基于VBA的軌道動態(tài)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析應(yīng)用程序開發(fā)

劉繼平

(中國鐵路上海局集團有限公司 新長工務(wù)段，淮安 223005)

為了科學(xué)合理指導(dǎo)鐵路軌道修理工作，確保軌道設(shè)備質(zhì)量可靠、安全受控，需要對各類軌道檢測數(shù)據(jù)進行科學(xué)精細(xì)分析，確定設(shè)備優(yōu)先修理等級，掌握軌道設(shè)備質(zhì)量發(fā)展變化趨勢。目前軌道動態(tài)檢測手段方式較多，產(chǎn)生了大量的不同類型的檢測數(shù)據(jù)，主要有動（軌）檢車、車載晃車儀、便攜添乘儀及軌道檢查儀等檢測數(shù)據(jù)[1]，這些檢測數(shù)據(jù)客觀上存在一定的關(guān)聯(lián)關(guān)系，但是由于檢測方式不同，不同類型的檢測數(shù)據(jù)都有各自的統(tǒng)計軟件，缺少一個綜合性的分析平臺，因此這些數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)性被人為分割開來，造成了 “數(shù)據(jù)孤島”。此外廠家提供的數(shù)據(jù)統(tǒng)計軟件功能單一、不夠靈活，不能滿足站段個性化的分析需求，例如：軌道檢測車扣分不能按照工區(qū)進行扣分排名。目前，軌道動態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析員需要對各類原始檢測數(shù)據(jù)進行深加工，面對大量的數(shù)據(jù)，人工統(tǒng)計分析存在效率低、易出錯、格式不規(guī)范、不統(tǒng)一等缺點，需要一種方便靈活，并且能進行綜合處理的數(shù)據(jù)平臺。Excel是 Microsoft Office辦公套裝軟件的重要部分,用戶借助它來完成各種數(shù)據(jù)的處理、統(tǒng)計分析和輔助決策等操作[2-3]。Excel允許用戶使用VBA（Visual Basic For Application）編程語言開發(fā)出符合特定工作需要的應(yīng)用程序[4-5]。本文通過對軌道動態(tài)檢測數(shù)據(jù)需求進行分析，對程序功能模塊進行設(shè)計和算法研究，并通過Excel VBA進行編程實現(xiàn)。

1 設(shè)計指導(dǎo)思想

軌道動態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析的原則主要依據(jù)兩個方面：數(shù)據(jù)自身屬性、數(shù)據(jù)時空特性。自身屬性主要包含最大和最小、最多和最少、平均值等；數(shù)據(jù)時空特性主要是數(shù)據(jù)在時間上和空間上的分布規(guī)律[6-7]。

（1）以問題為導(dǎo)向，根據(jù)“先嚴(yán)重、后一般”，分析突出問題，例如車載晃車儀大（雙）Ⅱ級報警、添乘儀大（雙）Ⅲ級報警、動（軌）檢車Ⅱ級、70 m成段不良、綜合不良、慣性重復(fù)晃點等；

（2）趨勢分析（傾向性和規(guī)律性）：基于數(shù)據(jù)的空間特性，對同一時期內(nèi)各線、各車間、各工區(qū)及特殊地段等數(shù)據(jù)進行對比分析；基于數(shù)據(jù)的時間特性，分析檢測數(shù)據(jù)每年、每月、每周等分析周期的變化趨勢，反映設(shè)備不同時期質(zhì)量變化趨勢；

（3）薄弱設(shè)備預(yù)警管控，例如：施工地段車載晃車儀I級超限發(fā)展成Ⅱ級軌控風(fēng)險預(yù)警。

2 功能模塊設(shè)計

2.1 程序界面設(shè)計

通過上述基于軌道動態(tài)檢測數(shù)據(jù)特性的需求分析，程序包含6個方面的功能：原始數(shù)據(jù)處理、車載晃車儀日報表、軌控分層分級綜合分析、軌控質(zhì)量周趨勢分析、作業(yè)質(zhì)量評價、動（軌）檢車檢測成果報表分析。程序界面，如圖1所示。

