LKJ 设备入库检测管理系统设计及应用

麒铁军

（中国铁路北京局集团有限公司工电检测所监控装置检测所 北京 100000）

0 引言

传统的列车运行监控装置（train operation control system， LKJ）设备质量检测分析工作流程为：电务段车载设备车间管理人员获知机车入库信息后，安排检修人员上车进行LKJ 设备标准化检测作业（简称“LKJ 设备检测”），检测合格后手工填写“车载设备检测合格证”（简称“合格证”），手工转储LKJ 文件（包括机车运行记录文件和入库机车LKJ 设备标准化检测作业文件），并通过客户端上传到文件服务器。 地面分析人员通过查询终端访问文件服务器，查看LKJ 文件内容，人工进行LKJ 设备运用质量分析，发现问题后通知检修人员上车排查、解决问题并销记，同时查看入库机车LKJ 设备标准化检测作业文件（简称“入库检测文件”），复核检测工作是否完成。

上述检测作业及分析复核模式，在程序上纷繁复杂，作业过程基本依靠人工方式进行卡控，不仅耗费时间长，还存在较大隐患［1］：存在作业者漏检漏测，甚至跨部门跨工种代检测的情况，手工书写合格证容易出现笔误、内容涂改、签章不规范等诸多问题；LKJ 文件人工转储、分析效率低、作业时间长。 上述情况导致发现设备异常滞后，对入库检测作业完成情况的复核效率低，人工分析易发生漏项等问题，严重影响LKJ 设备检测工作质量，给行车安全带来隐患。

1 系统研发目标

为解决传统检测作业模式带来的问题，需要变革人工转储、上传、分析LKJ 文件的工作方式，本文提出研发“LKJ 设备入库检测管理系统”，通过机车上既有的“列车运行状态信息系统车载设备”（简称“车载无线传输装置”），连接站场内部署的无线局域网络（wireless local area network， WLAN），在检修人员完成LKJ 设备检测任务后，自动转储LKJ 数据文件，并远程传输到地面服务器，通过配套地面应用分析系统，实现对LKJ 文件的智能解析、分析，提取LKJ 设备异常信息，自动复核检修人员的检测工作完成情况，当确认设备质量合格及检测工作完成后，系统提供该入库机车“合格证”打印功能。

通过使用“LKJ 设备入库检测管理系统”，可达到通过科技化手段提高工作效率、降低分析盲区、防止问题机车出库、杜绝安全隐患的目标。

“LKJ 设备入库检测管理系统”由车载无线传输装置、WLAN 通信传输网络及地面应用分析系统构成。 如图1所示。

图1 系统组成

机车入库后进入站场内WLAN 网络覆盖区域，车载无线传输装置与WLAN 网络无线基站实现车-地数据链路自动匹配，将机车入库信息上传到地面系统，管理人员根据系统提示安排检修人员上车作业，入库检测作业完成后，车载无线传输装置自动采集LKJ 文件，并上传到地面服务器。 地面应用系统自动分析文件内容，提取关键项点，向管理人员显示文件中的LKJ 设备异常项点以及电务检测工作完成情况等信息。

2 系统建设过程

为实现系统研发目标，系统的建设应包括如下步骤：（1）在铁路站场部署WLAN 基站，实现站场内WLAN 网络全覆盖；（2）机车车顶加装WLAN 天线，使车载无线传输装置具备WLAN 网络传输功能；（3）研发配套地面分析软件，实现电务检测工作全过程机控管理。

2.1 部署WLAN 基站

为建立完善、有效、可靠的车-地数据传输链路，需要实现站场内WLAN 网络全覆盖，通过在多个电务段站场的现场勘查及试验，作者总结铁路站场WLAN 网络部署需遵循如下原则：

（1）由于WLAN 天线覆盖距离有限（不超过300 m），设置天线半径应不超过150 m。

（2）尽量选址站场周边高大建筑物（距离地面6 ～10 m 的位置）上设置无线接入点（access point， AP）及天线，如：电务车间楼顶、入库闸楼、洗车楼、机务运转楼、检修大库、电务发码楼等位置。

