鐵路專用線信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

吳 曉

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031）

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鐵路專用線信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

吳 曉

（中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031）

根據(jù)鐵路專用線運(yùn)營管理特點(diǎn)，對(duì)其進(jìn)行信息系統(tǒng)需求分析，并以成都鐵路局管轄范圍內(nèi)某石油企業(yè)專用線為例，對(duì)鐵路專用線幾個(gè)典型信息系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)要的分析介紹，總結(jié)值得關(guān)注的幾個(gè)工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)，希望能為今后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供參考。

鐵路專用線；信息系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

1　概述

鐵路專用線作為國家鐵路或者其他鐵路線路接軌的岔線，一般由企業(yè)投資使用，鐵路局代為管理。因此，專用線信息系統(tǒng)既要考慮專用線為企業(yè)服務(wù)的特性，同時(shí)也要保證其作為主干鐵路分支的運(yùn)營管理特性。目前，由于尚未形成全套完整、成熟的專用線鐵路信息系統(tǒng)規(guī)范用于指導(dǎo)工程設(shè)計(jì)，各個(gè)鐵路局根據(jù)自身管理的需要，結(jié)合多年專用線運(yùn)營管理的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)其管轄范圍內(nèi)的專用線進(jìn)行不同方式的信息系統(tǒng)建設(shè)。本文以成都鐵路局管轄范圍內(nèi)的某石油企業(yè)專用線為例，對(duì)鐵路專用線信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析探討，希望能為今后類似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)提供借鑒和參考。

2　鐵路專用線信息系統(tǒng)需求分析

鐵路專用線信息系統(tǒng)需求主要包含運(yùn)輸組織、貨運(yùn)營銷及經(jīng)營管理領(lǐng)域。

在運(yùn)輸組織領(lǐng)域，鐵路貨物運(yùn)輸?shù)拇蟛糠盅b卸車作業(yè)是在專用線完成，專用線的站調(diào)、貨調(diào)、現(xiàn)車、貨票、十八點(diǎn)統(tǒng)計(jì)等信息關(guān)系到專用線及主干線路的運(yùn)輸組織安排是否合理及高效，因此，有必要將專用線相關(guān)貨運(yùn)信息納入路局的貨物運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)（FTMS）統(tǒng)一管理。

在貨運(yùn)營銷及經(jīng)營管理領(lǐng)域，鐵路運(yùn)輸?shù)拇蟛糠中盾囎鳂I(yè)是在專用線（專用鐵路）上完成的，加強(qiáng)對(duì)卸車作業(yè)時(shí)間的監(jiān)管控制，是加速鐵路貨車周轉(zhuǎn)的重要環(huán)節(jié)，而對(duì)由托運(yùn)人組織的裝車質(zhì)量監(jiān)管、檢查，則是專用線貨運(yùn)作業(yè)的工作重點(diǎn)。因此，對(duì)專用線路企交接采用信息化管理將有效提高整個(gè)專用線鐵路運(yùn)輸?shù)慕?jīng)營管理效率，專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)置，則能夠在專用線交接、裝卸作業(yè)過程中為人員及貨物安全提供重要保障。

3　鐵路專用線信息系統(tǒng)案例分析

以成都鐵路局管轄范圍內(nèi)的某石油企業(yè)專用線為例，其運(yùn)輸組織及交接模式為該企業(yè)從西北某油田組織整列成品油罐車運(yùn)行至接軌站，由本務(wù)機(jī)車直接送入工廠站，在工廠站卸車線進(jìn)行車輛交接，然后由業(yè)主組織卸車，卸完后的空車整列牽引至接軌站到發(fā)線進(jìn)行發(fā)車送回。

根據(jù)該專用線運(yùn)營特點(diǎn)及管理需求，信息系統(tǒng)設(shè)置貨物運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)（FTMS）、專用線貨運(yùn)安全監(jiān)控及交接管理系統(tǒng)、專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全監(jiān)控系統(tǒng)。

3.1貨物運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)

該系統(tǒng)具備現(xiàn)車管理、技術(shù)作業(yè)大表管理、卸車預(yù)報(bào)、十八點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、確報(bào)管理、貨票等功能。在接軌站和工廠站為該專用線新增的貨運(yùn)員、車站值班員等崗位定員增設(shè)FTMS終端，工廠站FTMS終端通過通信光纜的2芯接入接軌站既有FTMS系統(tǒng)，利用接軌站既有FTMS路由器通過鐵路通信傳輸系統(tǒng)提供2 Mb/s通道，接入成都鐵路局信息中心。

3.2專用線貨運(yùn)安全監(jiān)控及交接管理系統(tǒng)