2.2 晃車儀日報表模塊

該模塊主要目的：以車載晃車儀檢測數(shù)據(jù)作為分析對象，剔除因機車性能不良產(chǎn)生的噪聲數(shù)據(jù)，統(tǒng)計分析出哪些地段病害較嚴(yán)重，哪些車間工區(qū)管理薄弱等，為站段維修管理決策提供依據(jù)。主要功能：分線、分車間統(tǒng)計24 h內(nèi)車載晃車儀I、Ⅱ、Ⅲ級處數(shù)，大（雙）Ⅱ級處數(shù)，一定周期內(nèi)（30日、一周、兩日、當(dāng)日）慣性重復(fù)報警處數(shù)，統(tǒng)計分析一定周期環(huán)比變化趨勢，統(tǒng)計分析I級發(fā)展變化為Ⅱ級處所，統(tǒng)計分析薄弱地段（施工地段）超限處數(shù)，按機車分布統(tǒng)計超限，統(tǒng)計分析70 m成段不良處所，生成《晃

圖1 程序界面

車儀日報表》，如圖2所示。

圖2 晃車儀日報表

2.3 軌控分層分級綜合分析模塊

通過對車載晃車儀、便攜式添乘儀、動（軌）檢車等不同檢測方式產(chǎn)生的不同類型的數(shù)據(jù)進行綜合對比分析，將這些“孤島”上的數(shù)據(jù)進行關(guān)聯(lián)性分析，以此來確保檢測數(shù)據(jù)的有效性，區(qū)分病害等級，提高指導(dǎo)現(xiàn)場維修養(yǎng)護的科學(xué)性。例如：某處如果3種檢測方式產(chǎn)生病害超限數(shù)據(jù)，列為嚴(yán)重等級；如果1種或2種檢測方式產(chǎn)生病害超限數(shù)據(jù)，列為一般等級。

主要功能：（1）對車載晃車儀、便攜添乘儀、動（軌）檢車等檢測數(shù)據(jù)進行兩兩對比分析；（2）對三者進行綜合分析；（3）對設(shè)備病害進行“先嚴(yán)重、后一般”評判，根據(jù)超限等級判斷是否為薄弱設(shè)備并生成段、車間和工區(qū)分層分級維修報表。

2.4 軌控質(zhì)量趨勢分析模塊

以車載晃車儀檢測數(shù)據(jù)為分析對象，通過數(shù)據(jù)降噪，剔除因機車狀態(tài)不良造成的異常數(shù)據(jù)，例如在數(shù)據(jù)降噪處理時，選擇同一地點3次及以上不同型號機車報警統(tǒng)計為1處，根據(jù)數(shù)據(jù)的時空特性進行趨勢規(guī)律分析，掌握設(shè)備質(zhì)量發(fā)展變化趨勢。

主要功能：（1）對數(shù)據(jù)進行降噪處理，提取有效數(shù)據(jù)；（2）分線、分車間對車載晃車儀連續(xù)4周的有效數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，評判各線、各車間的軌道動態(tài)質(zhì)量變化趨勢，并根據(jù)最近2周的數(shù)據(jù)進行環(huán)比對比分析，如圖3所示。

圖3 軌控趨勢分析柱狀圖

2.5 作業(yè)質(zhì)量評價模塊

依據(jù)不同類型的檢測數(shù)據(jù)，對作業(yè)地段是否產(chǎn)生檢測超限數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，評判作業(yè)質(zhì)量，促進作業(yè)效率提升。

主要功能：在一定周期內(nèi)，根據(jù)動（軌）檢車、車載晃車儀、便攜添乘儀、人體感覺晃車等檢測超限數(shù)據(jù)，對擾動道床、鋼軌、軌枕的作業(yè)進行自動評價，評價等級為有效、無效、有害3個類別。

2.6 動（軌）檢車統(tǒng)計報表分析模塊

以軌道檢測車的超限數(shù)據(jù)為分析對象，通過對檢測成果報表的深度分析，掌握哪些線路設(shè)備較差、哪些車間工區(qū)管理薄弱。

主要功能：分線、分車間、分工區(qū)統(tǒng)計Ⅰ、Ⅱ級個數(shù)、各檢測項目扣分、總扣分、均公里扣分、重復(fù)Ⅰ、Ⅱ級個數(shù)、TQI排名、工區(qū)TQI變化趨勢。

