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道岔工电结合部主动运维系统设计与实现

史维峰, 靳晓楠, 唐伟, 郝贵才, 张金星

史维峰, 靳晓楠, 唐伟, 郝贵才, 张金星. 道岔工电结合部主动运维系统设计与实现[J]. 铁路计算机应用, 2024, 33(6): 74-78. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.06.12
引用本文: 史维峰, 靳晓楠, 唐伟, 郝贵才, 张金星. 道岔工电结合部主动运维系统设计与实现[J]. 铁路计算机应用, 2024, 33(6): 74-78. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.06.12
SHI Weifeng, JIN Xiaonan, TANG Wei, HAO Guicai, ZHANG Jinxing. Active operation and maintenance system for turnout of track and communication and signaling combined section[J]. Railway Computer Application, 2024, 33(6): 74-78. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.06.12
Citation: SHI Weifeng, JIN Xiaonan, TANG Wei, HAO Guicai, ZHANG Jinxing. Active operation and maintenance system for turnout of track and communication and signaling combined section[J]. Railway Computer Application, 2024, 33(6): 74-78. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.06.12

道岔工电结合部主动运维系统设计与实现

基金项目: 中国铁道科学研究院集团有限公司科研开发基金项目(2022YJ286)
详细信息
    作者简介:

    史维峰,高级经济师

    靳晓楠,工程师

  • 中图分类号: U216.66 : TP39

Active operation and maintenance system for turnout of track and communication and signaling combined section

  • 摘要:

    针对道岔工电结合部设备维护的难点和管理的薄弱环节,设计并研发了道岔工电结合部主动运营维护(简称:运维)系统,阐述了系统架构和关键技术,实现了检测监测数据归集、设备状态评价和作业验收等功能。现场实际试用情况表明,该系统可打通工务、电务专业在结合部设备管理中的信息孤岛,实现多专业运维管理过程中的相互协调,主动推送设备维修作业方案,辅助设备管理部门优化生产组织,提高道岔工电结合部设备维修质量和效率。

    Abstract:

    In response to the difficulties and weak links in equipment maintenance and management of the turnout of track and communication and signaling combined section, this paper designed and developed an active operation and maintenance system for the turnout of track and communication and signaling combined section, elaborated on the system architecture and key technologies, and implemented functions such as collecting detection and monitoring data, evaluating equipment status, and verifying operation. The actual on-site trial situation shows that the system can break through the information silos of track department and communication and signaling department in the equipment management of the combined section, implement mutual coordination in the operation and maintenance management process of multiple specialties, actively push equipment maintenance operation plans, assist the equipment management department in optimizing production organization, and improve the quality and efficiency of equipment maintenance in the turnout of track and communication and signaling combined section.

  • 道岔作为轨道间的连接和转换设备,是行车设备中重要的基础设备,由工务、电务部门共同维修管理,存在工电结合部设备互相牵涉、互为影响的问题[1],是工务、电务日常维修工作中的重点和难点。由于道岔结构复杂、工作条件恶劣,是列车运行中最易发生故障的部位之一,特别是高速铁路行车密度大,对道岔的质量和安全要求更为严格,其安全性和可靠性直接影响着列车的正常运营和乘客的人身安全[2]

    道岔相关维护系统经过多年发展,已经实现了设备管理、检测监测、生产组织等3个应用层面的信息系统建设。设备管理方面主要有工务管理信息系统(PWMIS)[3],实现对道岔及相关基本台账信息的管理,建立设备资产档案,规范化管理设备资产信息;检测监测方面主要有信号集中监测系统[4-5]、道岔缺口监测系统[6]、道岔转换监测系统[7]等,实现对道岔转换力、动作电流、转换阻力及表示缺口的检测监测[8-9];生产组织方面主要有工务安全生产管理[10]、电务安全生产管理、综合维修生产管理[11]等信息系统,均有相关功能辅助运营维护(简称:运维)单位进行道岔养修维护。

    基于对各在用道岔相关维护系统应用情况及站段、车间、班组道岔维护需求的充分调研,各系统在生产组织、数据统计汇总、可视化展示方面的功能在道岔运维方面都发挥了较大作用,但各系统相对独立。随着工电供一体化改革的推进和综合性站段的陆续成立,工务专业与电务专业之间缺少统一的管理平台,在一定程度上制约了资源共享,从而无法有效进行数据利用和分析,造成道岔工电结合部设备状态掌握不及时的情况,直接影响道岔维修效率。因而,亟需设计并研发满足道岔工电结合部管理需求的运维系统,提高专业间的信息共享及沟通效率,为道岔工电结合部设备的养护维修提供技术支撑。

