車輛運(yùn)行品質(zhì)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)報(bào)警車輛聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控的研究及實(shí)現(xiàn)

史曉磊，蔣 薈

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)算技術(shù)研究所， 北京 100081）

車輛運(yùn)行品質(zhì)軌邊動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（TPDS）是利用安裝在鐵路正線直線段上的檢測(cè)平臺(tái)，對(duì)貨車運(yùn)行安全進(jìn)行動(dòng)態(tài)檢測(cè)的軌邊監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，重點(diǎn)檢測(cè)貨車脫軌系數(shù)、輪重減載率等輪軌間的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，為保障車輛安全運(yùn)行發(fā)揮了十分重要的作用。由于TPDS探測(cè)設(shè)備數(shù)量有限，設(shè)備間距較長(zhǎng)，未處理報(bào)警車輛不能及時(shí)處理，存在嚴(yán)重的安全隱患。文獻(xiàn)[1] 提出全路紅外軸溫探測(cè)設(shè)備分布、數(shù)量與列檢隸屬關(guān)系，為TPDS報(bào)警車輛聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控研究提供了重要思路。文獻(xiàn)[2] 詳細(xì)介紹了紅外軸溫探測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集流程，為本研究提供了數(shù)據(jù)接取時(shí)機(jī)和節(jié)點(diǎn)。本文針對(duì)TPDS探測(cè)站數(shù)量較少、部分報(bào)警車輛不能及時(shí)處理等問題，借助紅外線軸溫探測(cè)系統(tǒng)，當(dāng)車輛通過紅外線軸溫探測(cè)設(shè)備時(shí)，自動(dòng)匹配TPDS探測(cè)報(bào)警數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)向前方列檢推送TPDS報(bào)警車輛信息，以提高報(bào)警車輛處理率。

1 聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控方案實(shí)現(xiàn)

紅外線軸溫探測(cè)系統(tǒng)（THDS）[1]是5T安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的重要組成部分，具有設(shè)備數(shù)量多，分布密集的特點(diǎn)。借助THDS這一特點(diǎn)，將未處理的TPDS檢測(cè)報(bào)警車輛復(fù)示給后方列檢作業(yè)場(chǎng)，及時(shí)處理問題車，實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控目標(biāo)。具體思路是：將全路TPDS探測(cè)站檢測(cè)到的未處理報(bào)警車輛實(shí)時(shí)匯總到鐵路總公司（簡(jiǎn)稱：總公司）數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，形成全路報(bào)警車輛名單，定期下發(fā)至18個(gè)鐵路局?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器；當(dāng)列車通過列檢作業(yè)場(chǎng)前方紅外線軸溫探測(cè)設(shè)備時(shí)，由部署在鐵路局服務(wù)器上的WebService服務(wù)器獲取THDS檢測(cè)信息[2]，并與鐵路局級(jí)報(bào)警車輛名單進(jìn)行匹配，再?gòu)?fù)示給列檢作業(yè)場(chǎng)。

1.1 數(shù)據(jù)流程

由18個(gè)鐵路局服務(wù)器實(shí)時(shí)上傳未處理的TPDS報(bào)警車輛數(shù)據(jù)[3]到總公司服務(wù)器，形成全部報(bào)警車輛名單，總公司服務(wù)器定期同步到各個(gè)局服務(wù)器。數(shù)據(jù)流程圖如圖1所示。

圖1 TPDS檢測(cè)未處理報(bào)警車輛數(shù)據(jù)流程

TPDS數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器定時(shí)獲取THDS檢測(cè)數(shù)據(jù)，并與報(bào)警車輛名單進(jìn)行匹配入庫(kù)，由TPDS復(fù)示給列檢作業(yè)場(chǎng)，數(shù)據(jù)流程如圖2所示[4]。

圖2 TPDS報(bào)警數(shù)據(jù)與THDS檢測(cè)數(shù)據(jù)匹配流程

1.2 相關(guān)規(guī)則

1.2.1 報(bào)警車輛預(yù)報(bào)規(guī)則

根據(jù)列檢作業(yè)場(chǎng)是否有TPDS探測(cè)設(shè)備，分為有TP列檢和無(wú)TP列檢，采用本地探測(cè)和聯(lián)網(wǎng)報(bào)警推送兩種模式復(fù)示報(bào)警車輛。對(duì)于有TP列檢，采用兩種模式進(jìn)行推送（本地探測(cè)中已有且報(bào)警時(shí)間在10 h內(nèi)的報(bào)警車輛不在聯(lián)網(wǎng)推送名單中出現(xiàn)）；對(duì)于無(wú)TP列檢，只推送聯(lián)網(wǎng)報(bào)警車輛。

本地探測(cè)模式根據(jù)列檢作業(yè)場(chǎng)與TPDS測(cè)點(diǎn)所屬關(guān)系推送最近10 h內(nèi)報(bào)警車輛；聯(lián)網(wǎng)報(bào)警模式推送最近2 h內(nèi)通過THDS測(cè)點(diǎn)的報(bào)警車輛。

