系統(tǒng)工程理念在高鐵信號(hào)工程中的應(yīng)用

張強(qiáng)梁

摘 要：高鐵信號(hào)工程對(duì)于防止高鐵運(yùn)行事故具有重要的意義。在鐵路信號(hào)技術(shù)突飛猛進(jìn)的現(xiàn)代社會(huì)，各種先進(jìn)理念和技術(shù)都被引入到鐵路信號(hào)技術(shù)當(dāng)中，系統(tǒng)工程理念就是其中的一種。系統(tǒng)工程理念追求高鐵信號(hào)工程的最優(yōu)化，與數(shù)學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、管理學(xué)、社會(huì)學(xué)、心理學(xué)都有知識(shí)交叉。本文將簡(jiǎn)述系統(tǒng)工程理念的內(nèi)涵，探討信號(hào)工程與鐵路運(yùn)輸?shù)年P(guān)系，列舉高鐵信號(hào)工程面臨的問(wèn)題，最后介紹一下如何在高鐵信號(hào)工程中推行系統(tǒng)工程理念。

關(guān)鍵詞：系統(tǒng)工程；高鐵；信號(hào)工程

中圖分類(lèi)號(hào)： U213.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）19-149-2

0 引言

鐵路信號(hào)技術(shù)隨著鐵路工程的發(fā)展經(jīng)過(guò)了一段漫長(zhǎng)的歷程。最初的鐵路信號(hào)采用原始的爬桿掛燈，然后經(jīng)歷了色燈信號(hào)機(jī)、6502電氣集中連鎖的應(yīng)用，目前已經(jīng)到了計(jì)算機(jī)連鎖控制階段。由于人們對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩⒖旖荨⑹孢m、準(zhǔn)確提出了越來(lái)越高的要求，鐵路信號(hào)技術(shù)也隨之進(jìn)步，發(fā)生了跨越式的發(fā)展。為了滿(mǎn)足新時(shí)代的鐵路運(yùn)輸要求，系統(tǒng)工程理念開(kāi)始應(yīng)用在高鐵信號(hào)工程的建設(shè)當(dāng)中。這一理念以高鐵信號(hào)工程總體為研究對(duì)象，力求對(duì)高鐵信號(hào)工程的最優(yōu)設(shè)計(jì)、最優(yōu)管理和最優(yōu)控制。

1 系統(tǒng)工程理念概述

系統(tǒng)工程理念的歷史并不長(zhǎng)，產(chǎn)生于上個(gè)世紀(jì)六十年代，但是這一理念發(fā)展迅猛，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)、生產(chǎn)管理、商業(yè)經(jīng)營(yíng)、資源利用和環(huán)境保護(hù)等諸多行業(yè)。系統(tǒng)工程的理念將產(chǎn)品或項(xiàng)目工程作為一個(gè)整體系統(tǒng)來(lái)理解，構(gòu)建一個(gè)整體系統(tǒng)模型，對(duì)產(chǎn)品或項(xiàng)目工程的需求、影響因素、內(nèi)部相互作用和產(chǎn)生的效益進(jìn)行分析，考慮從哪些方面可以進(jìn)行優(yōu)化，為產(chǎn)品或者項(xiàng)目工程的決策提供依據(jù)。系統(tǒng)工程理念常用的技術(shù)方法有QFD技術(shù)、質(zhì)量屋技術(shù)、六個(gè)西格瑪設(shè)計(jì)理念、TRIZ技術(shù)等，是運(yùn)籌學(xué)、控制論、信息論、計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的綜合產(chǎn)物。這一理念的推行，促進(jìn)我國(guó)高鐵信號(hào)工程的質(zhì)量提高和設(shè)計(jì)優(yōu)化。

