鐵路線路問題管理系統的設計與實現

陶 凱

（中國鐵道科學研究院 基礎設施檢測研究所，北京 100081）

鐵路線路問題管理系統的設計與實現

陶 凱

（中國鐵道科學研究院 基礎設施檢測研究所，北京 100081）

本文采用問題管理、過程方法和標準化管理等科學理念，采用業務場景驅動技術研發了鐵路線路問題管理系統，支持問題分類、分級精細管理，實現了問題處理關鍵環節的閉環監管，顯著提高了鐵路線路安全問題管理的工作效率和技術水平。

問題管理；過程方法；高速鐵路；安全管理

鐵路部門從新建高速鐵路聯調聯試開始，就對高速鐵路線路安全問題進行閉環管理，包括問題處理過程記錄和簡單查詢統計。問題范疇一般覆蓋設備質量病害、安全管理隱患和人員工作紀律等方面。隨著運營時間增長，涉及的檢測數據、病害問題種類和數量持續增加、生產管理職能角色多元，導致問題管理的復雜性和難度增大；以報表為主的傳統問題管理方式已經不能適應高速鐵路基礎設施養護維修管理的需要。

1 設計目標及理念

問題管理是一種新的管理思想，該理論認為問題本身不是問題，真正的問題是對待問題的態度和做法。問題管理的目的是預防問題、發現問題、分析問題、解決問題。其主要特征有以下幾點：（1）由個別部門或少數人員的管理,變為各職能部門、全員額的管理。（2）使管理的層次扁平化,把安全工作直接伸向基層一線,使存在的病害問題及時被發現,并迅速反饋到直接領導或決策層。（3）將問題的發現和處理變成一種經常性的活動和制度。最終實現對病害問題進行制度化的全方位、全時空、全過程的管理。

過程方法是使用一組實踐方法、技術和工具來策劃、控制和改進過程的效果、效率和適應性，包括過程策劃、過程實施、過程監測和過程改進4個部分，即PDCA循環4階段。過程方法為確定病害問題的合理修理時機和最佳處置措施提供支持，并可追溯問題的發現登記、責任單位、診斷分析、整修方案和質量驗收等重要環節，對作業質量驗收和評價給予重點關注。

標準化是指在經濟、技術、科學和管理等社會實踐中，對重復性的事物和概念，通過制訂、發布和實施標準等手段達到統一，以獲得最佳秩序和社會效益。標準化是實現科學管理和現代化管理的基礎。研究提出線路病害的標準化分類（代碼）和描述參數規范，以及問題處理過程監管環節的標準化建議，是構建“鐵路總公司-鐵路局-工務段”三級“鐵路線路問題管理系統”架構的充分必要條件。

場景驅動是指始終以軟件實際使用環境作為系統分析和設計的基礎，定義軟件開發過程和軟件功能及約束。與傳統方法比較，場景驅動在進行需求定義時，即決定產品的開發模式和運行模式，甚至決定產品的安裝、升級方式。場景驅動是保障軟件產品符合用戶需求的有效途徑。

為了滿足鐵路線路問題管理的安全、實時和高效等新需求，采用問題管理、過程方法和標準化管理等科學理念，業務場景驅動技術，研發了鐵路線路問題管理系統。系統由基礎平臺和業務功能組成，業務功能包括問題數據管理和問題處理監控；基礎平臺是系統各功能模塊運行的基礎，包括鐵路工務設備臺賬、檢測數據和業務參數的管理。此外，系統具備良好的擴張性，支持利用移動終端在作業現場登記問題，支持登記綜合分析評價得出線路質量不良單元，能夠為檢修作業計劃制定提供數據支持。

2 問題數據管理

系統支持對線路安全問題進行分類、分級和可視化管理。包括問題類型定義、問題描述參數，問題登記及分級，問題狀態與數量分布統計，問題合并、推送和可視化管理等。

2.1 問題分類定義

工務管理問題通常可以分為設備質量類問題和安全管理類問題，如圖1所示，頁面如圖2所示。設備質量問題是各類檢測、檢查和分析發現的需要關注的設備質量問題。安全管理類問題是可能導致運營安全隱患，需要閉環監控的管理類問題，不一定有對應的工務設備，如營業線外部施工侵害和綜合檢查發現的管理問題。

圖1 鐵路線路問題分類（建議）

圖2 鐵路線路問題定義頁面

考慮到構建“鐵路總公司-鐵路局-工務段”三級“鐵路線路問題管理系統”需要，線路安全問題定義必須遵循統一的編碼規范。問題代碼設計分為三級，問題庫類型、問題類型和問題，每級為兩位數代碼。

