劉期柏

(中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 貨運(yùn)處，廣東 廣州 510088)

1 鐵路限界管理系統(tǒng)概述

鐵路限界管理系統(tǒng)是鐵路限界管理及超限超重貨物運(yùn)輸輔助決策系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，為中國(guó)鐵路總公司、鐵路局集團(tuán)公司、站段三級(jí)限界業(yè)務(wù)管理部門，以及中國(guó)鐵路總公司、鐵路局集團(tuán)公司二級(jí)超限超重貨物運(yùn)輸業(yè)務(wù)管理部門提供服務(wù)，是超限超重貨物運(yùn)輸輔助決策系統(tǒng)進(jìn)行徑路選擇、確保超限貨物在線路上運(yùn)行時(shí)不與線路上的設(shè)備設(shè)施發(fā)生刮蹭碰撞的主要數(shù)據(jù)依據(jù)[1-2]。

1.1 鐵路限界管理系統(tǒng)功能模塊

鐵路限界管理系統(tǒng)于20世紀(jì)90年代中期開始研發(fā)，經(jīng)過十幾年的持續(xù)研發(fā)、試用經(jīng)驗(yàn)積累和不斷升級(jí)改造，為規(guī)范鐵路限界管理、提高超限超重貨物運(yùn)輸管理水平提供技術(shù)支撐[3]。鐵路限界管理系統(tǒng)包含數(shù)據(jù)采集、綜合處理、數(shù)據(jù)發(fā)布、限界查詢、限界打印、歷史數(shù)據(jù)、限界變更、參數(shù)維護(hù)、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)同步等功能模塊[4]，這些功能模塊可以通過參數(shù)維護(hù)模塊根據(jù)用戶的權(quán)限和應(yīng)用需要進(jìn)行有針對(duì)性的管理分配。

（1）數(shù)據(jù)采集模塊是鐵路限界管理系統(tǒng)的原始限界數(shù)據(jù)資料輸入模塊，該模塊根據(jù)現(xiàn)有的檢測(cè)方法，分別設(shè)置了丈量法、角架法、攝影法3種數(shù)據(jù)輸入方式，以滿足工務(wù)、電務(wù)、房建等限界管理部門的不同測(cè)量數(shù)據(jù)錄入需求。限界數(shù)據(jù)采集錄入后，經(jīng)數(shù)據(jù)發(fā)布模塊一般由不同的限界管理層級(jí)按各自管理權(quán)限逐級(jí)向上進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布，數(shù)據(jù)發(fā)布包括設(shè)備、區(qū)段、區(qū)間、股道發(fā)布。各數(shù)據(jù)發(fā)布后，綜合處理模塊按照《鐵路建筑實(shí)際限界測(cè)量和數(shù)據(jù)格式》(Q/CR55-2014)明確的數(shù)據(jù)整理要求生成不同的綜合最小限界尺寸表[5-6]。

（2）限界查詢、限界打印、歷史數(shù)據(jù)模塊針對(duì)不同的用戶需求設(shè)置了相應(yīng)的查詢與打印權(quán)限，并提供各種限界數(shù)據(jù)查詢與打印服務(wù)。其中歷史數(shù)據(jù)模塊可以對(duì)歷史記錄進(jìn)行存儲(chǔ)與查詢，使限界管理具備了可延續(xù)性和可追溯性，并為限界管理數(shù)據(jù)的深度挖掘應(yīng)用提供了可能[5]。

（3）限界變更模塊為限界數(shù)據(jù)輸入完成后限界數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)提供管理和服務(wù)。當(dāng)限界數(shù)據(jù)發(fā)生變化或需要進(jìn)行變更時(shí)，設(shè)備管理單位通過此功能模塊發(fā)出變更申請(qǐng)，經(jīng)過已定義好的工作流程進(jìn)行逐級(jí)輸入并審批數(shù)據(jù)，最后入庫，實(shí)現(xiàn)限界變更。

（4）參數(shù)維護(hù)模塊是對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行所必需的參數(shù)字典進(jìn)行查詢和維護(hù)，參數(shù)維護(hù)管理的大部分?jǐn)?shù)據(jù)是系統(tǒng)的一些全局基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，有較嚴(yán)的權(quán)限限制。統(tǒng)計(jì)分析模塊按區(qū)段、區(qū)間、股道、單位進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入完整性的信息統(tǒng)計(jì)與查詢。數(shù)據(jù)同步模塊主要實(shí)現(xiàn)各鐵路局集團(tuán)公司將限界數(shù)據(jù)上報(bào)給中國(guó)鐵路總公司。

