大数据技术在铁路运输设备技术状态管理中的应用

张明

（神华神朔铁路，内蒙古 鄂尔多斯 017000）

0 引言

最近几年，随着我国铁路运输设备信息化管理水平的不断提高，我国铁路行业迎来了大数据时代，在大数据技术的应用背景下，相关业务系统数据规模日益递增，实现了重载运输的智能化发展。为此，加大对铁路运输设备技术状态大数据平台的研发，为充分利用和发挥大数据技术的应用优势打下坚实的基础。

1 铁路运输设备监控数据分析

为了实现设备技术状态在线检测和管理，相关领域技术人员 需要在科学分析铁路运输设备简况数据特征的基础上，通过充分利用大数据技术，实现对以下技术难点的解决。如：尽可能对影响数据检测准确度的不良因素进行控制，从而提高数据检测结果的真实性；通过充分利用和发挥信息融合技术的应用优势，不断优化和完善监控系统的功能，确保监控系统能够稳定、可靠、安全地运行；通过采用综合评判的方式，对设备技术状态进行规范化、标准化管理，从而最大限度地提高监控数据的真实性、安全性和完整性。

2 铁路运输设备技术状态大数据需求分析

2.1 总体需求

为了实现铁路运输设备技术状态的实时掌控和智能化、信息化管理，需要在大数据技术的应用背景下，通过有效结合物联网技术，对铁路运输设备技术状态进行标准化、精细化、规范化管理，从而极大地提高设备状态管理的效率和效果[1]。同时，还要将大数据集成技术与大数据分析技术进行有效结合，根据铁路运输设备技术状态相关数据信息，对相关电子履历进行科学、高效管理，这样一来，为保证铁路运输设备故障问题的检测和维修提供重要的数据参考和技术支撑[2]。铁路运输设备技术状态大数据技术分析运用所涉及到的总体需求内容主要体现在以下几个方面：（1）根据铁路运输企业的实际发展需求，对重载运输设备的管理现状进行全面调研和分析，从而制定出一套系统、完整的大数据应用总体方案，以有效地满足铁路运输企业设备管理需求业务发展需要。（2）根据铁路运输设备技术状态管理目标，制定和完善设备管理规范化体系和制度，在应用系统的基础上，实现对铁路运输设备技术状态相关数据信息的标准化、精细化、规范化记录和保存，为后期更好地实现设备绩效管理目标打下坚实的基础[3]。（3）通过利用数据集成和数据共享方案可以实现对铁路运输设备技术状态的科学、高效管理，同时，还要对设备技术状态大数据平台进行科学构建，实现对铁路运输设备的智能化和精细化管理，同时，还要对供电、车辆、机务等基础设施的建设和完善，确保设备技术状态大数据平台功能强大、通用性强，从而为促进铁路行业的健康、可持续发展打下坚实的基础[4]。（4）搭建并应用设备技术状态大数据平台应用示范系统，为实现铁路运输设备状态的电子履历化管理，提高大数据技术的应用效果，实时检测和处理设备故障问题，实现设备的科学维修和合理养护提供技术支撑和平台支持[5]。

2.2 应用需求

设备技术状态大数据平台在开发和构建的过程中，涉及到的业务需求主要体现在以下几个方面：（1）根据管辖区域和范围的不同，相关设备管理人员需要严格按照设备设施配置相关标准和要求，对铁路运输设备进行统一化管理和利用，并对铁路运输设备的整体分布情况有一个全面的了解和把握[6]。（2）为了实现设备全寿命周期履历智能化、规范化管理，需要对设备技术、设备位置、设备检测、设备故障处理、设备维修养护等功能进行重点开发和实现，确保该平台功能的强大性和完善性。（3）以划分的管辖范围为基准，为设备管理人员提供重要设备技术，如，设备故障检修技术、设备维护技术等，从而实现对设备技术状态相关数据信息的多角度和多维度管理。（4）根据设备的性能状态、健康状况、安全风险防范情况，提供相应的技术，并实现设备技术状态的可视化分析，从而为后期更好地优化和完善设备管理方案提供重要的技术支撑。（5）通过对设备使用寿命周期、质量变化情况的分析和研究，实现对设备技术状态相关数据信息的动态化、智能化管理，为维修人员更好地实施设备检修作业打下坚实的基础。

2.3 平台支撑功能需求

对于设备技术状态大数据平台而言，平台支撑功能需求内容主要体现在以下几个方面：（1）硬件资源管理功能。该功能主要用于对设备技术状态管理成本的节约和相关业务需求的弹性拓展，并利用虚拟化技术，实现对服务器、存储等基础石柱设施的统一化管理[7]。（2）数据整合处理功能。该功能主要用于对平台数据信息的抽取处理、变换处理和整合处理的实现，保证数据在采集、保存、调用、传输、共享等环节的可靠性、稳定性和安全性。（3）数据挖掘分析功能。该功能主要是在有效结合各个部门业务发展相关需求上，利用平台采集到的数据，完成对相关主题数据的提取、整理，并严格按照数据关联原则，采用数据回归分析的方式，实现对数据挖掘模型的构建，从而确保得到的数据信息具有很高的价值。（4）元数据管理功能。该功能主要用于对元数据模型的构建、分析和管理，并采用可视化展示的方式实现对设备的维修和养护，从而达到元数据信息量相关管理标准和要求[8]。（5）数据共享服务功能。该功能在具体的应用中，需要用户严格按照相关服务等级，选取适合自己当前需求的数据共享服务功能，从而进一步保证数据信息交换、传输和共享的可靠性和安全性。（6）基础数据管理功能。该功能主要用于对公用基础编码数据和基础数据信息的统一化、规范化管理。

