铁路运输房建设备运维管理信息化总体架构研究

刘忠海

（中国铁道科学研究院研究生部，北京100081）

铁路运输房建设备运维管理信息化总体架构研究

刘忠海

（中国铁道科学研究院研究生部，北京100081）

简要叙述了铁路运输房建设备运维的现状和特点；阐述了基于信息化的铁路运输房建设备运维管理7个方面的流程再造；提出了铁路运输房建设备运维管理信息化的总体架构，将其分为网络架构、应用架构和数据架构3个方面的内容；分述了每个子系统的具体功能和各子系统之间的关系、内部接口、外部接口；介绍了架构实现的关键技术；展望了该领域下一步的研究方向和重点。其中，在应用架构方面，详述了各子系统的具体功能模块；数据架构结合现行的运维数据，详述了系统所需的详细数据，以此作为系统数据库构建的直接参考。这些阐述内容为铁路运输房建设备运维管理信息化的顶层设计提供了参考，为铁路房建专业的改革提供了一种方案，为建筑运维专业发展提供了一条途径。

房建设备；运维管理；信息化；铁路运输

1 背景阐述

铁路运输房建设备（以下简称“房建设备”）是铁路运输的重要设备之一，是铁路服务的重要场所，是铁路经营的重要资本，是铁路企业的重要资产。加强对房建设备的运维管理，有利于保障铁路运输的生产安全，有利于改善铁路客运服务，有利于保证铁路资产保值增值，有利于提升铁路部门的形象。如何提升房建设备运维管理？信息技术是最有效、最具革命性的手段。当前，信息技术已经被广泛应用于铁路各专业和业务中，取得了十分突出的成绩。数字铁路、智能铁路、车辆5T、供电6C、客票12306、动车组管理信息系统等一大批信息技术应用成果的出现，大大提升了我国铁路的运输效率、服务水平和安全保障能力，并为铁路企业经营创效和转型升级提供了重要的基础。然而，铁路房建专业的信息化研究尚处于起步阶段，信息技术的应用较为粗浅，加强房建设备运维管理信息化研究十分紧迫，其总体架构研究尤为突出。

2 房建设备运维管理的现状和特点

铁路运输房建设备主要是指铁路运输生产使用的房屋、构筑物及其附属设备，比如铁路站房、旅客站台、站台雨棚、变电所、通信基站、办公楼等和附属的电气照明设备、水暖设备、供热空调设备等。房建设备种类繁多，功能各异，给运维管理带来了一定的困难，而采用信息化的管理方式可以更好地将其分类，实现科学管理。

房建设备的管理组织主要包括中国铁路总公司房建主管部门，各铁路局房建主管部门、房产管理所、房产建筑段。房产建筑段实行段、车间、工区三级管理，是房建设备管理的主体。房建设备管理的参与单位还包括各使用单位。这个架构旨在形成全路统一的房建设备运维管理平台，各级部门均能在平台上达到管理目的。

由于铁路房建设备的密度比较小，房产建筑段的管辖范围比较广，点多线长，所以，可以采取信息化的手段提升管理效率，降低管理难度。房建设备运维管理主要包括设备检查和设备维修2个环节，具体业务划分如图1所示。

图1 房建设备运维管理业务划分

房建设备的运维流程与其他设备的运维管理有诸多相似之处，其信息化可以吸取其他领域的经验和做法。目前，房建设备的检查和维修的验收环节由房产建筑段实施，维修方案的制订和实施则根据实际情况委托社会力量进行。随着房建专业人员结构的变化（即不断减少一线工人，充实和强化专业技术管理人员），委托力度不断加大。当前，房建专业在铁路总公司的定位属于运输辅助业，但一直以来尝试进行市场化的改革，因此，房建专业究竟是铁路专业，还是路外社会专业，成为困扰铁路房建专业发展的一个基本问题，也是该领域信息化起步比较晚的原因之一，同时，这也说明该领域的信息化建设必须立足路内管理，结合路外土木建筑行业的总体发展进行。在实际工作中，采取信息化的方式，有利于整合资源，综合利用。

