第六章 軌道幾何不平順管理輔助決策系統(tǒng)

1第六章軌道幾何不平順輔助決策系統(tǒng)

鐵路工務(wù)管理實(shí)現(xiàn)著三個(gè)轉(zhuǎn)變：從定性和傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)向定量化科學(xué)管理轉(zhuǎn)變；對(duì)軌道狀態(tài)和質(zhì)量的檢測(cè)從靜態(tài)向動(dòng)態(tài)和綜合檢測(cè)轉(zhuǎn)變；軌道管理從分散的單獨(dú)的系統(tǒng)向覆蓋全路的綜合化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。2023/2/11第一節(jié)輔助決策系統(tǒng)概述

一、輔助決策系統(tǒng)（DSS）

1、定義

輔助決策系統(tǒng)(DecisionSupportSystem，DSS)是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起來(lái)的新型計(jì)算機(jī)學(xué)科，是在管理信息系統(tǒng)和運(yùn)籌學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。（管理信息系統(tǒng)的重點(diǎn)是對(duì)大量數(shù)據(jù)的處理，運(yùn)籌學(xué)主要體現(xiàn)在單模型輔助決策上。）2023/2/122、

DSS的特點(diǎn)（1）DSS的特點(diǎn)是增加了模型庫(kù)和模型庫(kù)管理系統(tǒng)，它把眾多的數(shù)學(xué)模型與數(shù)據(jù)處理

模型進(jìn)行組織和存儲(chǔ)，并且將模型庫(kù)和數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。

（2）既具有數(shù)據(jù)處理功能又具有數(shù)值計(jì)算功能。2023/2/13

二、計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)

1、定義

計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)是一種幫助決策者進(jìn)行分析問(wèn)題與輔助決策的工具。2、作用

幫助人們收集與處理信息、構(gòu)思與設(shè)計(jì)方案、分析與比較方案、降低或消除面臨的風(fēng)險(xiǎn)，最后作出正確的

選擇。

2023/2/143、計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)的組成（四個(gè)部分）（1）問(wèn)題輸入

問(wèn)題輸入是決策者以人一機(jī)交互的方式向系統(tǒng)提出問(wèn)題。

（2）問(wèn)題分析問(wèn)題分析主要是風(fēng)險(xiǎn)分析與多目標(biāo)沖突分析。（3）問(wèn)題求解問(wèn)題求解是形成備選方案與優(yōu)化選擇。

2023/2/15（4）結(jié)果輸出

結(jié)果輸出是以決策者易于理解的方式(如圖、表等)給出滿意的決策結(jié)果。如果結(jié)果不合適，則決策者可以反饋給系統(tǒng)重新進(jìn)行交

互，直至獲得滿意的結(jié)果。上述過(guò)程是在相關(guān)的數(shù)據(jù)、模型和知識(shí)支持下進(jìn)行的，它們存放在

相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、模型庫(kù)與知識(shí)庫(kù)中。2023/2/16三、鐵路線路養(yǎng)護(hù)維修輔助決策系統(tǒng)1、定義

是一種根據(jù)線路軌道實(shí)測(cè)資料、過(guò)去的歷史記錄、專家的養(yǎng)修經(jīng)驗(yàn)，制定最佳的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)計(jì)劃，降低養(yǎng)修成本的計(jì)算機(jī)輔助決策系統(tǒng)工具。2023/2/172、作用（1）確保鐵路線路處于良好的狀態(tài)，保證列車按規(guī)定的最高速度平穩(wěn)、安全、不間斷地運(yùn)行。（2）制定最佳的養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)計(jì)劃，降低養(yǎng)修成

本，以提高工務(wù)部門勞動(dòng)生產(chǎn)率和工務(wù)投入產(chǎn)出經(jīng)濟(jì)效益。2023/2/18第二節(jié)

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與水平一、國(guó)外研究現(xiàn)狀與水平

(一)日本的研究概況

1．新干線信息管理系統(tǒng)SMIS

日本從20世紀(jì)60年代開(kāi)始應(yīng)用計(jì)算機(jī)為鐵路工務(wù)管理服務(wù)，于1975年運(yùn)行新干線信息管理系統(tǒng)SMIS。2023/2/19（1）SMIS系統(tǒng)的組成①軌道維修狀態(tài)管理；②軌道材料管理；