1.2 鐵路限界管理系統(tǒng)作用

（1）促進(jìn)侵限設(shè)備設(shè)施的管理。鐵路建筑限界是一個(gè)和線路中心線垂直的極限橫斷面輪廓，按《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》有關(guān)規(guī)定進(jìn)行分類[6]。鐵路限界管理系統(tǒng)采用的主要有客貨共線鐵路建筑限界及機(jī)車車輛限界，其中客貨共線鐵路建筑限界又按速度是否大于160 km/h、是否為雙層集裝箱進(jìn)行了劃分，并進(jìn)一步細(xì)分了基本建筑限界，以及電力、內(nèi)燃牽引條件下的隧道建筑限界和橋梁建筑限界。通過細(xì)致嚴(yán)謹(jǐn)?shù)胤诸惻c組合，鐵路限界管理系統(tǒng)建立了完整的鐵路建筑限界標(biāo)準(zhǔn)體系，為判定鐵路線路上的設(shè)備設(shè)施及其鄰近的建筑物、構(gòu)筑物、設(shè)備等(與機(jī)車車輛有直接相互作用的設(shè)備除外)是否侵限提供了全面的具有針對(duì)性的比對(duì)標(biāo)準(zhǔn)。有了鐵路建筑限界標(biāo)準(zhǔn)，鐵路限界管理系統(tǒng)能夠自動(dòng)判定錄入系統(tǒng)的限界設(shè)備設(shè)施是否侵限，并對(duì)侵限的設(shè)備設(shè)施進(jìn)行快速地查詢，極大地促進(jìn)了對(duì)侵限設(shè)備設(shè)施的管理。

（2）提供管理鐵路建筑實(shí)際限界的平臺(tái)。鐵路建筑實(shí)際限界是指既有設(shè)施設(shè)備在距軌面不同高度處最接近線路中心線的點(diǎn)共同構(gòu)成的橫斷面輪廓。在規(guī)定測(cè)量范圍內(nèi)既有設(shè)施設(shè)備所有檢測(cè)橫斷面輪廓的綜合最小尺寸構(gòu)成了綜合最小建筑限界。鐵路建筑實(shí)際限界測(cè)量設(shè)備目前有限界檢測(cè)車、專用測(cè)量小車、便攜式測(cè)量?jī)x等，單獨(dú)的建筑物或設(shè)備也可采用絕緣皮尺、吊錘、水平儀等工具進(jìn)行人工測(cè)量。測(cè)量對(duì)象包括且不限于橋梁、隧道、天橋、雨棚、高架候車室、站臺(tái)、通信設(shè)備、信號(hào)機(jī)、電力設(shè)備、接觸網(wǎng)設(shè)施、車輛設(shè)備、設(shè)置在線路上的各種安全檢測(cè)裝置(如超偏載儀、安全門等)和接近線路的其他建筑物和設(shè)備。這些設(shè)備涉及的管理單位眾多，包括工務(wù)、房建、電務(wù)、供電、車輛等系統(tǒng)。通過鐵路限界管理系統(tǒng)，將眾多設(shè)備設(shè)施、管理單位、不同的測(cè)量方式有機(jī)統(tǒng)一起來，將大量數(shù)據(jù)按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范集中管理起來，使鐵路建筑實(shí)際限界數(shù)據(jù)管理有了科學(xué)有效的管理平臺(tái)。

（3）提高限界管理效率。在傳統(tǒng)的限界數(shù)據(jù)管理模式下，基于大地的曲線地段限界測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)按要求進(jìn)行高度換算和折減計(jì)算，綜合最小建筑限界還應(yīng)采用人工方法進(jìn)行數(shù)據(jù)離散、數(shù)據(jù)匯總等數(shù)據(jù)整理工作，工作量巨大且易發(fā)生錯(cuò)誤。通過鐵路限界管理系統(tǒng)，能夠極大地提高限界管理效率。

（4）提供超限貨物安全運(yùn)輸?shù)幕A(chǔ)保障。鐵路建筑實(shí)際限界是決定鐵路超限貨物能否安全通行的基本依據(jù)。有了完整、規(guī)范、準(zhǔn)確的鐵路建筑實(shí)際限界，為超限貨物安全運(yùn)輸提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)保障，也為使超限貨物運(yùn)輸決策實(shí)現(xiàn)信息化、自動(dòng)化、智能化提供了依據(jù)。