3.2.1系統(tǒng)構(gòu)成

該系統(tǒng)主要由車號(hào)識(shí)別及計(jì)時(shí)、貨車裝載狀態(tài)監(jiān)控、專用線交接管理3部分組成。

車號(hào)識(shí)別及計(jì)時(shí)：配置車號(hào)微波發(fā)射天線及車號(hào)自動(dòng)讀出裝置等。通過讀取列車車號(hào)，準(zhǔn)確掌握進(jìn)出專用線（鐵路）的車輛進(jìn)線和出線時(shí)間，便于路局對(duì)企業(yè)的貨車使用費(fèi)結(jié)算。

貨車裝載狀態(tài)監(jiān)控：配置1080P攝像機(jī)、光纖收發(fā)器、照明裝置等。貨車裝載狀態(tài)監(jiān)控通過磁鋼傳感器觸發(fā)，在列車經(jīng)過時(shí)，自動(dòng)監(jiān)視貨車兩端的車門、頂部狀態(tài)并抓拍圖像。圖像文件作為貨車使用及裝載狀態(tài)的依據(jù)，便于與企業(yè)間的交接，可作為歷史記錄資料調(diào)用查看。

專用線交接管理：配置計(jì)算機(jī)、交換機(jī)、UPS電源等。專用線交接管理計(jì)算機(jī)完成對(duì)進(jìn)出專用線（鐵路）的車輛進(jìn)線和出線時(shí)間的交接，自動(dòng)核算出貨車延長費(fèi)、延長時(shí)間的結(jié)算。因該專用線在工廠站側(cè)交接，交接管理計(jì)算機(jī)等設(shè)備均設(shè)置在工廠站貨運(yùn)辦公用房?jī)?nèi)。

3.2.2外部設(shè)備

在專用線路企交接點(diǎn)，架設(shè)塔架安裝4個(gè)高清攝像機(jī)（1080P）和LED照明設(shè)備、車號(hào)識(shí)別裝置、車輛通過判別裝置。車號(hào)數(shù)據(jù)信號(hào)和數(shù)字視頻信號(hào)通過光纖收發(fā)器轉(zhuǎn)為光信號(hào)后，經(jīng)過8芯單模光纜傳到工廠站信息機(jī)房。

3.2.3室內(nèi)設(shè)備

在工廠站信息機(jī)房設(shè)置二層交換機(jī)、光纖收發(fā)器等設(shè)備。在工廠站貨運(yùn)辦公室設(shè)置2臺(tái)交接管理終端、1臺(tái)圖像處理計(jì)算機(jī)終端、1套指紋識(shí)別儀和1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)打印機(jī)。

3.2.4系統(tǒng)與FTMS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)

根據(jù)提取出來的車號(hào)，與FTMS匹配相對(duì)應(yīng)的貨品和到發(fā)站等信息，存入數(shù)據(jù)庫后實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享與使用。

3.3專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)

該系統(tǒng)主要對(duì)調(diào)車、裝卸作業(yè)過程進(jìn)行監(jiān)控，確保專用線調(diào)車及貨物裝卸的作業(yè)安全。

工廠站增設(shè)前端設(shè)備，采用有線與無線結(jié)合的視頻采集方式，視頻采集點(diǎn)設(shè)置在出入站咽喉，信號(hào)、通信、信息機(jī)房，股道兩側(cè)及重點(diǎn)裝卸車作業(yè)區(qū)域。其中，信號(hào)、通信、信息機(jī)房，工廠站出入咽喉，接軌站與工廠站接軌道岔咽喉等區(qū)域，采用有線視頻采集方式；工廠站站場(chǎng)裝卸車作業(yè)區(qū)域采用無線視頻采集方式獲取視頻信息。

工廠站的編碼器、交換機(jī)及UPS電源等設(shè)備設(shè)置在工廠站通信機(jī)械室，利用通信光纜中的2芯接入接軌站通信機(jī)械室既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，接軌站既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)至視頻區(qū)域節(jié)點(diǎn)的通信通道維持不變。

新增視頻監(jiān)控微機(jī)終端設(shè)置在接軌站和工廠站的貨運(yùn)辦公室、值班室等處。接軌站既有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備在5年前設(shè)置，考慮該專用線接入時(shí)，系統(tǒng)設(shè)備已經(jīng)老舊需要更換，因此，在該專用線工程中新設(shè)服務(wù)器、存儲(chǔ)及網(wǎng)絡(luò)等后臺(tái)設(shè)備。

3.4危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全監(jiān)控系統(tǒng)

針對(duì)社會(huì)化協(xié)同過濾算法TrustSVD，本文通過引入目標(biāo)函數(shù)加擾策略[23]來實(shí)現(xiàn)對(duì)其的差分隱私保護(hù)，提出新算法DPTrustSVD.

