陶 凯

（中国铁道科学研究院 基础设施检测研究所，北京 100081）

铁路线路问题管理系统的设计与实现

陶 凯

（中国铁道科学研究院 基础设施检测研究所，北京 100081）

本文采用问题管理、过程方法和标准化管理等科学理念，采用业务场景驱动技术研发了铁路线路问题管理系统，支持问题分类、分级精细管理，实现了问题处理关键环节的闭环监管，显著提高了铁路线路安全问题管理的工作效率和技术水平。

问题管理；过程方法；高速铁路；安全管理

铁路部门从新建高速铁路联调联试开始，就对高速铁路线路安全问题进行闭环管理，包括问题处理过程记录和简单查询统计。问题范畴一般覆盖设备质量病害、安全管理隐患和人员工作纪律等方面。随着运营时间增长，涉及的检测数据、病害问题种类和数量持续增加、生产管理职能角色多元，导致问题管理的复杂性和难度增大；以报表为主的传统问题管理方式已经不能适应高速铁路基础设施养护维修管理的需要。

1 设计目标及理念

问题管理是一种新的管理思想，该理论认为问题本身不是问题，真正的问题是对待问题的态度和做法。问题管理的目的是预防问题、发现问题、分析问题、解决问题。其主要特征有以下几点：（1）由个别部门或少数人员的管理,变为各职能部门、全员额的管理。（2）使管理的层次扁平化,把安全工作直接伸向基层一线,使存在的病害问题及时被发现,并迅速反馈到直接领导或决策层。（3）将问题的发现和处理变成一种经常性的活动和制度。最终实现对病害问题进行制度化的全方位、全时空、全过程的管理。

过程方法是使用一组实践方法、技术和工具来策划、控制和改进过程的效果、效率和适应性，包括过程策划、过程实施、过程监测和过程改进4个部分，即PDCA循环4阶段。过程方法为确定病害问题的合理修理时机和最佳处置措施提供支持，并可追溯问题的发现登记、责任单位、诊断分析、整修方案和质量验收等重要环节，对作业质量验收和评价给予重点关注。

标准化是指在经济、技术、科学和管理等社会实践中，对重复性的事物和概念，通过制订、发布和实施标准等手段达到统一，以获得最佳秩序和社会效益。标准化是实现科学管理和现代化管理的基础。研究提出线路病害的标准化分类（代码）和描述参数规范，以及问题处理过程监管环节的标准化建议，是构建“铁路总公司-铁路局-工务段”三级“铁路线路问题管理系统”架构的充分必要条件。

场景驱动是指始终以软件实际使用环境作为系统分析和设计的基础，定义软件开发过程和软件功能及约束。与传统方法比较，场景驱动在进行需求定义时，即决定产品的开发模式和运行模式，甚至决定产品的安装、升级方式。场景驱动是保障软件产品符合用户需求的有效途径。

为了满足铁路线路问题管理的安全、实时和高效等新需求，采用问题管理、过程方法和标准化管理等科学理念，业务场景驱动技术，研发了铁路线路问题管理系统。系统由基础平台和业务功能组成，业务功能包括问题数据管理和问题处理监控；基础平台是系统各功能模块运行的基础，包括铁路工务设备台账、检测数据和业务参数的管理。此外，系统具备良好的扩张性，支持利用移动终端在作业现场登记问题，支持登记综合分析评价得出线路质量不良单元，能够为检修作业计划制定提供数据支持。

2 问题数据管理

系统支持对线路安全问题进行分类、分级和可视化管理。包括问题类型定义、问题描述参数，问题登记及分级，问题状态与数量分布统计，问题合并、推送和可视化管理等。

2.1 问题分类定义

工务管理问题通常可以分为设备质量类问题和安全管理类问题，如图1所示，页面如图2所示。设备质量问题是各类检测、检查和分析发现的需要关注的设备质量问题。安全管理类问题是可能导致运营安全隐患，需要闭环监控的管理类问题，不一定有对应的工务设备，如营业线外部施工侵害和综合检查发现的管理问题。

图1 铁路线路问题分类（建议）

图2 铁路线路问题定义页面

考虑到构建“铁路总公司-铁路局-工务段”三级“铁路线路问题管理系统”需要，线路安全问题定义必须遵循统一的编码规范。问题代码设计分为三级，问题库类型、问题类型和问题，每级为两位数代码。

2.2 问题描述参数

线路问题描述参数与检测偏差数据一致，并支持问题描述参数自定义，并在传统的描述参数类型的基础上增加照片和语音。主要描述参数如表1所示。

表1 主要描述参数

2.3 问题登记和分级

系统建立开放的问题登记平台，支持多种方式记录问题。对于无缝上传的检测偏差数据和系统智能综合评价得出的不良单元（如轨道几何态动态检测偏差数据），后台配置规则自动纳入问题库；通过数据挖掘分析得出潜在病害问题，支持可手动纳入问题库。此外，现场检查发现的问题可通过移动终端登记。

