TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

王宜偉

（中國鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司，鄭州 450052）

近年來，貨車故障軌旁圖像檢測系統(tǒng)（TFDS，Trouble of moving Freight car Detection System）在全路不斷得到推廣應(yīng)用，為鐵路貨車的運(yùn)行安全發(fā)揮了積極的作用。《鐵路貨車運(yùn)用維修規(guī)程》（鐵總機(jī)輛〔2018〕184 號(hào)）第五十三條規(guī)定“TFDS 動(dòng)態(tài)檢查原則上每人每列不超過10 輛”，第一百二十條規(guī)定“TFDS 動(dòng)態(tài)檢查時(shí)間原則上按10 min（50 輛/列）的標(biāo)準(zhǔn)掌握”[1]。車流量差異較大的探測站和各進(jìn)路車流不均衡的車站存在TFDS 動(dòng)態(tài)檢車員工作量不均衡、作業(yè)質(zhì)量差異較大等問題[2]。中國鐵路廣州局集團(tuán)有限公司和中國鐵路成都局集團(tuán)有限公司均實(shí)施了TFDS 集中作業(yè)，但僅限在地級(jí)市范圍內(nèi)，以車間為單位的集中作業(yè)。

針對上述問題，本文開展了鐵路局集團(tuán)有限公司（簡稱：鐵路局）范圍內(nèi)的TFDS 集中作業(yè)技術(shù)研究，打破傳統(tǒng)固定配屬分配的點(diǎn)到點(diǎn)作業(yè)方式，將各車間的TFDS 動(dòng)態(tài)檢車員集中到一個(gè)大的工作平臺(tái)，進(jìn)行作業(yè)任務(wù)二次優(yōu)化分工，均衡分配每一名動(dòng)態(tài)檢車員的工作量，有效解決列車待檢問題，提升勞動(dòng)效率和作業(yè)質(zhì)量，保障鐵路貨車的運(yùn)輸安全[3-5]。

1 TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)架構(gòu)

1.1 總體架構(gòu)

TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)由TFDS 探測站、列檢TFDS 服務(wù)器、TFDS 集中作業(yè)服務(wù)器、5T 服務(wù)器及配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等組成，是一套集數(shù)據(jù)傳輸、圖像加速、數(shù)據(jù)挖掘、智能識(shí)別于一體的智能作業(yè)系統(tǒng)。系統(tǒng)將實(shí)時(shí)采集的貨車車輛運(yùn)行信息遠(yuǎn)程傳輸至鐵路局信息機(jī)房，實(shí)現(xiàn)TFDS 探測站實(shí)時(shí)狀態(tài)信息、車輛信息、圖像信息、故障信息的采集、存儲(chǔ)和運(yùn)用處理，同時(shí)，系統(tǒng)具有自動(dòng)報(bào)警功能[6]。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1 所示。

1.2 系統(tǒng)部署

TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)主要由TFDS 探測站、TFDS服務(wù)器、鐵路局TFDS 集中作業(yè)服務(wù)器、TFDS 集中作業(yè)中心及作業(yè)終端等組成，系統(tǒng)的部署架構(gòu)如圖2 所示。

1.2.1 TFDS 探測站

TFDS 探測站的設(shè)備分為室外設(shè)備和室內(nèi)設(shè)備。室外設(shè)備主要由沉箱、側(cè)箱、室外分線箱、車輪傳感器和車號(hào)天線等構(gòu)成；室內(nèi)設(shè)備主要由車輛信息采集設(shè)備、圖像信息采集設(shè)備、車號(hào)信息采集設(shè)備、控制設(shè)備、電源及信號(hào)防雷設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等構(gòu)成。室內(nèi)和室外設(shè)備相互配合，對通過TFDS 探測站的列車進(jìn)行圖片及編組信息采集，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至TFDS 服務(wù)器和鐵路局TFDS 集中作業(yè)服務(wù)器。