根据设备安全风险，将房建设备分为一类、二类、三类。一类房建设备主要是指直接影响运输安全，威胁旅客人身安全，安全风险很高，以及对旅客服务造成较大影响的设备；二类房建设备主要是指影响运输安全，威胁旅客人身安全，安全风险比较高，以及对旅客服务造成一般影响的设备；三类房建设备主要是指不直接服务运输生产、安全风险较小、影响比较小的房建设备。一类、二类设备运维管理重在安全风险研判和预防，三类设备运维管理重在服务品质。在实际工作中，采用信息化手段能够进行针对性更强的管理。

使用单位在房建设备管理中扮演着越来越重要的角色，一方面，多年来，使用单位自筹资金新建或改造了大量的房建设备，且未移交房产建筑段管理，形成房建专业管理的空白点；另一方面，在日常使用过程中，使用单位的许多不当行为造成了大量的隐患，房建专业监督和考核缺失。信息化手段为使用单位、房产建筑段和路局房建主管部门的沟通、交互、监督提供了一个有效的平台。

房建设备的基础台账资料为全局共享性的基础资料，是计划部门、财务部门、工程建设部门、经营管理部门、土地管理部门、货运部门和各使用单位在决策、制订方案等过程中所需要的，在实际工作中，可以通过信息化手段实现这一共享。房建设备技术状态评定、责任量换算、建筑限界管理等业务需要大量实时计算，信息化能够实现这一需求。

当前，路内各铁路局的房建设备管理模式不尽相同，而本架构旨在从房建设备维保的基本流程和管理项点出发，具备一定的开放性和兼容性，以适应不同的管理模式。

3 基于信息化的房建设备管理流程再造

3.1 风险研判

设备安全风险研判的传统手段是巡检工、技术人员按周期现场检查、研判、记录。基于物联网技术，可以通过传感器感知设备状态，通过通信网络传输，通过信息系统记录、分析、研判相关内容。另外，在具体工作中，还可以通过巡检工或传感设备获取设备数据和影像资料，通过在线专家系统进行风险研判。

3.2 设备维修

设备维修的传统做法是自成体系，全流程自行实施。而基于信息系统，由房产建筑段把握验收、审批环节，维修方案制订和维修实施可以通过网络平台挂单，设备所在地社会力量接单维修，再辅以相应的制度和合同约束。

3.3 辅助决策

传统的辅助决策主要是凭经验进行，而基于信息化的辅助决策主要依靠的是数据。

3.4 数据共享

传统的数据共享是由房产建筑段统计上报，而基于信息化的数据共享是需要者在授权之后自提数据。

3.5 提升服务

传统的房建服务是电话请修或书面文告，而基于信息化的房建服务可以通过热线电话、网络、社交媒体等多渠道实现，并由信息系统统一管理、统一追踪，提供高品质、高效率的服务。

3.6 分级负责

传统的房建设备运维管理各级部门的职责分工不够清晰，中间各级部门充当了“二传手”的角色。基于信息化的房建设备运维管理消除了数据层层传递的壁垒，转变为“铁路总公司负责管理政策制订、技术标准制订；铁路局负责监督和成本控制；房产建筑段负责实施”的管理格局。

3.7 专业发展

在我国，关于建筑运维这一专业领域的研究比较少，建筑物的运维方面的规范、标准几乎是空白，建筑物运行过程中各项数据的积累也很少。铁路专门设有一支建筑运维的队伍，这是我们的优势，而基于信息化，我们可以积累大量的建筑运维方面的案例，建筑运维方面的数据、图像，建筑运维管理方面的制度，为建筑运维这一专业领域的发展提供基础资料。

4 房建设备管理信息化总体架构

4.1 网络架构

根据中国铁路总公司信息化总体规划的研究成果，考虑一定的前瞻性，提出如图2所示的网络架构。铁路运输房建设备运维管理的各子系统主要布设在铁路云内部服务网，与路外单位交互的子系统布设在铁路云外部服务网上。

图2 网络架构

物联感知设备主要指用于设备运行监控的各类传感器、摄像头等，其数据通过无线网络传输到铁路云内部服务网的移动接入区。

签约合作用户主要是指与铁路部门签订协议，负责设备维修的社会机构。路外共享数据用户主要是指需要房建维修数据开展科学研究或市场研究的社会机构。此类用户可通过互联网访问到铁路云外部服务网，而铁路总公司用户、铁路局用户、房产建筑段用户、使用单位用户和路内数据共享用户则可以通过铁路云内部服务网访问。

