鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)（可編輯）

1、鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)姓名:王敏申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別:碩士專業(yè):交通運(yùn)輸規(guī)劃與管理指導(dǎo)教師:王福田20050301北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 摘要摘 要鐵路工務(wù)部門對(duì)線路設(shè)備的大中修和常維修工作的基本任務(wù)是保持線路設(shè)備完整和質(zhì)量均衡,使列車以規(guī)定速度安全、平穩(wěn)和不間斷運(yùn)行以及盡量延長軌道使用壽命。隨著軌道狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)的提高,軌道檢查車、機(jī)車動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀、添乘儀和軌道靜態(tài)智能檢測(cè)儀等各種檢測(cè)設(shè)備提供了大量的軌道動(dòng)靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù),對(duì)工務(wù)部門的大中修和日常維修工作起到一定的指導(dǎo)作用。由于信息管理技術(shù)和管理手段相對(duì)落后,導(dǎo)致目前的維修工作仍然是“病害”

2、維修和事后維修,安全形勢(shì)非常嚴(yán)峻。如何科學(xué)地分析和預(yù)測(cè)線路軌道狀態(tài),根據(jù)軌道狀態(tài)指導(dǎo)制定維修計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)線路的“狀態(tài)維修”成為鐵路工務(wù)安全生產(chǎn)的重要研究課題。奉文主要研究軌道狀態(tài)分析的相關(guān)理論、方法和實(shí)現(xiàn)問題,主要從分析手段、方法和信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)等角度,研究如何綜合利用軌道基礎(chǔ)信息、病害信息、運(yùn)量信息、維修信息、動(dòng)態(tài)檢測(cè)信息、靜態(tài)檢測(cè)信息等對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析,如何預(yù)測(cè)軌道狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì),如何根據(jù)軌道狀態(tài)分析與預(yù)測(cè)結(jié)果、養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)制定線路養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃,指導(dǎo)線路的養(yǎng)護(hù)與維修工作等問題。論文首先較為全面地分析現(xiàn)行鐵路軌道狀態(tài)管理中存在的主要問題,指出軌道狀態(tài)管理的指導(dǎo)思想和信息技術(shù)手段的落后是制約

3、對(duì)鐵路軌道狀態(tài)進(jìn)行科學(xué)管理的兩大因素。其次,探討構(gòu)建鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)的相關(guān)理論和方法,提出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目標(biāo)、功能結(jié)構(gòu),并詳細(xì)闡述系統(tǒng)各模塊的主要功能。第三,重點(diǎn)討論軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的建設(shè)問題,特別是對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)目標(biāo)、主題確定、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)以及空間數(shù)據(jù)的規(guī)劃和建設(shè)方法進(jìn)行深入研究。摘要北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文最后,介紹本文所研究的應(yīng)用系統(tǒng)在南疆鐵路臨管處的實(shí)施情況。在實(shí)際應(yīng)用中,系統(tǒng)采用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、大型數(shù)據(jù)庫技術(shù)和技術(shù),實(shí)現(xiàn)工務(wù)軌道設(shè)備動(dòng)態(tài)、靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)、通過總重?cái)?shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、管理。系統(tǒng)通過對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)的積累和挖掘,充分發(fā)揮尤其是?技術(shù)的優(yōu)勢(shì),使得決策者能

4、夠沿著時(shí)間和空間兩條主線尋找數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道狀態(tài)的基本把握和發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè),為維修計(jì)劃制定等工務(wù)日常生產(chǎn)提供有力的輔助決策支持。關(guān)鍵詞:鐵路;工務(wù):軌道狀態(tài)分析系統(tǒng);檢測(cè);維修;通過總重;預(yù)測(cè);數(shù)據(jù)倉庫;地理信息系統(tǒng)北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 , .,. ., ., , , . , ,. 北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 , ,. ,. , .?.;:;緒論北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文第章緒論.研究背景.軌道在鐵路運(yùn)輸中的重要地位軌道是鐵路行車的基礎(chǔ)設(shè)備,它直接承受機(jī)車車輛傳來的壓力、沖擊和震動(dòng),并將其傳遞給軌枕。它的主要作用在于支持并引導(dǎo)車輪沿著運(yùn)行方向前進(jìn)。因此,軌道狀態(tài)的好壞對(duì)車輛的安全

5、運(yùn)行、乘客的旅行舒適、設(shè)備的使用壽命和養(yǎng)護(hù)費(fèi)用起著決定性的作用。鐵路日常運(yùn)營過程中,隨著時(shí)間的推移,鐵路軌道在機(jī)車車輛的不穩(wěn)定重復(fù)荷載作用下,會(huì)出現(xiàn)垂向、橫向的動(dòng)態(tài)彈性變形和永久變形,統(tǒng)稱為軌道不平順軌道不平順分類見圖一所示,軌道不平順不僅影響列車的平穩(wěn)運(yùn)行,而且這種變形積累到一定限度時(shí),將大大削弱線路的強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。軌道不平順對(duì)鐵路安全運(yùn)輸有嚴(yán)重的影響,具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面】:嚴(yán)重的高低不平順將引起列車劇烈的點(diǎn)頭和沉浮振動(dòng),使車輪大幅度減載,甚至懸浮,在曲線上和方向不良的區(qū)段運(yùn)行時(shí),可能導(dǎo)致脫軌。高低不平順的幅值過大約超過時(shí)會(huì)使道床阻力顯著降低,引起無縫線路發(fā)生脹軌跑道。水平不平順將使