③軌道工程計(jì)算。

東海道新干線將SMIS改為RINDA，并在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了東海道新干線軌道管理系統(tǒng)TOSMA。

2023/2/110（2）新干線軌道管理系統(tǒng)TOSMA所包括的內(nèi)容：軌道狀態(tài)與作業(yè)管理；長(zhǎng)鋼軌管理；軌道材料管理；養(yǎng)護(hù)維修機(jī)械管理；軌道工程決算及軌道作業(yè)計(jì)劃。

新干線系統(tǒng)可以輸出與既有線類同的軌道變形狀態(tài)圖、表，軌道養(yǎng)護(hù)計(jì)劃表、無(wú)縫線路鋼軌管理圖及反映線路平縱斷面情況的軌道線形管理表等信息。根據(jù)這些圖、表，可以方便、快速地獲得鐵路工務(wù)設(shè)備、軌道狀態(tài)的各種信息，輔助制定養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃。2023/2/111

2．JR東海道養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)

系統(tǒng)的組成如下：(1)養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)。包括線路管理系統(tǒng)、檢查系統(tǒng)、養(yǎng)修機(jī)械系統(tǒng)、工程合同系統(tǒng)、圖像處理系統(tǒng)、工號(hào)表制作系統(tǒng)、軌道中心間隔系統(tǒng)以及其他系統(tǒng)。(2)綜合試驗(yàn)車數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。(3)鋼軌探傷磨耗測(cè)量車數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。(4)自動(dòng)游間測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。(5)道岔軌道不平順測(cè)量數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。

2023/2/1123．東海道新干線養(yǎng)護(hù)管理系統(tǒng)(R1NDA)

該系統(tǒng)于1999年11月全面開(kāi)始使用。

(1)系統(tǒng)主要輸入數(shù)據(jù)為軌道檢測(cè)車數(shù)據(jù)、鋼軌探傷車檢查數(shù)據(jù)、SMIS運(yùn)量數(shù)據(jù)、各種臺(tái)賬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、各種環(huán)境文件、各種材料檢查業(yè)績(jī)、軌道作業(yè)業(yè)績(jī)和養(yǎng)修機(jī)械使用業(yè)績(jī)。

(2)數(shù)據(jù)保留時(shí)間。軌道作業(yè)實(shí)績(jī)和檢查實(shí)績(jī)，保留6年；道床更換作業(yè)業(yè)績(jī)．半永久保留；鋼軌更換業(yè)績(jī)，保留20年。

2023/2/113(3)系統(tǒng)動(dòng)能。包括檢測(cè)車數(shù)據(jù)處理、運(yùn)量管理、軌道維修作業(yè)驗(yàn)收、軌道狀態(tài)管理、軌道環(huán)境文件管理、無(wú)縫線路溫度管理、伸縮接頭管理、膠接絕緣接頭管理、道岔器管理、道床管理以及巡回檢查管理、養(yǎng)修機(jī)械管理、鋼軌探傷車數(shù)據(jù)處理、鋼軌材料管理、綜合管理圖。

2023/2/114(二)歐美各國(guó)的研究概況

(1)加拿大在鐵路養(yǎng)護(hù)維修方面開(kāi)發(fā)了軌道管理系統(tǒng)(TMS系統(tǒng))、軌道咨詢系統(tǒng)、軌道養(yǎng)護(hù)維修決策支持系統(tǒng)等。

、

(2)英國(guó)的軌道養(yǎng)護(hù)、軌道更新計(jì)劃決策，費(fèi)用估算支持系統(tǒng)(MAPPAS)。用統(tǒng)計(jì)方法分析軌道破壞現(xiàn)象，基于技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析模型，評(píng)價(jià)軌道養(yǎng)護(hù)維修方案，決定鋼軌更換費(fèi)用最小的更換周期等

