铁路计量器具量值保证技术体系的优化研究

李 萌

（北京铁路局天津机务段，天津 河北区 300140）

1 铁路计量管理信息平台概述

铁路计量管理信息平台将各个铁路段的计量器具管理信息进行汇总，以其为主体，并通过对铁路运行中各个部门的等级及其具体职责进行统计，实现了各计量管理层面的信息化建设。该信息化建设主要包括全铁路段计量器具管理、计量标准管理考核、人员培训、管理规范的制定和修改、资源调配和动态管理。通过该项目建设，能够有效帮助国家和各个铁路部门对计量管理的高校输出。铁路计量管理信息系统构成如图1所示。

图1 铁路计量管理信息系统构成图

在该框架的研究基础上，可适当对功能进行扩展。从而提供新的平台，保证计量器具量值溯源从事信息化和数字化的管理的正常运转。通过扩展和整理搜集大量的工作器具的量值溯源信息，并对该信息和信息产生的一系列大数据进行分析，不仅能够提高该平台的技术管理，还能够大幅度地提高工作效率。目前，铁路计量工作较为复杂。因此，为了提高计量效率，可采用该平台对铁路计量器具量值进一步优化，并设计基于该平台的一系列实施方案，不仅提高了计量量值的服务质量，而且提高了铁路工作生产效率。

2 体系现状

按照目前的情况来看，量值溯源与生产的关系是相对分离的。这主要是由于在目前的管理方式下，各个铁路段特别是基层的一些站段的计量器具通常是处在离线状态。这就造成了几个严重的问题：由于生产现场的环境，状况千变万化，测量需求也在不断改变，计量器具无法按跟随现场的情况对量值溯源及时更新，在生产现场的工作计量器具的专业性也无法得到保证；目前，大部分站段的量值溯源任然采用人工的方法进行，技术较为落后，信息化和自动化发展十分缓慢。

目前，随着科学技术的提高，大批采用新技术和方法的新型计量器具出现在工作当中。而以前传统的工作方法已经无法适应新技术和新型管理模式。主要体现在以下四方面：

1）量值溯源可靠性和工作效率有待提高。目前我国铁路整体的工作量都十分巨大。特别是有关计量的器具，如检查、维修、运用等用量巨大，品种繁多。而目前大部分地区所采用的量值溯源方法都是以人工方式为主，这就导致了测量结果非常容易受到人工作用的影响，可靠性不高。由于工作人员的状况参差不齐，工作技能水准差异较大，身心健康程度各不相同，对工作的积极性和责任心方面也有较大的差异。因此工作效率的波动很大，测量结果的准确性和可靠程度也容易受到质疑。目前，量值溯源的结果和原始记录仍然是以人工的方式记录。如人为的涂改或漏洞没有补充等，纸质版原始记录十分容易受到外界环境的影响，保存方式不当等原因都会对客户对量值溯源结果的二次核对产生不利影响。因此，只有将量值溯源工作以信息化、自动化方式运行，才能降低风险。

2）计量器具管理有待完善。目前，计量器具的管理较为陈旧，漏洞不断。对计量器具的各种维护和管理机制缺乏完整的规划，如器具的采购、器具的入库、器具的使用、器具的维护等信息都无法准确地进行记录和上报，导致使用者在申报使用时出现各种问题，因计量器具问题而导致的各种生产工作问题层出不觉，严重影响了生产效率和生产质量。因此，必须借助信息化的管理平台，对具的采购、器具的入库、器具的使用、器具的维护等信息进行准确监控，保证计量器具管理的正常运行。

3）量值溯源信息的数字化应用程度较低。从目前的情况来看，基于纸质记录测量数据的量值溯源活动仍然在生产管理中占主要地位。尽管以数字格式转录，但这是一个附加的“一次性过程”，会影响工作的正常效率，并且信息的手动输入不均匀且不规则。从而导致了在采用计算机进行搜索和管理时的大量不便。进而完全影响了对溯源结果计算机评价的整体性和稳定性。此外，非数字可追溯性结果记录表的准确性主要取决于手动验证。它受多种不可控因素的影响，并带来一定的质量风险。因此，只能通过从根开始对相关的可追溯性信息进行标准化和数字化来防止测量操作中的质量风险。

4）计量工作的评价体系有待进一步完善。由于大量的数据采用人工记录和纸质版保存的方式进行，数据的遗失情况十分严重。同时，生产一线的计量情况往往不能随时随地的进行，数据和有关信息不能够及时获取。当进行计量工作的规划和决定时，很容易导致由于缺乏大规模计量数据的支撑使工作难以开展下去，从而给后续的工作，如质量评估，工作评价等带去极大的不便。