（3）室外WLAN 设备安装选址要便于安装人员操作及日常维护。

（4）保证220 V 电压的可靠取电，并获得确认取电许可。

（5）所有设备选型必须符合国家无线电管理委员会的规定。

（6）采用支持双频双模的室外型AP 产品［2］，所有设备选择同一家品牌产品，便于设备间互联及调试。

本系统WLAN 设备选型覆盖范围在-20 ～70 DB 之间，选型时网桥、热点、120°扇形天线和360°全向天线应参考的技术参数如表1～表4 所示。

表1 网桥技术参数

表2 热点技术参数

表3 120°扇形天线技术参数

表4 360°全向天线

2.2 机车车顶加装WLAN 天线

在站场部署WLAN 基站后，还需要在机车顶加装WLAN 天线，使得车载无线传输装置具备WLAN 数据传输功能，在机车进入WLAN 覆盖范围后，采用基于IEEE 802.11 标准的无线局域网技术（目前广泛运用的无线网络传输技术）［3］，实现车-地数据链路自动匹配。 车顶天线技术参数如表5 所示。

表5 车顶天线技术参数

数据传输链路建立后，车载无线传输装置与地面服务器之间通过请求过程、启动传输过程、文件内容传输过程、结束过程［4］等4 个步骤，完成LKJ 文件的远程传输，数据传输过程采用可靠传输协议，通过数字认证技术、数据加密传输技术和无回复重传机制，保证数据传输的安全性、顺序性、完整性、可靠性，为入库机车LKJ 文件的可靠转储提供技术保障。

2.3 研发配套地面分析软件

在实现LKJ 文件无线传输的基础上，通过研发配套的地面应用系统，实现从机车数据采集、远程无线传输、分析处理、查询检索到生成各种业务报表的全自动化管理流程，取代传统的人工转储、分析工作模式，杜绝LKJ 设备异常项点检索及入库检测作业复核工作滞后、漏项、不到位等情况的发生。

3 系统功能

“LKJ 设备入库检测管理系统”主要功能包括：机车入库自动识别、LKJ 监控记录文件自动下载、LKJ 入库文件项点自动分析、销记异常项点、LKJ 数据版本校核、入库检测工作完成情况复核及打印电子合格证等。

3.1 机车入库自动提醒

当机车入库进入WLAN 网络覆盖范围后，车载无线传输装置自动采集LKJ 设备中的机车型号等基本信息，并启动连接WLAN 网络机制，向地面服务器发送机车基本信息，地面应用系统收到数据后在管理人员查询终端发出声光提示，提醒机车入库并报出机车型号，实现对管理人员的入库机车信息自动提醒。 管理人员收到提示后，即可安排检修人员上车作业。

3.2 LKJ 文件自动下载

检修人员上车完成检测任务后，车载无线传输装置自动转储LKJ 文件及目录，通过WLAN 网络远程传输到地面服务器。 管理人员可通过访问地面应用系统实时查看已下载文件数量及每个文件的下载进度。 系统根据目录判断文件下载是否齐全、完整，若发现不完整或漏下载的文件，则通过WLAN 网络向车载无线传输装置发送针对问题文件的重新下载指令，直至确认文件下载齐全、完整后，系统采用语音方式通知管理人员，同时在查询终端上相应页面显示文件列表，提供查看文件详细信息的功能。

3.3 LKJ 文件项点自动分析

地面应用系统确认LKJ 文件下载工作完成后，自动解析、分析文件信息，依据设定的判断逻辑，研判机车运行过程中出现的LKJ 设备质量异常情况，当发现异常项点时，及时向管理人员发出声光提醒，协助管理人员及早发现潜在故障点或隐患，并及时提醒设备检修［5］。

系统预设的异常项点分为提示、预警、报警3 类，其中，提示项点9 项，包括：GPS 恢复定位、出库、入库、进入监控、退出监控、车站通过、车站停车、车站开车、20km 模式。

预警项点27 项，包括：TAX 信息异常、TAX 通信故障、TAX 信息恢复、TAX 通信恢复、在途异常离线、库内长期离线、库内短时离线、离线通信恢复、GPS 长期无定位、GPS 恢复定位、车载无线传输设备GPS 定位无效、车载无线传输设备GPS 定位恢复、WLAN 接入网络、WLAN 接入服务器、WLAN 没有接入网络、WLAN 没有接入服务器、通信故障、途中超速、途中卸载、途中常用、途中紧急、途中柴油机停机、途中柴油机超速、区间停车、区间开车、常用缓解、通信恢复。

