铁路货运装卸设备管理系统设计与应用

张 琦，孙景坤

(1. 中国铁路哈尔滨局集团有限公司 信息技术所，黑龙江 哈尔滨 150006； 2. 中国铁路哈尔滨局集团有限公司 货运受理服务中心，黑龙江 哈尔滨 150006)

装卸是铁路货运工作的重要组成部分，也是现代化物流的重要环节。铁路货运装卸管理是以装卸机械化、信息化及智能化为手段，以安全为前提的基础性工作。近年来，在中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)货运票据电子化的实施过程中，相关的业务基础数据包括确报、货票及装卸七甲(记录了当日车站装卸车的作业记录信息)数据越来越规范、准确，有利于规范货运装卸设备的运用管理，为核算装卸设备利用率提供更加准确的依据。目前由于中国铁路哈尔滨局集团有限公司(以下简称“集团公司”)仍采用传统手工方式对货运装卸设备进行管理，并存在各管理阶段相互脱节的问题，为此，集团公司货运部按照国铁集团印发的《铁路货物装卸管理规则》要求，提出了货运装卸设备“运用、检查、检修、验收、调动、租赁及报废”七位一体的质量管控体系，同时委托集团公司信息技术所研发铁路货运装卸设备管理系统对集团公司管内的装卸设备进行数字化统筹与管理[1]。

1 系统需求分析

1.1 建立健全的货运装卸设备电子台账

装卸机械是铁路运输生产的重要设备，主要包括门(桥)式起重机、臂架式起重机、集装箱正面吊、堆垛机、叉车、装载机、抓(扒)料机、皮带输送机、搬运车及牵引车等机械设备[2]。按照《铁路货物装卸管理规则》要求，研发人员对各类装卸设备的共有属性进行了汇总形成设备目录信息，包括设备编号、固定资产编号、资产名称、出厂日期、投产日期、规格型号、制造商、设备净值、外形尺寸、总重量、特种设备标识及技术等级等属性，同时对各类装卸设备独有属性建立字典并进行动态维护，便于后期管理规则修订后可以动态维护与扩展。

1.2 明确货运装卸设备管理各环节工作内容及业务约束

货运装卸设备管理包括7个管理环节，分别是设备运用管理、设备检查管理、设备检修管理、设备验收管理、设备调动管理、设备租赁管理及设备报废管理。其中，设备运用管理是记录装卸设备单日工作运转时间、装卸作业量及运转消耗等统计指标，同时装卸设备还要与货运站系统产生的装卸七甲数据进行关联，从而实现单机核算的统计需求；设备检查管理是对装卸设备定期检查结果进行登记，并结合检修计划鉴定装卸设备保养或检修的级别，其中保养级别包括日常保养、一级保养及二级保养，检修级别包括状态修(临时修)、中修及大修，状态修不需要进行验收；设备检修管理是对于鉴定为需要保养或检修的装卸设备，在完成设备保养或检修作业后记录包括检修人员信息、作业开始与结束时间等事项，同时完成相关的审批流程；设备验收管理是装卸设备在检修管理完成后进行验收工作，该阶段记录验收人员信息、验收开始时间与结束时间等事项，同时也需要完成相关的审批流程，对于鉴定为大修装卸设备在验收时还要记录空车试验、静载荷试验、动载荷试验、走行试验及安全装置试验等技术鉴定项点信息；设备调动管理是对闲置或利用率不高的设备进行及时调整，装卸设备不论在站段内部调动或跨站段调拨，需要装卸设备调出车站发起调出申请，调入车站在设备运输到车站后进行调入确认，同时集团公司货运主管部门备案后设备调动业务结束；设备租赁管理是站场内装卸设备能力有富余时可租赁装卸设备给外部企业，该阶段需要记录出租单位、出租开始时间及结束时间等项点，并报集团公司货运主管部门审核批准后设备租赁业务生效；设备报废管理是由站段组织技术鉴定后满足报废条件，并报集团公司货运主管部门审核批准后不再继续使用，同时在设备台账中自动销号。

1.3 自动编制相关业务的统计报表

按照《铁路货物装卸管理规则》的要求，整合本系统在各货运装卸设备“运用、检查、检修、验收、调动、租赁及报废”7个业务管理流程中产生的数据后可以自动编制装卸工作单、铁路装卸报表及铁路装卸机械运用报表等统计分析报表，同时通过电子地图技术实现集团公司装卸设备的分布情况预览，利于集团公司业务管理人员进行调度与决策。

2 系统技术架构

铁路货运装卸设备管理系统采用B/S架构进行设计，具有维护方便、可靠性高及可扩展等特点。系统总体架构包括表示层、服务层、数据访问层及数据层。表示层负责与用户进行交互，服务层负责访问控制与业务逻辑服务，数据访问层负责进行业务数据交互，数据层负责数据的存储与管理。技术架构图如图1所示。

