大數(shù)據(jù)在鐵路機務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用

李金城

摘要：在大數(shù)據(jù)時代背景下，鐵路也進入了大數(shù)據(jù)時代，為了更好的解決鐵路在運行過程中出現(xiàn)的一些統(tǒng)計的數(shù)據(jù)分散，統(tǒng)計滯后等問題，需要繼續(xù)構(gòu)建數(shù)據(jù)高度融合的鐵路統(tǒng)計信息化平臺。在大數(shù)據(jù)時代背景下，為了更加適應(yīng)鐵路大數(shù)據(jù)統(tǒng)計的相關(guān)需求，完美解決現(xiàn)階段鐵路統(tǒng)計存在的各種問題，同時提升鐵路統(tǒng)計的服務(wù)水平，我國鐵路公司通過計劃和組織，將對鐵路業(yè)務(wù)系統(tǒng)和各個專業(yè)統(tǒng)計分析系統(tǒng)進行充分的調(diào)查和研究，并提出統(tǒng)計信息化平臺的總體規(guī)劃，并搭建基于數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)的平臺運行。本文主要通過簡要介紹鐵路機務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的重要性，以及大數(shù)據(jù)在鐵路機務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用，希望相關(guān)部門及研究人員有幫助。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù);鐵路機務(wù)系統(tǒng);應(yīng)用

1鐵路機務(wù)系統(tǒng)應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的重要性

目前，很多鐵路基層的管理者對于大數(shù)據(jù)的認識還不夠充分，只是被動地接受大數(shù)據(jù)技術(shù)，而鐵路運輸行業(yè)面臨著公路運輸、航空運輸和水陸運輸?shù)鹊募ち腋偁?，只有加強鐵路機務(wù)系統(tǒng)的信息化建設(shè)，才能促進鐵路運輸經(jīng)濟的健康可持續(xù)發(fā)展。一方面，信息化建設(shè)對于鐵路企業(yè)的決策有著重要的影響。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用既可以改變市場結(jié)構(gòu)以及消費觀念，促使鐵路企業(yè)更加快捷地應(yīng)對變化的市場，也可以幫助決策者獲得更多的市場信息，增加溝通交流的機會，提高決策的科學性和合理性，還可以極大地提高決策的有消息和執(zhí)行的效率。另一方面，大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用對于鐵路企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)變化有著重要的影響，可以促進鐵路企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)向扁平化方向發(fā)展，變得更加靈活和有效。

2大數(shù)據(jù)在鐵路機務(wù)系統(tǒng)中的應(yīng)用分析

2.1智能傳感技術(shù)應(yīng)用

智能傳感層應(yīng)用射頻識別（RFID）、視頻采集、傳感器等技術(shù)，涵蓋車載各子系統(tǒng)（包括網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)、主輔變流控制系統(tǒng)、空氣制動系統(tǒng)、無線重聯(lián)控制系統(tǒng)、列車監(jiān)控系統(tǒng)、走行部監(jiān)測系統(tǒng)、視頻監(jiān)視系統(tǒng)、列尾及錄音系統(tǒng)等），實現(xiàn)對機車車輛、部件及環(huán)境的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集、控制與診斷，覆蓋多種被檢測對象（如機車車輛環(huán)境、主變流器、輔助變流器、空氣管路、線路信號、走行部、視頻及語音系統(tǒng)等）。

2.2智能網(wǎng)絡(luò)

車載數(shù)據(jù)的采集主要依托與機車控制網(wǎng)絡(luò)、機車信息網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)融合來實施，支持以太網(wǎng)通信、現(xiàn)場總線、LTE專網(wǎng)通信以及車載WiFi等。另外，車載智能網(wǎng)絡(luò)可記錄原始數(shù)據(jù)、特征數(shù)據(jù)、狀態(tài)評估和故障診斷結(jié)果，實現(xiàn)車地數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，提供車載云平臺與地面數(shù)據(jù)集成與處理平臺的信息交互。