(3)德國(guó)的軌道養(yǎng)護(hù)、軌道更新計(jì)劃決策支持系統(tǒng)(SYSTEMDYNAMICS)?；趧?dòng)態(tài)系統(tǒng)理論，進(jìn)行長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)相互作用仿真。2023/2/115

(4)瑞士的軌道養(yǎng)護(hù)計(jì)劃決策支持系統(tǒng)(GEV)。制定養(yǎng)護(hù)緊急程度及養(yǎng)護(hù)對(duì)策方案，并對(duì)其進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。

(5)荷蘭的軌道養(yǎng)護(hù)、軌道更新計(jì)劃決策支持系統(tǒng)(BINCO)。充分利用軌道狀態(tài)、各種軌道部件損傷的時(shí)序變化信息，建立鋼軌疲勞和磨耗惡化模型，對(duì)制定養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃提供支持。

(6)波蘭的全面維修的決策支持系統(tǒng)(DONG)。以軌道和路基的養(yǎng)護(hù)、臨時(shí)的限速、軸重限制為對(duì)象，建立軌道使用壽命理論模型，輸出軌道養(yǎng)護(hù)緊急程度以及搗固作業(yè)計(jì)劃，對(duì)制定養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃提供決策支持。2023/2/116

(三)歐洲鐵道研究所(ERRI)的研究概況

軌道狀態(tài)由于通過(guò)列車數(shù)和荷載條件的不同，其狀態(tài)惡化也不一樣，另外，養(yǎng)護(hù)及維修作業(yè)順序和技術(shù)經(jīng)濟(jì)等緊密相關(guān)，在確立養(yǎng)修計(jì)劃時(shí)，必須有大量技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的信息和豐富的經(jīng)驗(yàn)。因此，是否養(yǎng)修，什么時(shí)候養(yǎng)修，怎樣養(yǎng)修，如何投入最佳的人力物力，這些都是非常復(fù)雜的問(wèn)題。2023/2/117

為實(shí)現(xiàn)真正削減成本，利用最優(yōu)化處理這個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，在歐盟的財(cái)政支持下，ERRI開(kāi)發(fā)了經(jīng)濟(jì)的軌道養(yǎng)護(hù)維修系統(tǒng)(ECOTRACK)，其概況如下：

(1)適用于既有線、高速線和重載線路，能一次形成范圍為3000～5000km的鐵路網(wǎng)絡(luò)的維修計(jì)劃；

(2)可分別統(tǒng)計(jì)200m，500m，1000m等長(zhǎng)度的各種檢測(cè)數(shù)據(jù)；

(3)根據(jù)一定的預(yù)算指標(biāo)，決定養(yǎng)護(hù)的優(yōu)先順序；

(4)對(duì)軌道的養(yǎng)護(hù)及更新作業(yè)，實(shí)行最佳資源和計(jì)劃的分配；

(5)是基于養(yǎng)護(hù)專家的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)而開(kāi)發(fā)的專家系統(tǒng)；(6)采用WINDOWS操作系統(tǒng)，方便用戶使用。

2023/2/11819國(guó)外鐵路主要應(yīng)用軌道信息系統(tǒng)國(guó)家使用者系統(tǒng)名稱系統(tǒng)內(nèi)容特點(diǎn)、操作情況

德國(guó)德國(guó)國(guó)鐵SISTEMIDINAMICS軌道養(yǎng)護(hù)、軌道更新計(jì)劃決策支持系統(tǒng)。以系統(tǒng)動(dòng)態(tài)理論為基礎(chǔ)，進(jìn)行長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)相互作用的仿真。

英國(guó)英國(guó)國(guó)鐵MARPAS軌道養(yǎng)護(hù)、軌道更新計(jì)劃決策、確定費(fèi)用支持系統(tǒng)。RRNPV鋼軌更換計(jì)劃決策支持系統(tǒng)。根據(jù)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析模型，決定更換費(fèi)用最小的更換周期。

美國(guó)美國(guó)伯靈頓SMS軌道養(yǎng)護(hù)維修系統(tǒng)。由軌道不平順管理、鋼軌、軌枕三個(gè)系統(tǒng)構(gòu)成．OK、MAY、SHOULD

