LKJ 設(shè)備入庫檢測管理系統(tǒng)設(shè)計及應(yīng)用

麒鐵軍

（中國鐵路北京局集團有限公司工電檢測所監(jiān)控裝置檢測所 北京 100000）

0 引言

傳統(tǒng)的列車運行監(jiān)控裝置（train operation control system， LKJ）設(shè)備質(zhì)量檢測分析工作流程為：電務(wù)段車載設(shè)備車間管理人員獲知機車入庫信息后，安排檢修人員上車進行LKJ 設(shè)備標準化檢測作業(yè)（簡稱“LKJ 設(shè)備檢測”），檢測合格后手工填寫“車載設(shè)備檢測合格證”（簡稱“合格證”），手工轉(zhuǎn)儲LKJ 文件（包括機車運行記錄文件和入庫機車LKJ 設(shè)備標準化檢測作業(yè)文件），并通過客戶端上傳到文件服務(wù)器。 地面分析人員通過查詢終端訪問文件服務(wù)器，查看LKJ 文件內(nèi)容，人工進行LKJ 設(shè)備運用質(zhì)量分析，發(fā)現(xiàn)問題后通知檢修人員上車排查、解決問題并銷記，同時查看入庫機車LKJ 設(shè)備標準化檢測作業(yè)文件（簡稱“入庫檢測文件”），復(fù)核檢測工作是否完成。

上述檢測作業(yè)及分析復(fù)核模式，在程序上紛繁復(fù)雜，作業(yè)過程基本依靠人工方式進行卡控，不僅耗費時間長，還存在較大隱患［1］：存在作業(yè)者漏檢漏測，甚至跨部門跨工種代檢測的情況，手工書寫合格證容易出現(xiàn)筆誤、內(nèi)容涂改、簽章不規(guī)范等諸多問題；LKJ 文件人工轉(zhuǎn)儲、分析效率低、作業(yè)時間長。 上述情況導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常滯后，對入庫檢測作業(yè)完成情況的復(fù)核效率低，人工分析易發(fā)生漏項等問題，嚴重影響LKJ 設(shè)備檢測工作質(zhì)量，給行車安全帶來隱患。

1 系統(tǒng)研發(fā)目標

為解決傳統(tǒng)檢測作業(yè)模式帶來的問題，需要變革人工轉(zhuǎn)儲、上傳、分析LKJ 文件的工作方式，本文提出研發(fā)“LKJ 設(shè)備入庫檢測管理系統(tǒng)”，通過機車上既有的“列車運行狀態(tài)信息系統(tǒng)車載設(shè)備”（簡稱“車載無線傳輸裝置”），連接站場內(nèi)部署的無線局域網(wǎng)絡(luò)（wireless local area network， WLAN），在檢修人員完成LKJ 設(shè)備檢測任務(wù)后，自動轉(zhuǎn)儲LKJ 數(shù)據(jù)文件，并遠程傳輸?shù)降孛娣?wù)器，通過配套地面應(yīng)用分析系統(tǒng)，實現(xiàn)對LKJ 文件的智能解析、分析，提取LKJ 設(shè)備異常信息，自動復(fù)核檢修人員的檢測工作完成情況，當確認設(shè)備質(zhì)量合格及檢測工作完成后，系統(tǒng)提供該入庫機車“合格證”打印功能。

通過使用“LKJ 設(shè)備入庫檢測管理系統(tǒng)”，可達到通過科技化手段提高工作效率、降低分析盲區(qū)、防止問題機車出庫、杜絕安全隱患的目標。

“LKJ 設(shè)備入庫檢測管理系統(tǒng)”由車載無線傳輸裝置、WLAN 通信傳輸網(wǎng)絡(luò)及地面應(yīng)用分析系統(tǒng)構(gòu)成。 如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)組成

機車入庫后進入站場內(nèi)WLAN 網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域，車載無線傳輸裝置與WLAN 網(wǎng)絡(luò)無線基站實現(xiàn)車-地數(shù)據(jù)鏈路自動匹配，將機車入庫信息上傳到地面系統(tǒng)，管理人員根據(jù)系統(tǒng)提示安排檢修人員上車作業(yè)，入庫檢測作業(yè)完成后，車載無線傳輸裝置自動采集LKJ 文件，并上傳到地面服務(wù)器。 地面應(yīng)用系統(tǒng)自動分析文件內(nèi)容，提取關(guān)鍵項點，向管理人員顯示文件中的LKJ 設(shè)備異常項點以及電務(wù)檢測工作完成情況等信息。

