基于數(shù)據(jù)倉庫的鐵路工務檢測數(shù)據(jù)分析平臺的研究與應用

鄧彥成++郭寶東++侯立新

摘 要：本文在分析河鋼承鋼鐵路工務檢測數(shù)據(jù)應用現(xiàn)狀的基礎上，提出了基于檢測數(shù)據(jù)的軌道狀態(tài)分析模型以及鐵路工務檢測數(shù)據(jù)分析平臺的設計思想、總體架構，最終實現(xiàn)系統(tǒng)設計的主要功能，構建承鋼鐵路工務信息化系統(tǒng)。

關鍵詞：數(shù)據(jù)倉庫；鐵路工務；檢測數(shù)據(jù)；分析平臺；研究與應用

中圖分類號：U216.2 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）18-0075-02

承鋼鐵路養(yǎng)護維修工作由于技術水平等各種條件的限制，還處于計劃修階段，造成檢修工作針對性差，沒有預知性；設備質(zhì)量和狀態(tài)較差；設備使用周期降低；檢修成本較高；事故隱患不能及時處理，影響行車安全。因此，如何對工務設備狀態(tài)進行有效管理，保持軌道設備質(zhì)量均衡和完整，使列車安全、平穩(wěn)運行并延長設備使用周期，是承鋼鐵路當前的主要研究課題。

1 研究內(nèi)容和具體思路

（1）根據(jù)國內(nèi)外工務管理現(xiàn)狀，提出構建承鋼鐵路工務檢測數(shù)據(jù)分析平臺的可行性和必要性，闡述該系統(tǒng)對承鋼鐵路工務生產(chǎn)管理的重要作用。（2）重點研究基于鐵路工務檢測數(shù)據(jù)的軌道狀態(tài)分析模型，提出如何利用歷史檢測數(shù)據(jù)進行軌道狀態(tài)分析，闡述相關線路軌道狀態(tài)分析方法、相關模型、評定指標等。（3）詳細闡述基于數(shù)據(jù)倉庫的鐵路工務檢測數(shù)據(jù)分析平臺的設計思想、設計目標、關鍵技術、系統(tǒng)體系結構、數(shù)據(jù)倉庫設計。數(shù)據(jù)的積累和分析是準確把握軌道質(zhì)量狀態(tài)、分析線路安全形勢的基礎，著重探討數(shù)據(jù)倉庫的設計方法、檢測數(shù)據(jù)的分析方法。

2 方案可行性

承鋼鐵路工務系統(tǒng)已經(jīng)有動、靜態(tài)軌道檢測方法，可提供大量軌道幾何尺寸數(shù)據(jù)，為構建檢測數(shù)據(jù)分析平臺提供數(shù)據(jù)支持。

3 數(shù)據(jù)倉庫主題確定

根據(jù)目前鐵路工務部門的業(yè)務需求，從分析軌道質(zhì)量狀態(tài)的角度，系統(tǒng)主要主題：（1）動、靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析；（2）維修作業(yè)分析；（3）設備狀態(tài)分析；（4）幾何尺寸變化趨勢分析。

4 系統(tǒng)實施方案

（1）建立軌道檢測數(shù)據(jù)綜合平臺。這一階段主要是通過對軌道檢測各種檢測數(shù)據(jù)的深入分析，解決檢測數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)接口問題，實現(xiàn)各種動、靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)的提取、清理、轉化，最終將其放入數(shù)據(jù)倉庫中，為軌道狀態(tài)的分析提供檢測數(shù)據(jù)源。（2）實現(xiàn)常用數(shù)據(jù)報表的查詢和統(tǒng)計功能。通過對檢測數(shù)據(jù)的基本分析，實現(xiàn)鐵路系統(tǒng)原有檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計報表，并提供比原有報表更方便、更直接、信息量更豐富的查詢手段和應用類型。（3）按新的方式采集軌道設備數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)。此階段主要是為下一階段準備數(shù)據(jù)源。（4）整合檢測數(shù)據(jù)、通過總重數(shù)據(jù)、軌道設備數(shù)據(jù)、維修 數(shù)據(jù)，研究軌道質(zhì)量狀態(tài)未來變化趨勢。