    本文设计的道岔工电结合部主动运维系统(简称:本文系统)采用B/S架构,运行于铁路内部服务网,通过铁路外部服务网和专用通信网对相关检测监测数据进行归集,实现综合维修站段、车间、工区多级用户的应用。

    本文系统通过铁路大数据与人工智能平台接入综合维修生产管理信息系统的检测监测数据、生产数据,工务设备管理系统的线路车站数据、道岔设备台账数据,以及运输调度管理系统的天窗计划数据和地理信息系统(GIS,Geographic Information System)平台的地理信息数据,开展数据挖掘分析与应用,实现数据共享。其总体架构如图1所示。

    图  1  道岔工电结合部主动运维系统总体架构

    对各类数据进行管理,主要包括设备资产数据、各类检测监测数据、维修历史数据和其他外部数据等。通过网络传输层为平台服务层的应用提供数据资源。

    是数据资源层和平台服务层的纽带,其功能是将数据资源层的数据信息,通过铁路内/外部服务网和专用通信网等传输方式,及时安全传输至平台服务层,为平台服务层的数据归集和共享奠定基础。

    包括数据服务和业务服务。数据服务由数据中心、数据平台和数据治理组成,其中,数据中心依据系统的数据目录分类进行数据存储,主要包含设备、检测、病害、生产、风险等数据;数据平台为应用层提供数据分析、数据计算和业务协同服务;数据治理对各类数据进行采集、清洗、管理、存储等治理,以满足系统对数据质量的要求。业务服务包含用户中心、权限服务、报表服务和检索服务等4部分。其中,用户中心和权限服务将机构人员、功能权限等要素进行组件化,方便应用业务功能便捷调用和复用;报表服务和检索服务利用第三方中间件,并根据业务应用需求进行定制和优化,以支持可视化分析和全面检索。

    提供人机交互方式,实现检测监测数据归集、状态评价、作业方案、生产组织、作业验收、一岔一档等功能。

    根据站段、车间及班组各自的道岔运维管理需求,结合现场管理细则和流程,本文系统的主要功能包括检测监测数据归集、状态评价、作业方案生成、生产组织管理、作业验收、一岔一档等。

    研究道岔数据存储、采集频率、数据编码、数据结构、数据接入规范及接入方式,分类归集道岔工电结合部不同阶段、不同来源的多种检测监测数据信息,建立道岔工电结合部设备检查及病害标准字典库,实现道岔设备病害描述规范化、词条化、标准化采集,用具体数据反映设备现状。道岔工电结合部病害标准维护界面如图2所示。该功能为道岔工电结合部设备病害库管理提供原始数据来源,同时为综合分析道岔工电结合部设备状态评价提供数据支撑。

    图  2  道岔工电结合部病害标准维护界面

    道岔工电结合部的状态评价分为单项分析和综合评价。单项分析主要包括工务专业分析、电务专业分析、结合部分析,利用归集的动静态检测数据对点状病害进行分析,判断病害成因,明确工务、电务病害整治职责和边界;综合评价是以整组道岔作为一个单元,利用动静态检测监测数据,参照道岔工电结合部相关修程修制构建算法模型,对道岔单元进行量化评分。状态评价功能还可通过可视化方式展示分析,对病害进行全过程追溯。道岔设备状态分布如图3所示。

    图  3  道岔设备状态分布

    本文系统基于道岔工电结合部设备状态评价结果,结合设备病害评价等级,以站场为单位,生成并主动推送维修策略建议。

    本文系统结合病害与作业项目、作业项目与机具材料、工时定额、安全隐患、防范措施等关键要素,通过算法优化生成并智能推送道岔工电结合部作业方案。方案明确了整治作业项目、计划工时、机具材料、工作计划、作业内容、分组、作业小组负责人及成员分工、风险隐患等内容,工作人员在此基础上根据实际情况进行局部调整,即可完成作业方案及计划编制。作业方案功能清晰界定了工务、电务的职责分工,减少了维修整治后双方对自身设备反复调整情况的发生,节约人力、物力,提高工作效率。