2.3智能應(yīng)用

針對鐵路機務(wù)工作的需求，利用數(shù)據(jù)資源和數(shù)據(jù)分析平臺，在該系統(tǒng)應(yīng)用層面實現(xiàn)各種應(yīng)用功能，包括遠程監(jiān)視與下載、故障診斷與預(yù)警、智能分析與管理、機務(wù)檢修與管理、電子票、電子地圖、電子履歷、軟件遠程更新、檢修工單輔助生成、檢修工位預(yù)排、故障調(diào)查分析、人員信息管理、視頻監(jiān)視、優(yōu)化操縱及能量管理等。各智能應(yīng)用系統(tǒng)統(tǒng)一調(diào)用地面數(shù)據(jù)集成和處理資源，并通過云服務(wù)平臺向用戶提供服務(wù)。

2.4大數(shù)據(jù)助力機車走行部PHM應(yīng)用

機務(wù)車載大量的數(shù)據(jù)，目前主要實現(xiàn)了簡單的狀態(tài)告警，并沒有給出針對性的建議，需要人工打開系統(tǒng)靠個人經(jīng)驗去分析下一步應(yīng)該做什么。目前，大多數(shù)系統(tǒng)都還處于“半自動”狀態(tài)，仍然需要大量的人工操作和分析。機車走行部健康智能管理系統(tǒng)，改變了上述的數(shù)據(jù)分析現(xiàn)狀，實現(xiàn)了車載走行部數(shù)據(jù)的深度挖掘。機車走行部健康智能管理系統(tǒng)，面向的用戶主要分為三類：機車檢修人員、數(shù)據(jù)分析人員和機務(wù)段管理人員，他們的需求分別如下：

（1）機車檢修人員：通過機車走行部狀態(tài)信息和監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析結(jié)果和建議，做出相應(yīng)的檢修決策和計劃;

（2）數(shù)據(jù)分析人員：具備數(shù)據(jù)完整性查詢功能，能夠從不同維度查詢到配屬機車走行部的歷史數(shù)據(jù)和檢修信息，結(jié)合自身經(jīng)驗以及系統(tǒng)分析結(jié)果，給出更加合理的檢修建議;

（3）機務(wù)段管理人員：可以直觀有效的對各線路機車走行部健康狀態(tài)進行跟蹤，及時處理各類問題，確保安全。

基于以上需求，機車走行部健康智能管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)了如下三個方面的功能：

（1）盡量減少人工分析，降低數(shù)據(jù)分析人員專業(yè)性要求，提高分析準確度，自動分析本趟數(shù)據(jù)，有報警時給出處置建議;

（2）建立機車走行部數(shù)字孿生模型，反映機車走行部當前的健康狀態(tài)，定期深度分析歷史數(shù)據(jù)，預(yù)測機車走行部各部件壽命;

（3）提供決策支撐依據(jù)，為制定門限值提供依據(jù)，如根據(jù)車型、速度等級分階段設(shè)置溫升門限值，并為周期保養(yǎng)提供支撐依據(jù)。

2.5大數(shù)據(jù)助力實現(xiàn)走行部“狀態(tài)修”

大數(shù)據(jù)系統(tǒng)可以完成對軸承、齒輪、踏面等關(guān)鍵部位的健康狀態(tài)評估，用來輔助支撐維修計劃的制定和調(diào)整，也就是通常所說的“狀態(tài)修”。利用剩余壽命預(yù)測模型描述診斷對象全壽命周期，同時考慮診斷對象當前健康狀態(tài)，對診斷對象的剩余使用時間、剩余使用里程進行判斷，給出預(yù)測結(jié)論，輔助現(xiàn)場開展備品備件、維修計劃等工作。修程修制的優(yōu)化是一個循序漸進的過程，走行部PHM的應(yīng)用為優(yōu)化走行部的修程修制提供科學的依據(jù)和切實可行的方案。雖然，在短時間內(nèi)很難評估走行部PHM所能帶來的經(jīng)濟效益，相信隨著應(yīng)用的逐步深入，會逐步提升運維效率，減少不必要的維修計劃，降低運維成本。