报警项点59 项，包括：A／B 通信版故障、A／B 扩展通信版故障、A／B 信息处理板故障、A／B 通信版故障恢复、A／B 扩展通信版故障恢复、A／B 信息处理板故障恢复、车载无线传输设备GPS 故障、车载无线传输设备GPS 通信故障、车载无线传输设备WLAN 故障、车载无线传输设备GPS 故障恢复、车载无线传输设备GPS 通信恢复、车载无线传输设备WLAN 故障恢复、途中管压为零、监控板通信故障、监控板通信恢复、LKJ 时间误差大、LKJ 时间恢复、恢复双机、主备切换、单机运行、速度通道异常、信号异常、限速突降、速度抖动、管压抖动、缸压抖动、在途机车号异常、在途轮径异常、在途轮径正常、A／B 监控板故障、A／B模拟入故障、A／B 数字入故障、A／B 工况入故障、A／B 数字出故障、A／B 模块故障、A／B 监控板恢复、A／B 模拟入恢复、A／B 数字入恢复、A／B B 工况入恢复、A／B 数字出恢复、A／B 模块恢复。

3.4 销记异常项点

当地面应用系统发出LKJ 设备异常情况报警后，针对每条报警信息，系统提供与之相关的LKJ 文件详细信息查询功能，为管理人员初步研判异常情况发生原因及性质提供分析依据，以便尽快安排检修人员上车处理。 当异常情况处理完成后，管理人员可在系统中针对该项点记录签署处理意见，填写处理结果，提交后即可在系统中销记该项点，从而实现异常项点从发现、处理、解决到最后销记的全过程机控管理。

3.5 入库检测工作完成情况复核

地面系统对LKJ 文件中的入库检测文件进行分析，自动解析并提取电务检测项点，包括紧急制动、常用制动、键盘I 检测、键盘II 检测、A／B 机切换、校时、信号灯等，根据系统预设的检测作业复核标准，判断该检修人员检测工作是否按规定完成。 如未按规定完成检测工作，则系统在管理人员查询终端发出声光报警，提醒管理人员及时安排检修人员再次上车进行检测作业。

3.6 LKJ 数据版本校核

系统在读取并解析LKJ 文件的过程中，提取文件头部分的LKJ 数据版本信息，并与系统中存储的由电务段车载科发布的该机车最新换装计划做比对，如发现版本信息比对结果不一致，则在查询终端发出声光报警，提醒管理人员安排检修人员按要求上车换装LKJ 设备数据。 换装工作完成后，车载无线传输装置再次下载并传输最新LKJ 文件，由地面系统提取LKJ 数据版本信息与换装计划进行比对，完成版本校验工作，直至比对结果合格为止。

3.7 打印电子合格证

管理人员通过登录地面应用系统，可按时间查询入库机车LKJ 文件转储分析结果，对于已经完成LKJ 设备检测工作且在文件分析工作中未发现异常项点，或发现异常项点但已经解决问题，并在系统中完成销记的机车，系统在查询终端提供打印合格证功能。 打印合格证的机车可正常出库。

4 系统应用情况

目前，“LKJ 设备入库检测管理系统”已在多个电务段完成地面部署，机车车顶天线加装工作也在有序进行，相关电务段已实现入库机车LKJ 监控记录文件100%自动转储和实时分析。

系统的应用大大减轻了电务段车载设备车间入库机车LKJ 设备检测工作的工作量，机车LKJ 文件转储、传输、分析所需时长比传统依靠人工作业所需时长（超过30 min）减少96%以上，有效压缩了机车入库检测作业时间，提高了机车周转率。 自动化的检测作业管理模式，可以使LKJ 设备检修工作分析、管理岗位的工作人员数量减少至原来的40%，大大节省了人力资源。

相比传统工作流程，系统分析LKJ 设备异常项点结果准确及时，克服了人工检索分析不到位、漏项、不能及时发现LKJ 设备安全隐患的问题，到目前为止，应用该系统的单位未发生因检查测试不到位造成设备故障的情况，实现了机车LKJ 设备检修工作安全稳定的良好局面。

综上所述，“LKJ 设备入库检测管理系统”通过引进先进的技术手段，降低电务段工作人员劳动强度，提高LKJ设备检修工作效率，有效解决因人工分析出现错漏、时效性低而导致质量分析存在隐患的问题，实现LKJ 设备安全质量风险及时预警、设备隐患超前防控的目标，全面提升LKJ 设备安全控制质量和设备管理水平，对确保设备质量常态优秀、保障机车运行安全具有积极意义。