4.2 应用架构

根据铁路运输房建设备运维管理的业务，并结合管理现状，考虑到一定的兼容性和前瞻性，特提出如图3所示的应用架构。

图3 应用架构

4．2．1 设备台账系统

设备台账系统分动态数据和静态数据2个模块。

静态数据主要记录设备名称、台账号、面积、结构、层数、屋面形式、地基基础形式、所属线路、所属站区、地理坐标、使用单位、管理工区、附属设备数量、材质、规格型号、房屋的图纸和使用说明书、附属设备示意图和使用说明书。这类信息通常在一定时期内保持不变。为了全面、准确、直观记录和管理静态信息，同时，为动态管理提供便利，设备静态数据运用BIM技术记录，即综合运用BIM技术和GIS技术形成房建设备三维地图，地图中包含了设备的全部静态信息。

动态数据主要记录设备履历，包括病害记录、维修记录和设备技术等级评定。基于BIM的病害位置表示、工程量计算十分精确，为后续的委托维修提供了极大的便利。

该子系统要与设备巡检系统和设备维修系统做接口，输出病害和维修数据；与辅助决策系统做接口，输出设备分类统计数据；与铁路信息共享平台做接口，为路内用户提供房建设备的基础数据共享服务。

4．2．2 设备巡检系统

设备巡检系统包括人工巡检、设备运行监控、病害管理和在线专家4个模块。

人工巡检模块主要通过巡检工手持终端记录巡检工的指纹和GPS信息，以确定巡检工的到位率，并对巡检工的到位率和工作量作出统计，以便单位绩效考核引用。

设备运行监控模块主要是运用物联网技术，通过传感器或摄像设备对房建设备运行进行监控和报警，主要包括建筑结构健康监测、给排水系统健康、采暖空调系统监控、消防系统监控、配电系统监控、带电房屋屋面防水监控、金属屋面防风揭监控、建筑限界监控和设备运行视频监控等重点。在线专家模块主要针对设备运行监控模块采集的数据做出二次研判，提炼出风险点。

病害管理模块主要是对人工巡检模块、在线专家模块、各级检查发现的，和使用单位请修的病害或隐患进行闭环管理，做出统计和分析，从而为单位的安全管理提供基础数据。该系统与设备运维知识系统做接口，输出技术统计数据和病害案例；与设备维修系统和设备台账系统做接口，输出病害信息；与辅助决策系统做接口，输出使用单位违规使用房建设备信息和病害信息。

4．2．3 设备维修管理系统

设备维修系统包括维修挂单门户、维修方案审批、维修验收和请修4个模块。

维修挂单门户模块主要面向签约的社会维修机构，根据设备巡检系统输入的病害信息制作维修需求包，公布到因特网上。签约合作单位查看并接单，提出相应的维修方案。

维修方案审批模块主要是对签约合作单位编制的设计、预算和施工方案进行审批，审批通过后生效，签约合作机构实施维修。

维修验收模块主要面向房产建筑段属地分支部门，该部门接到验收任务后进行现场旁站或竣工验收，并在该网上提出验收意见，以此作为结算的依据。

请修模块主要是面向路内使用单位的内部服务平台，使用单位将请修信息录入本系统，房产建筑段审核接单，转入维修流程。房建设备由使用单位自行管理的可不用此模块。

该系统与设备台账系统做接口，输出维修信息；与设备运维管理知识系统做接口，输出维修案例；与辅助决策系统做接口，输出维修信息。另外，该系统还与本单位的物资管理系统做接口，输出物资需求信息；与本单位财务系统做接口，输出成本费用信息；与本单位施工管理系统做接口，输入进度、验收等信息。

4．2．4 辅助决策系统

辅助决策系统包括数据统计、趋势分析、监督督办、评价体系几个模块，其用户包括铁路总公司主管部门、路局主管部门、房产建筑段和使用单位。数据统计模块主要用于各类统计报表的自动生成，帮助本级部门掌握设备数量、病害情况、投入产出等基础数据；趋势分析模块主要分析病害与设备类型、地域、管理方式、投入情况等各类因素的关系，为决策提供数据支持；监督督办模块主要是面向路局主管部门，目的是监督各使用单位整改房建设备不当使用行为，督办房产建筑段及时整治重点病害；评价体系模块主要是各级部门工作（包括铁路总公司主管部门、路局主管部门、房产建筑段、使用单位）的评价指标的汇总，数据源来自系统自有数据，并结合各级部门下现场或专项检查的数据，目的是全方位客观评价各级部门的工作质量。