2 系統(tǒng)建設(shè)過程

為實現(xiàn)系統(tǒng)研發(fā)目標，系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)包括如下步驟：（1）在鐵路站場部署WLAN 基站，實現(xiàn)站場內(nèi)WLAN 網(wǎng)絡(luò)全覆蓋；（2）機車車頂加裝WLAN 天線，使車載無線傳輸裝置具備WLAN 網(wǎng)絡(luò)傳輸功能；（3）研發(fā)配套地面分析軟件，實現(xiàn)電務(wù)檢測工作全過程機控管理。

2.1 部署WLAN 基站

為建立完善、有效、可靠的車-地數(shù)據(jù)傳輸鏈路，需要實現(xiàn)站場內(nèi)WLAN 網(wǎng)絡(luò)全覆蓋，通過在多個電務(wù)段站場的現(xiàn)場勘查及試驗，作者總結(jié)鐵路站場WLAN 網(wǎng)絡(luò)部署需遵循如下原則：

（1）由于WLAN 天線覆蓋距離有限（不超過300 m），設(shè)置天線半徑應(yīng)不超過150 m。

（2）盡量選址站場周邊高大建筑物（距離地面6 ～10 m 的位置）上設(shè)置無線接入點（access point， AP）及天線，如：電務(wù)車間樓頂、入庫閘樓、洗車樓、機務(wù)運轉(zhuǎn)樓、檢修大庫、電務(wù)發(fā)碼樓等位置。

（3）室外WLAN 設(shè)備安裝選址要便于安裝人員操作及日常維護。

（4）保證220 V 電壓的可靠取電，并獲得確認取電許可。

（5）所有設(shè)備選型必須符合國家無線電管理委員會的規(guī)定。

（6）采用支持雙頻雙模的室外型AP 產(chǎn)品［2］，所有設(shè)備選擇同一家品牌產(chǎn)品，便于設(shè)備間互聯(lián)及調(diào)試。

本系統(tǒng)WLAN 設(shè)備選型覆蓋范圍在-20 ～70 DB 之間，選型時網(wǎng)橋、熱點、120°扇形天線和360°全向天線應(yīng)參考的技術(shù)參數(shù)如表1～表4 所示。

表1 網(wǎng)橋技術(shù)參數(shù)

表2 熱點技術(shù)參數(shù)

表3 120°扇形天線技術(shù)參數(shù)

表4 360°全向天線

2.2 機車車頂加裝WLAN 天線

在站場部署WLAN 基站后，還需要在機車頂加裝WLAN 天線，使得車載無線傳輸裝置具備WLAN 數(shù)據(jù)傳輸功能，在機車進入WLAN 覆蓋范圍后，采用基于IEEE 802.11 標準的無線局域網(wǎng)技術(shù)（目前廣泛運用的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)）［3］，實現(xiàn)車-地數(shù)據(jù)鏈路自動匹配。 車頂天線技術(shù)參數(shù)如表5 所示。

表5 車頂天線技術(shù)參數(shù)

數(shù)據(jù)傳輸鏈路建立后，車載無線傳輸裝置與地面服務(wù)器之間通過請求過程、啟動傳輸過程、文件內(nèi)容傳輸過程、結(jié)束過程［4］等4 個步驟，完成LKJ 文件的遠程傳輸，數(shù)據(jù)傳輸過程采用可靠傳輸協(xié)議，通過數(shù)字認證技術(shù)、數(shù)據(jù)加密傳輸技術(shù)和無回復(fù)重傳機制，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩浴㈨樞蛐?、完整性、可靠性，為入庫機車LKJ 文件的可靠轉(zhuǎn)儲提供技術(shù)保障。

2.3 研發(fā)配套地面分析軟件

在實現(xiàn)LKJ 文件無線傳輸?shù)幕A(chǔ)上，通過研發(fā)配套的地面應(yīng)用系統(tǒng)，實現(xiàn)從機車數(shù)據(jù)采集、遠程無線傳輸、分析處理、查詢檢索到生成各種業(yè)務(wù)報表的全自動化管理流程，取代傳統(tǒng)的人工轉(zhuǎn)儲、分析工作模式，杜絕LKJ 設(shè)備異常項點檢索及入庫檢測作業(yè)復(fù)核工作滯后、漏項、不到位等情況的發(fā)生。

3 系統(tǒng)功能

“LKJ 設(shè)備入庫檢測管理系統(tǒng)”主要功能包括：機車入庫自動識別、LKJ 監(jiān)控記錄文件自動下載、LKJ 入庫文件項點自動分析、銷記異常項點、LKJ 數(shù)據(jù)版本校核、入庫檢測工作完成情況復(fù)核及打印電子合格證等。

