鐵路限界管理系統(tǒng)運用管理優(yōu)化的探討

劉期柏

(中國鐵路廣州局集團有限公司 貨運處，廣東 廣州 510088)

1 鐵路限界管理系統(tǒng)概述

鐵路限界管理系統(tǒng)是鐵路限界管理及超限超重貨物運輸輔助決策系統(tǒng)中的一個子系統(tǒng)，為中國鐵路總公司、鐵路局集團公司、站段三級限界業(yè)務管理部門，以及中國鐵路總公司、鐵路局集團公司二級超限超重貨物運輸業(yè)務管理部門提供服務，是超限超重貨物運輸輔助決策系統(tǒng)進行徑路選擇、確保超限貨物在線路上運行時不與線路上的設備設施發(fā)生刮蹭碰撞的主要數(shù)據(jù)依據(jù)[1-2]。

1.1 鐵路限界管理系統(tǒng)功能模塊

鐵路限界管理系統(tǒng)于20世紀90年代中期開始研發(fā)，經(jīng)過十幾年的持續(xù)研發(fā)、試用經(jīng)驗積累和不斷升級改造，為規(guī)范鐵路限界管理、提高超限超重貨物運輸管理水平提供技術支撐[3]。鐵路限界管理系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集、綜合處理、數(shù)據(jù)發(fā)布、限界查詢、限界打印、歷史數(shù)據(jù)、限界變更、參數(shù)維護、統(tǒng)計分析、數(shù)據(jù)同步等功能模塊[4]，這些功能模塊可以通過參數(shù)維護模塊根據(jù)用戶的權限和應用需要進行有針對性的管理分配。

（1）數(shù)據(jù)采集模塊是鐵路限界管理系統(tǒng)的原始限界數(shù)據(jù)資料輸入模塊，該模塊根據(jù)現(xiàn)有的檢測方法，分別設置了丈量法、角架法、攝影法3種數(shù)據(jù)輸入方式，以滿足工務、電務、房建等限界管理部門的不同測量數(shù)據(jù)錄入需求。限界數(shù)據(jù)采集錄入后，經(jīng)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊一般由不同的限界管理層級按各自管理權限逐級向上進行數(shù)據(jù)發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布包括設備、區(qū)段、區(qū)間、股道發(fā)布。各數(shù)據(jù)發(fā)布后，綜合處理模塊按照《鐵路建筑實際限界測量和數(shù)據(jù)格式》(Q/CR55-2014)明確的數(shù)據(jù)整理要求生成不同的綜合最小限界尺寸表[5-6]。

（2）限界查詢、限界打印、歷史數(shù)據(jù)模塊針對不同的用戶需求設置了相應的查詢與打印權限，并提供各種限界數(shù)據(jù)查詢與打印服務。其中歷史數(shù)據(jù)模塊可以對歷史記錄進行存儲與查詢，使限界管理具備了可延續(xù)性和可追溯性，并為限界管理數(shù)據(jù)的深度挖掘應用提供了可能[5]。

（3）限界變更模塊為限界數(shù)據(jù)輸入完成后限界數(shù)據(jù)發(fā)生變化時提供管理和服務。當限界數(shù)據(jù)發(fā)生變化或需要進行變更時，設備管理單位通過此功能模塊發(fā)出變更申請，經(jīng)過已定義好的工作流程進行逐級輸入并審批數(shù)據(jù)，最后入庫，實現(xiàn)限界變更。

（4）參數(shù)維護模塊是對系統(tǒng)運行所必需的參數(shù)字典進行查詢和維護，參數(shù)維護管理的大部分數(shù)據(jù)是系統(tǒng)的一些全局基礎數(shù)據(jù)，有較嚴的權限限制。統(tǒng)計分析模塊按區(qū)段、區(qū)間、股道、單位進行數(shù)據(jù)錄入完整性的信息統(tǒng)計與查詢。數(shù)據(jù)同步模塊主要實現(xiàn)各鐵路局集團公司將限界數(shù)據(jù)上報給中國鐵路總公司。

