鐵路計量器具量值保證技術體系的優化研究

李 萌

（北京鐵路局天津機務段，天津 河北區 300140）

1 鐵路計量管理信息平臺概述

鐵路計量管理信息平臺將各個鐵路段的計量器具管理信息進行匯總，以其為主體，并通過對鐵路運行中各個部門的等級及其具體職責進行統計，實現了各計量管理層面的信息化建設。該信息化建設主要包括全鐵路段計量器具管理、計量標準管理考核、人員培訓、管理規范的制定和修改、資源調配和動態管理。通過該項目建設，能夠有效幫助國家和各個鐵路部門對計量管理的高校輸出。鐵路計量管理信息系統構成如圖1所示。

圖1 鐵路計量管理信息系統構成圖

在該框架的研究基礎上，可適當對功能進行擴展。從而提供新的平臺，保證計量器具量值溯源從事信息化和數字化的管理的正常運轉。通過擴展和整理搜集大量的工作器具的量值溯源信息，并對該信息和信息產生的一系列大數據進行分析，不僅能夠提高該平臺的技術管理，還能夠大幅度地提高工作效率。目前，鐵路計量工作較為復雜。因此，為了提高計量效率，可采用該平臺對鐵路計量器具量值進一步優化，并設計基于該平臺的一系列實施方案，不僅提高了計量量值的服務質量，而且提高了鐵路工作生產效率。

2 體系現狀

按照目前的情況來看，量值溯源與生產的關系是相對分離的。這主要是由于在目前的管理方式下，各個鐵路段特別是基層的一些站段的計量器具通常是處在離線狀態。這就造成了幾個嚴重的問題：由于生產現場的環境，狀況千變萬化，測量需求也在不斷改變，計量器具無法按跟隨現場的情況對量值溯源及時更新，在生產現場的工作計量器具的專業性也無法得到保證；目前，大部分站段的量值溯源任然采用人工的方法進行，技術較為落后，信息化和自動化發展十分緩慢。

目前，隨著科學技術的提高，大批采用新技術和方法的新型計量器具出現在工作當中。而以前傳統的工作方法已經無法適應新技術和新型管理模式。主要體現在以下四方面：

1）量值溯源可靠性和工作效率有待提高。目前我國鐵路整體的工作量都十分巨大。特別是有關計量的器具，如檢查、維修、運用等用量巨大，品種繁多。而目前大部分地區所采用的量值溯源方法都是以人工方式為主，這就導致了測量結果非常容易受到人工作用的影響，可靠性不高。由于工作人員的狀況參差不齊，工作技能水準差異較大，身心健康程度各不相同，對工作的積極性和責任心方面也有較大的差異。因此工作效率的波動很大，測量結果的準確性和可靠程度也容易受到質疑。目前，量值溯源的結果和原始記錄仍然是以人工的方式記錄。如人為的涂改或漏洞沒有補充等，紙質版原始記錄十分容易受到外界環境的影響，保存方式不當等原因都會對客戶對量值溯源結果的二次核對產生不利影響。因此，只有將量值溯源工作以信息化、自動化方式運行，才能降低風險。

2）計量器具管理有待完善。目前，計量器具的管理較為陳舊，漏洞不斷。對計量器具的各種維護和管理機制缺乏完整的規劃，如器具的采購、器具的入庫、器具的使用、器具的維護等信息都無法準確地進行記錄和上報，導致使用者在申報使用時出現各種問題，因計量器具問題而導致的各種生產工作問題層出不覺，嚴重影響了生產效率和生產質量。因此，必須借助信息化的管理平臺，對具的采購、器具的入庫、器具的使用、器具的維護等信息進行準確監控，保證計量器具管理的正常運行。

3）量值溯源信息的數字化應用程度較低。從目前的情況來看，基于紙質記錄測量數據的量值溯源活動仍然在生產管理中占主要地位。盡管以數字格式轉錄，但這是一個附加的“一次性過程”，會影響工作的正常效率，并且信息的手動輸入不均勻且不規則。從而導致了在采用計算機進行搜索和管理時的大量不便。進而完全影響了對溯源結果計算機評價的整體性和穩定性。此外，非數字可追溯性結果記錄表的準確性主要取決于手動驗證。它受多種不可控因素的影響，并帶來一定的質量風險。因此，只能通過從根開始對相關的可追溯性信息進行標準化和數字化來防止測量操作中的質量風險。

4）計量工作的評價體系有待進一步完善。由于大量的數據采用人工記錄和紙質版保存的方式進行，數據的遺失情況十分嚴重。同時，生產一線的計量情況往往不能隨時隨地的進行，數據和有關信息不能夠及時獲取。當進行計量工作的規劃和決定時，很容易導致由于缺乏大規模計量數據的支撐使工作難以開展下去，從而給后續的工作，如質量評估，工作評價等帶去極大的不便。