按照问题对铁路行车安全影响的大小确定问题等级和维修优先程度；就动态检测发现的问题而言，其等级与检测偏差等级一致；静态检查或添乘检查发现的问题遵循相关安全管理规章制度，按照影响安全的大小分级，一般分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级。对Ⅰ级问题应做好记录，对Ⅱ级问题应列入维修计划并适时进行处理，对Ⅲ级问题应及时处理。

2.4 问题状态与数量分布统计

系统支持按照发现日期、所属单位、问题位置与等级等条件组合查询检索问题数据，包括各单位问题数量及其处理状态等。

2.5 问题合并、推送和可视化管理

2.5.1 问题合并

当两个或多个问题经过综合分析确认为同一个问题，且未维修处理时，可将多个问题合并处理。

2.5.2 问题推送

在定义问题处理流程，伴随着也定义了问题处理每个监控环节的对应职能角色。由此，可按照职能角色将问题推送至责任用户的登陆首页，提醒及时处置，如图3所示。

图3 首页的线路问题推送

2.5.3 可视化管理

地理信息系统是直观展示问题位置和严重等级的最佳可视化方式，系统支持基于GIS实现线路问题的查询展示与报警，界面如图4所示。

3 问题处理监管

问题处理监管的主要意义是保障每个发现的病害问题均得到适时与恰当的处置，从而控制安全风险。

3.1 问题处理流程及对应职能角色定义

从每类问题处理过程提炼出若干个关键环节作为监管节点如图5所示。从安全角度考虑，必须包含的3个环节是：明确责任主体、分析评价和质量验收。每个环节需要配置相关的职能角色，确保每个问题的每个阶段都有责任单位。

图4 线路安全问题可视化展示与报警

图5 线路问题处理流程（关键环节）

3.2 问题关键环节记录

除个别特殊环节外，每个问题处理环节需要记录的内容包括处理日期、单位、内容，以及分析文档和佐证图片等附件。随着问题处理关键环节记录的填写，问题的处理状态业自动变更。

3.3 问题关闭

当主管工程师依据记录的分析小结、维修方案和结果判定问题处理效果合格时，即可关闭问题；否则，问题处理返回至分析环节从新开始，如图6所示。

4 网络架构与系统应用结构

综合考虑铁路线路生产管理业务特点，包括数据实时性与安全性保证、用户分布访问、系统可扩展性等因素，系统整体架构上采用节点分布应用、数据分布存储的“分布-集中式”结构，即“应用和数据分级管理”的模式，由“铁路总公司-铁路局-工务段”三级组成。每级应用主体管理所辖单位的问题数据，上下级应用间的数据交互通过数据接口实现。

图6 线路安全问题关闭页面

软件开发技术主要包括两大阵营：Microsoft的.net和Oracle的Java。虽然.net开发的产品稳定性较高且可以模块化，但是在实际应用中，Java开发平台在B/S结构企业级开发中具备跨平台、优良的扩展性和并发性等优点。鉴于此，最终选定本系统采用Java平台进行开发。

系统应用采用了多层结构体系：Windows操作系统、Java开发环境、关系型数据库Oracle、Weblogic中间件、各类组件以及系统应用层。WebLogic Server提供应用服务，用于管理和发布应用。业务逻辑组件提供事务控制、数据库连接控制、数据量控制、内存控制、低效率业务、SQL监控以及前台页面的展示。采用关系型数据库Oracle，部署在Windows服务器上，与应用层的数据处理系统通过ADO技术实现数据交互通信，保障了整个系统的高效性和稳定性。系统应用软件结构如图7所示。

图7 系统应用软件结构图

5 系统特点与关键技术

问题类型定制化：综合考虑检测问题数据的多样化，系统提供自定义问题接口，包括问题数据类型及问题属性。

问题监控流程化：系统采用多种检测类型数据统一监控管理的方式，为提高问题处理灵活性，支持问题流程定制化，包括流程处理步骤、处理数据及相应的处理角色。

问题纳入多样化：为提高系统友好性，本系统采用中间接口转换方法，同时提供问题数据自动纳入与手工纳入两种方式。

6 生产应用

“铁路线路问题管理系统”是铁路工务安全生产管理分析平台的重要组成部分，业务逻辑关系如图8所示。可借助“移动终端应用”登记现场检查发现的问题；分析评价检测数据通过，将其中需要跟踪检查和维修整治的病害问题亦可纳入“线路问题管理”；同时，问题数据也是指定检修作业计划重要依据。

