高速铁路接触网检修管理信息系统智能化的研究

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摘 要：随着近几年来国内高速铁路的迅猛发展，高铁接触网也随之日益延展，对其安全可靠性要求越来越严苛，对其维护检修管理也越来越细致。通过对国内接触网检修与运营现状的剖析，分析现行高铁接触网检修管理中遇到的问题，本着对设备的精细化管理，通过信息化解决方案，结合现场实践与计算机技术手段，提出适应高速铁路接触网设备检修管理需求的智能化信息系统核心理念和基本特点。

关键词：高速铁路；接触网检修；智能化；信息系统

1 引言

高速铁路中，接触网是向动车组提供电能的关键设备，其可靠与否直接影响着整个铁路运输系统的安全与效率。由于接触网是露天架设，极易受环境、气候等自然因素的影响，其负荷又具有冲击性、瞬时性的特点，使接触网成为高铁牵引供电系统中主要的故障隐患源，对运营单位的检修维护水平提出了高要求，传统的检修管理需要向信息集成共享、智能辅助决策、科学集约管理方向演进。

2 国内接触网检修的现状

随着我国高速铁路进一步发展，接触网设备的数量大量增加，对接触网设备的可靠性要求也大大提高，使得过去忽略的问题逐步暴露，甚至开始形成潜在的危害，主要体现在：

（1）设备数量快速增长，在检修上的人力和物力的投入很难保持同步的增长，使得检修的"性价比"不高，最终导致劳动生产率的下降。加之传统的设备管理体制属于分级管理，数据分散，容易造成设备信息的遗漏。

（2）纸质图纸、Excel文件的频繁使用，使得工作人员在文件拷贝、合并中，产生了大量重复冗余的工作，降低了工作效率，还容易造成不同文件间的数据不一致的问题。同时，完全固化的文件格式，也让各级别人员在查阅数据时，不能简单明了地获取需要了解的信息。

（3）经验修。目前在工区，制订检测检修计划时，更多的是依靠经验。加之没有完善的设备台帐资料，以及传统的平推式检修方式，容易失修漏修、或者盲目修过量修。

（4）作业方式陈旧。现有的工作模式中，作业人员在现场，完全靠经验进行作业，用纸张记录作业中检测数据。作业完成后，再由专人将作业过程中随手记录的数据整理到台帐中去。整个过程，即冗余重复、浪费人力，又容易出错。

（5）管理模式落后。台帐式的管理一直是供电系统管理沿用的模式，并随着高速铁路改革的发展不断地增加和细化，在某种程度上成为了相关部门检验工作的标尺，而每一本台帐都有各自规定的内容和硬性的量化指标，应对十几本台帐记录耗去工区负责人绝大部分的精力和时间。

（6）检修进度的查询困难。各类进度往往通过百分比来表示。但仅仅一个数值，并不能形象而具体地反映出实际情况，也很难作为编制下一周期计划的参考。

（7）引入新型检测监测手段后，海量数据存储分析需求难以通过传统文档方式进行，尤其在收集和共享环节上，要耗费大量精力进行预处理。

综上所述，随着我国高速铁路的不断发展和深入，现行的接触网设备检修策略与检修组织模式正进行着变革，传统手段无论在管理方式，还是在生产效率等方面均不能满足高铁接触网发展所需。因此，在当前管理形势下接触网检修管理的信息化就成为一种大势所趋。

3 高铁接触网检修信息系统智能化方案

当前是个信息技术飞速发展的时代，通过信息化的技术手段，使得提高铁路接触网检修管理的高效性和安全性成为了可能。

3.1 现有信息系统的特点

目前接触网检修管理的信息化建设已经取得了很多的成果，各地各部门也逐渐开始利用信息化管理系统，对接触网设备、工作票据、检修记录进行管理。但是，现有的信息系统往往存在如下问题：

（1）没有做到数据深度挖掘，不能充分体现出信息化系统的智能性。单纯地把设备信息、人员信息、检修记录信息、缺陷信息、工作票据信息纳入到数据库中进行存储和管理，提供相关的查询，未充分挖掘各种信息之间的关联关系、约束关系。如设备间的关联关系，缺陷与作业的关系，作业和人员技能的关系等。这就使得信息系统在实际使用过程中，比较机械，没有本着以人为本的原则，提供更多的智能化辅助。

（2）设备管理扩展性不强。虽然提供了设备的履历管理，但却不能灵活扩展设备的类型及每种类型设备的属性定义，使得用户不能方便、准确的定义出适应自身实际需求的设备管理模型。