、MUST四個(gè)階段輸出。REPOMAN鋼軌更換計(jì)劃．分析一定區(qū)間的軌道損傷發(fā)生率，和限界值的關(guān)系以區(qū)間進(jìn)行排序，客觀反映鋼軌磨耗的情況。

日本JR集團(tuán)SMIS新干線信息管理系統(tǒng)。1975

年開(kāi)始使用，功能正在逐步改善。

瑞士瑞士國(guó)鐵GEV軌道養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃決策支持系統(tǒng)。輸出養(yǎng)護(hù)方法和養(yǎng)護(hù)的工作量．對(duì)輸出結(jié)果進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的評(píng)價(jià)。2023/2/11920國(guó)外鐵路主要應(yīng)用軌道信息系統(tǒng)國(guó)家名稱使用者系統(tǒng)名稱系統(tǒng)內(nèi)容特點(diǎn)、操作情況荷蘭荷蘭國(guó)鐵BINCO養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃輔助系統(tǒng)。包括由短波長(zhǎng)數(shù)據(jù)確定的鋼軌打磨計(jì)劃。波蘭波蘭國(guó)鐵DONG確定全面補(bǔ)修計(jì)劃。KOMPLAN計(jì)算機(jī)輔助編制作業(yè)計(jì)劃．慢行確定、搶修施工、以及軸重限值的確定．測(cè)量高低、軌向、水平、軌距不平順值后判定。法國(guó)法國(guó)國(guó)鐵GOP對(duì)高低不平順進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)分析，根據(jù)搗固作業(yè)量最小進(jìn)行路基和道床的保養(yǎng)。加拿大EPMS軌道養(yǎng)護(hù)計(jì)劃支持系統(tǒng)。鋼軌損傷、軌枕?yè)p傷、軌道不平順發(fā)展進(jìn)行定量的預(yù)測(cè)，5年后的狀態(tài)和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較。鋼軌磨耗預(yù)測(cè)利用運(yùn)量、曲線半徑、鋼軌、材質(zhì)等數(shù)據(jù)。軌道高低不平順預(yù)測(cè)和運(yùn)量的關(guān)系為非線形關(guān)系軌道不平順預(yù)測(cè)理論及輔助決策系統(tǒng)的研究。軌道養(yǎng)護(hù)計(jì)劃決策支持系統(tǒng)。利用項(xiàng)目管理和資源管理對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率、設(shè)備的有效利用進(jìn)行管理。TMAS軌道養(yǎng)護(hù)計(jì)劃決策支持系統(tǒng)，預(yù)測(cè)20

種的軌道品質(zhì)指標(biāo)，輸出鋼軌、軌枕、道床的更換周期，輸出軌道搗固、鋼軌打磨周期。匈牙利匈牙利國(guó)鐵PATER軌道不平順的評(píng)估、作業(yè)程序的制定。歐盟歐洲鐵路研ECOTRACK經(jīng)濟(jì)的軌道管理系統(tǒng)。軌道狀態(tài)管理、補(bǔ)修作業(yè)計(jì)劃、更換究所作業(yè)計(jì)劃的制定。2023/2/12021國(guó)內(nèi)主要開(kāi)發(fā)的信息系統(tǒng)系統(tǒng)名稱使用技術(shù)特點(diǎn)GIS能決策支持功能鐵路工務(wù)管理信息系統(tǒng)PWMISMapstreamBS模式涵蓋了鐵路工務(wù)部門的主要業(yè)務(wù)，工務(wù)線路綜合圖的自動(dòng)生成及工務(wù)大橋略圖的自動(dòng)生成有無(wú)北京鐵路局工務(wù)地理信息查詢系統(tǒng)GeoGraphicsDB2可查詢鐵路地形圖、縱斷面圖、配線圖等有無(wú)南昌鐵路局工務(wù)管理信息系統(tǒng)GeoGraphicsvieconpublisher可查詢鐵路地形圖、縱斷面圖、配線圖等有