基于数据仓库的铁路工务检测数据分析平台的研究与应用

邓彦成++郭宝东++侯立新

摘 要：本文在分析河钢承钢铁路工务检测数据应用现状的基础上，提出了基于检测数据的轨道状态分析模型以及铁路工务检测数据分析平台的设计思想、总体架构，最终实现系统设计的主要功能，构建承钢铁路工务信息化系统。

关键词：数据仓库；铁路工务；检测数据；分析平台；研究与应用

中图分类号：U216.2 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）18-0075-02

承钢铁路养护维修工作由于技术水平等各种条件的限制，还处于计划修阶段，造成检修工作针对性差，没有预知性；设备质量和状态较差；设备使用周期降低；检修成本较高；事故隐患不能及时处理，影响行车安全。因此，如何对工务设备状态进行有效管理，保持轨道设备质量均衡和完整，使列车安全、平稳运行并延长设备使用周期，是承钢铁路当前的主要研究课题。

1 研究内容和具体思路

（1）根据国内外工务管理现状，提出构建承钢铁路工务检测数据分析平台的可行性和必要性，阐述该系统对承钢鐵路工务生产管理的重要作用。（2）重点研究基于铁路工务检测数据的轨道状态分析模型，提出如何利用历史检测数据进行轨道状态分析，阐述相关线路轨道状态分析方法、相关模型、评定指标等。（3）详细阐述基于数据仓库的铁路工务检测数据分析平台的设计思想、设计目标、关键技术、系统体系结构、数据仓库设计。数据的积累和分析是准确把握轨道质量状态、分析线路安全形势的基础，着重探讨数据仓库的设计方法、检测数据的分析方法。

2 方案可行性

承钢铁路工务系统已经有动、静态轨道检测方法，可提供大量轨道几何尺寸数据，为构建检测数据分析平台提供数据支持。

3 数据仓库主题确定

根据目前铁路工务部门的业务需求，从分析轨道质量状态的角度，系统主要主题：（1）动、静态检测数据分析；（2）维修作业分析；（3）设备状态分析；（4）几何尺寸变化趋势分析。

4 系统实施方案

（1）建立轨道检测数据综合平台。这一阶段主要是通过对轨道检测各种检测数据的深入分析，解决检测数据的数据接口问题，实现各种动、静态检测数据的提取、清理、转化，最终将其放入数据仓库中，为轨道状态的分析提供检测数据源。（2）实现常用数据报表的查询和统计功能。通过对检测数据的基本分析，实现铁路系统原有检测数据统计报表，并提供比原有报表更方便、更直接、信息量更丰富的查询手段和应用类型。（3）按新的方式采集轨道设备数据、维修数据。此阶段主要是为下一阶段准备数据源。（4）整合检测数据、通过总重数据、轨道设备数据、维修 数据，研究轨道质量状态未来变化趋势。

5 数据分析模块

5.1 超限数据查询模块

用于对线路检查仪传输并经过计算后保存在计算机中的数据进行指定条件的查询。

5.2 重复病害查询分析模块

重复病害用于查询在指定时间段，指定合并范围，指定病害等级，选定线路名，及单位范围内重复出现一定次数的病害地点，作为重点地段的参考。该模块可查询一定时间段重复超过3次以上的病害地点及详细信息，如图1所示。

5.3 同单位不同期分析模块

用于分析同一单位或线路在两个不同的时间段内按日或月统计出的病害数目，显示形式为折线图。使用该模块对承钢所有线路两个时间段统计的病害数目，如图2所示。

5.4 线路统计模块

不同单位同期比较及线路病害统计模块用于分析不同线路之间病害数目总和的比较，显示形式为柱状，线路统计模块显示为饼状。

5.5 公里区段总结模块

用于对超限数据公里区段进行总结。指定日期范围，指定单位，指定线名，指定机车号，指定车次，指定线路级别，各选项可自由组合，最大限度地满足查询需求。

5.6 轨道动态实时监测系统模块

轨道动态实时监测系统是以图形方式实时显示线路质量使技术人员能及时、准确地监测线路病害以及为线路维护提供依据的模块。主要有数据实时分析、数据回放分析及偏差计算等功能，其中数据实时分析又分为波形分析及线路状况分析。该模块可实时监测垂直与水平振动数值，并以波形图显示，如图3所示。

5.7 静态检测数据分析模块

对全线轨道静态检测数据进行综合分析，反映总体轨道质量状态，以数据报表形式为决策人员提供静态检测数据分析结果。

5.8 线路维修管理模块

线路维修管理模块实现对线路、道岔维修数据的采集、维护、统计查询、详细查询等功能。

6 项目实施

本项目于2016年初开始实施进行，2016年底初步完成，2017年开始运行用于检修。

7 经济效益

根据基于数据仓库的铁路工务检测数据分析平台的研究与应用，可准确了解工务设备的变化趋势及规律，能够做到设备检修的预知性、科学性；提高工务设备稳定和质量均衡；提高设备使用周期；降低人工成本；及时消除隐患，保证行车安全。

直接效益：（1）承钢铁路现有铺轨长度110km，每km轨道（钢轨、枕木、联接零件等）成本保守估算108万元，依据现有运量及技术等级，使用周期平均为15年，采用基于数据仓库的铁路工务检测数据分析平台安排检修，轨道使用周期可延长1/3以上，平均每年可减少费用190万元。（2）轨道状态稳定，每年可减少机车磨损20万元。（3）合计每年可降低费用210万元。

间接效益：（1）提高检修作业效率，可降低人工成本；（2）保铁路运输安全、畅通。