1.2 鐵路限界管理系統(tǒng)作用

（1）促進侵限設備設施的管理。鐵路建筑限界是一個和線路中心線垂直的極限橫斷面輪廓，按《鐵路技術管理規(guī)程》有關規(guī)定進行分類[6]。鐵路限界管理系統(tǒng)采用的主要有客貨共線鐵路建筑限界及機車車輛限界，其中客貨共線鐵路建筑限界又按速度是否大于160 km/h、是否為雙層集裝箱進行了劃分，并進一步細分了基本建筑限界，以及電力、內燃牽引條件下的隧道建筑限界和橋梁建筑限界。通過細致嚴謹?shù)胤诸惻c組合，鐵路限界管理系統(tǒng)建立了完整的鐵路建筑限界標準體系，為判定鐵路線路上的設備設施及其鄰近的建筑物、構筑物、設備等(與機車車輛有直接相互作用的設備除外)是否侵限提供了全面的具有針對性的比對標準。有了鐵路建筑限界標準，鐵路限界管理系統(tǒng)能夠自動判定錄入系統(tǒng)的限界設備設施是否侵限，并對侵限的設備設施進行快速地查詢，極大地促進了對侵限設備設施的管理。

（2）提供管理鐵路建筑實際限界的平臺。鐵路建筑實際限界是指既有設施設備在距軌面不同高度處最接近線路中心線的點共同構成的橫斷面輪廓。在規(guī)定測量范圍內既有設施設備所有檢測橫斷面輪廓的綜合最小尺寸構成了綜合最小建筑限界。鐵路建筑實際限界測量設備目前有限界檢測車、專用測量小車、便攜式測量儀等，單獨的建筑物或設備也可采用絕緣皮尺、吊錘、水平儀等工具進行人工測量。測量對象包括且不限于橋梁、隧道、天橋、雨棚、高架候車室、站臺、通信設備、信號機、電力設備、接觸網(wǎng)設施、車輛設備、設置在線路上的各種安全檢測裝置(如超偏載儀、安全門等)和接近線路的其他建筑物和設備。這些設備涉及的管理單位眾多，包括工務、房建、電務、供電、車輛等系統(tǒng)。通過鐵路限界管理系統(tǒng)，將眾多設備設施、管理單位、不同的測量方式有機統(tǒng)一起來，將大量數(shù)據(jù)按標準規(guī)范集中管理起來，使鐵路建筑實際限界數(shù)據(jù)管理有了科學有效的管理平臺。

（3）提高限界管理效率。在傳統(tǒng)的限界數(shù)據(jù)管理模式下，基于大地的曲線地段限界測量數(shù)據(jù)應按要求進行高度換算和折減計算，綜合最小建筑限界還應采用人工方法進行數(shù)據(jù)離散、數(shù)據(jù)匯總等數(shù)據(jù)整理工作，工作量巨大且易發(fā)生錯誤。通過鐵路限界管理系統(tǒng)，能夠極大地提高限界管理效率。

（4）提供超限貨物安全運輸?shù)幕A保障。鐵路建筑實際限界是決定鐵路超限貨物能否安全通行的基本依據(jù)。有了完整、規(guī)范、準確的鐵路建筑實際限界，為超限貨物安全運輸提供了強有力的數(shù)據(jù)基礎保障，也為使超限貨物運輸決策實現(xiàn)信息化、自動化、智能化提供了依據(jù)。

2 鐵路限界管理系統(tǒng)存在問題及優(yōu)化對策

2.1 曲線上建筑限界折減問題

2.1.1 問題

《鐵路技術管理規(guī)程》(普速鐵路部分)的附圖1“客貨共線鐵路建筑限界”中明確了曲線上建筑限界的加寬辦法[6]，即曲線內側加寬曲線外側加寬其中，R為曲線半徑，m；H為計算點自軌面算起的高度，mm；h為外軌超高，的值也可以用內側軌頂為軸，將有關限界旋轉 θ角求得。而曲線上建筑限界的加寬范圍由全部圓曲線、緩和曲線和部分直線3個部分組成[7]。加寬方法明確采用階梯形方式或采用曲線圓順方式。曲線建筑限界加寬示意圖如圖1所示。

圖1 曲線建筑限界加寬示意圖Fig.1 The diagram of the widened construction clearance lines

在實際限界數(shù)據(jù)資料錄入過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場實際測量不侵限的設備設施錄入系統(tǒng)后被系統(tǒng)自動判定為侵限設備設施。鐵路限界管理系統(tǒng)在進行曲線上建筑限界折減時，按照全部圓曲線的加寬要求進行了折減，沒有考慮緩和曲線中點往遠離圓曲線方向13 m處至直緩點往直線段方向22 m處減半加寬的要求。

2.1.2 優(yōu)化對策

為解決該問題，建議對《鐵路限界管理及超限超重貨物運輸輔助決策系統(tǒng)運用維護管理辦法(暫行)》(運營專業(yè)函[2017] 197號)中“曲線表”(附件3)的內容進行修改。原正線曲線表如表1所示[8]，修改后的正線曲線表如表2所示。