3 體系的優化研究方向

為了使上述問題得到有效解決，提出了包括兩個方面的優化量值溯源工作的具體目標。第一，必須增強量值溯源工作的科學性。可通過對現有的鐵路計量管理系統進行改進，增加量值溯源工作的功能性方面和信息化層面，主要通過利用大數據信息規劃技術，物聯網和智能傳感技術，從而研究出一大批包含了自動化、遠程、在線的校準方案。第二，對目前的鐵路計量管理體系進行進一步的完善，采取信息化和數字化的信息收集方式和集中管理模式，提供大數據管理的信息化支撐，提高信息化和自動化水平。對于該方面的擴展可主要包含為以下幾個主要研究方向：

1）通過研究智能和自動化的方案來研究鐵路專家的關鍵測試參數。由于鐵路機車車輛、供電、車間的技術、規劃、運輸、和能源監控等學科各不相同，因此將執行各自的關鍵測量參數，各種特殊的測試設備，傳感器裝置具有不同的環境，在實施過程中使用要求符合傳統的驗證或校準方法的項目，相應的過程新技術，也不盡相同。例如，根據方法和要求的操作使用自動化控制技術，以及使用智能控制來優化操作的關鍵階段（如有必要）來實現數量可追溯性的自動化形成現代化計劃并提高可靠性測量結果與環境相關，因為它不遵循目前的儀器和設備（如密封的車載傳感器，儀器和電子設備）的體積可追溯性的傳統方法。使用技術參數和測試要求的審核周期進行操作，例如，僅在驗證期間結合數量可追溯性和拆卸，即根據用于執行設備安裝和維護，測量驗證或校準的技術規范進行拆卸。在整個條件下以及在使用期間所使用的設備和設備中，與整個校準條件相距的距離，或者比類似設備要實踐的線路值更多的距離。

2）通過分析研究，制定出能夠進行周期管理的包括計量工具與標準器具量值狀態的管理工具。由于計量器具的精密性原理，在計量器具的使用保存，維護中任何環節出現問題，都會使計量工具受損，計量結果的準確度也會受到影響。因此，每一個環節都需要嚴格按照規定進行管理。這些環節包含了從計量儀器的購買、保管、使用、維護、保存、報廢的全部過程。通過研究目前先進物聯網技術，并以目前數字化更新后的鐵路計量管理信息系統作為依托，將現存或處于使用狀態下的每一個計量器具的詳細信息進行匯總，并建立詳細的電子檔案，包括儀器的廠家、購買時間、入庫時間、使用過程、維修過程、保存時間等信息，特別是計量儀器所進行的每一次量值溯源過程和數據都應詳細記錄，呈動態顯示以保證日后可以比對。結合質量控制，可以嚴格管理和監控計量儀器的使用狀態，通過比對前后數據，可及時對工具進行調整，或分析出現問題的原因，對問題及時反饋，保證工作的順利進行。

3）分析建立先進的計量工作決策機制，并將數據驅動作為該機制核心。在以往的監察工作中，工作人員往往只能在全部工作結束后，問題已經確定的情況下來制定工作安排和計劃，而在量值溯源過程中往往并沒有好的方法來防范問題和風險，有時也只能靠以往的工作經驗盲目的鑒別。在問題和風險出現的萌芽階段，并沒有好的方法來予以遏制。數據分析任務模型的建立，即可改變這一現狀。通過建立這一數據模型，管理人員能夠更加直觀地分析、判斷計量器具的實時狀態和發生趨勢，以及相關工作人員的各項指標，在進行計劃建立和方案確定時有更多的數據進行分析和支撐，使工作的目的性和科學性大大增強。如，通過分析各個段點之間的各項數據差異，能夠對各個工作單位的工作能力和工作質量進行分析，對該單位的硬件和軟件信息也能及時匯總，綜合分析該單位的工作狀態，及時對各個單位進行監督管理。

4 計量活動自動化采集終端的相關軟硬件設計

不同計量項目都會存在著明顯的不同。自動化采集終端必須有對不同計量項目差異性的方案。而對于一些相同問題和需要，如數據分析記錄、結果獲取、數據保存等，都可以通過設計如智能化的視覺、語音識別等方式實現。

通過對這些共性的分析，設計出具有較強通用性、適應性能的采集平臺，如遇到一些差異性較大的復雜特殊項目，則通過對計量器具的分析、設計和制造，將所需要的計量數據進行一體化設計，包括自動采集標準等，并融入計量器具中。

5 計量資源集控信息系統的研究

為了掌握計量工作中的所有情況可通過先進的二維碼識別、無線射頻識別等物聯網技術，使集控信息系統能夠對計量工作相關的器具、人員等建立一體化標識，通過信息的共享，從而完成定位、監督、識別等功能。該集控系統能夠將各個崗位工作人員，如操作者、檢查復核者、管理者的職責明確化，通過平臺權限最終實現運營及管理的聯合。通過對每臺計量器具的實時監控，分析其使用狀態和環境情況，最大限度地保證計量器具的使用性能。