图1 技术架构图Fig.1 Technical architecture

2.1 系统表示层

系统表示层基于MVVM(Model-View-View Model)模式的Vue 2.6前端框架开发，UI(User Interface)渲染组件采用Ant Design企业级开发语言进行设计，同时利用TypeScript脚本语言实现代码规范。AntV框架实现了按需加载功能，很大程度地提高了应用网络性能与程序访问速度[3]。

2.2 系统服务层

系统服务层基于Spring Boot 2.3.x框架设计[4]，采用Java语言开发与实现。服务网关采用Spring Cloud中的Zuul网关，服务层Web接口设计规范利用目前最流行的Restful设计风格，在前后端分离模式中，有效地降低了程序开发的耦合度。

2.3 系统数据访问层

系统数据访问层基于Mybatis持久层框架开发，其属于ORM(Object Relational Mapping)对象关系映射，具有延迟加载、数据缓存及支持标签映射等特点，同时与系统业务有关的SQL语句主要存放于XML配置文件中，彻底与后台程序实现分离，降低了耦合度又提高了复用性，便于统一管理与优化。数据库连接池采用阿里巴巴开源的Druid解决方案，在客户请求之前数据库连接池中已预先建立了多个数据库连接对象，数据访问层接收到前端发起的请求后直接从数据库连接池中获取连接对象提供服务，当请求处理完毕后将连接对象交返给数据库连接池进行管理。

2.4 系统数据层

系统数据层采用Oracle数据库进行数据存储，Oracle数据库数据处理速度快、数据安全级别高，可进行集群式部署，一旦数据库单点出现故障，可以迅速由其他节点进行接管。本系统数据库主要包括设备目录表、设备属性表、设备检修计划表、设备检查记录表、设备检修记录表、设备验收记录表、设备运用记录表、设备调动记录表、设备租赁记录表及系统参数配置表等信息表。

3 系统功能

铁路货运装卸设备管理系统主要包括装卸设备台账管理、装卸设备运用管理、装卸设备检查管理、装卸设备检修管理、装卸设备验收管理、装卸设备调动管理、装卸设备租赁管理、装卸设备报废管理、货运资源统计及系统管理10个功能模块。具体功能模块图如图2所示。

图2 功能模块图Fig.2 Functional modules

3.1 装卸设备台账管理

装卸设备台账管理模块包括设备台账登记、设备台账审核及设备台账查询功能。其中设备台账登记功能按照《铁路货物装卸管理规则》要求分为门(桥)式起重机、叉车及牵引车等17类设备进行管理，包括货运设备的构造参数和性能参数的录入、上传设备图片、修改、删除、技术规格说明的查询及数据上报等；设备台账审核功能是车务站段业务管理人员接收到货运站上报的设备台账入库申请后，对货运设备的资料进行核实，如果上报资料与装卸设备基本信息一致，则通过审核，否则驳回车站重新修改再上报；设备台账查询是按照级层查询其管理的货运设备信息，同时可以查询设备图片及履历簿台账。装卸设备台账登记界面如图3所示。

图3 装卸设备台账登记界面Fig.3 Registration interface for loading and unloading equipment ledger

3.2 装卸设备运用管理

装卸设备运用管理模块包括设备运用登记、设备运用查询、设备操作人员资格管理及设备操作人员资格查询功能。其中，设备运用登记是记录货运站每台设备的运转时间及消耗燃料情况，同时需要关联利用该设备进行装卸作业的货车车号，有利于实现单机核算业务功能。

3.3 装卸设备检查管理

装卸设备检查管理模块包括设备检查登记、设备状态修统计及设备检修计划管理功能。其中设备检查登记主要录入设备的检查情况，对于状态修设备可以直接录入检修情况；设备状态修统计主要实现多条件综合查询设备状态修情况，同时可以导出查询结果便于管理人员使用；设备检修计划管理主要由各站段管理维护各货运站设备的检修或保养计划，如果按期没有执行计划将会有预警提示，也便于后期集团公司进行考核。

3.4 装卸设备检修管理

装卸设备检修管理模块包括设备检修登记、设备保养登记、设备检修查询及设备保养查询功能。在设备检查阶段完成保养或检修级别鉴定后自动分配到保养或检修登记流程中，操作人员根据实际检修或保养情况录入检修或保养结束时间、操作人员等事项，然后提报验收人员进行验收确认；设备检修查询和设备保养查询实现了通过时间、操作人员等条件综合查询设备检修或保养情况[5]。

3.5 装卸设备验收管理

装卸设备验收管理模块包括设备保养验收、设备检修验收及设备验收查询功能。在完成设备保养或检修作业后信息流自动分配到保养验收或检修验收流程中，操作人员根据实际验收情况录入验收结束时间、验收人员等事项；设备验收查询实现了通过时间、操作人员等条件综合查询设备验收情况。

3.6 装卸设备调动管理

装卸设备调动管理模块包括设备调出管理与设备调入管理功能。其中，设备调出管理实现了将闲置设备调动到待调入的车站；设备调入管理实现了装卸设备调入确认功能，装卸设备一旦调入车站则可以进行后续业务作业。