    生产组织管理包含月计划、周计划、日计划等功能模块。结合作业方案的生成及推送机制,实现在月、周、日计划等功能模块中作业方案的快速引入与融合。同时,日计划功能可实现道岔工电结合部联合作业相关票据、派工单等信息的管理。在此基础上实现各类生产计划统计汇总功能。

    作业验收功能主要是通过对比道岔病害整治前后2个周期设备单元评分的变化情况,实现对状态修作业效果的自动评价分析。通过评价分析结果,智能研判病害整治情况,形成作业验收报告,辅助现场管理。同时将不合格内容纳入到新一轮的整治和验收流程。

    基于工电联合检查、分析、计划、作业、验收等一系列的管理过程,建立以道岔工电结合部为中心的生产数据档案,实现一岔一档。利用一岔一档功能可实时查询道岔工电结合部设备当前信息,追溯设备历史作业、病害、更换记录等信息。一岔一档功能界面如图4所示。

    图  4  一岔一档功能界面

    本文系统利用归集的检测监测数据,提出影响道岔工电结合部状态的量化指标。建立道岔工电结合部设备状态动态评价模型,选择岔枕状态、尖轨降低值、静态几何尺寸、三道缝状态、道岔区段TQI(Track Quality Index)、水平加速度、垂直加速度、道岔缺口变化量等指标作为评价项点;采用层次分析法确定各项指标权重系数;按照对应扣分规则扣除应减分值,得到各项点的扣分值;并通过加权计算每组道岔在相同日期范围内的总扣分值。该评价方法以每组道岔为评价单元开展道岔工电结合部单元量化计算,实现道岔工电结合部设备质量由定性评价到定量评价的转化。该量化指标可反映出道岔工电结合部整体状态的优良程度,辅助维修决策的制定。

    本文系统以道岔工电结合部设备为核心,以安全生产过程管理为主线,建立以病害为驱动的作业项目与各类生产要素间的逻辑关系。支持检测检查病害数据的实时录入,并将这些数据纳入统一的病害库中,通过对病害数据的状态分析、车间分析,自动生成融合道岔工电结合部单元量化评价的主动维修作业方案;再结合月、周、日计划等管理功能,在统一天窗下对生产计划、作业机具、作业方案、安全防护等进行编排与平衡,维修计划完成回单,验收合格后,自动销号该维修任务,并将其纳入历史记录中,实现道岔结合部检查—分析—整治—验收的闭环管理,具体闭环管理流程如图5所示。

    图  5  道岔工电结合部生产闭环管理流程

    本文设计的道岔工电结合部主动运维系统于2023年6月在某铁路局集团有限公司综合性站段进行试点应用,运行效果良好,取得的应用效果如下。

    (1)解决了道岔工电结合部长期以来通过纸质单据交接、与工电部门信息沟通不及时的问题,实现了信息共享,规范了检测监测数据的运用,提高了数据质量,通过生产组织日计划功能实现了工单票据的电子化。

    (2)通过道岔工电结合部设备状态动态量化评价技术的应用,更加清晰地显示道岔工电结合部设备状态,支撑实现预防性维修和精准维修,为管理人员提供更准确的维修决策依据。

    (3)通过本文系统,清晰界定维修职责,更高效地制定设备养护维修作业方案,根据道岔工电结合部设备状态评价结果,自动生成维修作业方案,联动维修资源(人、机、料等),科学辅助维修生产决策,提高生产效率。

    道岔工电结合部主动运维系统综合运用动/静态检测监测数据,辅助开展数据归集、设备状态动态评价、主动运维管理、预防性维修决策,实现道岔工电结合部设备检查—分析—整治—验收的闭环管理。随着本文系统的运用和数据不断积累,在数据采集方式、模型优化和系统功能灵活性方面还有优化提升空间。未来可通过数据的不断积累,建立维修知识库,利用大数据分析技术进一步提升道岔工电结合部运维管理的智能化程度,助力道岔工电结合部运维方式从传统运维向主动运维转变。

  • 图  1   道岔工电结合部主动运维系统总体架构

    图  2   道岔工电结合部病害标准维护界面

    图  3   道岔设备状态分布

    图  4   一岔一档功能界面

    图  5   道岔工电结合部生产闭环管理流程

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  • 期刊类型引用(1)

    1. 张重. SC350型道岔电务维护典型问题分析探讨. 铁路通信信号工程技术. 2025(04): 117-121 . 百度学术

    其他类型引用(0)

图(5)
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  • 收稿日期:  2024-02-22
  • 网络出版日期:  2024-06-27

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