6、車輛產(chǎn)生側(cè)滾振動(dòng),導(dǎo)致一側(cè)車輪增載,一側(cè)車輪減載。北美鐵路專家認(rèn)為睦線上嚴(yán)重的水平不平順,往往是引起貨車脫軌的重要原因。若方向、水平兩種不同不平順同時(shí)存在,且逆向復(fù)合時(shí),引起脫軌的危險(xiǎn)性更大。曲線扭曲不平順將使轉(zhuǎn)向架出現(xiàn)三點(diǎn)支承一輪減載甚至懸浮的危險(xiǎn)情況。曲線和直線上嚴(yán)重的局部扭曲不平順都會(huì)引起車輛劇烈的側(cè)滾和側(cè)擺振動(dòng),導(dǎo)致脫軌系數(shù)過大而脫軌。嚴(yán)重的方向不平順將引起很大的側(cè)向力,可能使軌枕、扣件不良地段的鋼軌傾翻或軌排橫移,造成列車脫軌傾翻。過大的側(cè)向力也往緒論北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文往使脫軌系數(shù)增大,引起列車爬軌掉道。幅值很大、波長較短的方向不平順,本身就會(huì)使無縫線路的穩(wěn)定性降低,加上這種方

7、向不平順必然引起輪軌間較大的橫向力,往往導(dǎo)致動(dòng)態(tài)脹軌跑道事故。軌距偏差過大,會(huì)使車輪掉道和卡軌。即使軌距尚未擴(kuò)大到會(huì)使車輪掉道的程度,如果車輪錐形踏面的大坡度段:已進(jìn)入軌頂內(nèi)側(cè)圓弧內(nèi),仍然會(huì)在輪軌間產(chǎn)生較大的橫向推力。曲線頭尾的幾何偏差,往往是列車陷線脫軌的重要原因,這種幾何偏差實(shí)質(zhì)上是一種軌道超高和曲率不匹配的嚴(yán)重的復(fù)合不平順,將使車輛產(chǎn)生劇烈搖晃,脫軌系數(shù)減載率和橫向力均顯著增大。嚴(yán)重的波浪形磨耗實(shí)質(zhì)上是一種波長極短、變化率極大的高低不平順,而且呈諧振波形,比高低不平順的影響更為嚴(yán)重。軌面不平順將產(chǎn)生輪軌間的巨大沖擊力,輪載波動(dòng)通常為靜輪載的二三倍之多。高低水平垂向不平順:平面扭曲鋼軌波浪

8、形磨耗軌面不平順包括擦傷,剝離,馬鞍形磨耗軌道方向不平順橫向不平順軌距復(fù)合不平順垂向與橫向不平順同時(shí)存在且呈疊加狀態(tài)【其它如軌底坡偏差,曲線頭尾幾何偏差圖一軌道不平順分類示意圖由以上可以得出軌道的不平順將嚴(yán)重威脅行車安全。因此,如何對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行有效管理,如何實(shí)時(shí)把握軌道狀態(tài),如何保持線路設(shè)備完整和質(zhì)量均衡,使列車以規(guī)定速度安全、平穩(wěn)、不間斷地運(yùn)行并盡量延長軌道使用壽命,已逐漸成為國內(nèi)外鐵路工作者的重要研究課題。.建設(shè)鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)的意義年月日,劉志軍部長在在全國鐵路運(yùn)輸安全:作會(huì)議上緒論北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文做了題為“深化安全基礎(chǔ)建設(shè),確保運(yùn)輸安全穩(wěn)定,為鐵路跨越式發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)保證”

9、的報(bào)告,報(bào)告的主要思想為:黨和國家工作大局對(duì)鐵路運(yùn)輸安全提出了更高要求,鐵路確保安全穩(wěn)定責(zé)任重大;鐵路跨越式發(fā)展正處在全面深入推進(jìn)的關(guān)鍵階段,創(chuàng)造運(yùn)輸安全穩(wěn)定環(huán)境比以往任何時(shí)候都重要;鐵路許多重點(diǎn)工作的深入推進(jìn)帶來了大量新情況新變化,鐵路運(yùn)輸安全面每新的考驗(yàn)。軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)就是在適應(yīng)鐵路跨越式發(fā)展,提高安全生產(chǎn)能力的條件下產(chǎn)生的,以軌道設(shè)各管理科學(xué)化、維修作業(yè)現(xiàn)代化為奮斗目標(biāo),以大、中修為手段,加大技術(shù)含量、大力推進(jìn)修程、修制的改革,為鐵路運(yùn)輸提供安全可靠的軌道狀態(tài)管理,爭(zhēng)取早日實(shí)現(xiàn)鐵道部提出的“加快路網(wǎng)建設(shè),提高運(yùn)輸能力、強(qiáng)化安全基礎(chǔ)建設(shè),深化企業(yè)改革”的戰(zhàn)略部署。對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析就是利

