工务信息化与辅助决策

工务管理信息化与辅助决策罗杰中李鹏刘乃夫工务信息化•目前，工务设备管理与线路维修管理的方式正逐步由静态管理过渡到动态管理。实现信息化，才能使线路检测检查数据分析、维修计划制定和费用估计等更加合理，也为管理人员科学地决策是否需要维修、何时何地维修等提供强有力的辅助手段。故工务信息化管理具有极其重要的意义•1.综合应用各种理论模型•2.追求“0”目标•3.施工全过程管理•4.持续改进思想•5.精益化管理•6.工务信息化与企业管理理念想结合工务信息化管理核心思想•1.综合应用各种理论模型运筹学模型、经济学模型、统计学模型、数学模型及其他新理论模型等。•2.追求“0”目标应改变传统管理模式，实现0目标的理想境界和极限状态。主要包括：信息管理0距离、施工管理0事故、质量管理0缺陷工务信息化管理核心思想•信息管理零距离线路维修的特点是人员、设备布局分散，工务各级部门分布于铁路沿线。要将它们有机联系起来，实现信息实时共享、数据远程录入、查询•施工管理零事故工务信息管理系统应实现施工单位与协调配合单位密切沟通，确保施工安全的程序化管理，提高管理水平，实现零事故目标•质量管理零缺陷铁路工务的质量管理成为工务部门经济效应的重要因素，也是确保行车安全、不间断运行的关键。追求“0”目标•3.施工全过程管理施工全过程管理包括事先计划、事中控制和事后评价。工务信息化过程中，要有完善的计划体系，并要有严格的控制和考核体系，以保证目标的实现。•4.持续改进思想信息系统的建立与应用时一个不断完善和不断更新的动态管理过程，信息系统需要持续改进，以满足企业发展的要求。工务信息化管理核心思想•5.精益化管理铁路工务部分精细化管理是一种经营战略管理体系，即组织生产时，在外界各因素的限制条件下，通过优化，最大限度的避免浪费，精心设计工作方案，达到无浪费、无事故、低成本、高效益。•6.工务信息化与企业管理理念想结合当推广实施铁路工务信息系统时，须考虑将先进的管理思想和管理理念贯穿到信息管理系统中，只有这样，信息系统的推广实施方可成功工务信息化管理核心思想信息化管理的主要内容及功能要求五铁路灾害监控及应急指挥三状态评价与维修决策二检测与监测数据管理一设备管理四生产管理(1)管界图、线路设备综合图、车站配线图、大桥略图及枢纽图等电子图;(2)轨道、路基、桥涵、隧道、站场等设备的详细资料，如钢轨长度、轨型、出厂日期、铺设日期、是否再用轨、铺设起止里程等;线桥设备是工务部门信息化管理的基本内容，也是进一步管理的基础。具体来讲应该包括以下几个方面：(3)废旧轨料的信息，如钢轨、道岔、尖轨、夹板、螺栓、铁垫板、防爬器、轨距杆、弹条、挡(扣)板、垫圈、道钉、尼龙座、胶垫、钢筋混凝土枕、木枕、岔枕等的更换信息、是否收集到各站、是否堆码整齐、是否如数点交等;一设备管理(5)在电子地图上对车站、线路、桥隧、电务、机务和车辆设备等业务数据进行编辑，按照铁路规范进行编辑要素的符号设置，从而实现铁路要素的数据更新;(4)线桥设备的地图显示，如放大、缩小、漫游、全幅显示、分图层显示、设定比例尺和导航图等；距离测算(折线长度)等;(7)机械设备与检测检查设备管理，如大型养路机械、小型养路机具、线路检查仪器等;(8)物资材料管理。(6)地图信息发布，照片、动画、声音和影像资料等多媒体信息均可与地图相连接，并在图上可激活显示等;一设备管理•检测与监测是线桥设备能科学地养护维修与管理的基础。通过对检测数据进行深层次分析，研究病害发生、发展规律，为工务修理从事后修向预防修的发展提供基础。在信息化管理中，应解决好以下几个方面的问题。二检测与监测数据管理各种检查与监测数据之间有很强的相关性，但是数据格式差别很大，无法在各种检查与监测数据之间形成互补，当然也就影响了数据分析的质量。因此，应当对各种检查与监测数据进行统一编码，以实现各种检查与监测数据之间的协同作用。2检查与监测历史数据的管理与应用。