2.6ICT基礎(chǔ)設(shè)施應(yīng)用，助力機輛智能運維快速落地

ICT是指信息和通信技術(shù)。ICT是實現(xiàn)現(xiàn)代計算的基礎(chǔ)設(shè)施和組件。無論是效率提升還是修程修制的優(yōu)化，都是基于新技術(shù)實現(xiàn)對數(shù)據(jù)更加高效的采集、更加智能的分析或者更加深入的挖掘。而為了更好地“駕馭”這些新技術(shù)，需要一個平臺對各種數(shù)字化技術(shù)能力進行統(tǒng)一管理，這就是“ICT基礎(chǔ)設(shè)施”的重要價值體現(xiàn)。融合多種技術(shù)，實現(xiàn)信息資源和能力的按需調(diào)用，降低對技術(shù)駕馭的復(fù)雜度。從過去一個應(yīng)用需要從多個組件能力分別獲取，變成現(xiàn)在通過平臺能力整體打包封裝，基于業(yè)務(wù)應(yīng)用優(yōu)化組合，統(tǒng)一接口，按需調(diào)用。最終實現(xiàn)融合數(shù)據(jù)、標準統(tǒng)一，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高效共享，構(gòu)建彈性擴展、統(tǒng)一協(xié)同的數(shù)據(jù)底座、持續(xù)沉淀數(shù)據(jù)資產(chǎn)。

3提升大數(shù)據(jù)在鐵路機務(wù)系統(tǒng)中應(yīng)用的策略

（1）要做好網(wǎng)絡(luò)安全管理，構(gòu)建安全的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，采用網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全部件技術(shù)，并建立相關(guān)的法律標準，保障機務(wù)系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)不受外部因素的威脅。（2）要采用安全的操作系統(tǒng)技術(shù)，也可以采用安全部件技術(shù)，增強操作系統(tǒng)的安全性。機務(wù)系統(tǒng)的操作系統(tǒng)安全模型最好采用MAC模型，既不準上讀也不準下寫，對于需要高信息安全的領(lǐng)域中用戶，可以選擇B類安全標準的數(shù)據(jù)庫，增強數(shù)據(jù)庫的安全級別。（3）要采用信息安全技術(shù)和信息安全策略，做好信息安全管理工作，保護數(shù)據(jù)庫的安全。（4）要保證系統(tǒng)運行環(huán)境的安全性，重視日常環(huán)境安全、設(shè)備安全和媒體安全，采取實體安全策略，同時做好突發(fā)事件的環(huán)境安全保護，應(yīng)對突發(fā)事件運行安全策略。（5）還要通過組織與行政的安全管理來規(guī)范人的思想意識和行為，從而保障機信息系統(tǒng)的安全，同時，還要制定出各種規(guī)章制度來加以約束和維護。

4結(jié)束語

隨著我國大數(shù)據(jù)建設(shè)的全面推進和迅猛發(fā)展，鐵路機務(wù)系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)應(yīng)用方面也一定會不斷取得創(chuàng)新性的豐碩成果，應(yīng)用大數(shù)據(jù)平臺不斷推動鐵路機務(wù)向數(shù)字化、智能化的方向轉(zhuǎn)型升級。

參考文獻：

[1]王同軍.中國鐵路大數(shù)據(jù)應(yīng)用頂層設(shè)計研究與實踐[J].中國鐵路，2017（01）：8-16.

[2]史天運，馬小寧.鐵路大數(shù)據(jù)平臺總體方案及關(guān)鍵技術(shù)研究[J].鐵路計算機應(yīng)用，2016.

[3]馬小寧，李平，史天運.鐵路大數(shù)據(jù)應(yīng)用體系架構(gòu)研究[J].鐵路計算機應(yīng)用，2016.

[4]莊紅男.大數(shù)據(jù)驅(qū)動的鐵路統(tǒng)計綜合信息體系研究及應(yīng)用[D].北京交通大學，2016.

[5]陳敏偉.大數(shù)據(jù)技術(shù)在鐵路貨運電子商務(wù)系統(tǒng)中的基本應(yīng)用研究[D].西南交通大學，2015.