)設計進行了簡要分析并總結了一些工程設計要點。除了文中提及的幾個必要設置的專用線信息系統(tǒng)，在設計中可根據(jù)各專用線的不同特點及需求靈活增設信息系統(tǒng)。例如，對于日裝卸車對數(shù)及站場裝卸線數(shù)量較多的工廠站，為了使裝卸作業(yè)更加高效有序，可在工廠站增設貨物全過程運輸監(jiān)控系統(tǒng)，在站場內(nèi)設置Wi-Fi網(wǎng)絡，為貨運裝卸管理人員配置貨檢作業(yè)手持機，實時對裝卸作業(yè)過程進行全過程記錄和管理；對于既有專用線加裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)或者工廠站站場內(nèi)暗埋有裝卸石油或化工等運輸管道，不利于光電纜埋設時，可采用無線視頻攝像機進行視頻采集，通過工廠站信息機房樓頂設置的無線網(wǎng)橋接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)后臺；對于工廠站有集裝箱作業(yè)的專用線，可增設鐵路集裝箱運輸管理信息系統(tǒng)；對于工廠站有貨車篷布使用的專用線，可增設鐵路貨車篷布管理信息系統(tǒng)等。

隨著鐵路運輸信息化建設不斷推進，作為全路運輸網(wǎng)信息系統(tǒng)重要神經(jīng)末梢，專用線信息系統(tǒng)設計更應該保持與時俱進，為鐵路運輸安全高效提供助力。

［1］鐵運［2010］105號 鐵路危險貨物辦理站、專用線（專用鐵路）貨運安全設備設施暫行技術條件 ［S］.

［2］ TJ/KH011-2013 鐵路貨運安全檢測監(jiān)控與管理系統(tǒng)總體技術規(guī)范［S］.

［3］成鐵總工〔2011〕97號 加強專用線信息、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)建設的通知［S］.

［4］成鐵總工〔2011〕590號 成都鐵路局綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺技術條件實施辦法（試行）和成都鐵路局綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺技術條件（暫行）［S］.

Based on operation and management characteristics of railway special lines， the paper gives the information system requirements analysis. It takes a special line of an oil company in Chengdu Railway Administration as an example to introduce the several typical information systems for railway special lines and summarizes the key points in engineering design， hopefully providing reference for the design of similar projects in the future.

railway special line； information system； design

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.010

2014-09-02）