10、用軌道基礎(chǔ)信息、病害信息、運(yùn)量信息、維修信息、動(dòng)態(tài)檢測(cè)信息、靜態(tài)檢測(cè)信息等對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析、對(duì)軌道狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)、根據(jù)對(duì)軌道狀態(tài)分析與預(yù)測(cè)結(jié)果、養(yǎng)護(hù)維修技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)制定線路養(yǎng)護(hù)維修計(jì)劃,指導(dǎo)線路的養(yǎng)護(hù)與維修工作。.鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)在軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)中的價(jià)值在航空運(yùn)輸領(lǐng)域內(nèi)有一個(gè)關(guān)于飛行安全的“海恩法則”,是指:一起重大的飛行安全事故背后有起事故征兆,每個(gè)征兆背后還會(huì)有起事故苗頭。“海恩法則”說明了工作人員在很多事故的處理方法中存在失誤,往往只重視對(duì)事故本身進(jìn)行總結(jié),甚至?xí)_展一些大檢查,而忽視對(duì)“事故征兆”和“事故苗頭”的排查。而那些未被發(fā)現(xiàn)的征兆和苗頭就有可能成為下一次重大事故的隱患,

11、從而導(dǎo)致事故發(fā)生連鎖反應(yīng)?！昂６鞣▌t”對(duì)鐵路企業(yè)同樣適用,每一起事故發(fā)生的背后同樣存在若干未被工作人員重視的“事故征兆”和“事故苗頭”。鐵路工務(wù)部門能否及時(shí)發(fā)現(xiàn)這些事故征兆和事故苗頭對(duì)于消除事故隱患、確保安全運(yùn)輸將產(chǎn)生重要影響。而如何發(fā)現(xiàn)這些事故征兆和事故苗頭,鐵路日常生產(chǎn)數(shù)據(jù)則將發(fā)揮重要作用。鐵路工務(wù)部門在日常生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生大量的生產(chǎn)數(shù)據(jù),例如線路設(shè)北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、軌檢車、探傷車、晃車儀、添乘等產(chǎn)生的設(shè)備檢測(cè)數(shù)據(jù)和線路平面圖、縱斷面圖、配線圖、橋梁設(shè)計(jì)圖、竣工圖等圖形數(shù)據(jù),這些海量的數(shù)據(jù)是鐵路企業(yè)的巨大財(cái)富。工務(wù)部門通過氏期積累這些數(shù)據(jù),利用數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)【進(jìn)

12、行多角度、多層次的分析,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時(shí)把握和變化規(guī)律的預(yù)測(cè)。同時(shí),利用技術(shù)及時(shí)將事故多發(fā)點(diǎn)在地圖中精確表示出來,將更加直觀地展現(xiàn)鐵路軌道狀態(tài)。而目前鐵路工務(wù)部門在實(shí)際工作中恰恰忽視了對(duì)這些數(shù)據(jù)的長期積累和有效利用,雖然工作人員根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)存在安全問題的軌道設(shè)備進(jìn)行了及時(shí)維修和保養(yǎng),但對(duì)于存在隱患的設(shè)備的檢測(cè)數(shù)據(jù)則沒有受到足夠重視,軌道設(shè)備的真實(shí)情況往往未被發(fā)現(xiàn),存在隱患的軌道設(shè)備沒有得到及時(shí)整修,不能做到防患于未然。.國內(nèi)外鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀在國外,根據(jù)各國鐵路工務(wù)管理側(cè)重點(diǎn)的不同,可以分為兩類:側(cè)重于鐵路軌道養(yǎng)護(hù)的軌道管理信息系統(tǒng)和側(cè)重于所有鐵路基礎(chǔ)設(shè)備管理的管理信

13、息系統(tǒng)。鐵路軌道養(yǎng)護(hù)方面:加拿大為鐵路軌道維修開發(fā)了軌道管理系統(tǒng)、軌道維修咨詢系統(tǒng)和軌道養(yǎng)護(hù)維修輔助決策系統(tǒng),并對(duì)開發(fā)的管理信息系統(tǒng)進(jìn)行推廣,是較早實(shí)現(xiàn)鐵路管理信息系統(tǒng)商品化的國家之一。其中,軌道管理系統(tǒng)是利用軌道檢查車動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)人工測(cè)量數(shù)據(jù),對(duì)軌道總體質(zhì)量狀態(tài)和線路各部件的質(zhì)量狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià),并根據(jù)線路運(yùn)輸狀況預(yù)測(cè)線路質(zhì)量變化趨勢(shì):軌道維修咨詢系統(tǒng)是對(duì)軌道動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析的系統(tǒng),系統(tǒng)自年代開始在太平洋鐵路中應(yīng)用;軌道養(yǎng)護(hù)維修輔助決策系統(tǒng)是在軌道維修咨詢系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,定量預(yù)鋇軌道不平順和鋼軌傷損等指標(biāo)的變化情況,結(jié)合線路設(shè)備的基本信息和運(yùn)輸狀況輔助制訂軌道部件的更換計(jì)劃和線路

14、大、中修計(jì)劃。該系統(tǒng)注重對(duì)維修信息的管理,考慮經(jīng)濟(jì)和資源因素,通過制定各種計(jì)劃,可以提高作業(yè)效率,合理分配資源,優(yōu)化養(yǎng)修作業(yè)。開發(fā)的歐洲軌道研究院北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論軌道維護(hù)及更新決策支持系統(tǒng),町以進(jìn)行工務(wù)設(shè)旌數(shù)據(jù)管理,能夠應(yīng)用專家系統(tǒng)技術(shù)建立設(shè)施維護(hù)、更新規(guī)則庫,可以對(duì)工務(wù)設(shè)旋管理、維護(hù)和更新提供優(yōu)化管理和決策支持,并可進(jìn)行設(shè)備故障診斷、優(yōu)化資源配置、從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行考察,從而提高工務(wù)設(shè)備的生產(chǎn)率。軌道管理咨詢公司的 鐵路基礎(chǔ)設(shè)施及時(shí)刻表管理系統(tǒng)中的組件基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)管理可提供地圖導(dǎo)航,既在電子地圖上選取某一段鐵軌后,可以顯示鐵軌的長度、允許速度、彎曲度、坡度及信號(hào)系統(tǒng)