5 數(shù)據(jù)分析模塊

5.1 超限數(shù)據(jù)查詢模塊

用于對線路檢查儀傳輸并經(jīng)過計算后保存在計算機中的數(shù)據(jù)進行指定條件的查詢。

5.2 重復病害查詢分析模塊

重復病害用于查詢在指定時間段，指定合并范圍，指定病害等級，選定線路名，及單位范圍內(nèi)重復出現(xiàn)一定次數(shù)的病害地點，作為重點地段的參考。該模塊可查詢一定時間段重復超過3次以上的病害地點及詳細信息，如圖1所示。

5.3 同單位不同期分析模塊

用于分析同一單位或線路在兩個不同的時間段內(nèi)按日或月統(tǒng)計出的病害數(shù)目，顯示形式為折線圖。使用該模塊對承鋼所有線路兩個時間段統(tǒng)計的病害數(shù)目，如圖2所示。

5.4 線路統(tǒng)計模塊

不同單位同期比較及線路病害統(tǒng)計模塊用于分析不同線路之間病害數(shù)目總和的比較，顯示形式為柱狀，線路統(tǒng)計模塊顯示為餅狀。

5.5 公里區(qū)段總結模塊

用于對超限數(shù)據(jù)公里區(qū)段進行總結。指定日期范圍，指定單位，指定線名，指定機車號，指定車次，指定線路級別，各選項可自由組合，最大限度地滿足查詢需求。

5.6 軌道動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)模塊

軌道動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)是以圖形方式實時顯示線路質(zhì)量使技術人員能及時、準確地監(jiān)測線路病害以及為線路維護提供依據(jù)的模塊。主要有數(shù)據(jù)實時分析、數(shù)據(jù)回放分析及偏差計算等功能，其中數(shù)據(jù)實時分析又分為波形分析及線路狀況分析。該模塊可實時監(jiān)測垂直與水平振動數(shù)值，并以波形圖顯示，如圖3所示。

5.7 靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析模塊

對全線軌道靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)進行綜合分析，反映總體軌道質(zhì)量狀態(tài)，以數(shù)據(jù)報表形式為決策人員提供靜態(tài)檢測數(shù)據(jù)分析結果。

5.8 線路維修管理模塊

線路維修管理模塊實現(xiàn)對線路、道岔維修數(shù)據(jù)的采集、維護、統(tǒng)計查詢、詳細查詢等功能。

6 項目實施

本項目于2016年初開始實施進行，2016年底初步完成，2017年開始運行用于檢修。

7 經(jīng)濟效益

根據(jù)基于數(shù)據(jù)倉庫的鐵路工務檢測數(shù)據(jù)分析平臺的研究與應用，可準確了解工務設備的變化趨勢及規(guī)律，能夠做到設備檢修的預知性、科學性；提高工務設備穩(wěn)定和質(zhì)量均衡；提高設備使用周期；降低人工成本；及時消除隱患，保證行車安全。

直接效益：（1）承鋼鐵路現(xiàn)有鋪軌長度110km，每km軌道（鋼軌、枕木、聯(lián)接零件等）成本保守估算108萬元，依據(jù)現(xiàn)有運量及技術等級，使用周期平均為15年，采用基于數(shù)據(jù)倉庫的鐵路工務檢測數(shù)據(jù)分析平臺安排檢修，軌道使用周期可延長1/3以上，平均每年可減少費用190萬元。（2）軌道狀態(tài)穩(wěn)定，每年可減少機車磨損20萬元。（3）合計每年可降低費用210萬元。

間接效益：（1）提高檢修作業(yè)效率，可降低人工成本；（2）保鐵路運輸安全、暢通。