（3）固化的管理流程。引入信息系统，可以规范接触网检修管理中的各种流程，引导工作人员按照流程来办事。但是随着信息系统的深入使用，当接触网检修部门需要调整业务流程时，往往会发现现有的信息系统不能随需应变的调整流程以适应新的业务需求。这时，要么重新开发信息系统，要么购买新的信息系统，无论何种选择，都会浪费时间、浪费人力物力，阻碍了接触网检修部门生产效率的提高。

因此对接触网检修部门的信息化管理信息系统进行合理设计和研究，以满足新形势下的业务需求，就显得十分必要。

3.2 高铁接触网检修管理信息系统智能化目的

按照从现实出发，从基础开始，确立高铁接触网检修管理信息系统智能化目标为接触网检修标准化、管理精细化。突破传统思维模式和管理理念，按照信息技术的发展方向，立足高铁接触网检修具体情况，以人本管理为前提、以机制创新为保证、以流程设计为核心、以规范管理为基础、以信息化建设为支撑，努力构建新形势下的先进接触网检修管理模式，设计出适应高铁接触网检修发展需要的智能化信息系统。

3.3 高铁接触网检修管理信息系统智能化特征

信息管理系统实际是管理的延伸，高铁接触网检修管理需解决好海量的高铁接触网设备信息和不断优化的管理流程变革，着力于现场作业的规范，在实现对检修生产活动的有序管理中提升设备安全可靠水平。同样，借力于信息化系统的管理要更智能化，则也必须具备这些基本特征。

3.3.1 以"毫米意识、精确理念"为指引，推进设备数字化

利用先进的信息技术手段，实现接触网设备的数字化管理，为最大限度的提高高速铁路运能有着特殊的意义。为此，提出了接触网设备的数字化管理的设计理念，即接触网设备管理、信息化管理平台和地理信息系统（GIS）技术组合而成的三位一体的管理方式。

（1）本着"毫米意识、精确理念"的指导方针，为每一根支柱、线岔、分段、锚段关节等设备，均进行动态数码采集，建立详细的设备地理环境和外观状态的设备履历库，开放接口，关联相关基础信息系统，可供随时调阅，并提供可视化查询。为了实现更精确的设备精细化管理，改变传统的区间站场粗放管理，引入定位点信息管理，为以由锚段为单位的检修模式提供基础。

（2）完整的设备生命周期管理。提供对设备的采购、验收、使用、检修、报废的完整生命周期的管理。创造性地推出了可灵活扩展的设备管理模型，改变了现有信息系统中，完全固化的设备管理方式。允许用户参与到设备管理模型的定义工作中，可以灵活定义设备类型、每种设备类型的属性，以及设备间的关联关系。

（3）灵活配置台帐的查询。现有的信息系统中，往往只能允许用户配置台帐的检测项，却不能配置台帐的组织方式及样式。为了让信息系统更好的适应用户需求，而非让用户单方面的适应信息系统，需提供了更为灵活的台帐配置方式，随需应变地调整设备台帐的查询功能、查询内容和查询样式，实现科学分类、丰富展现、实时统计。

3.3.2 以流程改进思想为核心，推进管理规范化

管理规范化，主要是指在接触网检修管理的过程中，利用信息系统来建立业务模型，引导和规范工作人员的业务流程，明确工作人员的职责分工，充分实现计划智能化、业务流程化、职责明确化的原则。

（1）计划智能化。将接触网检修计划分为年计划、月计划、周计划和日计划。本着智能化的设计方针，根据历史作业记录和设备当前状态信息，信息系统自动为每个设备，计算分析出最适合的作业日期。根据分析结果，信息系统可以自动编制年计划，辅助编制月计划、周计划和日计划。相比于传统的按照经验来编制计划，会更加的高效、准确、智能。

（2）业务流程化。目的在于引导和规范工作人员的操作，但并不等于固化整个操作流程。传统的信息系统过于注重制定规范并遵照规范执行，却不能随需应变地持续改进规范，容易让信息系统过时。因为各个接触网检修部门的业务流程不尽相同，就算是同一个接触网检修部门，在不同的时间段，对业务流程也有不同的规划和需求，比如计划的上报、审核流程，工作票、停电申请书的审核流程等。本着"流程改进（BPM）"的思想，信息系统对用户的业务流程进行设计实现，并允许用户来主导流程的持续改进工作。

（3）职责明确化。细化职责，明确分工，才能提高集体的工作效率。信息系统，对每一个用户的权限范围都有明确的定义，并允许用户根据实际需要，随时进行调整。

3.3.3 以信息通信技术为基础，推进作业标准化

作业标准化，主要是把接触网检修工作所积累的技术、经验，通过规范的方式进行定义在信息系统中，就是将个人的经验转化为集体的财富；因为有了标准化，每一项工作即使换了不同的人来操作，在效率与品质上也不会出现太大的差异。