2 鐵路信號(hào)工程與鐵路運(yùn)輸?shù)年P(guān)系

2.1 鐵路信號(hào)工程

鐵路信號(hào)工程是各種鐵路系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)、遠(yuǎn)程的控制技術(shù)和控制設(shè)備的統(tǒng)稱(chēng)。鐵路信號(hào)工程在鐵路系統(tǒng)當(dāng)中起到阻止、指揮、控制列車(chē)運(yùn)行的作用，維持著鐵路運(yùn)輸?shù)闹刃蚝桶踩ｈF路信號(hào)工程的分類(lèi)有很多種。按照不同感官類(lèi)型可以分為視覺(jué)信號(hào)和聽(tīng)覺(jué)信號(hào)，視覺(jué)信號(hào)比如信號(hào)機(jī)、信號(hào)燈、信號(hào)標(biāo)志，聽(tīng)覺(jué)信號(hào)比如鳴笛、響墩和號(hào)角；按照信號(hào)工程的安置位置可以分為地面信號(hào)和機(jī)車(chē)信號(hào)，地面信號(hào)主要是指各種指示列車(chē)行動(dòng)和調(diào)度列車(chē)運(yùn)行的信號(hào)機(jī)，機(jī)車(chē)信號(hào)就是機(jī)車(chē)上面接收信號(hào)指示的接收裝置。

2.2 鐵路信號(hào)工程對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)挠绊?/p>

鐵路的信號(hào)工程是鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)最重要的組成部分之一。對(duì)于鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，鐵路信號(hào)工程能夠保證列車(chē)的運(yùn)行安全，對(duì)各列車(chē)的運(yùn)行情況進(jìn)行協(xié)調(diào)，避免列車(chē)的運(yùn)行發(fā)生沖突，提高了鐵路運(yùn)輸?shù)男?。除此之外，鐵路信號(hào)工程替代了人工方式對(duì)鐵路運(yùn)輸進(jìn)行指揮，節(jié)省鐵路工作人員的精力，降低鐵路工作人員的工作強(qiáng)度，縮減鐵路運(yùn)輸?shù)某杀尽ｋS著信息時(shí)代的到來(lái)和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化是各行各業(yè)都要順應(yīng)的大趨勢(shì)，鐵路運(yùn)輸也不例外。鐵路信號(hào)工程，能夠推動(dòng)鐵路運(yùn)輸?shù)男畔⒒M(jìn)程，促使鐵路運(yùn)輸實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化和高科技化。

3 高鐵信號(hào)工程面臨的問(wèn)題

3.1 高鐵信號(hào)工程的安全系數(shù)不夠

我國(guó)從新中國(guó)成立以來(lái)發(fā)生過(guò)多起重大高鐵安全事故，比如2010年福州廈門(mén)線的泉州區(qū)間發(fā)生了重大的間接觸網(wǎng)故障，究其原因是強(qiáng)雷電暴雨天氣，多條動(dòng)車(chē)不能正常接收交通信號(hào)而不得不滯留半路。又比如2011年的D301與D3115動(dòng)車(chē)追尾事故，也是因?yàn)槔纂娞鞖鈸p壞了高鐵信號(hào)設(shè)備，兩動(dòng)車(chē)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)對(duì)方，產(chǎn)生撞擊。這些事故的發(fā)生，都說(shuō)明了我國(guó)高鐵信號(hào)工程的安全系數(shù)不達(dá)標(biāo)，沒(méi)有保證高鐵運(yùn)輸?shù)陌踩玔1]。高鐵信號(hào)工程的安全系數(shù)受到很多因素的影響，比如自然因素、環(huán)境因素、設(shè)備因素和人為因素。為了提高高鐵信號(hào)工程的安全系數(shù)，就要從這些因素入手。首先，高鐵信號(hào)設(shè)備的設(shè)計(jì)理念要先進(jìn)，嚴(yán)格選擇制造材料和制造工藝，提高高鐵信號(hào)設(shè)備的質(zhì)量。其次，要加強(qiáng)高鐵信號(hào)設(shè)備的日常管理，根據(jù)所在地的氣候情況采取一些保護(hù)措施，避免高鐵信號(hào)設(shè)備被人為破壞。最后，要規(guī)范高鐵信號(hào)設(shè)備的使用，能夠?qū)Ω哞F運(yùn)輸實(shí)施正確指揮。