表2中起緩中點里程是指曲線起點側緩和曲線中點里程，終緩中點里程是指曲線終點側緩和曲線中點里程。通過對曲線表的修改，可以快速計算出《鐵路技術管理規(guī)程》(普速鐵路部分)要求的緩和曲線與部分直線減半加寬的區(qū)域范圍，從而使鐵路限界管理系統(tǒng)在進行曲線限界折減時做到與《鐵路技術管理規(guī)程》(普速鐵路部分)要求一致。

原有《鐵路限界管理及超限超重貨物運輸輔助決策系統(tǒng)運用維護管理辦法(暫行)》(運營專業(yè)函[2017]197號)中線路、車站基礎數(shù)據(jù)表中缺少股道曲線信息表，導致在進行曲線股道限界數(shù)據(jù)錄入時需要人工輸入曲線相關信息，系統(tǒng)不能自動進行數(shù)據(jù)匹配和卡控。可以通過增加車站股道曲線表基礎資料來實現(xiàn)，車站股道曲線表如表3所示。

另外，曲線外側建筑限界折減采用《鐵路建筑實際限界測量和數(shù)據(jù)格式》中的相應折減標準，相對《鐵路技術管理規(guī)程》(普速鐵路部分)中曲線上建筑限界加寬辦法來說，少折減了的加寬量。在對《鐵路建筑實際限界測量和數(shù)據(jù)格式》進行修訂完善時，將曲線外側建筑限界折減標準按照《鐵路技術管理規(guī)程》(普速鐵路部分)中曲線上建筑限界加寬辦法的要求進行相應折減，使兩者做到標準統(tǒng)一。

2.2 線路區(qū)段劃分問題

鐵路限界管理系統(tǒng)在線路區(qū)段劃分上嚴格遵循《鐵路建筑實際限界測量和數(shù)據(jù)格式》中的區(qū)段劃分原則:編組站、區(qū)段站、線路交叉點所在站只能作為區(qū)段的起點站或終點站，而不得成為區(qū)段內部的站。事實上，目前樞紐地區(qū)、主要繁忙干線上各種聯(lián)絡線越來越多，按照前述原則，導致線路區(qū)段劃分越來越瑣碎，而且在超限貨物運輸過程中進行限界核查時也容易出現(xiàn)遺漏的情況。

表1 原正線曲線表Tab.1 The curve table of the original main line

表2 修改后的正線曲線表Tab.2 The revised curve table of the main line

表3 車站股道曲線表Tab.3 The curve table of station tracks

《鐵路建筑實際限界測量和數(shù)據(jù)格式》中的區(qū)段劃分原則由強制性原則修改為參考性原則，鐵路限界管理系統(tǒng)對區(qū)段劃分、數(shù)據(jù)匯總方案進行優(yōu)化。一是聯(lián)絡線納入所銜接的主線參與數(shù)據(jù)匯總，乙聯(lián)絡線納入甲主線參與匯總如圖2所示，丙聯(lián)絡線分別納入甲、乙主線參與匯總如圖3所示。二是多線共用單區(qū)間分別納入所連接的主線參與數(shù)據(jù)匯總，A-B區(qū)間分別納入甲、乙主線參與匯總如圖4所示。通過這樣處理，能有效地減少區(qū)段劃分數(shù)量，同時也盡量避免了超限貨物運輸過程中進行限界核查時發(fā)生遺漏的可能。

圖2 乙聯(lián)絡線納入甲主線參與匯總Fig.2 A summary of branch line b incorporated into main line a

圖3 丙聯(lián)絡線分別納入甲、乙主線參與匯總Fig.3 A summary of branch line c incorporated into main line a and b respectively

圖4 A-B區(qū)間分別納入甲、乙主線參與匯總Fig.4 A summary of A-B section incorporated into main line A and B respectively

2.3 設備限界臺階形斷面數(shù)據(jù)錄入問題

現(xiàn)場設備設施限界斷面有各種各樣的形狀，在很多情況下單側限界斷面在水平方向上存在2個拐點，這時意味著在同一軌面高度上存在2個不同的水平寬度數(shù)據(jù)，斷面的圖形描繪表現(xiàn)為臺階形狀。在實際限界測量過程中，這種情況是普遍存在的。但是，鐵路限界管理系統(tǒng)在進行數(shù)據(jù)錄入時，不允許在同一側距軌面同一高度處輸入不同的寬度數(shù)值。