15、等,實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施管理、實(shí)時(shí)計(jì)算、操作仿真及統(tǒng)計(jì)分析等功能,同時(shí)可以制定基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)、改擴(kuò)建等中短期計(jì)劃和戰(zhàn)略規(guī)劃”。在我國,軌道養(yǎng)護(hù)維修工作經(jīng)歷了建國初期的“事后修”階段和五十年代中期的不分軌道結(jié)構(gòu)、運(yùn)輸強(qiáng)度、旌工手段、自然條件一律實(shí)旌一年一遍的綜合維修,也叫“預(yù)防修”階段,自八十年代以來,隨著鐵路信息化建設(shè)的開展及深入,鐵路工務(wù)部門逐漸開始使用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)線路設(shè)備進(jìn)行管理,并開發(fā)出一些局部的管理系統(tǒng)。為彌補(bǔ)這些系統(tǒng)的不足,年鐵道部提出在各工務(wù)段中實(shí)現(xiàn)軌道設(shè)備計(jì)算機(jī)全面管理的目標(biāo)。在此目標(biāo)的引導(dǎo)下,國內(nèi)出現(xiàn)了不同版本但功能類似的軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)。這些系統(tǒng)能夠?qū)壍罊z測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行些簡(jiǎn)單的分析,指導(dǎo)

16、日常維修作業(yè),提高了作業(yè)效率,降低了養(yǎng)修成本,并在一定程度上取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。其中,具有代表性的如利用軌檢車檢測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算軌道質(zhì)量指數(shù),利用該指數(shù)評(píng)估軌道狀態(tài)。主要計(jì)算步驟為:以的軌道區(qū)段作為單元區(qū)段分別計(jì)算單元區(qū)段上左右高低、左右軌向、軌距、水平、三角坑等項(xiàng)幾何不平順幅值的標(biāo)準(zhǔn)差,將項(xiàng)單項(xiàng)指數(shù)之和作為評(píng)價(jià)該區(qū)段軌道平順性綜合質(zhì)量狀態(tài)的軌道質(zhì)量指數(shù),可以用計(jì)算后的數(shù)值來明確表示各個(gè)軌道區(qū)段的好壞。這為各級(jí)工務(wù)管理部門對(duì)軌道進(jìn)行宏觀管理和質(zhì)量控制提供了依據(jù)。由于該指數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)便,軌道質(zhì)量指數(shù)與軌道狀態(tài)的對(duì)應(yīng)關(guān)系明確,易于被現(xiàn)場(chǎng)人員掌握和使用。但目前所開發(fā)的系統(tǒng)只能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析并生成日常報(bào)

17、表,缺乏從空間和時(shí)問兩個(gè)角度對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的功能,對(duì)軌道設(shè)備的管理北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文緒論在很大程度上仍是一種“事后修”,遠(yuǎn)沒有達(dá)到“狀態(tài)修”的要求。國內(nèi)軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)存在問題可以歸納為以下幾點(diǎn)】:管理思想比較落后。長期以來,安全問題一直是鐵路日常工作的核心問題,各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)在對(duì)工務(wù)日常生產(chǎn)工作給予高度重視的同時(shí)也加速辦公網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用管理信息系統(tǒng)的建設(shè)和實(shí)施。就各路局、分局、工務(wù)段已實(shí)旄的一些軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)的應(yīng)用來講,這些系統(tǒng)尚不成熟。功能較為單一,主要完成一些設(shè)備數(shù)量、超限次數(shù)、公里小結(jié)等宏觀指標(biāo)的統(tǒng)計(jì),提供簡(jiǎn)單的生產(chǎn)報(bào)表;應(yīng)用范圍相對(duì)局限;不能實(shí)時(shí)把握設(shè)備的狀態(tài),只能根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)設(shè)

18、備進(jìn)行事后臨時(shí)補(bǔ)修;不能為決策部門提供可靠的輔助決策支持,不能為管理部門及技術(shù)人員提供查詢和檢索軌道質(zhì)量狀態(tài)、維修信息、規(guī)范作業(yè)方法和標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的服務(wù);沒有深入分析業(yè)務(wù)知識(shí),不能夠有效地指導(dǎo)維修和生產(chǎn)工作。因此,在科技化的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下,是否以先進(jìn)的、適時(shí)的管理思想和方法進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)已成為生產(chǎn)管理成敗的關(guān)鍵,鐵路亦是如此。信息資源相對(duì)分散?，F(xiàn)有的鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)中存在多種數(shù)據(jù)庫,具有數(shù)據(jù)格式眾多、數(shù)據(jù)量巨大、數(shù)據(jù)庫位鼉分散的特點(diǎn)。業(yè)務(wù)系統(tǒng)的分立和信息資源的分散,不僅增加了系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用,而且為以后實(shí)施統(tǒng)一、高效、科學(xué)的管理模式造成了障礙。難以實(shí)現(xiàn)從更高層面管理全路信息,降低信息共享度和利用度。缺