3.2 管理水平低下

我國(guó)的高鐵信號(hào)工程的管理水平低下，體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是高鐵信號(hào)工程的管理方式落后，二是高鐵信號(hào)工程的管理人員素質(zhì)不足[2]。管理水平的低下，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)高鐵運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步。高鐵信號(hào)工程的管理方式落后，是因?yàn)槲覀儧](méi)有對(duì)新技術(shù)和新理論進(jìn)行深入了解和學(xué)習(xí)，管理方式不能適應(yīng)社會(huì)和行業(yè)的發(fā)展變化。高鐵信號(hào)工程的管理人員不能夠?qū)Ω黜?xiàng)工作數(shù)進(jìn)行記錄和分析，不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)高鐵運(yùn)輸當(dāng)中的故障并且加以解決，不能夠規(guī)范使用高鐵信號(hào)設(shè)備。這都是高鐵信號(hào)工程的管理人員專(zhuān)業(yè)素質(zhì)不足的表現(xiàn)。鐵路部門(mén)應(yīng)當(dāng)從這兩方面下手，積極引進(jìn)先進(jìn)管理技術(shù)和管理理念，培養(yǎng)高鐵管理的人才，提高行業(yè)的管理水平和管理人員的整體素質(zhì)。

3.3 設(shè)備的優(yōu)化改造太慢

我國(guó)的高鐵信號(hào)工程，整體的技術(shù)水平還比較低，仍然有很多地區(qū)運(yùn)用傳統(tǒng)的信號(hào)指揮方式和信號(hào)指揮設(shè)備。高鐵信號(hào)設(shè)備是高鐵信號(hào)工程發(fā)揮作用的基礎(chǔ)和必要條件。我國(guó)大部分地區(qū)的信號(hào)設(shè)備優(yōu)化改造速度跟不上行業(yè)的發(fā)展變化，制約了高鐵運(yùn)輸行業(yè)的進(jìn)步。因此，我國(guó)要加快高鐵信號(hào)設(shè)備的改造優(yōu)化速度，克服高鐵信號(hào)設(shè)備施工難度大、施工限制多的困難，從結(jié)構(gòu)和功能上對(duì)高鐵信號(hào)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，將我國(guó)的鐵路建設(shè)帶入現(xiàn)代化進(jìn)程。

4 系統(tǒng)工程理念的具體應(yīng)用

從系統(tǒng)工程理念的角度來(lái)看，我國(guó)的高鐵信號(hào)工程改革可以從“兩大問(wèn)題，三大關(guān)系”進(jìn)行入手。兩大問(wèn)題和三大關(guān)系具體闡述如下：

①兩大問(wèn)題。高鐵信號(hào)工程的兩大問(wèn)題，就是信號(hào)工程的地位問(wèn)題和各相關(guān)單位在信號(hào)工程當(dāng)中的協(xié)調(diào)問(wèn)題。按照系統(tǒng)工程理念的觀點(diǎn)，把高鐵工程看做是一個(gè)整體系統(tǒng)，通過(guò)人力、技術(shù)、設(shè)計(jì)、施工資源的集中，實(shí)現(xiàn)高鐵系統(tǒng)的工程質(zhì)量、裝備水平、運(yùn)營(yíng)管理上的最優(yōu)化，需要多個(gè)單元的共同服務(wù)。其中信號(hào)工程就是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，起到提高鐵路運(yùn)輸效率，協(xié)調(diào)高鐵列車(chē)的運(yùn)行，維護(hù)鐵路運(yùn)輸?shù)闹刃?，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩饔?。同時(shí)高鐵通信工程為鐵路客運(yùn)服務(wù)提供信息，對(duì)于動(dòng)車(chē)組系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)調(diào)動(dòng)系統(tǒng)也起到了信息提供的作用，與高鐵系統(tǒng)的各部分子系統(tǒng)聯(lián)系緊密。