3 作業(yè)質(zhì)量評價及程序流程

本文以作業(yè)質(zhì)量評價為例，對程序設(shè)計的思路、算法流程進行介紹。假設(shè)線段AB為病害作業(yè)范圍，A點對應(yīng)的里程為XA，B點對應(yīng)的里程為XB，不同檢測方式產(chǎn)生的超限數(shù)據(jù)對應(yīng)的里程為Xi，如果Xi滿足條件XA≤Xi≤XB，則此處作業(yè)評價為作業(yè)無效或作業(yè)有害。根據(jù)作業(yè)質(zhì)量的評價程序流程，啟動程序后通過VBA語句讀入保存在Excel中的動（軌）檢車、車載晃車儀、便攜添乘儀等不同類型的檢測數(shù)據(jù)，以及作業(yè)里程相關(guān)數(shù)據(jù)，程序按照程序語言控制流程進行評價運算，其流程圖，如圖4所示。

圖4 程序控制語句流程圖

4 應(yīng)用效果

軌道動態(tài)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析應(yīng)用程序自2017年9月在某工務(wù)段應(yīng)用，段軌控中心定期對軌道動態(tài)檢測數(shù)據(jù)進行綜合分析，現(xiàn)場根據(jù)分析結(jié)果安排天窗計劃，取得了以下效果。

4.1 節(jié)約時間

以晃車儀日報分析分析為例，人工分析一次需要2～3 h，現(xiàn)在只要5～8 min，節(jié)約了時間，提高了分析效率，并且杜絕了因人員業(yè)務(wù)不精或責(zé)任心造成的統(tǒng)計錯誤，分析質(zhì)量也得到提高。

4.2 提升設(shè)備質(zhì)量

（1）車載晃車儀Ⅲ級報警顯著減少。通過分層分級綜合分析，將分析結(jié)果指導(dǎo)生產(chǎn)，自2017年9月使用至今，車載晃車儀Ⅲ級報警數(shù)量顯著減少，以6個月為一個周期進行統(tǒng)計，2016年4月—2018年3月，統(tǒng)計4個周期，前3個周期平均62處/周期，2017年10月—2018年3月為26處，下降58%。如圖5所示。

圖5 晃車儀Ⅲ級下降對比圖

（2）車載晃車儀Ⅱ級月重復(fù)報警15次及以上的慣性晃點明顯減少，例如：2017年3月份慣性晃點40處，2018年3月下降為21處,下降幅度為48%。

5 結(jié)束語

文章對軌道動態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析的思路、方法、流程、格式進行了研究，并通過Excel VBA編程技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動統(tǒng)計分析，將分析結(jié)果應(yīng)用于指導(dǎo)生產(chǎn)，取得了明顯效果。

（1）通過對動態(tài)檢測數(shù)據(jù)的分析，篩選出有效數(shù)據(jù)，剔除離散數(shù)據(jù)，提高數(shù)據(jù)的有效性和真實性，準(zhǔn)確指導(dǎo)現(xiàn)場生產(chǎn)，進行精準(zhǔn)維修作業(yè)，著力解決“修哪里”的問題；

（2）通過數(shù)據(jù)分析，找出嚴(yán)重的設(shè)備病害和一般性的設(shè)備病害，指導(dǎo)現(xiàn)場根據(jù)“先嚴(yán)重、后一般”原則安排生產(chǎn)計劃，避免生產(chǎn)計劃不分輕重緩急，防止設(shè)備失查失養(yǎng)，確保設(shè)備安全受控[8]；

（3）通過數(shù)據(jù)分析，找出設(shè)備病害的變化規(guī)律，進行趨勢判斷，輔助決策。基于海量數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，建立在信息化之上的軌道檢測數(shù)據(jù)自動分析是發(fā)展的趨勢，從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動生產(chǎn)、數(shù)據(jù)指導(dǎo)生產(chǎn)，真正實現(xiàn)數(shù)字工務(wù)、智能鐵路。