作业标准化建设，有三大目的：技术储备、提高效率、教育训练。

在信息系统中推行作业标准化建设，主要包含以下内容：

（1）定义标准。总结接触网检修的经验，根据设备类型对检修作业进行分类，并定义出每一种作业的操作步骤和需要检测的参数，及各参数的正常值范围；定义每种作业需要携带的工具和材料；对施工人员的工作技能进归纳和分类，并定义每个人所具有的技能。

（2）利用标准。有了标准，信息系统就能够进行智能性的辅助操作，帮助工作人员提高工作效率，减少犯错的机率。当工作人员制订天窗计划时，系统提示出规定公里标范围内推荐的检修检测任务，供工作人员选择；根据所选任务，以及当前部门的出勤人员，自动提供施工任务中默认的人员分工；还能自动地生产停电申请书、工作票等票单。

（3）执行作业。当操作人员开始现场作业时，可手持工程专用平板电脑，从中获取任务信息，而不再需要笔和纸进行记录。系统会告诉作业人员应该去检查哪些设备，操作哪些项目。当作业人员录入检测参数时，如果超过上下限，系统会根据预定义的知识库发出警告，并提示工人最佳操作步骤，及时防范事故的发生。作业完成后，相关的作业数据信息和作业进度信息，就能自动的更新到信息系统中。作业完成后，需要的检修记录信息、日报信息，也会由信息系统自动产生。

（4）总结标准。每隔一段时间后，就可以根据其间的作业记录和经验，对作业标准进行更新或者优化，以便提高之后的工作效率。

3.4 高铁接触网检修管理信息系统智能化的关键

3.4.1可视化（GIS技术）

可视化是提供设备的可视化查询、作业进度的可视化查询、设备缺陷的可视化查询，并在各可视人机界面提供快捷处理。这样既极大地减少了信息系统的基本实施，又能直观地、快捷地查看管辖范围内的设备信息，减少使用陌生感。

（1）设备可视化。将先进的设备管理模式与可视化技术相结合，利用地理信息系统（GIS）技术，变传统的表格式查询，为形象的空间图形化展现。同时，突破传统的手工绘图或者根据CAD图导入后再修改的制图方式，改由程序根据设备的地理位置信息，自动计算、构建图形化展现页面。如下图所示：

图1 设备可视化

（2）进度可视化。指利用地理信息系统（GIS）技术，将接触网检修的完工情况，以图形化的方式生成形象的展现出来，方便各级工作人员查看，并作为制订检修计划的重要参考。如下图所示：

图2 进度可视化

（3）缺陷信息可视化。指利用地理信息系统（GIS）技术，简单形象的反映出缺陷的分布状况，并能查询每一个缺陷的周边运行环境信息。在获取缺陷信息后，能快捷地对缺陷进行处理、销号等操作。

图3 缺陷可视化

3.4.2 移动解决方案

移动互联网技术的成熟，手持式设备如手机、平板电脑的普及，移动解决方案已成为一种趋势。信息系统中，也应集成了移动解决方案。

（1）现场作业。改变传统的按经验进行作业，然后用纸张随手记录作业数据的方式，采用移动终端辅助作业的方式。如下图：

图4 移动解决方案

（2）移动办公。以手机、平板或手提电脑为载体，建立起一套可移动化的信息系统，将高铁接触网检修管理系统中的业务功能扩展到手持终端，帮助用户摆脱时间和空间的限制，可以随时随地访问高铁接触网检修管理系统，使得信息化办公可以从此如影随形，顺心自如。

4 结语

高铁接触网检修管理信息系统智能化是大势所趋，能够增强检修管理的共享度、提高作业的实效性，不仅更人性化地将基层干部职工从繁琐机械的台帐填写和统计工作中解放出来，还能通过设备、进度及缺陷的可视化直观显示，大大缩短了管理间距，并更进一步地通过机器智能辅助高铁接触网检修工作。

参考文献：

[1] 于万聚.《高速电气化铁道接触网》；西南交通大学出版社，2003.

[2] 李宗文.《接触网施工与检修[M]》；中国铁道出版社，2001.

[3] 王忠军，张似骅.《高速公路智能化管理理论与实践》；河南人民出版社，2010.

作者简介：段伟，1981年5月出生，2004年7月毕业于西南交通大学电气工程及自动化专业，本科，现在在上海铁路局上海高铁维修段工作，工程师。