神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

孟 勇，白 磊，盧 丹，王福田

(1.中國(guó)神華神朔鐵路分公司，陜西 榆林 719316；2.北京交通大學(xué) 軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044)

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神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)

孟 勇1，白 磊2，盧 丹2，王福田2

(1.中國(guó)神華神朔鐵路分公司，陜西 榆林 719316；2.北京交通大學(xué) 軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100044)

如何利用工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的空間特征提高數(shù)據(jù)可視化水平是鐵路工務(wù)信息化建設(shè)中的一個(gè)重要難題。為此，對(duì)數(shù)據(jù)可視化技術(shù)在鐵路工務(wù)設(shè)備管理領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了探討，在分析神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化需求的基礎(chǔ)上，創(chuàng)新性地提出了具有廣泛適用性的鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化框架模型，并成功應(yīng)用到神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)中，并對(duì)該可視化系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)、功能設(shè)計(jì)及實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行了解釋。

神朔鐵路；工務(wù)設(shè)備；數(shù)據(jù)可視化；管理信息系統(tǒng)

工務(wù)設(shè)備是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的基礎(chǔ)，其狀態(tài)好壞直接影響鐵路運(yùn)輸能力利用及行車安全。工務(wù)設(shè)備管理數(shù)據(jù)具有數(shù)量龐大、多源異構(gòu)、種類繁多、空間屬性強(qiáng)等特點(diǎn)[1]。海量、復(fù)雜的相關(guān)報(bào)表數(shù)據(jù)讓鐵路管理者難以快速、準(zhǔn)確理解，圖形化的信息更吸引鐵路管理者的目光，有助于管理者準(zhǔn)確掌握傳遞的信息。這些海量數(shù)據(jù)的可視化表達(dá)，可為工務(wù)設(shè)備管理提供科學(xué)的決策支持，確保工務(wù)設(shè)備完整和質(zhì)量均衡，對(duì)神朔鐵路運(yùn)行安全、不間斷行車具有重要意義。

西方國(guó)家對(duì)數(shù)據(jù)可視化研究比較早，在20世紀(jì)50年代，出現(xiàn)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)，并利用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)建出了首批圖形圖表[2]。布洛斯·麥卡米克于1987年發(fā)表的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)報(bào)告《科學(xué)計(jì)算中的可視化》中，可視化(visualization)一詞作為專業(yè)術(shù)語(yǔ)出現(xiàn)，由此拉開(kāi)了國(guó)外可視化研究的序幕[3]。

隨著鐵路工務(wù)信息化建設(shè)的逐步發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)的不斷整合利用，對(duì)數(shù)據(jù)可視化表達(dá)已經(jīng)成為鐵路工務(wù)信息化建設(shè)的關(guān)鍵內(nèi)容。加拿大研發(fā)了Maintenance of Way Information System系統(tǒng)，日本研發(fā)了新干線軌道管理信息系統(tǒng)TOSMA系統(tǒng)，歐洲鐵道研究所研發(fā)了Economical Track系統(tǒng)，挪威國(guó)家鐵路研發(fā)了GIS Based Railway Network Information System系統(tǒng)，原中國(guó)鐵道部信息技術(shù)中心研發(fā)了PWMIS系統(tǒng)(permanent way management information system)等[4-8]。上述管理系統(tǒng)都含有數(shù)據(jù)可視化模塊，如線路設(shè)備綜合圖、車站配線圖、管界圖、速度圖、大橋略圖、反映相關(guān)報(bào)表內(nèi)容的折線圖和柱狀圖等。但上述系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)可視化模塊在動(dòng)態(tài)專題圖生成、多種類數(shù)據(jù)整合、數(shù)據(jù)集成可視化等方面仍存在不足，難以滿足鐵路現(xiàn)場(chǎng)用戶需求。

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)的最大價(jià)值就是可直觀、清晰地幫助鐵路管理者解析海量數(shù)據(jù)中的信息。筆者將利用可視化技術(shù)構(gòu)建鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化框架模型，將工務(wù)生產(chǎn)過(guò)程中的各類數(shù)據(jù)整合、融合，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的展示與分析，讓管理者能以更直觀、清晰、高效的方式理解數(shù)據(jù)中傳遞的信息，從而提高管理者的決策水平。在此基礎(chǔ)上，研究構(gòu)建神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，作為神朔鐵路既有生產(chǎn)管理系統(tǒng)——行車固定設(shè)備生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)[9]的補(bǔ)充，有效提升神朔鐵路工務(wù)設(shè)備安全管理水平。