例如轨检车数据是通过轨检车自带的数据处理软件获得，但是分析中原始记录没有得到积累与应用，也就不能进行同一段线路设备的纵向历史分析，当然就更谈不上线路设备质量状态的恶化趋势分析。因此，信息化管理工作中应当解决好检查与监测历史数据的管理与应用。1病害数据查询和重复病害查询，可按不同时期、不同单位、不同线、不同机车号、不同车次、不同病害等级进行条件或组合条件查询。对重复病害查询，还可按不同重复次数进行条件或组合条件查询。。4数据上传与下载功能。线桥设备检查与监测部门将检查与监测数据通过Internet上传到服务器，病害处理情况也可上传(或上报)到服务器。对于病害和重复病害查询结果，可按word、Excel、PDF文件格式导出，形成线路偏差报告，并存于本地电脑上。5各种检查与监测数据量很大，要充分发挥各种数据的作用，就必须建立检测数据综合信息平台，最大限度地实现检查与监测数据信息共享。3二检测与监测数据管理三状态评价与维修决策1.轨道质量状态评价与维修决策轨道质量状态是整个线桥设备的核心，应能实现数据库内任意时段，任意区段检测数据进行统计分析，不仅包括局部超限数据，而且同时对轨道质量进行综合分析，从多个方面定量评价轨道质量状态。可以通过历史检测数据的比较，查看轨道质量状态的历史发展情况，掌握变化趋势和规律。可对不同单位同时期的病害数据进行统计，并以直方图或圆饼图的形式生成统计分析图表。也可对同单位不同时期的病害进行统计，并以坐标图的形式生成统计分析图表2.路基质量状态评价与维修决策路基质量状态主要体现在基床部分，地基病害相对较少。如哈局收集了大量哈局路基基床病害实例：冻害实例30个，翻浆冒泥实例15个，基床下沉和外挤实例23个。根据模糊推理，建立每个实例各影响因素初始节点和中间节点的隶属度。按照关系因素图的关系对数据库进行存储作业。基床病害具有一定的模糊性，如基床土质及密实程度的模糊性、路基基床状态好坏的模糊性、研究目标的模糊性(影响路基基床病害的因素很多，有大量的模糊信息需考虑)。因此，路基质量状态评价中要用到模糊数学模型。三状态评价与维修决策3.桥梁损伤评估与维修决策桥梁损伤评估包括三方面的内容：(1)工作参数的采集；(2)工作参数识别加工而得到桥梁工作状态信息；(3)根据工作状态信息给出桥梁健康状况评估。由监测系统实现工作参数的采集基本可以实现，然而对于桥梁真正的健康状况分析，如损伤检测分析、剩余寿命评估、维修决策方面的研究尚处于起步阶段。这方面的突破相信有赖于试验技术的发展、新的损伤指标的发现以及对桥梁结构特性的进一步认识三状态评价与维修决策4.隧道质量状态评估与维修决策隧道竣工交付运营后，为保持隧道的基本功能始终处于良好状态，保证列车按规定的速度安全、平稳、不间断地通过，对隧道要进行定期检查和观测，掌握隧道的技术状态，及时发现病害，分析病害产生原因，评定病害的危害程度，以便及时采取与病害相适应的整治措施，延长隧道结构的使用寿命。这是现代化管理的要求研制相应的隧道质量状态系统，汇集、提炼、发掘专家和专业技术人员的知识和经验，采用知识工程的技术手法。保存专家和专业技术人员的知识与经验，使之不会随时间而消失；另外可以在缺乏专家或专业技术人员的情况下作出最佳的决策，提高维修养护的技术水平。三状态评价与维修决策4.隧道质量状态评估与维修决策具体来讲，应实现以下隧道质量状态评价功能：(1)动态知识库、病害数据库及整治方法数据库的构建与管理；(2)输入变异现象、环境条件、气象条件、结构形式等，即可推定变异原因；(3)提示详细检查项目，包括详细检查(测)变异的现象、变异发展、变异的原因以及选择措施所需要的调查等；(4)根据全貌检查(目视检查、施工记录等为主体的检查)和个别检查数据进行大致的分析，以判定结构物的健全度；(5)对隧道病害整治工作提出决策意见。三状态评价与维修决策•生产管理是继工务设备检测之后的“计划修理评价”整个生产管理的作业过程。