电气化铁路供电信息管理系统研究

邢 挺

（中国铁路青藏集团有限公司供电部，青海 西宁 810006）

0 前言

铁路信息化是交通信息化的重要组成部分，也是铁路朝着智能化发展的必由之路。将先进的信息技术和现代管理理念相结合，并融入铁路生产经营管理的实际工作中，可以有效提升铁路系统整体的作业效率、保障能力和服务水平[1]。近年来，铁路客票预定与发售系统、铁路运输管理信息系统和铁路供电管理信息系统等专业化信息系统[2]的应用显著提高了铁路现代化水平，也验证了信息系统在推动铁路事业可持续发展中具有战略意义。

1 应用现状分析

铁路供电信息管理系统的建设是随着信息化的发展而逐步应用起来的，早在21 世纪初，当时的铁道部就出台了文件对牵引供电专业信息化建设工作进行了规范化管理[3]。经过几十年的发展和完善，目前已经有不少供电段引入了供电信息管理系统，为供电信息管理系统在其他供电段的全面建设提供了宝贵的经验[4]。供电信息管理系统在应用过程中也发现了一些问题，例如与其他业务系统的信息共享程度较低，业务覆盖不够全面，技术架构落后，终端类型较少，操作使用方式单一，造成部分工作的重复，不能对触网巡视等日常工作进行有效监督。当前信息技术已十分成熟，软件平台的架构和实现技术较十几年前有了巨大的进步，通过科学的设计和分析，传统供电信息管理系统存在的问题可以得到解决，这对铁路供电段提升自身信息化管理水平而言是一个难得的机会。

2 系统需求分析

供电段是电气化铁路运行管理的核心组成部分，主要负责电气化铁路牵引供电任务，其相关工作的规范化和有效性对铁路牵引供电的稳定性有直接影响，因此一直受到铁路部门的高度重视。然而，当前的供电段在信息化建设方面仍然比较滞后，难以满足铁路事业的发展需求。近期许多铁路局的供电段也正在采用信息化手段解决日常工作规范性以及有效性低的问题，而电气化铁路供电信息管理系统的应用是被实践证明较优的解决方案。

铁路供电段的日常管理工作十分复杂，这不仅是铁路线路数量和规模增加的结果，更是牵引供电系统技术复杂度不断提高的结果，如果仍以传统的人力劳动为主进行日常管理，显然不能满足铁路事业的发展需求。供电信息管理系统的建设和应用目标就是要降低劳动强度，提高工作效率。避免工作盲区，提高工作质量。提高职工素养，提升管理水平。

3 系统总体架构设计

为了实现系统设计和应用的预期目标，首先要做好系统的总体设计工作。该文将从网络拓扑结构设计、软件逻辑结构设计和系统体系结构选择等方面进行重点研究。

3.1 系统体系结构选择

作为一个典型的信息化系统，其体系结构一般可以分为三种模式，分别为C/S（客户机/服务器结构）体系结构、B/S（浏览器/服务器结构）体系结构和P2P （对等网络结构）体系结构。体系结构的选择要结合铁路供电段的实际情况，综合考虑安装和维护成本。在铁路供电段的组织架构中，相关科室的地理位置分布一般比较分散，尤其是车间和工区更是具有点多线长的特点。但当前供电段的网络覆盖率较高，带宽也较大。根据这些特点，如果采用C/S体系结构将带来非常繁重的部署和升级管理工作，因此该文选用B/S 结构。

3.2 网络拓扑结构设计

根据系统所需的硬件设备、电气化铁路供电系统的运营要求和信息化系统的一般特征，该文设计的电气化铁路供电信息管理系统网络拓扑结构如图1 所示。

图1 系统网络拓扑结构

出于安全考虑，该系统的网络分为内外和外网两部分，其中内网与铁路系统的专网联网，外网则与互联网相通，各类供电信息管理系统部署在内网，可以与铁路系统的其他业务系统方便地进行信息交换而不受外部网络威胁。供电信息管理系统对外网映射端口并申请域名，使外部网络可以通过特定的网址访问供电信息管理系统，真正发挥B/S 架构的优势。内网和外网各设置一台数据库服务器和应用服务器，用于部署应用程序和存储系统业务数据。内外网通过隔离网闸进行安全隔离，内网客户端只能访问内网服务器，而外网客户端只能访问外网服务器，不能直接访问内网。为提高系统的可用性和便捷性，还通过移动互联网接入了移动终端，移动终端一方面通过GPS、RFID 标签和二维码等途径获取供电设备信息，另一方面将这些信息通过移动网络转发到外网服务器，实现数据的采集和交互。