3.1 機車入庫自動提醒

當機車入庫進入WLAN 網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍后，車載無線傳輸裝置自動采集LKJ 設(shè)備中的機車型號等基本信息，并啟動連接WLAN 網(wǎng)絡(luò)機制，向地面服務(wù)器發(fā)送機車基本信息，地面應(yīng)用系統(tǒng)收到數(shù)據(jù)后在管理人員查詢終端發(fā)出聲光提示，提醒機車入庫并報出機車型號，實現(xiàn)對管理人員的入庫機車信息自動提醒。 管理人員收到提示后，即可安排檢修人員上車作業(yè)。

3.2 LKJ 文件自動下載

檢修人員上車完成檢測任務(wù)后，車載無線傳輸裝置自動轉(zhuǎn)儲LKJ 文件及目錄，通過WLAN 網(wǎng)絡(luò)遠程傳輸?shù)降孛娣?wù)器。 管理人員可通過訪問地面應(yīng)用系統(tǒng)實時查看已下載文件數(shù)量及每個文件的下載進度。 系統(tǒng)根據(jù)目錄判斷文件下載是否齊全、完整，若發(fā)現(xiàn)不完整或漏下載的文件，則通過WLAN 網(wǎng)絡(luò)向車載無線傳輸裝置發(fā)送針對問題文件的重新下載指令，直至確認文件下載齊全、完整后，系統(tǒng)采用語音方式通知管理人員，同時在查詢終端上相應(yīng)頁面顯示文件列表，提供查看文件詳細信息的功能。

3.3 LKJ 文件項點自動分析

地面應(yīng)用系統(tǒng)確認LKJ 文件下載工作完成后，自動解析、分析文件信息，依據(jù)設(shè)定的判斷邏輯，研判機車運行過程中出現(xiàn)的LKJ 設(shè)備質(zhì)量異常情況，當發(fā)現(xiàn)異常項點時，及時向管理人員發(fā)出聲光提醒，協(xié)助管理人員及早發(fā)現(xiàn)潛在故障點或隱患，并及時提醒設(shè)備檢修［5］。

系統(tǒng)預(yù)設(shè)的異常項點分為提示、預(yù)警、報警3 類，其中，提示項點9 項，包括：GPS 恢復(fù)定位、出庫、入庫、進入監(jiān)控、退出監(jiān)控、車站通過、車站停車、車站開車、20km 模式。

預(yù)警項點27 項，包括：TAX 信息異常、TAX 通信故障、TAX 信息恢復(fù)、TAX 通信恢復(fù)、在途異常離線、庫內(nèi)長期離線、庫內(nèi)短時離線、離線通信恢復(fù)、GPS 長期無定位、GPS 恢復(fù)定位、車載無線傳輸設(shè)備GPS 定位無效、車載無線傳輸設(shè)備GPS 定位恢復(fù)、WLAN 接入網(wǎng)絡(luò)、WLAN 接入服務(wù)器、WLAN 沒有接入網(wǎng)絡(luò)、WLAN 沒有接入服務(wù)器、通信故障、途中超速、途中卸載、途中常用、途中緊急、途中柴油機停機、途中柴油機超速、區(qū)間停車、區(qū)間開車、常用緩解、通信恢復(fù)。

報警項點59 項，包括：A／B 通信版故障、A／B 擴展通信版故障、A／B 信息處理板故障、A／B 通信版故障恢復(fù)、A／B 擴展通信版故障恢復(fù)、A／B 信息處理板故障恢復(fù)、車載無線傳輸設(shè)備GPS 故障、車載無線傳輸設(shè)備GPS 通信故障、車載無線傳輸設(shè)備WLAN 故障、車載無線傳輸設(shè)備GPS 故障恢復(fù)、車載無線傳輸設(shè)備GPS 通信恢復(fù)、車載無線傳輸設(shè)備WLAN 故障恢復(fù)、途中管壓為零、監(jiān)控板通信故障、監(jiān)控板通信恢復(fù)、LKJ 時間誤差大、LKJ 時間恢復(fù)、恢復(fù)雙機、主備切換、單機運行、速度通道異常、信號異常、限速突降、速度抖動、管壓抖動、缸壓抖動、在途機車號異常、在途輪徑異常、在途輪徑正常、A／B 監(jiān)控板故障、A／B模擬入故障、A／B 數(shù)字入故障、A／B 工況入故障、A／B 數(shù)字出故障、A／B 模塊故障、A／B 監(jiān)控板恢復(fù)、A／B 模擬入恢復(fù)、A／B 數(shù)字入恢復(fù)、A／B B 工況入恢復(fù)、A／B 數(shù)字出恢復(fù)、A／B 模塊恢復(fù)。

3.4 銷記異常項點

當?shù)孛鎽?yīng)用系統(tǒng)發(fā)出LKJ 設(shè)備異常情況報警后，針對每條報警信息，系統(tǒng)提供與之相關(guān)的LKJ 文件詳細信息查詢功能，為管理人員初步研判異常情況發(fā)生原因及性質(zhì)提供分析依據(jù)，以便盡快安排檢修人員上車處理。 當異常情況處理完成后，管理人員可在系統(tǒng)中針對該項點記錄簽署處理意見，填寫處理結(jié)果，提交后即可在系統(tǒng)中銷記該項點，從而實現(xiàn)異常項點從發(fā)現(xiàn)、處理、解決到最后銷記的全過程機控管理。