2 鐵路限界管理系統(tǒng)存在問題及優(yōu)化對(duì)策

2.1 曲線上建筑限界折減問題

2.1.1 問題

《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(普速鐵路部分)的附圖1“客貨共線鐵路建筑限界”中明確了曲線上建筑限界的加寬辦法[6]，即曲線內(nèi)側(cè)加寬曲線外側(cè)加寬其中，R為曲線半徑，m；H為計(jì)算點(diǎn)自軌面算起的高度，mm；h為外軌超高，的值也可以用內(nèi)側(cè)軌頂為軸，將有關(guān)限界旋轉(zhuǎn) θ角求得。而曲線上建筑限界的加寬范圍由全部圓曲線、緩和曲線和部分直線3個(gè)部分組成[7]。加寬方法明確采用階梯形方式或采用曲線圓順方式。曲線建筑限界加寬示意圖如圖1所示。

圖1 曲線建筑限界加寬示意圖Fig.1 The diagram of the widened construction clearance lines

在實(shí)際限界數(shù)據(jù)資料錄入過程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量不侵限的設(shè)備設(shè)施錄入系統(tǒng)后被系統(tǒng)自動(dòng)判定為侵限設(shè)備設(shè)施。鐵路限界管理系統(tǒng)在進(jìn)行曲線上建筑限界折減時(shí)，按照全部圓曲線的加寬要求進(jìn)行了折減，沒有考慮緩和曲線中點(diǎn)往遠(yuǎn)離圓曲線方向13 m處至直緩點(diǎn)往直線段方向22 m處減半加寬的要求。

2.1.2 優(yōu)化對(duì)策

為解決該問題，建議對(duì)《鐵路限界管理及超限超重貨物運(yùn)輸輔助決策系統(tǒng)運(yùn)用維護(hù)管理辦法(暫行)》(運(yùn)營(yíng)專業(yè)函[2017] 197號(hào))中“曲線表”(附件3)的內(nèi)容進(jìn)行修改。原正線曲線表如表1所示[8]，修改后的正線曲線表如表2所示。

表2中起緩中點(diǎn)里程是指曲線起點(diǎn)側(cè)緩和曲線中點(diǎn)里程，終緩中點(diǎn)里程是指曲線終點(diǎn)側(cè)緩和曲線中點(diǎn)里程。通過對(duì)曲線表的修改，可以快速計(jì)算出《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(普速鐵路部分)要求的緩和曲線與部分直線減半加寬的區(qū)域范圍，從而使鐵路限界管理系統(tǒng)在進(jìn)行曲線限界折減時(shí)做到與《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(普速鐵路部分)要求一致。

原有《鐵路限界管理及超限超重貨物運(yùn)輸輔助決策系統(tǒng)運(yùn)用維護(hù)管理辦法(暫行)》(運(yùn)營(yíng)專業(yè)函[2017]197號(hào))中線路、車站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表中缺少股道曲線信息表，導(dǎo)致在進(jìn)行曲線股道限界數(shù)據(jù)錄入時(shí)需要人工輸入曲線相關(guān)信息，系統(tǒng)不能自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)匹配和卡控。可以通過增加車站股道曲線表基礎(chǔ)資料來實(shí)現(xiàn)，車站股道曲線表如表3所示。

另外，曲線外側(cè)建筑限界折減采用《鐵路建筑實(shí)際限界測(cè)量和數(shù)據(jù)格式》中的相應(yīng)折減標(biāo)準(zhǔn)，相對(duì)《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(普速鐵路部分)中曲線上建筑限界加寬辦法來說，少折減了的加寬量。在對(duì)《鐵路建筑實(shí)際限界測(cè)量和數(shù)據(jù)格式》進(jìn)行修訂完善時(shí)，將曲線外側(cè)建筑限界折減標(biāo)準(zhǔn)按照《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》(普速鐵路部分)中曲線上建筑限界加寬辦法的要求進(jìn)行相應(yīng)折減，使兩者做到標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。