19、乏對(duì)歷史數(shù)據(jù)的分析。軌道設(shè)備在使用過程中大致要經(jīng)過軌道設(shè)備變化期、軌道設(shè)備穩(wěn)定前期、軌道設(shè)備穩(wěn)定期和軌道設(shè)各穩(wěn)定后的初始惡化期四個(gè)階段。各種檢測(cè)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)、設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)能夠有效地反映鐵路軌道設(shè)備所處的不同時(shí)期,預(yù)示線路設(shè)備的發(fā)展趨勢(shì)。然而鐵路工務(wù)部門在實(shí)際工作中恰恰忽視了對(duì)這些數(shù)據(jù)的積累和利用。不能發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)中所隱含的規(guī)律;不能確定軌道所處的變化時(shí)期;不能分析出各工務(wù)段、領(lǐng)工區(qū)、工區(qū)所管轄范圍內(nèi)一段時(shí)間內(nèi)軌道設(shè)備的狀態(tài)及維修工作的質(zhì)量;各車間、班組雖然每次利用新收集到的檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)有安全隱患的軌道設(shè)備進(jìn)行了及時(shí)維修、保養(yǎng),但由于缺乏對(duì)軌道設(shè)備歷史數(shù)據(jù)的積累及分析,很難總結(jié)出設(shè)備出現(xiàn)問題的根本原

20、因。缺乏對(duì)軌道維修工作的合理評(píng)價(jià)。科學(xué)臺(tái)理的評(píng)價(jià)維修工作對(duì)今后的工作開展是十分必要的。一方面,對(duì)維修總體情況的評(píng)價(jià)不能只北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論是針對(duì)超限次數(shù)、軌檢車指數(shù)、公里小結(jié)報(bào)告的考察,也應(yīng)綜合考慮軌道通過總重、人員配備、地理環(huán)境、機(jī)械化作業(yè)程度等其它客觀條件;另一方面,對(duì)維修人員建立科學(xué)的績效考核體系對(duì)于推動(dòng)工務(wù)部門的整體維修工作質(zhì)量,激勵(lì)維修人員的工作熱情是大有裨益的。而目前的系統(tǒng)尚不能對(duì)維修人員的維修工作進(jìn)行“跟蹤”并詳實(shí)記錄,不能結(jié)合其他相關(guān)數(shù)據(jù)對(duì)維修人員的維修工作進(jìn)行綜合、有效、合理的評(píng)價(jià)。.論文的主要研究內(nèi)容安全是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)永恒的主題,圍繞這一主題本文針對(duì)目前鐵路軌道

21、狀態(tài)管理中所存在的一些問題,提出本論文的主要研究內(nèi)容。首先,建立統(tǒng)一的軌道狀態(tài)管理的數(shù)據(jù)倉庫,整合來源于不同系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息,這些信息包括線路設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、軌道檢查車檢查數(shù)據(jù)、機(jī)車動(dòng)態(tài)檢測(cè)儀檢測(cè)數(shù)據(jù)、添乘儀檢測(cè)數(shù)據(jù)、軌道靜態(tài)智能檢測(cè)儀檢測(cè)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)和通過總重?cái)?shù)據(jù)。其次,進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,通過對(duì)鐵路軌道靜態(tài)、動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)以及通過總重?cái)?shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、分析掌握軌道狀態(tài)變化規(guī)律,為各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)指導(dǎo)工務(wù)生產(chǎn)提供大量直觀的參考依據(jù),通過地圖與鐵路信息相結(jié)合的方式,全面、直觀、準(zhǔn)確地反映運(yùn)輸對(duì)象和運(yùn)輸設(shè)備等的現(xiàn)狀、分布及技術(shù)特征等。第三,在大量積累各種數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,結(jié)合軌道通過總重,實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)的

22、預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)的核心思想為:在任兩次維修之間利用相鄰兩次檢測(cè)的軌道幾何尺寸變化量和通過總重變化量,計(jì)算出該里程點(diǎn)在這兩次維修間的百萬噸變化率;再利用百萬噸變化率,可以找出該里程點(diǎn)在本維修周期內(nèi)軌道幾何尺寸隨通過總重的變化規(guī)律。第四,本文用主要討論鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法,介紹系統(tǒng)的需求分析、設(shè)計(jì)目標(biāo)、總體結(jié)構(gòu)、功能模塊劃分,并重點(diǎn)討論系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。最后,介紹系統(tǒng)的實(shí)施應(yīng)用情況。北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 緒論.論文的組織結(jié)構(gòu)本論文共分為七章,分別討論論文的研究背景,軌道狀態(tài)分析的相關(guān)技術(shù)和方法,軌道狀態(tài)預(yù)測(cè)的主要方法,系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì),系統(tǒng)各模塊功能,系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫的設(shè)計(jì)和系

23、統(tǒng)實(shí)旌案例等。詳細(xì)說明如下:第一章緒論。首先介紹本論文選題背景,包括軌道在鐵路運(yùn)輸中的地位、建設(shè)軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)的意義及鐵路工務(wù)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的重要性等,然后,闡述國內(nèi)外軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)的應(yīng)用狀況,最后簡(jiǎn)單介紹本論文的主要研究工作及論文組織結(jié)構(gòu)。第二章鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹。本章主要介紹數(shù)據(jù)倉庫和地理信息系統(tǒng)技術(shù)。并對(duì)使用數(shù)據(jù)倉庫的必要性和地理信息系統(tǒng)在系統(tǒng)中的應(yīng)用做簡(jiǎn)要的說明。第三章鐵路軌道狀態(tài)分析及預(yù)測(cè)方法研究。首先,對(duì)軌道狀態(tài)分析方法進(jìn)行介紹,其次,對(duì)如何進(jìn)行軌道狀態(tài)預(yù)測(cè)進(jìn)行初步探討。包括預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)來源、預(yù)測(cè)思路、預(yù)測(cè)公式和詳細(xì)預(yù)測(cè)方法。第四章鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)。本章首先對(duì)用戶需