該專用線主要是運(yùn)輸成品油、化工原料，品名屬于鐵路危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸范圍，按需設(shè)置危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全監(jiān)控系統(tǒng)。

在接軌站貨運(yùn)室和工廠站貨運(yùn)辦公室各設(shè)置1臺(tái)危險(xiǎn)貨物安全監(jiān)控系統(tǒng)終端，接入FTMS網(wǎng)絡(luò)，采用B/S方式登陸鐵路總公司危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸安全監(jiān)控服務(wù)器，登記、查詢、更新該專用線危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸信息。

4　值得關(guān)注的幾個(gè)工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)

4.1交接管理系統(tǒng)設(shè)備位置的選擇

專用線交接管理系統(tǒng)前端交接監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)備位置應(yīng)根據(jù)路局與企業(yè)交接點(diǎn)的設(shè)置位置來決定。目前，交接點(diǎn)主要設(shè)定在專用線工廠站入口或者接軌站與專用線的聯(lián)絡(luò)線接軌處。交接監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)備應(yīng)就近設(shè)置在交接點(diǎn)附近，光電纜就近接回接軌站或工廠站信息機(jī)房。同時(shí)，在設(shè)計(jì)中應(yīng)確保設(shè)備安裝點(diǎn)上方?jīng)]有架空線和回流線，且設(shè)備安裝點(diǎn)到接軌站或工廠站信息機(jī)房的徑路沒有難以逾越的障礙物。

專用線交接管理系統(tǒng)設(shè)置2臺(tái)用戶終端用于交接管理操作，分別由鐵路局和企業(yè)的交接工作人員使用。目前，鐵路局和企業(yè)辦理交接手續(xù)一般有3種工作方式：一是鐵路局和企業(yè)的交接工作人員同時(shí)在接軌站完成交接手續(xù)；二是鐵路局和企業(yè)的交接工作人員同時(shí)在工廠站完成交接手續(xù)；三是鐵路局的交接人員在接軌站辦公，而企業(yè)的交接人員在工廠站辦公，二者通過交接管理系統(tǒng)異地完成交接手續(xù)。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)提前明確路局和企業(yè)交接的工作方式以及工作人員的辦公地點(diǎn)，合理構(gòu)建局域網(wǎng)絡(luò)和設(shè)置交接管理系統(tǒng)用戶終端。

4.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及設(shè)備的選擇

專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)與之接軌的干線鐵路是否設(shè)置綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)計(jì)不同的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

如果接軌干線鐵路已設(shè)置有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)納入接軌干線的綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一管理及調(diào)用。建議將專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)作為綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的匯集點(diǎn)，接入接軌站I類或II類視頻節(jié)點(diǎn)，而不是將專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)單獨(dú)作為II類視頻節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)。這樣設(shè)計(jì)能有效節(jié)省投資，便于視頻監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)設(shè)備的統(tǒng)一維護(hù)，接軌站也可以更方便有效并且更低時(shí)延的調(diào)用專用線視頻圖像信息。

對(duì)于接軌干線鐵路沒有設(shè)置綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的專用線，為了便于專用線視頻監(jiān)控系統(tǒng)具備以后納入鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的條件，建議與鐵路綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)一樣采取視頻服務(wù)器+視頻編碼器+前端攝像機(jī)的系統(tǒng)架構(gòu)。同時(shí)，要求所選監(jiān)控設(shè)備在開放視頻編碼及控制編碼的相應(yīng)軟件接口后，能夠接入視頻區(qū)域中心操控平臺(tái)被統(tǒng)一調(diào)用及管理。

考慮到綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)的維護(hù)單位是電化處通信段，因此無論接軌干線是否設(shè)置有綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)，專用線的視頻監(jiān)控系統(tǒng)機(jī)柜及后端設(shè)備都優(yōu)先設(shè)置在通信機(jī)械室內(nèi)，當(dāng)通信機(jī)械室不具備設(shè)置條件時(shí)再考慮設(shè)置在信息機(jī)房。

