電氣化鐵路供電信息管理系統研究

邢 挺

（中國鐵路青藏集團有限公司供電部，青海 西寧 810006）

0 前言

鐵路信息化是交通信息化的重要組成部分，也是鐵路朝著智能化發展的必由之路。將先進的信息技術和現代管理理念相結合，并融入鐵路生產經營管理的實際工作中，可以有效提升鐵路系統整體的作業效率、保障能力和服務水平[1]。近年來，鐵路客票預定與發售系統、鐵路運輸管理信息系統和鐵路供電管理信息系統等專業化信息系統[2]的應用顯著提高了鐵路現代化水平，也驗證了信息系統在推動鐵路事業可持續發展中具有戰略意義。

1 應用現狀分析

鐵路供電信息管理系統的建設是隨著信息化的發展而逐步應用起來的，早在21 世紀初，當時的鐵道部就出臺了文件對牽引供電專業信息化建設工作進行了規范化管理[3]。經過幾十年的發展和完善，目前已經有不少供電段引入了供電信息管理系統，為供電信息管理系統在其他供電段的全面建設提供了寶貴的經驗[4]。供電信息管理系統在應用過程中也發現了一些問題，例如與其他業務系統的信息共享程度較低，業務覆蓋不夠全面，技術架構落后，終端類型較少，操作使用方式單一，造成部分工作的重復，不能對觸網巡視等日常工作進行有效監督。當前信息技術已十分成熟，軟件平臺的架構和實現技術較十幾年前有了巨大的進步，通過科學的設計和分析，傳統供電信息管理系統存在的問題可以得到解決，這對鐵路供電段提升自身信息化管理水平而言是一個難得的機會。

2 系統需求分析

供電段是電氣化鐵路運行管理的核心組成部分，主要負責電氣化鐵路牽引供電任務，其相關工作的規范化和有效性對鐵路牽引供電的穩定性有直接影響，因此一直受到鐵路部門的高度重視。然而，當前的供電段在信息化建設方面仍然比較滯后，難以滿足鐵路事業的發展需求。近期許多鐵路局的供電段也正在采用信息化手段解決日常工作規范性以及有效性低的問題，而電氣化鐵路供電信息管理系統的應用是被實踐證明較優的解決方案。

鐵路供電段的日常管理工作十分復雜，這不僅是鐵路線路數量和規模增加的結果，更是牽引供電系統技術復雜度不斷提高的結果，如果仍以傳統的人力勞動為主進行日常管理，顯然不能滿足鐵路事業的發展需求。供電信息管理系統的建設和應用目標就是要降低勞動強度，提高工作效率。避免工作盲區，提高工作質量。提高職工素養，提升管理水平。

3 系統總體架構設計

為了實現系統設計和應用的預期目標，首先要做好系統的總體設計工作。該文將從網絡拓撲結構設計、軟件邏輯結構設計和系統體系結構選擇等方面進行重點研究。

3.1 系統體系結構選擇

作為一個典型的信息化系統，其體系結構一般可以分為三種模式，分別為C/S（客戶機/服務器結構）體系結構、B/S（瀏覽器/服務器結構）體系結構和P2P （對等網絡結構）體系結構。體系結構的選擇要結合鐵路供電段的實際情況，綜合考慮安裝和維護成本。在鐵路供電段的組織架構中，相關科室的地理位置分布一般比較分散，尤其是車間和工區更是具有點多線長的特點。但當前供電段的網絡覆蓋率較高，帶寬也較大。根據這些特點，如果采用C/S體系結構將帶來非常繁重的部署和升級管理工作，因此該文選用B/S 結構。

3.2 網絡拓撲結構設計

根據系統所需的硬件設備、電氣化鐵路供電系統的運營要求和信息化系統的一般特征，該文設計的電氣化鐵路供電信息管理系統網絡拓撲結構如圖1 所示。

圖1 系統網絡拓撲結構

出于安全考慮，該系統的網絡分為內外和外網兩部分，其中內網與鐵路系統的專網聯網，外網則與互聯網相通，各類供電信息管理系統部署在內網，可以與鐵路系統的其他業務系統方便地進行信息交換而不受外部網絡威脅。供電信息管理系統對外網映射端口并申請域名，使外部網絡可以通過特定的網址訪問供電信息管理系統，真正發揮B/S 架構的優勢。內網和外網各設置一臺數據庫服務器和應用服務器，用于部署應用程序和存儲系統業務數據。內外網通過隔離網閘進行安全隔離，內網客戶端只能訪問內網服務器，而外網客戶端只能訪問外網服務器，不能直接訪問內網。為提高系統的可用性和便捷性，還通過移動互聯網接入了移動終端，移動終端一方面通過GPS、RFID 標簽和二維碼等途徑獲取供電設備信息，另一方面將這些信息通過移動網絡轉發到外網服務器，實現數據的采集和交互。

3.3 軟件邏輯結構設計

根據前文設計的網絡拓撲結構和電氣化鐵路供電信息管理系統的業務需求，該文對系統的軟件邏輯進行了設計，設計方案如圖2 所示。

如圖2 所示，整個系統以服務器為核心，內網服務器和外網服務器采用相同的部署方案，均部署了Web 服務端和PHP 應用程序，系統中的所有核心服務均由這些應用軟件提供，是軟件運行的核心部分。內網服務器和外網服務器各部署一套MySQL 數據庫，但內網服務器的軟件程序只能訪問內部數據庫，外網服務器的軟件程序也只能訪問外部數據庫，必要時可以通過安全隔離網閘的安全設置實現內外數據庫的同步或交叉訪問。用戶可以通過移動終端或PC 端訪問系統平臺，開展各項業務管理工作，其中移動終端采用安卓平臺，運行安卓應用程序，通過內網應用服務器與內網數據庫進行數據交互。PC 端則通過瀏覽器訪問外網應用服務器和外網數據庫。