24、求進(jìn)行分析,然后,結(jié)合用戶需求提出軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)建設(shè)指導(dǎo)思想、系統(tǒng)目標(biāo)、系統(tǒng)特點(diǎn)、體系結(jié)構(gòu)、功能模塊劃分等。第五章鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)。本章主要對(duì)系統(tǒng)各模塊功能進(jìn)行詳細(xì)闡述。第六章軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫設(shè)計(jì)。本章對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫豹建設(shè)進(jìn)行詳細(xì)說明,包括主題的確定、邏輯設(shè)計(jì)、物理設(shè)計(jì)等詳細(xì)設(shè)計(jì)方案,并對(duì)系統(tǒng)所應(yīng)用的空間數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行介紹,對(duì)數(shù)據(jù)的采集和維護(hù)進(jìn)行說明。第七章系統(tǒng)實(shí)施案例和部分功能演示。結(jié)合南疆工務(wù)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的科研項(xiàng)目,對(duì)本系統(tǒng)的各項(xiàng)功能的具體實(shí)施情況進(jìn)行演示和說明。結(jié)論?？偨Y(jié)本論文的主要研究工作,展望鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)的開發(fā)及應(yīng)用前景。北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 鐵路軌

25、道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹第章鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹.數(shù)據(jù)倉庫技術(shù).數(shù)據(jù)倉庫的概念及特征目前,數(shù)據(jù)倉庫一詞尚沒有一個(gè)統(tǒng)一的定義,著名的數(shù)據(jù)倉庫專家一書中給予如下描.在其著作、述:數(shù)據(jù)倉庫是一個(gè)面向主題的集成的、相對(duì)穩(wěn)定的?、反映歷史變化的數(shù)據(jù)集合,用于支持管理決策。對(duì)于數(shù)據(jù)倉庫的概念我們可以從兩個(gè)層次予以理解,首先,數(shù)據(jù)倉庫用于支持決策,面向分析型數(shù)據(jù)處理,它不同于企業(yè)現(xiàn)有的操作型數(shù)據(jù)庫:其次,數(shù)據(jù)倉庫是對(duì)多個(gè)異構(gòu)的數(shù)據(jù)源有效集成,集成后按照主題進(jìn)行了重組,并包含歷史數(shù)據(jù),而且存放在數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)一般不再修改。數(shù)據(jù)倉庫具有以下特點(diǎn):面向主題。它是面向企業(yè)的主題,如客戶、產(chǎn)品,而不是面向過程

26、。和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)庫面向應(yīng)用相對(duì)應(yīng)。主題是一個(gè)在較高層次將數(shù)據(jù)歸類的標(biāo)準(zhǔn),每一個(gè)主題基本對(duì)應(yīng)一個(gè)宏觀的分析領(lǐng)域。集成性。數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)是從原有的分散的數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)中抽取出來的。數(shù)據(jù)倉庫的每一個(gè)主題所對(duì)應(yīng)的源數(shù)據(jù)在原有的各個(gè)分散數(shù)據(jù)庫中有許多重復(fù)和不一致的地方,且來源于不同的聯(lián)機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)都和不同的應(yīng)用邏輯捆綁在一起;數(shù)據(jù)倉庫中的綜合數(shù)據(jù)不能從原有的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)直接得到,因此在數(shù)據(jù)進(jìn)入數(shù)據(jù)倉庫之前,要經(jīng)過統(tǒng)一與綜合,構(gòu)成一致的數(shù)據(jù)屬性、一致的編碼結(jié)構(gòu)等,從而表現(xiàn)出數(shù)據(jù)倉庫的集成性特點(diǎn)。不易失性。數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)主要供企業(yè)決策分析之用,所涉及的數(shù)據(jù)操作主要是數(shù)據(jù)查詢,一般情況下并不進(jìn)行修改操作。數(shù)據(jù)倉北京交通

27、大學(xué)碩士學(xué)位論文鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹庫的數(shù)據(jù)反映的是一段相當(dāng)長的時(shí)間內(nèi)歷史數(shù)據(jù)的內(nèi)容,是不同時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫快照的集合,以及基于這些快照進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、綜合和重組的導(dǎo)出數(shù)據(jù),而不是聯(lián)機(jī)處理的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行聯(lián)機(jī)處理的數(shù)據(jù)經(jīng)過集成輸入到數(shù)據(jù)倉庫中,一旦數(shù)據(jù)倉庫存放的數(shù)據(jù)已經(jīng)超過數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)期限,這些數(shù)據(jù)將從當(dāng)前的數(shù)據(jù)倉庫中刪除。數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)是隨時(shí)間不斷變化的。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)不可更新是針對(duì)應(yīng)用來說的,也就是說,數(shù)據(jù)倉庫的用戶進(jìn)行分析處理時(shí)不進(jìn)行數(shù)據(jù)更新操作。但并不是說,在從數(shù)據(jù)集成輸入數(shù)據(jù)倉庫開始到最終被刪除的整個(gè)數(shù)據(jù)生存周期中,所有的數(shù)據(jù)倉庫數(shù)據(jù)都是永遠(yuǎn)不變的。數(shù)據(jù)倉庫中的數(shù)據(jù)會(huì)隨時(shí)