4.3系統(tǒng)及網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的設(shè)定

在專用線信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，不建議將工廠站信息系統(tǒng)作為獨(dú)立系統(tǒng)設(shè)置，而是優(yōu)先考慮把專用線信息系統(tǒng)作為接軌站信息系統(tǒng)的延伸擴(kuò)展，將設(shè)置在工廠站的前端設(shè)備納入接軌站既有系統(tǒng)后臺(tái)，這樣能有效節(jié)省投資并便于接軌站對(duì)信息系統(tǒng)的統(tǒng)一維護(hù)管理。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中，工廠站和接軌站信息系統(tǒng)間的網(wǎng)絡(luò)宜作為局域網(wǎng)處理，可節(jié)省3層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資，簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化路由并減少網(wǎng)絡(luò)故障點(diǎn)。例如在本文案例中，工廠站和接軌站的視頻監(jiān)控系統(tǒng)分別設(shè)置二層交換機(jī)并通過光纜直連工作在同一局域網(wǎng)內(nèi)，具有以下優(yōu)點(diǎn)：首先，工廠站與接軌站視頻監(jiān)控系統(tǒng)直接利用光纜而非通信傳輸設(shè)備提供的傳輸通道連接，可以直接利用交換機(jī)百兆或千兆端口帶寬用于視頻數(shù)據(jù)傳輸而不受通信傳輸設(shè)備的端口帶寬限制，同時(shí)也避免了數(shù)據(jù)經(jīng)過通信傳輸設(shè)備帶來的延時(shí)；其次，在工廠站與接軌站之間使用二層而不是三層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接，可以減少設(shè)備投資，并降低因增加路由帶來的網(wǎng)絡(luò)效率損耗，因?yàn)橐蕴W(wǎng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率本身就優(yōu)于路由轉(zhuǎn)發(fā)效率；最后，工廠站和接軌站使用同一網(wǎng)段的IP地址，還可以減少因過細(xì)劃分子網(wǎng)造成的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址損耗。

5　結(jié)束語

本文對(duì)鐵路專用線信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析并總結(jié)了一些工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)。除了文中提及的幾個(gè)必要設(shè)置的專用線信息系統(tǒng)，在設(shè)計(jì)中可根據(jù)各專用線的不同特點(diǎn)及需求靈活增設(shè)信息系統(tǒng)。例如，對(duì)于日裝卸車對(duì)數(shù)及站場(chǎng)裝卸線數(shù)量較多的工廠站，為了使裝卸作業(yè)更加高效有序，可在工廠站增設(shè)貨物全過程運(yùn)輸監(jiān)控系統(tǒng)，在站場(chǎng)內(nèi)設(shè)置Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，為貨運(yùn)裝卸管理人員配置貨檢作業(yè)手持機(jī)，實(shí)時(shí)對(duì)裝卸作業(yè)過程進(jìn)行全過程記錄和管理；對(duì)于既有專用線加裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)或者工廠站站場(chǎng)內(nèi)暗埋有裝卸石油或化工等運(yùn)輸管道，不利于光電纜埋設(shè)時(shí)，可采用無線視頻攝像機(jī)進(jìn)行視頻采集，通過工廠站信息機(jī)房樓頂設(shè)置的無線網(wǎng)橋接入視頻監(jiān)控系統(tǒng)后臺(tái)；對(duì)于工廠站有集裝箱作業(yè)的專用線，可增設(shè)鐵路集裝箱運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)；對(duì)于工廠站有貨車篷布使用的專用線，可增設(shè)鐵路貨車篷布管理信息系統(tǒng)等。

隨著鐵路運(yùn)輸信息化建設(shè)不斷推進(jìn)，作為全路運(yùn)輸網(wǎng)信息系統(tǒng)重要神經(jīng)末梢，專用線信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)更應(yīng)該保持與時(shí)俱進(jìn)，為鐵路運(yùn)輸安全高效提供助力。

［1］鐵運(yùn)［2010］105號(hào) 鐵路危險(xiǎn)貨物辦理站、專用線（專用鐵路）貨運(yùn)安全設(shè)備設(shè)施暫行技術(shù)條件 ［S］.

［2］ TJ/KH011-2013 鐵路貨運(yùn)安全檢測(cè)監(jiān)控與管理系統(tǒng)總體技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］成鐵總工〔2011〕97號(hào) 加強(qiáng)專用線信息、視頻監(jiān)控等系統(tǒng)建設(shè)的通知［S］.

［4］成鐵總工〔2011〕590號(hào) 成都鐵路局綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)條件實(shí)施辦法（試行）和成都鐵路局綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)平臺(tái)技術(shù)條件（暫行）［S］.

Based on operation and management characteristics of railway special lines， the paper gives the information system requirements analysis. It takes a special line of an oil company in Chengdu Railway Administration as an example to introduce the several typical information systems for railway special lines and summarizes the key points in engineering design， hopefully providing reference for the design of similar projects in the future.

railway special line； information system； design

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.02.010

2014-09-02）