图8 业务逻辑与功能布局

自2015年8月陆续在多个铁路局“铁路工务安全生产管理分析系统”平台部署试用。实践运用表明：系统改变了过去以报表为主的传统、低效的问题管理方式，从日常重复、繁琐的报表中解放了生产管理技术人员。车间安全员和工务段调度指挥中心安全主管工程师利用系统提供的问题管理平台，在分类、分级精细管理问题的同时，实现了问题处理关键环节闭环监管，显著提高了问题管理的效率和安全。

7 结束语

以报表为主的传统问题管理方式不能适应高速铁路运营安全生产管理的需要。本文采用问题管理、过程方法和标准化管理等科学理念，并以业务场景驱动研发的《铁路线路问题管理系统》从日常重复、繁琐的报表中解放了生产管理人员。“车间-工务段-铁路局”各级管理人员均可利用系统提供的问题管理平台，在分类、分级精细管理问题的同时，实现了问题处理关键环节闭环监管，显著提高了问题管理的效率和安全。

[1]中国铁路总公司.高速铁路工务安全规则（试行）[S].北京：中国铁道出版社，2014.

[2]徐贵红，陶 凯，刘金朝，等.铁路工务安全生产管理分析系统[J].铁路技术创新，2015，（2）：27-30.

[3]保罗·霍普金.风险管理：理解、评估和实施有效的风险管理[M].蔡荣右，译.北京：中国铁道出版社，2014，07.

[4]张中红.企业问题管理系统设计与实现[J].电脑编程技巧与维护，2012（19）：25-38.

[5]平朝辉.铁路局安全问题分层管理系统[J].铁道运营技术，2007（2）.

责任编辑 徐侃春

图6 基于BIM模型的数字化管养系统

2.3 大数据分析与挖掘

基于BIM技术的桥梁建养一体化平台将汇集大量的设计、施工和运维数据，需开展大数据管理和处理技术研究，除采用传统BI工具实现数据的组合、筛选、关联、计算、排重等相关分析外，还要利用分类、聚类、关联性分析、预测分析、偏差检测等主流技术，探索数据可视化工具在挖掘数据价值的应用，为铁路桥梁专业的基础研究、产品研发和规范修订提供数据基础和技术支撑，这是BIM理念核心价值，也是利用以BIM为手段实施服务的最终目标。

3 结束语

以BIM技术为核心的桥梁建养一体化平台，融合了数据采集、数据应用和数据管理的创新模式，形成高度自动化、规范化、流程化，具有科学合理性与实用扩展性的信息化管理机制，具有以下显著作用：

（1）桥梁建养一体化平台的BIM应用，为桥梁工程的高效施工、精准管养提供基础，是推动桥梁大国向桥梁强国升级的重要途径。

（2）以BIM技术为核心的信息化带动标准化，形成有特色的规范化操作和管理体系，不仅提高施工和管理水平，而且是行为模式和管理方式的革新，这种模式可以复制和不断优化，为以后类似工程实践提供重要借鉴作用。

（3）基于BIM建养一体化平台将构建基于产业链创新的标准化应用体系，不仅引领桥梁工程BIM技术应用潮流，而且是铁路软实力增强的重要标志。

参考文献：

[1]沈东升.BIM技术在铁路工程建设中的应用[Z].北京：中国铁路总公司工程管理中心，2015.

[2]王同军.基于BIM的铁路工程管理平台[J].铁路技术创新，2015（3）：8-13.

[3]金 星.铁路勘测设计BIM应用基础研究[J].铁道建筑，2014（7）：136-138.

[4]刘延宏. BIM技术在铁路桥梁建设中的应用[J].铁路技术创新，2015（3）：47-50.

[5]潘永杰,赵欣欣.铁路桥梁BIM技术应用[J].铁道知识，2015（1）：54-59.

[6]中国铁路总公司运输局.运工线路函[2014]470号 关于印发《工务安全检测监测系统技术发展规划》的通知[Z].北京：中国铁路总公司，2014.

[7]中国铁道科学研究院.关于大胜关长江大桥健康监测系统改造的建议 [R].北京：中国铁道科学研究院，2014.

责任编辑 王 浩

Design and application of Permanent Way Problem Management System

TAO Kai
( Infrastructure Inspection Research Institute,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)

Permanent Way Problem Management System was developed by scientific idea of using problem management,process method and standardization management.The System could be used to deal with the problems of classifcation and graded fne management,implement closed-loop regulation on the key link of problem disposal,improved signifcantly the effciency and technical level of permanent way safety problem management.

problem management;process method;high-speed railway;safety management

U238∶U216.42

A

1005-8451（2016）05-0043-05

2015-12-16

中国铁路总公司科技研究开发计划课题（2014G009-D）；国家国际科技合作专项项目（2015DFA81780）；中国铁道科学研究院基金青年课题（2014YJ050）。

陶 凯，助理研究员。