建立列檢作業(yè)場(chǎng)字典，包括編碼、名稱、所屬鐵路局、所屬車輛段、有無(wú)TPDS測(cè)點(diǎn)；建立列檢作業(yè)場(chǎng)與入口THDS測(cè)點(diǎn)[5]關(guān)系字典，用于復(fù)示聯(lián)網(wǎng)報(bào)警車輛。

1.2.2 報(bào)警車輛銷號(hào)規(guī)則

對(duì)于聯(lián)網(wǎng)推送的報(bào)警車輛，如果列檢作業(yè)場(chǎng)已經(jīng)處理，需要及時(shí)銷號(hào)，避免重復(fù)推送給下一個(gè)列檢作業(yè)場(chǎng)，具體銷號(hào)規(guī)則如表1所示。

表1 聯(lián)網(wǎng)推送報(bào)警車輛銷號(hào)規(guī)則

依照上述規(guī)則，銷號(hào)流程為：（1）對(duì)作業(yè)列檢對(duì)應(yīng)的鐵路局報(bào)警名單銷號(hào)；（2）對(duì)總公司報(bào)警名單銷號(hào)；（3）由總公司服務(wù)器將銷號(hào)數(shù)據(jù)分發(fā)到其他鐵路局服務(wù)器，更新相應(yīng)的報(bào)警車輛名單。

2 功能設(shè)計(jì)

2.1 實(shí)時(shí)監(jiān)控

（1）本地探測(cè)模式推送的列車信息，以列車為單位，包含列車基本信息、踏面損傷[6]、運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警、超偏載報(bào)警輛數(shù)以及報(bào)警車輛處理回填入口。

（2）以踏面損傷輪位或者運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警車輛為單位，聯(lián)網(wǎng)報(bào)警模式推送的報(bào)警車輛信息包括：TPDS[7]測(cè)點(diǎn)檢測(cè)到的報(bào)警信息，列檢入口THDS測(cè)點(diǎn)和檢測(cè)列車信息，處理回填入口[8]。實(shí)時(shí)監(jiān)控界面圖如圖3所示。

圖 3 實(shí)時(shí)監(jiān)控界面

2.2 報(bào)警處理反饋

報(bào)警處理反饋提供對(duì)通過列車全部的踏面損傷和運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警車輛批量回填功能，根據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)則，對(duì)回填信息進(jìn)行校驗(yàn)。界面如圖4所示。

圖 4 報(bào)警車輛信息反饋

2.3 聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控歷史查詢

歷史查詢提供對(duì)聯(lián)網(wǎng)推送歷史報(bào)警車輛查詢，可以通過車號(hào)、首尾車號(hào)、預(yù)警時(shí)間等條件組合查詢。

2.4 報(bào)警提示配置

當(dāng)有新的報(bào)警車輛出現(xiàn)時(shí)，實(shí)時(shí)監(jiān)控功能會(huì)彈出報(bào)警車輛提示框，用戶可以通過報(bào)警提示配置功能，自定義報(bào)警種類、等級(jí)、提示時(shí)間等，滿足個(gè)性化需要。

2.5 報(bào)警車輛處理查詢

報(bào)警車輛處理查詢提供對(duì)報(bào)警車輛處理結(jié)果查詢功能，包括本地探測(cè)和聯(lián)網(wǎng)報(bào)警推送的報(bào)警車輛處理信息，同時(shí)對(duì)處理輪數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警量數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，鐵路局、車輛段管理層用戶可以查看同一報(bào)警車輛的不同列檢的作業(yè)情況。界面如圖5所示。

圖 5 TPDS聯(lián)網(wǎng)報(bào)警車輛處理信息查詢

2.6 統(tǒng)計(jì)報(bào)表

統(tǒng)計(jì)報(bào)表包括18點(diǎn)運(yùn)用日?qǐng)?bào)和貨車運(yùn)用報(bào)告兩種報(bào)表，18點(diǎn)運(yùn)用日?qǐng)?bào)根據(jù)用戶級(jí)別統(tǒng)計(jì)下級(jí)單位在本地探測(cè)和聯(lián)網(wǎng)報(bào)警兩種模式下檢測(cè)列數(shù)、輛數(shù)、踏面損傷和運(yùn)行狀態(tài)預(yù)警處理輛數(shù)和件數(shù)等信息；貨車運(yùn)用報(bào)表提供不統(tǒng)計(jì)級(jí)別單位的日?qǐng)?bào)、月報(bào)、季報(bào)以及年報(bào)報(bào)表。界面如圖6所示。

圖 6 TPDS 18點(diǎn)運(yùn)用日?qǐng)?bào)