為解決該問題，可以對鐵路限界管理系統(tǒng)制定一個規(guī)則，實現(xiàn)臺階形斷面數(shù)據(jù)的可錄入，同時盡可能保證限界數(shù)據(jù)的精度要求。該規(guī)則為:當系統(tǒng)接收到距鋼軌面同一高度2個寬度數(shù)據(jù)時，自動將接收到的第2個寬度數(shù)據(jù)對應的距鋼軌面高度加1 mm或減1 mm，這樣既可以保證數(shù)據(jù)可錄入，同時也保證了限界數(shù)據(jù)有足夠的精度要求，避免了限界數(shù)據(jù)資料在輸入時容易發(fā)生錯誤的可能。

2.4 系統(tǒng)操作界面問題

鐵路限界管理系統(tǒng)在限界數(shù)據(jù)錄入時界面相對友好，但在系統(tǒng)登錄、限界數(shù)據(jù)查詢顯示等方面還有待進一步優(yōu)化。

在系統(tǒng)登錄時，用戶沒有按專業(yè)系統(tǒng)及管理層級進行分類分級，也不允許用戶自主輸入，只能在同一個列表的所有用戶名中進行選擇。在進行限界數(shù)據(jù)查看時，綜合限界信息鎖定了顯示界面的寬度，沒有充分利用顯示界面來實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的滿屏顯示，而且數(shù)據(jù)表格沒有凍結拆分表頭和首列信息，在進行數(shù)據(jù)查看時不夠方便。

建議對用戶按專業(yè)系統(tǒng)及管理層級進行分類分級，同時允許用戶自主輸入用戶名，便于用戶登錄時能方便地查看到自己的用戶名，或直接輸入用戶名實現(xiàn)快速登錄。同時，改進限界數(shù)據(jù)查看時的信息顯示設置，凍結拆分表頭和首列信息，提高限界數(shù)據(jù)查看時的友好程度。

2.5 線路基礎數(shù)據(jù)維護問題

由于運輸能力的調整、車站名稱的變更、線路的撥道與改造等原因，線路基礎數(shù)據(jù)資料經(jīng)常發(fā)生變化。在線路名稱、線路起始站名的界定上，工務、運輸、貨運部門有時存在定義不一致的情況，再加上不同部門間信息溝通偶爾存在不暢通的情況，而且鐵路局集團公司沒有線路基礎數(shù)據(jù)維護權限，導致線路基礎數(shù)據(jù)維護響應相對較慢，維護復雜。

建議首先對線路、車站等基礎數(shù)據(jù)資料在各個專業(yè)系統(tǒng)進行規(guī)范統(tǒng)一，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況；其次是對工務線路基礎數(shù)據(jù)、列車運行控制記錄裝置數(shù)據(jù)(LKJ數(shù)據(jù))、鐵路限界管理系統(tǒng)線路車站基礎數(shù)據(jù)進行共用共享，減少數(shù)據(jù)重復錄入修訂工作，提高數(shù)據(jù)的準確完整性。

2.6 孤立點的圖形化標識問題

鐵路限界管理系統(tǒng)在輸入設備限界斷面數(shù)據(jù)信息時，允許孤立點的存在，并設置了孤立點的數(shù)據(jù)錄入手段。但是，對于孤立點進行斷面尺寸圖的描繪時，由于是一個點的數(shù)據(jù)，圖形描繪上沒有任何的圖示信息，不利于對孤立點的直觀掌握。建議在設備的斷面尺寸圖中增加特殊的孤立點描述圖形，如使用“×”符號。

2.7 限界管理人員業(yè)務素質問題

目前部分限界管理人員對鐵路限界管理系統(tǒng)的認識還不到位，沒有充分認識到該系統(tǒng)的先進性和優(yōu)越性。另外，部分單位限界管理人員崗位不穩(wěn)定，限界主管人員經(jīng)常發(fā)生崗位變動，存在業(yè)務人員未經(jīng)足夠的業(yè)務培訓就倉促上崗的現(xiàn)象。還有一部分限界管理人員沒有正確掌握鐵路限界管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入的操作技能，導致限界數(shù)據(jù)錄入不完整不準確。因此，應實行專人專崗，持證上崗，同時建立考核管理約束機制，對限界錄入運用及管理工作不到位的人員進行管理和約束。

3 結束語

鐵路限界管理系統(tǒng)經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，在為鐵路超限貨物運輸提供強有力的基礎保證的同時，也為超限超重貨物運輸決策系統(tǒng)運用打下了堅實的基礎。隨著工務線路基礎數(shù)據(jù)、列車運行控制記錄裝置數(shù)據(jù)等線路基礎數(shù)據(jù)信息有效融合后，鐵路限界管理系統(tǒng)將實現(xiàn)對全路線路信息的全面整合與立體管理，形成線路數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，為智能鐵路運輸?shù)陌l(fā)展提供線路環(huán)境基礎數(shù)據(jù)支撐。