圖2 系統軟件結構圖

該設計方案的優點在于，通過安全隔離網閘的運用，內外網兩套應用系統既可以方便快捷地與鐵路專網進行數據共享，又允許外網用戶接入系統。內網系統和外網系統可以互為主備，在特殊情況下可以相互切換，提高了系統運行的可靠性。

3.4 數據庫設計

為滿足電氣化鐵路供電信息管理需求，該文的MySQL 數據庫中設計了大量的數據表，其定義如表1 所示。

表1 數據表定義

4 系統功能模塊設計

根據當前鐵路供電段的工作特點和業務需求，該系統將實現以下功能模塊：人員管理、巡視管理、檢修管理、設備管理和物料管理，其功能結構如圖3 所示。

圖3 系統功能結構圖

4.1 人員管理模塊

人員管理模塊的功能是對系統的所有用戶進行統一管理，對用戶的基本信息是向系統管理員開放的，一般用戶不具備操作該模塊的權限。人員基本信息管理的基本操作包括添加、刪除、修改和查詢，而人員基本信息主要是指人員的姓名、性別、工號、部門、崗位等。具備管理權限的用戶可以進行人員調動管理、人員考核管理等操作，例如需要對某員式進行部門調動或職務調動時，可以通過該模塊進行修改，并發布人事變動通知。管理者可以對每位員工的工作進行考核，考核結果會記錄在系統中，員工登錄后可以查看自己的考核結果。

4.2 巡視管理模塊

在電氣化鐵路供電信息管理系統中，巡視管理主要是指牽引供電接觸網的巡視管理，具體內容包括巡視計劃制定、發布、查看以及巡視過程記錄、拍照、軌跡查看等。如果巡視過程中未發現問題，則系統只記錄基本的巡視過程；如果巡視中發現問題，則系統還會記錄發現的問題或缺陷信息，將其統一納入缺陷庫，作為月度檢修計劃的內容。只有當問題完全解決之后，才能在系統中對該問題的記錄進行銷號，確保每個發現的問題都得到解決。人員的現場巡視過程會在系統中生成巡查軌跡，便于考核及監督。界面設計如圖4 所示。

圖4 巡視管理界面

4.3 檢修管理模塊

檢修是指對接觸網的設備狀態進行檢查并對存在的問題進行維修，傳統的檢修管理更多是依賴于人力勞動，該系統的檢修模塊改變了這一現狀。系統采用了先進的電子化和網絡化管理，進一步提升了接觸網運行檢修管理的效率和質量，提高精細化管理水平。用戶可以制定檢修計劃并上傳系統，檢修后會形成檢修臺賬，使信息實時查詢和工作量實時統計等工作更加快捷方便。檢修通常是對巡視中發現的問題進行維修，系統實現的關鍵代碼如下。

4.4 設備管理模塊

電氣化鐵路中使用了大量的電力電子設備，這些設備的類型、規格、價值、使用年限、責任部門、管理要求等均不相同，大量的信息給日常管理工作帶來了很大的難度。信息化系統對設備管理具有獨特的優勢，電氣化鐵路供電信息管理系統通過建立設備信息數據庫，對設備信息進行多維度的管理，可以準確地記錄和快速地查詢設備的基本信息和服役狀態。

4.5 物料管理模塊

設備管理模塊主要是針對鐵路供電系統中正在服役的設備，而物料管理則是針對仍在倉庫中未開始服役的物料，兩者的管理側重點是不同的。物料管理模塊與一般的庫存管理系統基本相同，所有物料的出入庫均通過掃描確認，數據庫的庫存量會相應的變更，物料出庫后會對其去向進行記錄，方便后期產品追溯。

5 系統的應用

該系統已在國鐵集團供電段推廣使用，運行期間系統各項性能指標正常，各項業務可正常使用，系統數據完整、準確、可靠，極大地規范了電氣化鐵路供電系統各項數據的管理工作和流程，顯著提高了工作效率和工作質量。另外，由于對平臺進行了統一規劃，管理系統中的各子系統間以及管理系統與鐵路系統中的其他平臺均可通過數據接口實現數據共享，方便匯總和篩選供電信息，為供電段的工作規劃和決策提供了科學的依據。

6 結語

近年來，隨著我國電氣化鐵路建設的完善，電氣化鐵路供電信息管理系統應用得越來越普遍，這直接改變了傳統鐵路供電段的作業模式，有效提高了工作效率。電氣化鐵路正朝著信息化、智能化鐵路的方向發展，越來越多的新技術和新工藝被運用到鐵路供電系統中，部分專業實時性要求比較強，技術難度較大，如何把這些新技術融入電氣化鐵路供電信息管理系統中，進一步推動電氣化鐵路相關技術的發展，又成了一個新的熱點話題。該文對電氣化鐵路供電信息管理系統進行的一系列研究，可以為電氣化鐵路的發展提供新的視角。