3.3 软件逻辑结构设计

根据前文设计的网络拓扑结构和电气化铁路供电信息管理系统的业务需求，该文对系统的软件逻辑进行了设计，设计方案如图2 所示。

如图2 所示，整个系统以服务器为核心，内网服务器和外网服务器采用相同的部署方案，均部署了Web 服务端和PHP 应用程序，系统中的所有核心服务均由这些应用软件提供，是软件运行的核心部分。内网服务器和外网服务器各部署一套MySQL 数据库，但内网服务器的软件程序只能访问内部数据库，外网服务器的软件程序也只能访问外部数据库，必要时可以通过安全隔离网闸的安全设置实现内外数据库的同步或交叉访问。用户可以通过移动终端或PC 端访问系统平台，开展各项业务管理工作，其中移动终端采用安卓平台，运行安卓应用程序，通过内网应用服务器与内网数据库进行数据交互。PC 端则通过浏览器访问外网应用服务器和外网数据库。

图2 系统软件结构图

该设计方案的优点在于，通过安全隔离网闸的运用，内外网两套应用系统既可以方便快捷地与铁路专网进行数据共享，又允许外网用户接入系统。内网系统和外网系统可以互为主备，在特殊情况下可以相互切换，提高了系统运行的可靠性。

3.4 数据库设计

为满足电气化铁路供电信息管理需求，该文的MySQL 数据库中设计了大量的数据表，其定义如表1 所示。

表1 数据表定义

4 系统功能模块设计

根据当前铁路供电段的工作特点和业务需求，该系统将实现以下功能模块：人员管理、巡视管理、检修管理、设备管理和物料管理，其功能结构如图3 所示。

图3 系统功能结构图

4.1 人员管理模块

人员管理模块的功能是对系统的所有用户进行统一管理，对用户的基本信息是向系统管理员开放的，一般用户不具备操作该模块的权限。人员基本信息管理的基本操作包括添加、删除、修改和查询，而人员基本信息主要是指人员的姓名、性别、工号、部门、岗位等。具备管理权限的用户可以进行人员调动管理、人员考核管理等操作，例如需要对某员式进行部门调动或职务调动时，可以通过该模块进行修改，并发布人事变动通知。管理者可以对每位员工的工作进行考核，考核结果会记录在系统中，员工登录后可以查看自己的考核结果。

4.2 巡视管理模块

在电气化铁路供电信息管理系统中，巡视管理主要是指牵引供电接触网的巡视管理，具体内容包括巡视计划制定、发布、查看以及巡视过程记录、拍照、轨迹查看等。如果巡视过程中未发现问题，则系统只记录基本的巡视过程；如果巡视中发现问题，则系统还会记录发现的问题或缺陷信息，将其统一纳入缺陷库，作为月度检修计划的内容。只有当问题完全解决之后，才能在系统中对该问题的记录进行销号，确保每个发现的问题都得到解决。人员的现场巡视过程会在系统中生成巡查轨迹，便于考核及监督。界面设计如图4 所示。

图4 巡视管理界面

4.3 检修管理模块

检修是指对接触网的设备状态进行检查并对存在的问题进行维修，传统的检修管理更多是依赖于人力劳动，该系统的检修模块改变了这一现状。系统采用了先进的电子化和网络化管理，进一步提升了接触网运行检修管理的效率和质量，提高精细化管理水平。用户可以制定检修计划并上传系统，检修后会形成检修台账，使信息实时查询和工作量实时统计等工作更加快捷方便。检修通常是对巡视中发现的问题进行维修，系统实现的关键代码如下。

4.4 设备管理模块

电气化铁路中使用了大量的电力电子设备，这些设备的类型、规格、价值、使用年限、责任部门、管理要求等均不相同，大量的信息给日常管理工作带来了很大的难度。信息化系统对设备管理具有独特的优势，电气化铁路供电信息管理系统通过建立设备信息数据库，对设备信息进行多维度的管理，可以准确地记录和快速地查询设备的基本信息和服役状态。

4.5 物料管理模块

设备管理模块主要是针对铁路供电系统中正在服役的设备，而物料管理则是针对仍在仓库中未开始服役的物料，两者的管理侧重点是不同的。物料管理模块与一般的库存管理系统基本相同，所有物料的出入库均通过扫描确认，数据库的库存量会相应的变更，物料出库后会对其去向进行记录，方便后期产品追溯。

5 系统的应用

该系统已在国铁集团供电段推广使用，运行期间系统各项性能指标正常，各项业务可正常使用，系统数据完整、准确、可靠，极大地规范了电气化铁路供电系统各项数据的管理工作和流程，显著提高了工作效率和工作质量。另外，由于对平台进行了统一规划，管理系统中的各子系统间以及管理系统与铁路系统中的其他平台均可通过数据接口实现数据共享，方便汇总和筛选供电信息，为供电段的工作规划和决策提供了科学的依据。

6 结语

近年来，随着我国电气化铁路建设的完善，电气化铁路供电信息管理系统应用得越来越普遍，这直接改变了传统铁路供电段的作业模式，有效提高了工作效率。电气化铁路正朝着信息化、智能化铁路的方向发展，越来越多的新技术和新工艺被运用到铁路供电系统中，部分专业实时性要求比较强，技术难度较大，如何把这些新技术融入电气化铁路供电信息管理系统中，进一步推动电气化铁路相关技术的发展，又成了一个新的热点话题。该文对电气化铁路供电信息管理系统进行的一系列研究，可以为电气化铁路的发展提供新的视角。