3 体系的优化研究方向

为了使上述问题得到有效解决，提出了包括两个方面的优化量值溯源工作的具体目标。第一，必须增强量值溯源工作的科学性。可通过对现有的铁路计量管理系统进行改进，增加量值溯源工作的功能性方面和信息化层面，主要通过利用大数据信息规划技术，物联网和智能传感技术，从而研究出一大批包含了自动化、远程、在线的校准方案。第二，对目前的铁路计量管理体系进行进一步的完善，采取信息化和数字化的信息收集方式和集中管理模式，提供大数据管理的信息化支撑，提高信息化和自动化水平。对于该方面的扩展可主要包含为以下几个主要研究方向：

1）通过研究智能和自动化的方案来研究铁路专家的关键测试参数。由于铁路机车车辆、供电、车间的技术、规划、运输、和能源监控等学科各不相同，因此将执行各自的关键测量参数，各种特殊的测试设备，传感器装置具有不同的环境，在实施过程中使用要求符合传统的验证或校准方法的项目，相应的过程新技术，也不尽相同。例如，根据方法和要求的操作使用自动化控制技术，以及使用智能控制来优化操作的关键阶段（如有必要）来实现数量可追溯性的自动化形成现代化计划并提高可靠性测量结果与环境相关，因为它不遵循目前的仪器和设备（如密封的车载传感器，仪器和电子设备）的体积可追溯性的传统方法。使用技术参数和测试要求的审核周期进行操作，例如，仅在验证期间结合数量可追溯性和拆卸，即根据用于执行设备安装和维护，测量验证或校准的技术规范进行拆卸。在整个条件下以及在使用期间所使用的设备和设备中，与整个校准条件相距的距离，或者比类似设备要实践的线路值更多的距离。

2）通过分析研究，制定出能够进行周期管理的包括计量工具与标准器具量值状态的管理工具。由于计量器具的精密性原理，在计量器具的使用保存，维护中任何环节出现问题，都会使计量工具受损，计量结果的准确度也会受到影响。因此，每一个环节都需要严格按照规定进行管理。这些环节包含了从计量仪器的购买、保管、使用、维护、保存、报废的全部过程。通过研究目前先进物联网技术，并以目前数字化更新后的铁路计量管理信息系统作为依托，将现存或处于使用状态下的每一个计量器具的详细信息进行汇总，并建立详细的电子档案，包括仪器的厂家、购买时间、入库时间、使用过程、维修过程、保存时间等信息，特别是计量仪器所进行的每一次量值溯源过程和数据都应详细记录，呈动态显示以保证日后可以比对。结合质量控制，可以严格管理和监控计量仪器的使用状态，通过比对前后数据，可及时对工具进行调整，或分析出现问题的原因，对问题及时反馈，保证工作的顺利进行。

3）分析建立先进的计量工作决策机制，并将数据驱动作为该机制核心。在以往的监察工作中，工作人员往往只能在全部工作结束后，问题已经确定的情况下来制定工作安排和计划，而在量值溯源过程中往往并没有好的方法来防范问题和风险，有时也只能靠以往的工作经验盲目的鉴别。在问题和风险出现的萌芽阶段，并没有好的方法来予以遏制。数据分析任务模型的建立，即可改变这一现状。通过建立这一数据模型，管理人员能够更加直观地分析、判断计量器具的实时状态和发生趋势，以及相关工作人员的各项指标，在进行计划建立和方案确定时有更多的数据进行分析和支撑，使工作的目的性和科学性大大增强。如，通过分析各个段点之间的各项数据差异，能够对各个工作单位的工作能力和工作质量进行分析，对该单位的硬件和软件信息也能及时汇总，综合分析该单位的工作状态，及时对各个单位进行监督管理。

4 计量活动自动化采集终端的相关软硬件设计

不同计量项目都会存在着明显的不同。自动化采集终端必须有对不同计量项目差异性的方案。而对于一些相同问题和需要，如数据分析记录、结果获取、数据保存等，都可以通过设计如智能化的视觉、语音识别等方式实现。

通过对这些共性的分析，设计出具有较强通用性、适应性能的采集平台，如遇到一些差异性较大的复杂特殊项目，则通过对计量器具的分析、设计和制造，将所需要的计量数据进行一体化设计，包括自动采集标准等，并融入计量器具中。

5 计量资源集控信息系统的研究

为了掌握计量工作中的所有情况可通过先进的二维码识别、无线射频识别等物联网技术，使集控信息系统能够对计量工作相关的器具、人员等建立一体化标识，通过信息的共享，从而完成定位、监督、识别等功能。该集控系统能够将各个岗位工作人员，如操作者、检查复核者、管理者的职责明确化，通过平台权限最终实现运营及管理的联合。通过对每台计量器具的实时监控，分析其使用状态和环境情况，最大限度地保证计量器具的使用性能。