1 神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)構(gòu)成及可視化需求

基于數(shù)據(jù)可視化的定義[10-11]，筆者提出鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化是指利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和圖像處理技術(shù)，將鐵路工務(wù)生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行組織、整合及融合，以圖形的形式顯示出來(lái)，同時(shí)用交互模型進(jìn)行交互處理的理論、方法和技術(shù)。

神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)由工務(wù)設(shè)備的臺(tái)賬數(shù)據(jù)、檢查數(shù)據(jù)、病害數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)等構(gòu)成。其中，工務(wù)設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)包括車站臺(tái)賬數(shù)據(jù)、股道臺(tái)賬數(shù)據(jù)、道岔臺(tái)賬數(shù)據(jù)、曲線臺(tái)賬數(shù)據(jù)、鋼軌臺(tái)賬數(shù)據(jù)、橋梁臺(tái)賬數(shù)據(jù)、隧道臺(tái)賬數(shù)據(jù)等；工務(wù)設(shè)備檢查數(shù)據(jù)包括人工線路檢查數(shù)據(jù)、便攜式添乘儀檢測(cè)數(shù)據(jù)、機(jī)載式添乘儀檢測(cè)數(shù)據(jù)、軌道檢查車檢測(cè)數(shù)據(jù)、鋼軌探傷車檢測(cè)數(shù)據(jù)、線路春秋檢數(shù)據(jù)、人工巡道數(shù)據(jù)等。

神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化需求可細(xì)分為工務(wù)設(shè)備檢查可視化需求、工務(wù)設(shè)備狀態(tài)評(píng)定可視化需求、工務(wù)設(shè)備維修管理可視化需求等。在對(duì)工務(wù)設(shè)備進(jìn)行檢查管理、狀態(tài)質(zhì)量管理和維修管理前，神朔鐵路管理者首先需要快速、準(zhǔn)確掌握工務(wù)設(shè)備的空間布局情況。線路設(shè)備綜合圖是滿足以上需求的重要管理工具，它是一個(gè)二維平面圖，主要顯示不同設(shè)備的分布并標(biāo)注其簡(jiǎn)要特征。其中，橫軸表示線路里程，縱軸表示不同種類設(shè)備在垂直空間的位置關(guān)系。線路設(shè)備綜合圖信息內(nèi)容豐富，不僅能夠反映線路設(shè)備的空間位置，而且同時(shí)反映線路設(shè)備之間的空間關(guān)系。

(1)工務(wù)設(shè)備檢查可視化需求。工務(wù)設(shè)備檢查是工務(wù)設(shè)備養(yǎng)護(hù)維修管理的基礎(chǔ)。工務(wù)設(shè)備檢查包括線路靜態(tài)檢查、線路動(dòng)態(tài)檢查、鋼軌探傷檢查、巡道檢查、春秋季檢查。車間按照相關(guān)的規(guī)章、制度編制檢查計(jì)劃，工區(qū)按照檢查計(jì)劃進(jìn)行設(shè)備的檢查，在完成檢查計(jì)劃后，填寫(xiě)相關(guān)的計(jì)劃完成情況，提交檢查數(shù)據(jù)，完成計(jì)劃兌現(xiàn)。

為了將設(shè)備檢查計(jì)劃編制和兌現(xiàn)情況直觀形象地展示出來(lái)，通過(guò)與神朔鐵路管理者溝通，筆者提出將設(shè)備檢查計(jì)劃編制和兌現(xiàn)情況在二維平面直角坐標(biāo)系中展示，橫軸表示里程，縱軸表示時(shí)間，使管理者能直觀看出某個(gè)時(shí)間某個(gè)里程處的設(shè)備檢查計(jì)劃編制及兌現(xiàn)情況，并能直觀分析檢查計(jì)劃的沖突、漏檢和超周期等現(xiàn)象。此外，檢查計(jì)劃及兌現(xiàn)信息應(yīng)與線路設(shè)備綜合圖聯(lián)動(dòng)顯示。