该系统与设备台账系统、设备巡检系统、设备维修系统做接口，抽取相关数据做统计和分析。另外，它还与本单位劳资系统做接口，输出工作评价信息；与本单位安全监督管理系统做接口，输出重点督办信息。

4．2．5 知识管理系统

知识管理系统包括制度标准、维修案例、技术数据统计和病害案例4个模块。

制度标准模块主要依据的是实践产生的各类管理制度和技术标准，是开放式和不断优化、完善的体系，一方面，它面向一线职工运用；另一方面，它面向各级技术管理部门不断优化和完善。

维修案例模块主要积累实践中成功运用的维修处置的全流程方案，包括查勘、初步方案、详细设计、预算、施工方案、安全防护措施等，为维修方案及费用确定提供一个参照。技术数据统计主要是指运维过程中的各类数据，包括病害数据、维修数据、投入数据，为设备病害规律、维修技术和维修周期的研究提供基本数据。

病害案例模块主要是各类典型病害的图片、成因分析、后果危害、识别方法、临时处置的案例库，旨在帮助巡检人员更好地研判设备安全风险，也可作为路内路外通用的培训资料。该系统可与设备巡检系统、设备维修系统做接口。

4.3 数据架构

根据现有房建设备运维管理的数据，本着继承的原则，结合流程再造的需求，提出如图4所示的数据架构。

图4 数据架构

静态数据主要依据现行的房建设备运维数据，图4中括号内的“jwx6、jwx6_1”等表示当前在用数据表的名称，此处不详细赘述。

在动态数据中，病害数据主要记录病害的位置、数量、成因、临时处置措施、病害发展情况、发现时间、动态管理时间、销号时间、病害图片和对应的维修单号。维修数据主要记录维修日期、维修内容、设计文件、施工方案、防护措施、预算决算、施工过程影像资料、验收记录和对应的病害编号。建筑限界数据主要记录铁路站台、站台雨棚的限界。事务数据主要记录巡检和维修过程中执行和审批过程的记录，比如巡检工位置、维修方案审批时间、维修方案挂单时间等。

5 房建设备管理信息化关键技术

5.1 BIM建模

在实际工作中，将BIM技术应用于建筑运维领域具有无可比拟的优势，其信息记录的全面性、可视化和空间位置的精确性为运维全流程管理提供了极大的便利，也是管理创新的基石。但当前，铁路房建设备多为既有设备，竣工时无BIM资料，所以，对既有设备进行BIM建模是一项极其重要的工作。研究铁路房建设备的构件族库、建模方法是关键，可运用的技术包括倾斜摄影、3D扫描、GPS、GIS等。

5.2 业务实现的算法

该架构的诸多业务实现需要特有的算法，比如辅助决策系统中的趋势分析、评价体系业务等。

5.3 各类接口

该架构内各子系统之间以及系统与外部系统之间存在大量接口，如何实现按需、准确、高效传输数据十分关键。

5.4 房建设备监控

该架构大量运用物联网传感设备，如何实现物联网传感设备与房建设备的结合，如何感知和反映房建设备技术状态的指标数据是研究的重点。在实际工作中，可以运用的技术包括RFID、WIFI定位、无线通信、红外、超声波、惯性传感器、工业摄像和图像识别等。

6 结束语

铁路运输房建设备运维管理的信息化研究仍处于起步阶段，而对该领域信息化与铁路信息化、数字铁路、智能铁路以及下一步的智慧车站之间的关系的研究应成为重点。同时，随着铁路企业改革的深入，基于铁路房建设备运维市场化情况下的信息化研究也应成为重点。铁路运输房建设备运维管理信息化的研究不仅对于铁路部门意义重大，对于建筑运维专业领域的发展也非常重要。

［1］史天运，王英杰，李平.数字铁路框架体系的研究［J］.交通运输系统工程与信息，2010，10（6）：29-33.

〔编辑：白洁〕

U29-39

：A

10.15913/j.cnki.kjycx.2017.15.045

2095-6835（2017）15-0045-04