2.2 問題描述參數

線路問題描述參數與檢測偏差數據一致，并支持問題描述參數自定義，并在傳統的描述參數類型的基礎上增加照片和語音。主要描述參數如表1所示。

表1 主要描述參數

2.3 問題登記和分級

系統建立開放的問題登記平臺，支持多種方式記錄問題。對于無縫上傳的檢測偏差數據和系統智能綜合評價得出的不良單元（如軌道幾何態動態檢測偏差數據），后臺配置規則自動納入問題庫；通過數據挖掘分析得出潛在病害問題，支持可手動納入問題庫。此外，現場檢查發現的問題可通過移動終端登記。

按照問題對鐵路行車安全影響的大小確定問題等級和維修優先程度；就動態檢測發現的問題而言，其等級與檢測偏差等級一致；靜態檢查或添乘檢查發現的問題遵循相關安全管理規章制度，按照影響安全的大小分級，一般分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級。對Ⅰ級問題應做好記錄，對Ⅱ級問題應列入維修計劃并適時進行處理，對Ⅲ級問題應及時處理。

2.4 問題狀態與數量分布統計

系統支持按照發現日期、所屬單位、問題位置與等級等條件組合查詢檢索問題數據，包括各單位問題數量及其處理狀態等。

2.5 問題合并、推送和可視化管理

2.5.1 問題合并

當兩個或多個問題經過綜合分析確認為同一個問題，且未維修處理時，可將多個問題合并處理。

2.5.2 問題推送

在定義問題處理流程，伴隨著也定義了問題處理每個監控環節的對應職能角色。由此，可按照職能角色將問題推送至責任用戶的登陸首頁，提醒及時處置，如圖3所示。

圖3 首頁的線路問題推送

2.5.3 可視化管理

地理信息系統是直觀展示問題位置和嚴重等級的最佳可視化方式，系統支持基于GIS實現線路問題的查詢展示與報警，界面如圖4所示。

3 問題處理監管

問題處理監管的主要意義是保障每個發現的病害問題均得到適時與恰當的處置，從而控制安全風險。

3.1 問題處理流程及對應職能角色定義

從每類問題處理過程提煉出若干個關鍵環節作為監管節點如圖5所示。從安全角度考慮，必須包含的3個環節是：明確責任主體、分析評價和質量驗收。每個環節需要配置相關的職能角色，確保每個問題的每個階段都有責任單位。

圖4 線路安全問題可視化展示與報警

圖5 線路問題處理流程（關鍵環節）

3.2 問題關鍵環節記錄

除個別特殊環節外，每個問題處理環節需要記錄的內容包括處理日期、單位、內容，以及分析文檔和佐證圖片等附件。隨著問題處理關鍵環節記錄的填寫，問題的處理狀態業自動變更。

3.3 問題關閉

當主管工程師依據記錄的分析小結、維修方案和結果判定問題處理效果合格時，即可關閉問題；否則，問題處理返回至分析環節從新開始，如圖6所示。

4 網絡架構與系統應用結構

綜合考慮鐵路線路生產管理業務特點，包括數據實時性與安全性保證、用戶分布訪問、系統可擴展性等因素，系統整體架構上采用節點分布應用、數據分布存儲的“分布-集中式”結構，即“應用和數據分級管理”的模式，由“鐵路總公司-鐵路局-工務段”三級組成。每級應用主體管理所轄單位的問題數據，上下級應用間的數據交互通過數據接口實現。

圖6 線路安全問題關閉頁面

軟件開發技術主要包括兩大陣營：Microsoft的.net和Oracle的Java。雖然.net開發的產品穩定性較高且可以模塊化，但是在實際應用中，Java開發平臺在B/S結構企業級開發中具備跨平臺、優良的擴展性和并發性等優點。鑒于此，最終選定本系統采用Java平臺進行開發。

系統應用采用了多層結構體系：Windows操作系統、Java開發環境、關系型數據庫Oracle、Weblogic中間件、各類組件以及系統應用層。WebLogic Server提供應用服務，用于管理和發布應用。業務邏輯組件提供事務控制、數據庫連接控制、數據量控制、內存控制、低效率業務、SQL監控以及前臺頁面的展示。采用關系型數據庫Oracle，部署在Windows服務器上，與應用層的數據處理系統通過ADO技術實現數據交互通信，保障了整個系統的高效性和穩定性。系統應用軟件結構如圖7所示。