(2)工務(wù)設(shè)備狀態(tài)評(píng)定可視化需求。工務(wù)設(shè)備狀態(tài)評(píng)定是維修計(jì)劃科學(xué)編制的基礎(chǔ)。工務(wù)設(shè)備狀態(tài)評(píng)定包括線路設(shè)備狀態(tài)評(píng)定、橋隧設(shè)備狀態(tài)評(píng)定和路基設(shè)備狀態(tài)評(píng)定。線路設(shè)備狀態(tài)又包括軌道狀態(tài)、鋼軌狀態(tài)、軌枕狀態(tài)、聯(lián)結(jié)零件狀態(tài)、軌道加強(qiáng)設(shè)備狀態(tài)、道床狀態(tài)、曲線狀態(tài)、道岔狀態(tài)等。為了輔助鐵路管理者深入感知每類設(shè)備的狀態(tài)，筆者提出將線路設(shè)備、橋梁設(shè)備、路基設(shè)備等病害信息標(biāo)注在二維坐標(biāo)系(橫坐標(biāo)表示里程，縱坐標(biāo)表示時(shí)間)或管界圖中，使管理者能直觀掌握線路中的薄弱地段，為日常養(yǎng)護(hù)維修管理重點(diǎn)等提供切實(shí)可靠的依據(jù)。此外，若能將病害信息與線路設(shè)備綜合圖通過(guò)里程關(guān)聯(lián)，還可以查看對(duì)應(yīng)病害位置處所有工務(wù)設(shè)備的分布情況。

(3)工務(wù)設(shè)備維修管理可視化需求。工務(wù)設(shè)備維修管理對(duì)工務(wù)設(shè)備健康狀態(tài)保持、使用壽命延長(zhǎng)具有重要作用。工務(wù)設(shè)備維修管理可以從維修計(jì)劃管理、維修兌現(xiàn)管理、維修質(zhì)量3個(gè)方面對(duì)各環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)管。維修計(jì)劃管理是指對(duì)大修、綜合維修、經(jīng)常保養(yǎng)、臨修和搶修計(jì)劃等的編制、審核、批準(zhǔn)管理。維修兌現(xiàn)管理是根據(jù)維修計(jì)劃，組織各項(xiàng)維修活動(dòng)，并通過(guò)收集維修活動(dòng)的相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)維修活動(dòng)的進(jìn)度管理。維修質(zhì)量管理是在維修活動(dòng)完成之后，對(duì)維修質(zhì)量進(jìn)行回檢驗(yàn)收和質(zhì)量評(píng)定。通過(guò)與管理者溝通，筆者提出將維修計(jì)劃編制及兌現(xiàn)情況在二維平面直角坐標(biāo)系中展示，橫坐標(biāo)表示里程，縱坐標(biāo)表示時(shí)間，使管理者能直觀地分析維修計(jì)劃是否存在沖突、對(duì)維修進(jìn)度進(jìn)行跟蹤管理、了解維修質(zhì)量評(píng)定結(jié)果。此外，維修計(jì)劃及兌現(xiàn)信息應(yīng)與線路設(shè)備綜合圖聯(lián)動(dòng)顯示。

2 鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化框架模型

為實(shí)現(xiàn)上述多種數(shù)據(jù)可視化需求，筆者創(chuàng)新性地提出能夠統(tǒng)一處理鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化的框架模型。該框架模型能適用不同的工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化需求，利用工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的空間屬性，借助圖形化手段從不同維度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的展示和分析，運(yùn)用計(jì)算機(jī)技術(shù)自動(dòng)生成相應(yīng)的專題圖，從而提高鐵路管理者的管理效率和決策水平。

圖1 鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化框架模型

鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化框架模型由坐標(biāo)系的選取、里程坐標(biāo)的獲取與轉(zhuǎn)換、工務(wù)設(shè)備圖標(biāo)設(shè)計(jì)、可視化自動(dòng)生成、專題圖輸出5部分組成，如圖1所示。具體步驟為：①建立合適的坐標(biāo)系，即根據(jù)工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化需求選擇一維坐標(biāo)系、二維坐標(biāo)系或三維坐標(biāo)系；②從工務(wù)生產(chǎn)過(guò)程中的各類數(shù)據(jù)中提取空間位置信息，將空間位置信息轉(zhuǎn)換為可視化所需的坐標(biāo)；③按照《鐵路工程制圖圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》[12]和鐵路現(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)繪制鐵路工務(wù)設(shè)備及狀態(tài)信息圖標(biāo)；④根據(jù)工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化需求，構(gòu)建相應(yīng)的空間布局模型,并在此基礎(chǔ)上利用各類數(shù)據(jù)中的空間關(guān)系屬性信息，基于自動(dòng)繪圖(automatic mapping，AM)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)相關(guān)專題圖的自動(dòng)繪制；⑤專題圖輸出，包括專題圖、圖例、標(biāo)注和標(biāo)題等；⑥判斷輸出的專題圖是否符合管理者需求。若滿足，則結(jié)束；否則，跳轉(zhuǎn)到步驟①、步驟②、步驟③或步驟④進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