②三大關(guān)系。為了實(shí)現(xiàn)高鐵工程系統(tǒng)的管理目標(biāo)，要處理三方面的關(guān)系：信號(hào)系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)之間的關(guān)系、高鐵信號(hào)工程各個(gè)環(huán)節(jié)之間的制約關(guān)系、列控系統(tǒng)工程各環(huán)節(jié)之間的制約關(guān)系[3]。

處理好信號(hào)系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)的關(guān)系，就要考慮信號(hào)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間形成怎樣的接口關(guān)系，避免信號(hào)工程受到外界的干擾。高鐵信號(hào)工程要合理規(guī)劃，加強(qiáng)對(duì)路基、隧道、橋梁、電力、通信、線路等相關(guān)專(zhuān)業(yè)的接口管理，針對(duì)信號(hào)電纜槽道、電纜井、手孔和過(guò)軌防護(hù)管槽制定具體的接口設(shè)計(jì)要求。此外，信號(hào)工程的電纜溝槽、電纜過(guò)軌軌道、橋頭電纜預(yù)留井的設(shè)計(jì)施工要結(jié)合路基工程、橋梁工程來(lái)同步進(jìn)行。

高鐵的信號(hào)工程包含了多個(gè)專(zhuān)業(yè)的內(nèi)容，比如設(shè)計(jì)、施工和軟件編制等。這些專(zhuān)業(yè)各有對(duì)應(yīng)的環(huán)節(jié)，相互制約。為了讓高鐵信號(hào)工程達(dá)到設(shè)計(jì)最優(yōu)、工程管理最優(yōu)和工程質(zhì)量最優(yōu)的目的，必須理清各個(gè)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，進(jìn)行協(xié)調(diào)管理。高鐵信號(hào)工程的各個(gè)子系統(tǒng)來(lái)源于不同的生產(chǎn)廠家，依賴(lài)接口來(lái)進(jìn)行信息交換。如果信息交換不及時(shí)，就會(huì)造成工程進(jìn)度的延誤。高鐵信號(hào)工程必須對(duì)各環(huán)節(jié)相互的制約作用加以克服，使整體工程的效率性發(fā)揮到最大。

車(chē)站列控中心是一種高鐵信號(hào)工程的核心系統(tǒng)。列控系統(tǒng)由眾多環(huán)節(jié)和子系統(tǒng)所組成。其中列控工程的數(shù)據(jù)表對(duì)列控系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)的影響是最大的。一旦列控工程的數(shù)據(jù)表發(fā)生變動(dòng)，列控系統(tǒng)的軟件也要發(fā)生變化，管理人員要根據(jù)數(shù)據(jù)表的變動(dòng)范圍對(duì)軟件配置進(jìn)行修改，交給測(cè)試人員進(jìn)行測(cè)試，最后投入試驗(yàn)。

5 結(jié)論

鐵路運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)高鐵信號(hào)工程的支持。高鐵信號(hào)工程對(duì)于提高鐵路運(yùn)輸效率，協(xié)調(diào)高鐵列車(chē)的運(yùn)行，維護(hù)鐵路運(yùn)輸?shù)闹刃?，保證鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩哂兄匾囊饬x。目前，我國(guó)的高鐵信號(hào)工程管理水平低下，設(shè)備優(yōu)化改造的速度慢，安全系數(shù)不達(dá)標(biāo)。但是，我國(guó)鐵路部門(mén)正在積極探索，建立“兩大問(wèn)題，三大關(guān)系”的高鐵信號(hào)管理體系，提高高鐵信號(hào)的管理控制水平，促進(jìn)鐵路運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2] 郭媛忠.高速鐵路信號(hào)設(shè)備維護(hù)管理初探[J].鐵道通信信號(hào)，2014，12：53-56.

[3] 武長(zhǎng)海.北京調(diào)度所高鐵調(diào)度集中系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)創(chuàng)新[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2016，01：6-11.