1.2.2 TFDS 服務(wù)器及鐵路局TFDS 集中作業(yè)服務(wù)器

TFDS 服務(wù)器配套設(shè)備包括圖像存儲(chǔ)服務(wù)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備等，主要完成貨車車輛運(yùn)行信息的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、處理及傳輸?shù)裙ぷ鳌FDS 服務(wù)器能夠?qū)?shí)時(shí)采集的貨車車輛運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行解析、智能分析判斷、智能存儲(chǔ)，并傳送至鐵路局TFDS 集中作業(yè)服務(wù)器。

1.2.3 TFDS 集中作業(yè)中心及作業(yè)終端

作業(yè)終端由網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和瀏覽終端計(jì)算機(jī)構(gòu)成，值班人員通過瀏覽終端計(jì)算機(jī)對貨車車輛故障信息進(jìn)行集中分配、集中作業(yè)、集中故障下發(fā)、故障反饋、數(shù)據(jù)查詢統(tǒng)計(jì)、報(bào)表打印等操作。

圖2 TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)部署架構(gòu)

1.3 軟件架構(gòu)

TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)軟件基于Java 語言，在企業(yè)級(jí)B/S 開發(fā)平臺(tái)基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)。采用元數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的開發(fā)和運(yùn)行模式，實(shí)現(xiàn)企業(yè)級(jí)應(yīng)用的快速構(gòu)建。軟件應(yīng)用JavaEE 分層架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的高內(nèi)聚、低耦合，以及組件級(jí)的高級(jí)復(fù)用[7-8]。軟件架構(gòu)分為展現(xiàn)層、控制層、服務(wù)層和持久層，如圖3 所示。

圖3 TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)軟件架構(gòu)

1.4 業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)

系統(tǒng)按“一班一列一輛”作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定業(yè)務(wù)流程，具體流程如下：

列車探測→工長分配作業(yè)組→作業(yè)組開始作業(yè)→檢車員發(fā)現(xiàn)并提交故障→組長審核故障→組長下發(fā)故障→列檢值班室反饋故障→作業(yè)組結(jié)束作業(yè)→工長上報(bào)故障。

在作業(yè)過程的各個(gè)階段產(chǎn)生的交互通信、記錄通信，均由系統(tǒng)記錄并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，形成適應(yīng)生產(chǎn)的報(bào)表規(guī)則。

2 系統(tǒng)功能

TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)包含智能管理功能、作業(yè)聯(lián)控功能、看圖作業(yè)功能、作業(yè)監(jiān)控功能、信息傳遞功能、質(zhì)量管理功能。

2.1 智能管理功能

該功能根據(jù)列車性質(zhì)和人均量等參數(shù)，自動(dòng)分配列車至處于待作業(yè)狀態(tài)的作業(yè)組。列車為待作業(yè)狀態(tài)時(shí)，人工可進(jìn)行干預(yù)，并重新分配作業(yè)。根據(jù)當(dāng)前列車密集程度和到達(dá)情況，合理安排作業(yè)組間休，解決人員工作量不均衡的突出問題。

2.2 作業(yè)聯(lián)控功能

建立TFDS 集中作業(yè)中心同異地列檢作業(yè)場之間的故障聯(lián)控機(jī)制，實(shí)現(xiàn)故障下發(fā)有提醒、反饋有記錄、超時(shí)可預(yù)警的故障處置閉環(huán)。通過作業(yè)狀態(tài)及結(jié)果消息提醒，實(shí)現(xiàn)管理工位同檢車工位的聯(lián)控。

2.3 看圖作業(yè)功能

根據(jù)直通車、人機(jī)分工的看圖模式，選擇不同作業(yè)組作業(yè)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整明暗及對比度，使得看圖作業(yè)環(huán)境更加合理，符合《鐵路貨車運(yùn)用維修規(guī)程》第一百六十四條“具備丟圖、竄圖、曝光等質(zhì)量不良圖片標(biāo)識(shí)，數(shù)據(jù)分析等功能”的要求。