以神朔鐵路的線路設(shè)備綜合圖為例對(duì)該數(shù)據(jù)可視化框架模型進(jìn)行說(shuō)明：①根據(jù)上述線路設(shè)備綜合圖需求，選擇二維平面直角坐標(biāo)系，其中橫坐標(biāo)為線路設(shè)備的里程，縱坐標(biāo)為不同種類的線路設(shè)備在垂直空間的相對(duì)位置；②線路設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)中含有里程信息，橫坐標(biāo)不需要轉(zhuǎn)化，縱坐標(biāo)需要根據(jù)不同種類線路設(shè)備的空間位置關(guān)系進(jìn)行轉(zhuǎn)化；③利用線路設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)中的幾何尺寸信息，依據(jù)《鐵路工程制圖圖形符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)》和鐵路現(xiàn)場(chǎng)管理經(jīng)驗(yàn)，選擇或設(shè)計(jì)線路設(shè)備的繪制圖標(biāo)；④根據(jù)線路設(shè)備臺(tái)賬數(shù)據(jù)中的空間關(guān)系信息，構(gòu)建線路綜合圖空間布局模型，利用GIS平臺(tái)及GIS二次開(kāi)發(fā)技術(shù)編寫(xiě)相應(yīng)程序，基于線路設(shè)備臺(tái)賬信息自動(dòng)繪制線路設(shè)備綜合圖，如圖2所示；⑤線路設(shè)備綜合圖輸出；⑥判斷生成的線路設(shè)備綜合圖是否滿足管理者需求，若不滿足，則需調(diào)整優(yōu)化步驟③或步驟④。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 系統(tǒng)概述

神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)以現(xiàn)行的各項(xiàng)管理標(biāo)準(zhǔn)、制度和規(guī)程為依據(jù)，全面整合共享、可視化工務(wù)生產(chǎn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，提升管理者對(duì)工務(wù)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、工務(wù)設(shè)備質(zhì)量分析、生產(chǎn)過(guò)程控制的水平，使鐵路安全生產(chǎn)管理更具有“智慧”。經(jīng)過(guò)近1年的建設(shè)和完善，該可視化系統(tǒng)主要取得了以下顯著效果：①對(duì)工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)中描述空間關(guān)系的屬性信息進(jìn)行了規(guī)范化；②鐵路管理者能更直觀、清晰地了解現(xiàn)場(chǎng)情況，提升了其工作和管理效率等。

圖2 神朔鐵路線路設(shè)備綜合圖(局部)

3.2 系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)包括硬件/網(wǎng)絡(luò)層、系統(tǒng)支撐層、應(yīng)用層和用戶訪問(wèn)層，如圖3所示。硬件/網(wǎng)絡(luò)層由計(jì)算機(jī)硬件、網(wǎng)絡(luò)和基礎(chǔ)軟件平臺(tái)組成。根據(jù)神朔鐵路分公司的組織機(jī)構(gòu)和管理模式，在公司總部集中部署信息系統(tǒng)服務(wù)器，通過(guò)鐵路內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，在公司、段級(jí)單位、車間(工隊(duì))、工區(qū)(班組)等單位多級(jí)進(jìn)行信息系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)。系統(tǒng)支撐層是由數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、軟件工具、開(kāi)發(fā)/運(yùn)行支撐平臺(tái)構(gòu)成，采用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，以JAVA為開(kāi)發(fā)和運(yùn)行平臺(tái)，配置地圖管理引擎，支持地理信息的采集和發(fā)布。應(yīng)用層是由用戶業(yè)務(wù)處理的功能模塊構(gòu)成。應(yīng)用層包括設(shè)備檢查計(jì)劃及兌現(xiàn)可視化、設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)可視化、重點(diǎn)病害分布可視化、風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)可視化等。用戶訪問(wèn)層是系統(tǒng)接入界面。