2.2 線路區(qū)段劃分問題

鐵路限界管理系統(tǒng)在線路區(qū)段劃分上嚴(yán)格遵循《鐵路建筑實(shí)際限界測(cè)量和數(shù)據(jù)格式》中的區(qū)段劃分原則:編組站、區(qū)段站、線路交叉點(diǎn)所在站只能作為區(qū)段的起點(diǎn)站或終點(diǎn)站，而不得成為區(qū)段內(nèi)部的站。事實(shí)上，目前樞紐地區(qū)、主要繁忙干線上各種聯(lián)絡(luò)線越來越多，按照前述原則，導(dǎo)致線路區(qū)段劃分越來越瑣碎，而且在超限貨物運(yùn)輸過程中進(jìn)行限界核查時(shí)也容易出現(xiàn)遺漏的情況。

表1 原正線曲線表Tab.1 The curve table of the original main line

表2 修改后的正線曲線表Tab.2 The revised curve table of the main line

表3 車站股道曲線表Tab.3 The curve table of station tracks

《鐵路建筑實(shí)際限界測(cè)量和數(shù)據(jù)格式》中的區(qū)段劃分原則由強(qiáng)制性原則修改為參考性原則，鐵路限界管理系統(tǒng)對(duì)區(qū)段劃分、數(shù)據(jù)匯總方案進(jìn)行優(yōu)化。一是聯(lián)絡(luò)線納入所銜接的主線參與數(shù)據(jù)匯總，乙聯(lián)絡(luò)線納入甲主線參與匯總?cè)鐖D2所示，丙聯(lián)絡(luò)線分別納入甲、乙主線參與匯總?cè)鐖D3所示。二是多線共用單區(qū)間分別納入所連接的主線參與數(shù)據(jù)匯總，A-B區(qū)間分別納入甲、乙主線參與匯總?cè)鐖D4所示。通過這樣處理，能有效地減少區(qū)段劃分?jǐn)?shù)量，同時(shí)也盡量避免了超限貨物運(yùn)輸過程中進(jìn)行限界核查時(shí)發(fā)生遺漏的可能。

圖2 乙聯(lián)絡(luò)線納入甲主線參與匯總Fig.2 A summary of branch line b incorporated into main line a

圖3 丙聯(lián)絡(luò)線分別納入甲、乙主線參與匯總Fig.3 A summary of branch line c incorporated into main line a and b respectively

圖4 A-B區(qū)間分別納入甲、乙主線參與匯總Fig.4 A summary of A-B section incorporated into main line A and B respectively

2.3 設(shè)備限界臺(tái)階形斷面數(shù)據(jù)錄入問題

現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備設(shè)施限界斷面有各種各樣的形狀，在很多情況下單側(cè)限界斷面在水平方向上存在2個(gè)拐點(diǎn)，這時(shí)意味著在同一軌面高度上存在2個(gè)不同的水平寬度數(shù)據(jù)，斷面的圖形描繪表現(xiàn)為臺(tái)階形狀。在實(shí)際限界測(cè)量過程中，這種情況是普遍存在的。但是，鐵路限界管理系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入時(shí)，不允許在同一側(cè)距軌面同一高度處輸入不同的寬度數(shù)值。

為解決該問題，可以對(duì)鐵路限界管理系統(tǒng)制定一個(gè)規(guī)則，實(shí)現(xiàn)臺(tái)階形斷面數(shù)據(jù)的可錄入，同時(shí)盡可能保證限界數(shù)據(jù)的精度要求。該規(guī)則為:當(dāng)系統(tǒng)接收到距鋼軌面同一高度2個(gè)寬度數(shù)據(jù)時(shí)，自動(dòng)將接收到的第2個(gè)寬度數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的距鋼軌面高度加1 mm或減1 mm，這樣既可以保證數(shù)據(jù)可錄入，同時(shí)也保證了限界數(shù)據(jù)有足夠的精度要求，避免了限界數(shù)據(jù)資料在輸入時(shí)容易發(fā)生錯(cuò)誤的可能。

2.4 系統(tǒng)操作界面問題

鐵路限界管理系統(tǒng)在限界數(shù)據(jù)錄入時(shí)界面相對(duì)友好，但在系統(tǒng)登錄、限界數(shù)據(jù)查詢顯示等方面還有待進(jìn)一步優(yōu)化。