3 铁路运输设备技术状态管理中大数据技术应用示范

3.1 系统功能

铁路运输设备技术状态大数据平台主要由以下六大功能模块组成：即综合应用功能模块、机务设备状态功能模块、车辆设备状态功能模块、主数据管理功能模块、系统维护功能模块，以及后台支撑功能模块。该系统功能框架如图1所示。在综合应用功能模块的具体应用下，用户可以对各种设备状态进行查询和检索，进而生成各种综合性管理报表。可以根据铁路运输设备状态和运行性能，利用大数据技术，完成对各种铁路运输设备使用寿命周期的科学分析；可以采用定量分析的方式分析并得出铁路运输设备状态数据变化规律和趋势，从而为铁路运输设备改造、优化和维修提供重要数据参考和技术支撑。用户在各个铁路运输设备技术状态管理中，可以实现对机车、货车、供电设备等公务基础设施的建立和完善，从而为重要性部件提供技术履历库支撑；可以为铁路运输设备的集成改造、使用、故障检修、设备报废等各种信息的管理。可以利用可视化图表实现对铁路运输设备相关信息和状态技术管理信息进行形象化、直观化展示，便于用户更好地查询铁路运输设备状态。在主数据管理功能模块的具体应用下，用户可以根据公共数据的相关处理标准和要求，对基础数据进行统一化、程序化管理和维护。在系统维护功能模块的具体应用下，用户可以实现对系统安全策略的调用，确保系统运行的稳定性、可靠性和安全性，为数据备份、更新和修改提供安全的网络环境；可以采用集中式管理方式实现对系统服务进程、数据库、网络设备性能和作业质量的管控。在后头支持功能模块的具体应用下，用户可以实现对数据接口的规范化、标准化建立，同时，采用利用系统接口数据，实现对相关数据信息的接入、格式校验和转换等数据的处理和操作；可以在有效利用大数据平台的基础上，完成对各种铁路运输设备技术状态管理的综合分析和评价，并利用GIS空间实现对铁路运输设备相关数据的维护、更新和管理。

3.2 典型应用实现

3.2.1 综合展示

通过采用可视化图表展示的方式，可以对当日铁路运输设备技术状态相关数据信息进行全面汇总和展示，用户通过点击相应的链接，就可以对铁路运输设备的详细状态信息进行搜索、查看和调用。此外，在大数据技术的应用背景下，可以实时检测铁路运输设备，并采集和获取相应的静态数据，并将这些静态数据转换为用户可以识别和理解的图形符号、图像等，从而采用形象、具体、直观的方式实现对铁路运输设备技术状态相关数据信息的可视化展示，为管理人员科学管理铁路运输设备提供重要的决策支持。综合展示界面如图2所示。

3.2.2 运输设备全寿命周期履历管理

通过利用铁路运输设备技术状态大数据平台，用户可以在设备全寿命周期内，对设备状态相关的基础信息、故障检修、设备维护保养、安全事故处理等动态化信息进行汇总和整理，并在时间轴上进行显示、串接，从而形成系统、完整、健全的铁路运输设备电力履历，然后，通过利用可视化技术，根据铁路运输设备的应用特点，将设备全寿命周期履历进行可视化展示。

3.2.3 运输设备可视化分析

通过充分利用和发挥计算机图形学技术、图像处理技术等技术的应用优势，采用可视化展示的方式，实现对铁路运输设备状态的直观化、形象化展示，从而实现设备状态信息解释能力的全面提高，此外，还要在有效结合交互式处理方式的基础上，让用户在人机交互中对铁路运输设备状态的细节进行深入了解。运输设备可视化展示内容主要体现在以下三个方面：

（1）空间可视化展示。通过利用GIS技术（又叫“地理信息系统”）对指定的辖区范围内，对各种铁路运输设备进行动态化、智能化管理，以实现快速查询、准确定位和布局展示等功能，从而将铁路运输设备空间布局直观、形象地展示在用户面前，为用户带来良好的使用体验。设备空间布局可视化展示示意图如图3所示。

（2）时序可视化分析。通过利用语言短呼设备，实现对平均时延趋势的直观化、具体化显示，语音连接平均时延趋势分析示意图如图4所示，从图中可以明显地看出，平均时延趋势在纵向坐标轴上表现出比较大的波动，但是，在某一个时间内，又会趋于平稳状态[9]，通过对铁路运输设备技术状态相关数据信息的分析和研究，发现导致这一现象发生的根本原因是检测过程不规范、不合理引起的，此时，网管人员要对网络参数进行科学调整和设置。

（3）多维可视化应用。采用多维度、多角度的方式可以实现对铁路运输设备技术状态的综合化、可视化分析，为设备的安全检测和维护提供重要的数据参考和决策支持，为保证铁路运输设备稳定、可靠、安全地运行提供有力的保障。

4 结论

综上所述，为了实现铁路运输设备技术状态的信息化、智能化管理，在大数据技术的应用背景下，相关领域技术人员要根据相关业务需求，加大对运输设备大数据的典型应用，最大限度地提高数据集成度、数据融合度和信息共享度，同时，针对大数据特征，为铁路运输设备提供相应的电力履历管理，从而对铁路运输设备技术状态有一个全面的了解和掌握。此外，在大数据技术的应用背景下，还可以对运输设备的故障问题进行及时预测和防范，为实现运输设备的维修和维护提供重要的参考和依据。