2.4 作業(yè)監(jiān)控功能

該功能可預(yù)先設(shè)定各工位標(biāo)準(zhǔn)檢車作業(yè)時(shí)間，將檢車員實(shí)際作業(yè)時(shí)間與標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行比對，對于不達(dá)標(biāo)情況進(jìn)行提醒并記錄；動(dòng)態(tài)記錄各檢車工位看圖鼠標(biāo)移動(dòng)軌跡，依據(jù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評分；作業(yè)過程中，超過預(yù)設(shè)報(bào)警時(shí)間且鼠標(biāo)未動(dòng)作時(shí)，終端和管理機(jī)會(huì)進(jìn)行聲光報(bào)警，并記錄；動(dòng)態(tài)監(jiān)控各檢測工位狀態(tài)，若發(fā)生違規(guī)操作可通過系統(tǒng)與檢車員進(jìn)行實(shí)時(shí)通話、對講等。

2.5 信息傳遞功能

TFDS 探測站接車后，系統(tǒng)自動(dòng)提醒管理工位及時(shí)分配作業(yè)任務(wù)。分車后，自動(dòng)提醒檢車工位分配車次作業(yè)。作業(yè)開始或完畢后，管理工位可接收到系統(tǒng)發(fā)送的開始、完畢消息。檢車員發(fā)現(xiàn)故障并推送下發(fā)后，系統(tǒng)自動(dòng)提醒列檢值班員反饋故障確認(rèn)信息。反饋成功后，管理工位可接收到故障反饋內(nèi)容。若探測站長時(shí)間不過車，且超過預(yù)設(shè)時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)對管理工位進(jìn)行提示，以防列車漏探。TFDS探測到重點(diǎn)車信息后，系統(tǒng)彈出預(yù)警，提醒檢車工位重點(diǎn)確認(rèn)和檢查。間休時(shí)間間隔達(dá)到設(shè)定時(shí)間時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提醒間休人員及時(shí)返回工位崗位。

2.6 質(zhì)量管理功能

系統(tǒng)定期抽查作業(yè)軌跡、故障提報(bào)情況，并通過故障前后比對，實(shí)現(xiàn)故障的自動(dòng)預(yù)警和跟蹤；自動(dòng)生成設(shè)備性能分析表，完成設(shè)備的故障分析；自動(dòng)統(tǒng)計(jì)TFDS 運(yùn)用工作日、月、季、年報(bào)表，完成車輛故障的分類統(tǒng)計(jì)和匯總。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 圖像信息采集與傳輸

車輛信息采集設(shè)備根據(jù)實(shí)時(shí)過車情況，發(fā)送觸發(fā)信號(hào)，控制圖像信息采集設(shè)備進(jìn)行采集，并傳輸至TFDS 服務(wù)器。TFDS 服務(wù)器接收到圖像信息后，將觸發(fā)信息通過Web Service 接口通知鐵路局TFDS集中作業(yè)服務(wù)器，并存儲(chǔ)圖像及列車數(shù)據(jù)信息。

3.2 數(shù)據(jù)挖掘和分析

系統(tǒng)根據(jù)列車性質(zhì)執(zhí)行“單輛比對、重點(diǎn)識(shí)別、優(yōu)先預(yù)警”規(guī)則，自動(dòng)預(yù)警故障車輛，按“一班一列一輛”作業(yè)流程實(shí)現(xiàn)TFDS 動(dòng)態(tài)檢車人員作業(yè)質(zhì)量排名和探測站設(shè)備質(zhì)量排名。

3.3 智能判別

根據(jù)列車運(yùn)行計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)TFDS 作業(yè)小組和待運(yùn)行列車的預(yù)匹配，預(yù)設(shè)自動(dòng)分車策略和班組間休管理計(jì)劃，均衡人員工作量，縮短列車待檢時(shí)間。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)開發(fā)的TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)已在中國鐵路鄭州局集團(tuán)有限公司上線運(yùn)行，涉及鄭州北車輛段和焦作車輛段的22個(gè)TFDS 探測站，運(yùn)行效果良好。以鄭州北車輛段為例，與原有分散作業(yè)方式相比，作業(yè)班次保持不變，人員減少50 人，人均檢車增加約100 輛，故障發(fā)現(xiàn)率提高了20%以上。綜上，TFDS 集中作業(yè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以鐵路局為單位的數(shù)據(jù)集中存儲(chǔ)和集中作業(yè)，有效提高TFDS 動(dòng)態(tài)檢車員的作業(yè)效率和作業(yè)質(zhì)量。下一步將在TFDS 圖像故障自動(dòng)識(shí)別方面開展研究。