28、間不斷變化,它表現(xiàn)在以下三個(gè)方面:數(shù)據(jù)倉庫隨時(shí)問變化不斷增加新的數(shù)據(jù)內(nèi)容;數(shù)據(jù)倉庫隨時(shí)間變化不斷刪去舊的數(shù)據(jù)內(nèi)容;數(shù)據(jù)倉庫中包含大量的綜合數(shù)據(jù),這些綜合數(shù)據(jù)很多跟時(shí)間有關(guān),會(huì)隨著時(shí)間的變化不斷地進(jìn)行重新綜合。表?數(shù)據(jù)倉庫的特性描述特性面向?qū)ο?數(shù)據(jù)是通過用戶如何查詢進(jìn)行組織的集成的消除術(shù)語和信息沖突中的矛盾:即數(shù)據(jù)清理不易失的 只讀數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)不能被用戶更新時(shí)間級(jí)數(shù) 數(shù)據(jù)是時(shí)間級(jí)數(shù),麗不是現(xiàn)行狀態(tài)匯總的 適當(dāng)?shù)臅r(shí)候,操作數(shù)據(jù)被聚集成可以決策的狀態(tài)較大的 保持時(shí)間級(jí)數(shù)隱含著維持更多的數(shù)據(jù)非正規(guī)化的 數(shù)據(jù)可能是冗余的元數(shù)據(jù) 用于用戶和數(shù)據(jù)倉庫管理員的數(shù)據(jù)輸入 操作數(shù)據(jù)加上所需要的外部數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)倉庫的

29、體系結(jié)構(gòu)關(guān)于數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),存在著多種不同的說法和建議,但大多數(shù)都括.所區(qū)分的個(gè)部分:數(shù)據(jù)源一提供原始數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)管理一實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的后處理包括接收、提取、匯總、變換、打包和存鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文儲(chǔ)等;數(shù)據(jù)表現(xiàn)一面向最終用戶。其基本體系結(jié)構(gòu)如圖?所示。麟鬟用芏鬟一蔽讎雨一工鼻鎏蘭劃愛群廁蘭苧竺墨元黼 “”工具?一網(wǎng)工具藤瓢艟卜圖?數(shù)據(jù)倉庫系統(tǒng)的基本體系結(jié)構(gòu)示意圖.數(shù)據(jù)倉庫模型在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中,數(shù)據(jù)庫模式由實(shí)體的集合和它們之間的聯(lián)系組成,這種數(shù)據(jù)模型適用于聯(lián)機(jī)事務(wù)處理。然而,數(shù)據(jù)倉庫需要簡(jiǎn)明的、面向主題的模式,以便于聯(lián)機(jī)數(shù)據(jù)分析。當(dāng)前最流行的數(shù)據(jù)倉庫模型是多維數(shù)

30、據(jù)模型。這種模型可以以星型模式、雪花模式或事實(shí)星座模式形式存在。星型模式 :星型模式是最常見的模型范例,其中數(shù)據(jù)倉庫包括:一個(gè)大的包含大批不含冗余數(shù)據(jù)的中心表事實(shí)表,一組小的附屬表維表,每維一個(gè)。這種模式圖很像星星爆發(fā),多個(gè)維表圍繞一個(gè)事實(shí)表。典型數(shù)據(jù)倉庫的星型模式如圖?所示。婦衲北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹圖?數(shù)據(jù)倉庫的星型數(shù)據(jù)組織模式雪花模式:雪花模式是星型模式的變種,其中某些維表是規(guī)范化的,因而把數(shù)據(jù)進(jìn)一步分解到附加的表中,這使模式圖形成類似于雪花的形狀。典型數(shù)據(jù)倉庫的雪花模式見圖?。圖?數(shù)據(jù)倉庫的雪花數(shù)據(jù)組織模式事實(shí)星座:復(fù)雜的應(yīng)用可能需要多個(gè)事實(shí)表共享維表。這

31、種模式可以看作成星型模式集,因此也稱為星系模式。在數(shù)據(jù)倉庫中,數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)據(jù)集市是有區(qū)別的。數(shù)據(jù)倉庫收集了關(guān)于整個(gè)組織的主題如顧客、商品、銷售、資產(chǎn)和人員等信息,因此使企業(yè)范圍的。對(duì)于數(shù)據(jù)倉庫,通常使用事實(shí)星座模式,因?yàn)樗軐?duì)多個(gè)相關(guān)的主題建模。另一方面,數(shù)據(jù)集市是數(shù)據(jù)倉庫的一個(gè)部門子集,它是針對(duì)選定的主題,因此是部門范圍的。盡管星型模式更流行、更有效,但數(shù)據(jù)集市通常采用流行星型或雪花模式,因?yàn)樗鼈兌歼m合對(duì)單個(gè)主題建模。.基于數(shù)據(jù)倉庫的鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展和鐵路工務(wù)部門對(duì)海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹分析和交換的需求,以面向事務(wù)