3.5 入庫檢測工作完成情況復(fù)核

地面系統(tǒng)對LKJ 文件中的入庫檢測文件進行分析，自動解析并提取電務(wù)檢測項點，包括緊急制動、常用制動、鍵盤I 檢測、鍵盤II 檢測、A／B 機切換、校時、信號燈等，根據(jù)系統(tǒng)預(yù)設(shè)的檢測作業(yè)復(fù)核標準，判斷該檢修人員檢測工作是否按規(guī)定完成。 如未按規(guī)定完成檢測工作，則系統(tǒng)在管理人員查詢終端發(fā)出聲光報警，提醒管理人員及時安排檢修人員再次上車進行檢測作業(yè)。

3.6 LKJ 數(shù)據(jù)版本校核

系統(tǒng)在讀取并解析LKJ 文件的過程中，提取文件頭部分的LKJ 數(shù)據(jù)版本信息，并與系統(tǒng)中存儲的由電務(wù)段車載科發(fā)布的該機車最新?lián)Q裝計劃做比對，如發(fā)現(xiàn)版本信息比對結(jié)果不一致，則在查詢終端發(fā)出聲光報警，提醒管理人員安排檢修人員按要求上車換裝LKJ 設(shè)備數(shù)據(jù)。 換裝工作完成后，車載無線傳輸裝置再次下載并傳輸最新LKJ 文件，由地面系統(tǒng)提取LKJ 數(shù)據(jù)版本信息與換裝計劃進行比對，完成版本校驗工作，直至比對結(jié)果合格為止。

3.7 打印電子合格證

管理人員通過登錄地面應(yīng)用系統(tǒng)，可按時間查詢?nèi)霂鞕C車LKJ 文件轉(zhuǎn)儲分析結(jié)果，對于已經(jīng)完成LKJ 設(shè)備檢測工作且在文件分析工作中未發(fā)現(xiàn)異常項點，或發(fā)現(xiàn)異常項點但已經(jīng)解決問題，并在系統(tǒng)中完成銷記的機車，系統(tǒng)在查詢終端提供打印合格證功能。 打印合格證的機車可正常出庫。

4 系統(tǒng)應(yīng)用情況

目前，“LKJ 設(shè)備入庫檢測管理系統(tǒng)”已在多個電務(wù)段完成地面部署，機車車頂天線加裝工作也在有序進行，相關(guān)電務(wù)段已實現(xiàn)入庫機車LKJ 監(jiān)控記錄文件100%自動轉(zhuǎn)儲和實時分析。

系統(tǒng)的應(yīng)用大大減輕了電務(wù)段車載設(shè)備車間入庫機車LKJ 設(shè)備檢測工作的工作量，機車LKJ 文件轉(zhuǎn)儲、傳輸、分析所需時長比傳統(tǒng)依靠人工作業(yè)所需時長（超過30 min）減少96%以上，有效壓縮了機車入庫檢測作業(yè)時間，提高了機車周轉(zhuǎn)率。 自動化的檢測作業(yè)管理模式，可以使LKJ 設(shè)備檢修工作分析、管理崗位的工作人員數(shù)量減少至原來的40%，大大節(jié)省了人力資源。

相比傳統(tǒng)工作流程，系統(tǒng)分析LKJ 設(shè)備異常項點結(jié)果準確及時，克服了人工檢索分析不到位、漏項、不能及時發(fā)現(xiàn)LKJ 設(shè)備安全隱患的問題，到目前為止，應(yīng)用該系統(tǒng)的單位未發(fā)生因檢查測試不到位造成設(shè)備故障的情況，實現(xiàn)了機車LKJ 設(shè)備檢修工作安全穩(wěn)定的良好局面。

綜上所述，“LKJ 設(shè)備入庫檢測管理系統(tǒng)”通過引進先進的技術(shù)手段，降低電務(wù)段工作人員勞動強度，提高LKJ設(shè)備檢修工作效率，有效解決因人工分析出現(xiàn)錯漏、時效性低而導(dǎo)致質(zhì)量分析存在隱患的問題，實現(xiàn)LKJ 設(shè)備安全質(zhì)量風(fēng)險及時預(yù)警、設(shè)備隱患超前防控的目標，全面提升LKJ 設(shè)備安全控制質(zhì)量和設(shè)備管理水平，對確保設(shè)備質(zhì)量常態(tài)優(yōu)秀、保障機車運行安全具有積極意義。