圖3 系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)圖

3.3 系統(tǒng)軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)采用Spring IOC、AOP管理系統(tǒng)所需的實(shí)例，由Spring完成實(shí)例的產(chǎn)生和裝配；通過(guò)MyBatis進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)，完成對(duì)象關(guān)系映射；采用Spring MVC進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯和展示層的分離；采用R高性能計(jì)算環(huán)境進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和模型構(gòu)建，通過(guò)Java語(yǔ)言調(diào)用R進(jìn)行模型庫(kù)更新；采用Ext JS作為Web前端的主要框架，OpenLayers作為WebGIS客戶端。系統(tǒng)的軟件架構(gòu)如圖4所示。

圖4 系統(tǒng)軟件架構(gòu)圖

3.4 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)

構(gòu)建的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)維度分為病害維、設(shè)備維、里程(組織機(jī)構(gòu))維、檢查方式維、維修方式維、時(shí)間維等。如病害維的級(jí)別為TOTAL(合計(jì))、DEFECT _CLASS(病害大類)、DEFECT _TYPE(病害類型)；病害維的屬性為VALUE(病害峰值)、DEGREE(病害等級(jí))、WEIGHT(病害權(quán)重)。設(shè)備維的級(jí)別為TOTAL(合計(jì))、DEV_TYPE(設(shè)備類型)、DEV(設(shè)備)；設(shè)備維的屬性為L(zhǎng)INE(線名)、DIRECTION(行別)、START_MILE(起點(diǎn)里程)、END_MILE(終點(diǎn)里程)、STATION(車站)。

構(gòu)建的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)立方體分為設(shè)備檢查立方、設(shè)備可靠度立方、設(shè)備維修立方等。如設(shè)備可靠度立方由設(shè)備維、里程(組織機(jī)構(gòu))維、病害維、時(shí)間維構(gòu)成；設(shè)備可靠度立方的度量包括DEFECT _COUNT(病害數(shù))、DEFECT _RATE(病害率)、REPETITION_COUNT(重復(fù)數(shù))、WARNING_COUNT(預(yù)警數(shù))、CONCENTRATION_RATE(集中度)、DENSIGN_LIFE(設(shè)計(jì)壽命)、LIFE_BEGIN_TIME(使用壽命開(kāi)始計(jì)算時(shí)間)、LIFE_PARAM(壽命模型參數(shù))等。

3.5 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)由5個(gè)功能模塊構(gòu)成，分別是工務(wù)設(shè)備檢查計(jì)劃及兌現(xiàn)可視化功能模塊、工務(wù)重點(diǎn)病害分布可視化功能模塊、工務(wù)設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)可視化功能模塊、工務(wù)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)可視化功能模塊和工務(wù)維修活動(dòng)計(jì)劃可視化功能模塊。筆者對(duì)該可視化系統(tǒng)中的部分功能進(jìn)行舉例說(shuō)明。

(1)工務(wù)設(shè)備檢查計(jì)劃及兌現(xiàn)可視化功能模塊。工務(wù)設(shè)備檢查計(jì)劃及兌現(xiàn)可視化功能模塊用于清晰顯示多種檢查方式計(jì)劃的起終止時(shí)間、起終點(diǎn)里程，各檢查方式的占用區(qū)間先后順序、占用區(qū)間的時(shí)間長(zhǎng)度及兌現(xiàn)情況，如圖5所示。其中橫軸表示里程，縱軸表示日期，實(shí)線表示設(shè)備檢查計(jì)劃已經(jīng)兌現(xiàn)，虛線表示設(shè)備檢查計(jì)劃未兌現(xiàn)。設(shè)備檢查方式包括鋼軌探傷車檢測(cè)、人工檢查方式檢測(cè)、軌檢儀檢測(cè)、手工檢查等。圖的下半部分為線路設(shè)備綜合圖，工務(wù)設(shè)備檢查數(shù)據(jù)可視化與線路設(shè)備綜合圖是依據(jù)里程實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)的。