•通过生产管理信息化要实现以下功能：(1)完善和细化设备技术管理资料，实现对设备的跟踪；(2)设备病害发现、跟踪、消号、质量评价的质量控制；(3)加强检测和修理方式(如焊修)、病害规律之间的联系，提供依据，从而更有效的指导现场修理。(4)结合设备状态、运用情况以及天窗、材料、人员、使用机械、天气等因素，进行辅助制定和调整设备检修计划。(5)通过计算机通信技术结合网络资源，达到精细管理四生产管理高速铁路运行速度高、密度大，运送对象以旅客为主，一旦发生事故后果不可想象。因此，对各种可能发生的灾害，如自然灾害(强风、暴雨、大雪、地震)、突发事故(坍方落石、异物侵限)、列车及设备故障、突发的大规模群体事件等，都要实施全面监测。世界各国已建成和正在建成的高速铁路均将综合安全保障体系的研究放在首位。如何针对可能发生的各类危及行车安全的灾害，建立安全、可靠、实时、准确的铁路安全防灾监控和信息传输体系，使各种多发、随机的铁路灾害造成的破坏力降低到最小程度或避免灾害的发生，这对铁路部门科学、合理地调度列车、指挥运行，确保高速铁路运行安全有着重大的实践意义。五线路灾害监控及应急指挥1.功能需求对危及列车运行安全的自然灾害(风、雨、洪水、地震等)、异物侵限、突发事故和事件等进行实时监测；对各种监测信息进行分析、处理、汇总，判定设备安全隐患、灾害及故障的类型、性质和级别；实时显示经处理后的信息及灾害预警、限速、停运、恢复运营等处理建议，为运营调度中心调整运行计划，下达行车管制、抢险救援、维修等指令提供依据。五线路灾害监控及应急指挥2.自然灾害监测内容强风监测：监测点设置在易发生强风或突发性大风地区的车站、高架线和桥梁上。雨量及洪水监测：洪水灾害不像地震、风灾那样具有突发性，而是按积少成多、循序渐进的规律因汛期雨水多而形成灾害的。高速铁路受雨及洪水破坏主要表现在路堤、桥梁以及路堑自然边坡破坏三大方面。地震监测：地震是属于发生概率较小，但危害最大的一种特殊灾害，高速铁路沿线地震仪应设置在地震烈度较大的线路区段，一般考虑设在牵引变电所内，以利于及时断电响应。还应针对不同地理环境条件、不同的运营机制，设置相应的防火灾、防雷击、防冰雪等设施。五线路灾害监控及应急指挥3.线桥设备监测内容轨温监测：轨温的升高使无缝线路钢轨的纵向应力加大，超过一定标准时会导致胀轨跑道事故，对行车安全有极大的危害。钢轨温度传感器设置地点应选择在线路条件如路基、道床、曲线、坡度等不利的地点。在桥梁较多地段或曲线较多地段，可根据实际情况适当增设。路基灾害监测：主要监测路基病害的发生、发展和发出预警信息，这部分属于“渐进”灾害。对于路基病害要结合发生灾害处的地形、地质、环境和降雨量作出安全评估。车站监测：在大型车站设有相应的安全监测系统，对周围环境、设备状态等具有自动监测和报警功能。当发生重大灾害和事件可能影响行车时(如事故、停电、火灾等)将信息通过车站综合信息系统传至调度中心安全调度台处理。五线路灾害监控及应急指挥3.线桥设备监测内容桥梁、隧道监测：高速铁路为了提高行车速度，大量地使用了桥梁和隧道，所以必须设置桥梁、隧道监测系统。系统所收集的可能或直接影响行车安全的信息(如火灾、非法侵限等)，应直接或通过综合信息系统传送至调度中心安全调度台汇总处理。物体入侵监测：依据线路建筑标准，对于一些易发生土、石崩塌，落物难以预测且整治投资大、施工困难的地段，根据预测的塌方范围及落物轨迹，设置崩塌、落物防护监测网是必要的。按照要求高速铁路为全封闭线路，但是如果防护网被破坏以后有物体进入也会造成事故，因此同样需要进行监测。五线路灾害监控及应急指挥4.应急指挥当发生险情后，调度部门可以根据险情类型，如已有类似的抢险方案，可直接从数据库中调出方案，通过网络下发到抢险地点进行处理；如无类似的预案，可以直接在电子地图上进行部署，部署完毕后，下发到抢险地；并将新的预案存入数据库中，从而建立预案库；通过GIS掌握铁路沿线探伤作业、重点危害源及病害情况，尤其对风沙雨雪、红光带等病害情况，能够做到提前预防和警示作用；在进行抢险工作中，通过GIS技术，可以显示到达抢险