在系統(tǒng)登錄時(shí)，用戶沒有按專業(yè)系統(tǒng)及管理層級(jí)進(jìn)行分類分級(jí)，也不允許用戶自主輸入，只能在同一個(gè)列表的所有用戶名中進(jìn)行選擇。在進(jìn)行限界數(shù)據(jù)查看時(shí)，綜合限界信息鎖定了顯示界面的寬度，沒有充分利用顯示界面來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的滿屏顯示，而且數(shù)據(jù)表格沒有凍結(jié)拆分表頭和首列信息，在進(jìn)行數(shù)據(jù)查看時(shí)不夠方便。

建議對(duì)用戶按專業(yè)系統(tǒng)及管理層級(jí)進(jìn)行分類分級(jí)，同時(shí)允許用戶自主輸入用戶名，便于用戶登錄時(shí)能方便地查看到自己的用戶名，或直接輸入用戶名實(shí)現(xiàn)快速登錄。同時(shí)，改進(jìn)限界數(shù)據(jù)查看時(shí)的信息顯示設(shè)置，凍結(jié)拆分表頭和首列信息，提高限界數(shù)據(jù)查看時(shí)的友好程度。

2.5 線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)問題

由于運(yùn)輸能力的調(diào)整、車站名稱的變更、線路的撥道與改造等原因，線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料經(jīng)常發(fā)生變化。在線路名稱、線路起始站名的界定上，工務(wù)、運(yùn)輸、貨運(yùn)部門有時(shí)存在定義不一致的情況，再加上不同部門間信息溝通偶爾存在不暢通的情況，而且鐵路局集團(tuán)公司沒有線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)權(quán)限，導(dǎo)致線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)響應(yīng)相對(duì)較慢，維護(hù)復(fù)雜。

建議首先對(duì)線路、車站等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料在各個(gè)專業(yè)系統(tǒng)進(jìn)行規(guī)范統(tǒng)一，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況；其次是對(duì)工務(wù)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、列車運(yùn)行控制記錄裝置數(shù)據(jù)(LKJ數(shù)據(jù))、鐵路限界管理系統(tǒng)線路車站基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行共用共享，減少數(shù)據(jù)重復(fù)錄入修訂工作，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確完整性。

2.6 孤立點(diǎn)的圖形化標(biāo)識(shí)問題

鐵路限界管理系統(tǒng)在輸入設(shè)備限界斷面數(shù)據(jù)信息時(shí)，允許孤立點(diǎn)的存在，并設(shè)置了孤立點(diǎn)的數(shù)據(jù)錄入手段。但是，對(duì)于孤立點(diǎn)進(jìn)行斷面尺寸圖的描繪時(shí)，由于是一個(gè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，圖形描繪上沒有任何的圖示信息，不利于對(duì)孤立點(diǎn)的直觀掌握。建議在設(shè)備的斷面尺寸圖中增加特殊的孤立點(diǎn)描述圖形，如使用“×”符號(hào)。

2.7 限界管理人員業(yè)務(wù)素質(zhì)問題

目前部分限界管理人員對(duì)鐵路限界管理系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)還不到位，沒有充分認(rèn)識(shí)到該系統(tǒng)的先進(jìn)性和優(yōu)越性。另外，部分單位限界管理人員崗位不穩(wěn)定，限界主管人員經(jīng)常發(fā)生崗位變動(dòng)，存在業(yè)務(wù)人員未經(jīng)足夠的業(yè)務(wù)培訓(xùn)就倉(cāng)促上崗的現(xiàn)象。還有一部分限界管理人員沒有正確掌握鐵路限界管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)錄入的操作技能，導(dǎo)致限界數(shù)據(jù)錄入不完整不準(zhǔn)確。因此，應(yīng)實(shí)行專人專崗，持證上崗，同時(shí)建立考核管理約束機(jī)制，對(duì)限界錄入運(yùn)用及管理工作不到位的人員進(jìn)行管理和約束。

3 結(jié)束語

鐵路限界管理系統(tǒng)經(jīng)過不斷的發(fā)展和完善，在為鐵路超限貨物運(yùn)輸提供強(qiáng)有力的基礎(chǔ)保證的同時(shí)，也為超限超重貨物運(yùn)輸決策系統(tǒng)運(yùn)用打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。隨著工務(wù)線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、列車運(yùn)行控制記錄裝置數(shù)據(jù)等線路基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息有效融合后，鐵路限界管理系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)對(duì)全路線路信息的全面整合與立體管理，形成線路數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)，為智能鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展提供線路環(huán)境基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。