史晓磊

(中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所, 北京 100081)

铁路客车管理部门迫切需要消除客车安全监测专项系统数据管理、运用碎片化、离散化和数据源重复建设等弊端，破除安全监测系统间的数据壁垒，打破信息孤岛的限制，通过客车安全监测资源整合、数据集中、综合分析以及深度应用，不断提升客车安全保障和故障预防能力，实现减员降本、提质增效的目标。

1 系统目标

通过对客车运行安全监控领域的车辆运行品质轨边动态监测系统(以下简称TPDS)、车辆滚动轴承故障轨边声学诊断系统(以下简称TADS)、客车运行安全监控系统(以下简称TCDS)3项安全监测专项系统进行资源整合、信息共享、数据集成，构建客车安全综合评价和集中处置平台，实现对客车运行技术状态的综合监控和集中核实反馈；通过自动匹配客车开行信息、交路信息以及探测信息，智能推送其他铁路局到达客车车辆报警信息；建立客车运行安全综合报警体系，设计客车运行状态综合报警评判模型，实现对客车运行状态的综合评判；深入挖掘各项安全检测数据规律，研究探索客车故障发生规律及发展趋势，为各级客车管理部门提供辅助决策依据，不断提升客车安全管理水平。

2 业务流程

客车运行安全监控管理业务涉及铁路局、车辆段、客车整备所三级部门，铁路局和车辆段管理部门需要对TPDS、TADS以及TCDS监测数据和故障处理数据进行汇总、分析、评价，掌握客车故障处置过程，检索分析各类单据报表，预测客车安全发展趋势，以便未雨绸缪。客车整备主要负责监控、分析、处理TPDS、TADS、TCDS车辆故障检测信息，进行到库列检作业，反馈故障处置过程，结合3个专项系统分析车辆技术状态，填制各类单据报表。铁路客车车辆安全监控管理流程如图1所示。

3 用户需求分析

经过深入调研和讨论分析，各级客车车辆安全管理用户需求归纳为以下几个方面：

(1)对本铁路局担当和其他铁路局到达客车车辆由TPDS、TCDS、TADS专项安全监测系统监测的车辆技术状态信息进行集中监控；对TPDS、TCDS、TADS报警车辆进行集中复核和集中反馈，实现反馈数据自动同步到各专项系统，避免用户在多个系统之间频繁切换，提高数据采集效率。

(2)实现TADS联网报警A级、TCDS一级报警、TPDS一级报警通知单据电子化管理。

(3)基于TADS、TPDS、TCDS系统监测同车同轮的历史报警数据，研究基于TADS报警信息与TCDS监测轮温差、TADS报警与TPDS监测报警之间的客车故障关联关系，建立客车故障综合评价模型，实现综合报警车辆故障自动推送、反馈回填等。

(4)以客车车辆为单位，对3项专项监测系统报警历史数据进行综合查询、综合分析，掌握客车车辆故障及运用质量的变化趋势。

(5)实现TPDS、TADS、TCDS检测信息集中查询和分析。

(6)实现TPDS、TCDS、TADS检测客车车辆综合监测、综合运用等报表自动生成。

4 总体架构

客车安全监控综合评价系统采用集中部署三级应用的方式，系统与既有客车技术管理信息系统(以下简称KMIS)实现检修和开行信息共享，与TPDS系统实现TPDS检测列辆信息和轮对踏面损伤报警信息共享，与TADS系统实现TADS检测列辆信息、轴承故障信息共享，与TCDS系统实现检测特征值、报警信息共享，通过对既有客车安全管理系统数据集成、综合应用、关联分析以及数据资源的深度挖掘，构架客车安全综合监控和评价体系，满足各级客车管理和运用部门的安全管理要求，系统总体架构如图2所示。