圖7 系統應用軟件結構圖

5 系統特點與關鍵技術

問題類型定制化：綜合考慮檢測問題數據的多樣化，系統提供自定義問題接口，包括問題數據類型及問題屬性。

問題監控流程化：系統采用多種檢測類型數據統一監控管理的方式，為提高問題處理靈活性，支持問題流程定制化，包括流程處理步驟、處理數據及相應的處理角色。

問題納入多樣化：為提高系統友好性，本系統采用中間接口轉換方法，同時提供問題數據自動納入與手工納入兩種方式。

6 生產應用

“鐵路線路問題管理系統”是鐵路工務安全生產管理分析平臺的重要組成部分，業務邏輯關系如圖8所示。可借助“移動終端應用”登記現場檢查發現的問題；分析評價檢測數據通過，將其中需要跟蹤檢查和維修整治的病害問題亦可納入“線路問題管理”；同時，問題數據也是指定檢修作業計劃重要依據。

圖8 業務邏輯與功能布局

自2015年8月陸續在多個鐵路局“鐵路工務安全生產管理分析系統”平臺部署試用。實踐運用表明：系統改變了過去以報表為主的傳統、低效的問題管理方式，從日常重復、繁瑣的報表中解放了生產管理技術人員。車間安全員和工務段調度指揮中心安全主管工程師利用系統提供的問題管理平臺，在分類、分級精細管理問題的同時，實現了問題處理關鍵環節閉環監管，顯著提高了問題管理的效率和安全。

7 結束語

以報表為主的傳統問題管理方式不能適應高速鐵路運營安全生產管理的需要。本文采用問題管理、過程方法和標準化管理等科學理念，并以業務場景驅動研發的《鐵路線路問題管理系統》從日常重復、繁瑣的報表中解放了生產管理人員。“車間-工務段-鐵路局”各級管理人員均可利用系統提供的問題管理平臺，在分類、分級精細管理問題的同時，實現了問題處理關鍵環節閉環監管，顯著提高了問題管理的效率和安全。

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[3]保羅·霍普金.風險管理：理解、評估和實施有效的風險管理[M].蔡榮右，譯.北京：中國鐵道出版社，2014，07.

[4]張中紅.企業問題管理系統設計與實現[J].電腦編程技巧與維護，2012（19）：25-38.

[5]平朝輝.鐵路局安全問題分層管理系統[J].鐵道運營技術，2007（2）.

責任編輯 徐侃春

圖6 基于BIM模型的數字化管養系統

2.3 大數據分析與挖掘

基于BIM技術的橋梁建養一體化平臺將匯集大量的設計、施工和運維數據，需開展大數據管理和處理技術研究，除采用傳統BI工具實現數據的組合、篩選、關聯、計算、排重等相關分析外，還要利用分類、聚類、關聯性分析、預測分析、偏差檢測等主流技術，探索數據可視化工具在挖掘數據價值的應用，為鐵路橋梁專業的基礎研究、產品研發和規范修訂提供數據基礎和技術支撐，這是BIM理念核心價值，也是利用以BIM為手段實施服務的最終目標。

3 結束語

以BIM技術為核心的橋梁建養一體化平臺，融合了數據采集、數據應用和數據管理的創新模式，形成高度自動化、規范化、流程化，具有科學合理性與實用擴展性的信息化管理機制，具有以下顯著作用：

（1）橋梁建養一體化平臺的BIM應用，為橋梁工程的高效施工、精準管養提供基礎，是推動橋梁大國向橋梁強國升級的重要途徑。

（2）以BIM技術為核心的信息化帶動標準化，形成有特色的規范化操作和管理體系，不僅提高施工和管理水平，而且是行為模式和管理方式的革新，這種模式可以復制和不斷優化，為以后類似工程實踐提供重要借鑒作用。

（3）基于BIM建養一體化平臺將構建基于產業鏈創新的標準化應用體系，不僅引領橋梁工程BIM技術應用潮流，而且是鐵路軟實力增強的重要標志。

參考文獻：

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[7]中國鐵道科學研究院.關于大勝關長江大橋健康監測系統改造的建議 [R].北京：中國鐵道科學研究院，2014.

責任編輯 王 浩

Design and application of Permanent Way Problem Management System

TAO Kai
( Infrastructure Inspection Research Institute,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)

Permanent Way Problem Management System was developed by scientific idea of using problem management,process method and standardization management.The System could be used to deal with the problems of classifcation and graded fne management,implement closed-loop regulation on the key link of problem disposal,improved signifcantly the effciency and technical level of permanent way safety problem management.

problem management;process method;high-speed railway;safety management

U238∶U216.42

A

1005-8451（2016）05-0043-05

2015-12-16

中國鐵路總公司科技研究開發計劃課題（2014G009-D）；國家國際科技合作專項項目（2015DFA81780）；中國鐵道科學研究院基金青年課題（2014YJ050）。

陶 凱，助理研究員。