圖5 工務(wù)設(shè)備檢查計(jì)劃及兌現(xiàn)可視化功能模塊

(2)工務(wù)重點(diǎn)病害分布可視化功能模塊。工務(wù)重點(diǎn)病害分布可視化功能模塊用于清晰顯示工務(wù)設(shè)備A、B、C類病害在線路中的分布情況，同時(shí)提供用戶查看各病害詳細(xì)信息等功能，如圖6所示。其中橫軸表示里程，縱軸表示日期，不同形狀的圖標(biāo)代表不同的設(shè)備病害狀態(tài)，○表示病害已經(jīng)被確認(rèn)，?表示病害已消除；不同的顏色的圖標(biāo)代表不同的設(shè)備病害數(shù)據(jù)來(lái)源。病害數(shù)據(jù)來(lái)源包括靜態(tài)檢查、便攜式添乘儀檢測(cè)、車載儀檢測(cè)等。圖的下半部分為線路設(shè)備綜合圖，重點(diǎn)病害數(shù)據(jù)可視化與線路設(shè)備綜合圖是通過(guò)里程實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)。

圖6 工務(wù)重點(diǎn)病害分布可視化功能模塊

(3)工務(wù)設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)可視化功能模塊。工務(wù)設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)可視化功能模塊可清晰顯示工務(wù)設(shè)備歷史病害的變化情況、歷史健康狀態(tài)變化情況，同時(shí)用戶可查看各病害詳細(xì)信息，如圖7所示。其中橫軸表示里程，縱軸表示日期，不同形狀的圖標(biāo)代表不同的事件類型，三角形表示維修事件，圓點(diǎn)表示病害事件,不同顏色表示不同的病害等級(jí)；軌道單元區(qū)段內(nèi)不同的顏色代表不同的軌道單元區(qū)段健康狀況。軌道單元區(qū)段健康狀態(tài)等級(jí)分為IV級(jí)、III級(jí)、II級(jí)、I級(jí)，IV級(jí)表示線路健康狀況最好，I級(jí)表示最差。圖的下半部分為線路設(shè)備綜合圖，設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)可視化與線路設(shè)備綜合圖以“里程”為紐帶相互聯(lián)動(dòng)。

圖7 工務(wù)設(shè)備質(zhì)量狀態(tài)可視化功能模塊

(4)工務(wù)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)可視化功能模塊。工務(wù)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)可視化功能模塊將風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)的位置在管界圖中標(biāo)注，如圖8所示，用三角形圖標(biāo)表示風(fēng)險(xiǎn)，不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)用不同顏色表示。根據(jù)可能性劃分等級(jí)的規(guī)定，工務(wù)安全風(fēng)險(xiǎn)可能性劃分為5個(gè)等級(jí):I(經(jīng)常)、II(可能)、III(偶爾)、IV(很少)和V(不可能)，其中等級(jí)I和等級(jí)II為風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警區(qū)。

圖8 工務(wù)風(fēng)險(xiǎn)隱患點(diǎn)可視化功能模塊

4 結(jié)論

數(shù)據(jù)可視化技術(shù)可極大提高管理者對(duì)數(shù)據(jù)的分析挖掘能力。筆者分析了神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化需求，提出了具有廣泛適用性的鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化框架模型，并結(jié)合可視化框架模型設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)，并對(duì)該系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)、模塊功能及實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行了說(shuō)明。應(yīng)用效果驗(yàn)證了可視化框架模型的有效性，表明了神朔鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化系統(tǒng)可顯著提升工務(wù)安全生產(chǎn)管理水平。

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MENG Yong:Engineer; Shenshuo Railway Branch Company of Shenhua Group, Yulin 719316, China.

Research and Implementation of Visualization System of Shenshuo Railway Public Works Production Data

MENG Yong, BAI Lei, LU Dan, WANG Futian

How to improve the visualization level of data by using the spatial characteristics of public works production data is an important problem in railway construction information construction. In this paper, it was discussed that the application of data visualization technologies in the field of railway permanent-way facilities management. Permanent-way production data visualization requirements of Shenshuo railway are analyzed. On this basis, the data visualization model for permanent-way production was proposed innovatively, and it was successfully applied in the permanent-way production data visualization management information system of Shenshuo railway. The framework design, the database design, the functional design and the actual application of the management information was covered in the paper.

Shenshuo railway; permanent-way facilities; data visualization; management information system

2095-3852(2017)03-0317-07

A

2016-12-04.

孟勇(1978-)，男，山西大同人，中國(guó)神華神朔鐵路分公司工程師，主要研究方向?yàn)樾畔⒗碚撆c信息系統(tǒng).

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51578057).

U216.4

10.3963/j.issn.2095-3852.2017.03.015