图1 客车车辆安全监控业务流程

图2 客车安全监控综合评价系统总体架构

5 技术架构

客车安全监控综合评价系统的技术架构由数据接入层、数据管理层、业务逻辑层以及系统应用层组成，系统技术架构如图3所示。

表现应用层: 实现页面展示，由系统各模块功能组成，主要功能包括综合监控、当日开行、核实反馈、车辆追踪、信息查询、设备监控等功能。

业务逻辑层:实现对业务功能的封装，通过综合评判模型、统一应用模式、统一的对外服务接口、数组组织模型、业务集成模型以及数据分析模型，支撑表现应用层功能模块应用。

数据管理层:划分不同类别数据单元，建立数据表结构，对数据索引字段、大字段进行统一管理，对录入数据质量、规范进行统一管理，主要由实时监控、综合评判、核实处理、统计分析等数据结构组成。

数据接入层:通过Webservices、WCF等技术实现外部系统数据接入，对接入时机、安全、质量进行管理，保证数据完整、及时、准确的接入，以及异常问题的日志记录。

6 功能设计

客车安全监控综合评价系统根据业务需求和用户使用要求共包含12个功能模块，车辆监控、当日开行、核实反馈、客车追踪、信息查询、设备状态监控、统计报表、故障趋势分析、故障关联分析、A1修客车监测统计、字典维护、用户管理。功能框架如图4所示。

图3 客车安全监控综合评价系统技术架构

图4 客车安全监控综合评价系统功能框架

(1)车辆监控功能

车辆监控由专项监控和综合报警两部分构成，专项监控是对客车TPDS、TADS以及TCDS专项系统检测信息集中监控和综合应用，综合报警是系统根据TPDS、TCDS、TADS监测数据综合报警规则自动评判客车故障信息，该功能每1 min刷新一次数据，实时展示最近检测客车技术状态信息，支持新产生的车辆故障信息声音提示，用户可监控铁路局管内担当和其他铁路局到达客车技术状态。车辆监控功能如图5所示。

(2)专项反馈

专项反馈实现对管内担当和外局到达客车由TPDS、TADS、TCDS专项系统检测的故障信息进行集中复核和处置情况的回填，回填信息实时同步到TPDS、TADS、TCDS专项系统，以提高用户回填数据效率、降低数据采集工作强度。专项反馈功能如图6所示。

图5 客车安全监控综合评价系统车辆监控功能

图6 客车安全监控综合评价系统专项反馈功能

7 关键技术解决方案

7.1 综合报警体系

结合车辆部门客车运用经验，深入分析TPDS、TADS、TCDS专项系统检测客车部件和技术参数的关联性，研究建立了基于3项系统监测数据的综合报警体系，为保障客车安全提供更加有效的监控手段。综合报警体系由一级和二级报警组成。

综合报警一级评判标准：最近两年内TADS同车同轴同轮位累积4次单点探测2级报警及以上报警且两天内TPDS与TADS同车同轴同轮位预报三级报警级以上，并且最近发生的TA报警时间前推24 h，TCDS监控车辆轴温较同轴高15 ℃及以上或者同车轴温相差20 ℃及以上。

综合报警二级评判标准：最近两年内TADS同车同轴同轮位联网C及以上报警，并且最近发生的TA报警时间，前推24 h内，TCDS监控车辆轴温较同轴高10 ℃及以上或者同车轴温相差15 ℃及以上或者轴温超过外温加45 ℃。

7.2 专项数据接口

本系统中客车安全监测数据来自TPDS、TCDS、TADS 3项专项系统，TPDS系统提供列车检测、车辆检测、车轮踏面损伤故障数据，TCDS系统提供轴温特征值、制动特征值、轴温预警数据、制动预警数据，TADS系统提供列车检测、车辆检测以及轴承故障数据。专项系统数据来源、数据内容及接口方式如表1所示。

8 结束语

客车安全监控综合评价系统的建设与实施，能够满足铁路车辆部门集中监控和综合应用既有专项监测系统的迫切需求，打破系统间数据壁垒实现数据共享、大幅提升安全管理水平，通过构建TPDS、TADS、TCDS

表1 安全监测专项系统数据接口设计

监测数据综合评价体系，有效提升客车故障预报的准确度，保障客车安全运行，具有较大的安全效益和经济效益。