3 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試與問題反饋

3.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

本系統(tǒng)在北京鐵路局豐臺(tái)車輛段管內(nèi)13個(gè)運(yùn)用車間中的22個(gè)列檢作業(yè)場(chǎng)進(jìn)行了10天的測(cè)試。試用期間，共計(jì)推送報(bào)警列車1 668列，報(bào)警車輛462輛，扣車21輛，其中，踏面損傷一級(jí)報(bào)警3輛，踏面損傷二級(jí)報(bào)警5輛，踏面損傷三級(jí)報(bào)警13輛。具體數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

表2 豐臺(tái)車輛段報(bào)警車輛推送匯總

3.2 問題反饋

（1）多個(gè)列檢作業(yè)場(chǎng)推送時(shí)間比列車實(shí)際到達(dá)時(shí)間晚，一般相差20～30 min，值班員不能及時(shí)通知外勤列檢員。延時(shí)較為嚴(yán)重的是豐西一場(chǎng)，延時(shí)5～10 min占30%，延時(shí)20～30 min占70%。

（2）部分以直通車為主的列檢作業(yè)場(chǎng)，實(shí)際技檢作業(yè)輛數(shù)非常少，以沙城作業(yè)場(chǎng)為例，實(shí)際作業(yè)占報(bào)警輛次的1.71%，石景山作業(yè)場(chǎng)實(shí)際作業(yè)輛數(shù)為0，絕大多數(shù)報(bào)警車輛需要人工回填為通過，增加了列檢作業(yè)量。

4 方案改進(jìn)及測(cè)試

4.1 原因分析

經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場(chǎng)反饋的第一個(gè)問題主要是因?yàn)門PDS報(bào)警車輛與THDS過車數(shù)據(jù)匹配時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致延時(shí)，其數(shù)據(jù)匹配過程為：THDS探測(cè)站采集過車信息上傳至鐵路局監(jiān)控主機(jī)，通過接口服務(wù)器上傳至THDS三級(jí)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器（這一過程需要5 min），由部署在5T服務(wù)器上的服務(wù)定期從THDS三級(jí)聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器獲取THDS過車數(shù)據(jù)與TPDS報(bào)警數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配（一般需要5 min），實(shí)時(shí)監(jiān)控功能刷新數(shù)據(jù)時(shí)間為2 min。由此估算，自過車通過THDS探測(cè)站至預(yù)報(bào)給列檢至少需要12 min，考慮網(wǎng)絡(luò)延時(shí)等問題，實(shí)際延時(shí)可達(dá)到20 min左右。

以沙城、石景山南、三家店為代表的3個(gè)列檢作業(yè)場(chǎng)，80%的列車為通過車，不進(jìn)行技檢作業(yè)，大量通過車需要人工標(biāo)注直通，耗時(shí)耗力。

4.2 方案改進(jìn)

（1）改進(jìn)數(shù)據(jù)匹配過程，THDS過車數(shù)據(jù)經(jīng)過探測(cè)站上傳到鐵路局監(jiān)控主機(jī)，由監(jiān)控主機(jī)利用JWMQ將THDS探測(cè)站的ATIS車號(hào)報(bào)文直接轉(zhuǎn)發(fā)給鐵路局5T服務(wù)器，再由5T系統(tǒng)進(jìn)行解析、匹配和入庫(kù)。

（2）在現(xiàn)有的列檢字典增加是否直通列檢屬性，對(duì)于直通列檢當(dāng)前時(shí)間距離THDS過車時(shí)間超過4 h且未回填的報(bào)警車輛，系統(tǒng)自動(dòng)標(biāo)注到達(dá)情況為直通，并記錄填寫單位和時(shí)間等信息。

4.3 測(cè)試

改進(jìn)后的系統(tǒng)在北京鐵路局豐臺(tái)車輛段再次測(cè)試，系統(tǒng)共預(yù)報(bào)2 216次，通過THDS探測(cè)站到預(yù)報(bào)全部在5 min內(nèi)完成，其中，自THDS過車時(shí)間到鐵路局5T服務(wù)JWMQ接收入庫(kù)時(shí)間（傳輸時(shí)間）2 min以內(nèi)占比94%；自JWMQ接收入庫(kù)時(shí)間到預(yù)報(bào)時(shí)間1 min以內(nèi)占比為87%；全部完成時(shí)間在3 min以內(nèi)占比為89%，剩余11%在3～5 min以內(nèi)預(yù)報(bào)。實(shí)踐證明，改進(jìn)后的方案能夠很大程度上減少傳輸耗時(shí)，滿足列檢作業(yè)需要。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過借助THDS探測(cè)站數(shù)量多、分布廣泛的優(yōu)勢(shì)，建立前方THDS探測(cè)站與列檢對(duì)應(yīng)關(guān)系，當(dāng)列車途經(jīng)THDS探測(cè)站時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)匹配未處理的預(yù)警數(shù)據(jù)，并復(fù)示給前方列檢，實(shí)現(xiàn)TPDS預(yù)警車輛聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。該方案在北京鐵路局豐臺(tái)車輛段成功試用，經(jīng)過測(cè)試，系統(tǒng)功能得到優(yōu)化和完善，故障車輛得到及時(shí)處置，有效避免了行車事故的出現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。