3.7 装卸设备租赁管理

装卸设备租赁管理模块包括设备租赁登记、设备租赁审核及设备租赁查询功能。其中，设备租赁登记实现了记录设备租赁单位、租赁时间及租赁费用等事项，并提报上级审核；设备租赁审核实现了设备租赁申请内容的确认与审核；设备租赁查询实现了多条件综合查询设备租赁情况。

3.8 装卸设备报废管理

装卸设备报废管理模块包括设备报废登记、设备报废审核及设备报废查询功能。其中，装卸报废登记实现了超期服役设备或无法检修设备在集团公司主管部门批复后需要在系统中进行报废设备信息登记，包括报废时间、申请人员及批准人员，同时需要上传主管业务部门的批复文件并报上级管理人员审批；设备报废审核是对报废设备的手续进行审核，审批通过后设备报废流程结束；设备报废查询实现了多条件综合查询设备报废情况。

3.9 货运资源统计

货运资源统计模块包括货运资源展示、货运资源统计、装卸设备履历簿查询、装卸作业报表及铁路装卸机械运用报表等查询功能。其中，装卸设备履历簿包括封页、技术规格说明、设备调动记录、检修记录、验收记录及工作记录等组成部分。

3.10 系统管理

系统管理模块包括部门管理与用户管理功能，部门管理实现了车务段与车站的新增、删除、修改及查询等功能；用户管理实现了各级用户的新增、删除、修改、密码初始化及查询等功能。

4 关键技术及解决方案

4.1 采用MVVM前端模式实现业务逻辑

MVVM模式是对传统的MVC模式(Model-View-Controller)的一种扩展，实现了视图层与模型层的分离，具有低耦合与高内聚及代码复用性高等特点。MVVM模式由3部分组成，分别是模型层(Model)、视图层(View)及模型视图层(ViewModel)[6]，其中模型视图层将业务逻辑进行了封装，并通过模型视图层实现模型层与视图层的数据双向绑定。当模型层数据发生改变时会将变化情况同步到视图层，视图层根据数据变化情况进行局部重新渲染；当视图层的事件被触发时也会根据业务逻辑做出及时响应，并将处理结果同步到模型层；从而实现了各层代码独立开发，达到了视图层与模型层解耦的目的[7]。

4.2 利用ECharts图表库实现设备分布可视化

ECharts是一个使用JavaScript的开源可视化库，底层依赖ZRender矢量图形库，兼容绝大部分主流浏览器，提供直观、交互丰富、可高度个性化定制的数据可视化图表。在本系统中引入黑龙江省及内蒙古自治区部分地市作为哈尔滨局集团公司管辖的底图，然后按照业务部门要求用线段标记各车务段、用五角星标记独立一等站及特等站、用三角形标记二等站以及用实圆形标记各车务段间的交接站，同时在各标记点增加触发事件实现装卸设备统计信息展示，点击标记点可以查询该单位装卸设备的详细汇总信息。

5 系统应用及推广情况

铁路货运装卸设备管理系统于2021年11月完成开发工作，按照集团公司货运部要求同年12月在绥芬河口岸站进行试运行，2022年1月在集团公司货运部及所属车务段推广使用。截至2022年7月，集团公司共维护装卸设备信息1 053台，其中门吊100台、集装箱正面吊32台、电动轨道吊56台、装载机164台、皮带机197台及各类叉车347台[8]。依据集团公司货运部装卸作业指导方案，装卸设备运用情况由各车站的货运站系统操作人员负责数据录入工作，同时车务站段装卸基础科工作人员负责监督及数据审核，集团公司货运部负责管内装卸设备运用情况的统计分析并编制合理的调配或租赁方案，更好地利用信息化手段提高设备的利用率。系统推广使用后，集团公司各车务站段可以取消装卸设备履历簿纸质登记工作，采用电子履历簿线上登记模式，既实现了无纸化办公，又提高了工作效率。同时系统上线后，集团公司货运部可以实时查询管内装卸设备的单机核算情况，并通过系统自动汇总相关报表，既保证了数据准确性，又降低了人力成本。

6 结束语

铁路货运装卸设备管理系统依据《铁路货物装卸管理规则》指导要求，同时结合集团公司自身区域特点，按照“运用、检查、检修、验收、调动、租赁及报废”七位一体的质量管控体系进行设计与开发，发挥了货运装卸设备科学化、信息化的管理效果，为集团公司货运装卸管理人员提供了切实有效的管理手段。通过该系统的应用，相关管理部门可以在短时间内将闲置设备调动到装卸业务繁忙的车站或者租赁给路外企业使用，从而提高设备利用率；同时可以在第一时间对装卸设备超期服役进行提前预警，避免了装卸安全风险的产生。目前铁路货运装卸设备管理系统已在集团公司200多个货运站推广使用，实现了1 000余台装卸设备的信息化管理，为集团公司“提质增效”奠定了坚实基础。