32、處理為主的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)已不能滿足需要。因此,建設(shè)鐵路軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)必須利用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)。這一點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:海量數(shù)據(jù)的管理。對(duì)軌道狀態(tài)的實(shí)對(duì)把握和發(fā)展趨勢(shì)的預(yù)測(cè)建立在大量歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上。這些數(shù)據(jù)包括軌檢車檢測(cè)數(shù)據(jù)、鋼軌探傷車檢測(cè)數(shù)據(jù)、晃車儀檢測(cè)數(shù)據(jù)、添乘儀檢測(cè)數(shù)據(jù)、工區(qū)人員定期檢測(cè)的靜態(tài)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)和通過總重?cái)?shù)據(jù)等。以軌檢車檢測(cè)數(shù)據(jù)為例,按正線公里計(jì)算,在一次檢測(cè)中平均每.米產(chǎn)生一條記錄,公里有萬條記錄,正線每月檢測(cè)兩次產(chǎn)生萬條記錄,一年產(chǎn)生千百萬條記錄,對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)需積累?年的數(shù)據(jù),則大概有億千萬條記錄。綜合其他數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)量會(huì)更大,因此,面對(duì)如此龐大的數(shù)據(jù)量,只有利用數(shù)

33、據(jù)倉庫技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)對(duì)這些海量數(shù)據(jù)有效管理,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)軌道狀態(tài)的分析和預(yù)測(cè)。數(shù)據(jù)的集成。進(jìn)行軌道狀態(tài)分析的數(shù)據(jù)是從原有數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)中抽取來的,如目前鐵路使用的各種信息系統(tǒng)如:、等,還包括日常的軌道檢測(cè)數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)等。在進(jìn)行軌道狀態(tài)分析前必然要對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取、分類等,消除源數(shù)據(jù)中的不一致性并進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合計(jì)算。而原有的鐵路數(shù)據(jù)庫不能對(duì)以上各種數(shù)據(jù)有效整合,因此,建設(shè)軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)必須結(jié)合數(shù)據(jù)倉庫技術(shù)。面向主題的數(shù)據(jù)組織和管理。傳統(tǒng)的鐵路數(shù)據(jù)庫是面向應(yīng)用的,只能回答很專門、很片面的問題,它的數(shù)據(jù)只是為處理某一具體應(yīng)用而組織在一起的,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)只對(duì)單一的工作流程是最優(yōu)的,對(duì)于高層次的對(duì)策分析未必是適

34、合的。軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)是給決策支持提供服務(wù),因此,傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫已不適合使用。這就要求系統(tǒng)必須利用數(shù)據(jù)倉庫技術(shù),以業(yè)務(wù)工作的主題為主線組織信息,在較高層次將數(shù)據(jù)歸類,對(duì)應(yīng)不同宏觀的分析領(lǐng)域劃分主題。例如,系統(tǒng)數(shù)據(jù)倉庫可以劃分為“靜態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)”、“動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)”、“線路維修管理”、“基礎(chǔ)數(shù)據(jù)”等四個(gè)主題。北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹.地理信息系統(tǒng)技術(shù).地理信息系統(tǒng)的概念及特征地理信息系統(tǒng),簡(jiǎn)稱又稱空間信息系統(tǒng),它所處理的對(duì)象是我們?nèi)祟惿鐣?huì)賴以生成的地球三維空間中的物體。由于研究和應(yīng)用領(lǐng)域的不同,人們對(duì)地理信息系統(tǒng)的定義仍然存在著分歧。根據(jù)地理信息系統(tǒng)的功能和應(yīng)用,的定義主要

35、有如下四種:面向數(shù)據(jù)處理過程的定義:地理信息系統(tǒng)是一個(gè)具有輸入、存儲(chǔ)、查詢、分析和輸出地理數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。面向?qū)ｎ}應(yīng)用的定義:根據(jù)處理信息的類型來定義地理信息系統(tǒng),如房地產(chǎn)管理信息系統(tǒng),土地管理信息系統(tǒng),城市交通管理信息系統(tǒng),資源開采管理信息系統(tǒng)等。工具箱定義:這種定義基于軟件系統(tǒng)分析的觀點(diǎn),認(rèn)為地理信息系統(tǒng)包括各種復(fù)雜的處理空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)程序和各種算法。工具箱定義系統(tǒng)地描述了地理信息系統(tǒng)應(yīng)具備的功能,這為軟件系統(tǒng)的評(píng)價(jià)提供了基本的技術(shù)指標(biāo)。數(shù)據(jù)庫定義:強(qiáng)調(diào)分析工具與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的聯(lián)接。一個(gè)通用的地理信息系統(tǒng)可以看成是許多特殊的空間分析方法與數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的結(jié)合。顯然,上述四種定義都具有

36、局限性,并未全面反映地理信息系統(tǒng)的內(nèi)涵。考慮到地理信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)庫、等理論和技術(shù)的區(qū)別,我們認(rèn)為,地理信息系統(tǒng)是由計(jì)算機(jī)軟硬件、地理數(shù)據(jù)和用戶組成的,通過對(duì)地理數(shù)據(jù)的采集、輸入、存儲(chǔ)、檢索、操作和分析,生成并輸出各種地理信息,從而為工程設(shè)計(jì)、土地利用、資源管理、城市管理、環(huán)境監(jiān)測(cè)、管理決策等應(yīng)用服務(wù)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),是計(jì)算機(jī)科學(xué)、遙感與航測(cè)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、應(yīng)用數(shù)學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科綜合發(fā)展的產(chǎn)物。北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹地理信息系統(tǒng)是一種決策支持系統(tǒng),它具有信息系統(tǒng)的各種特點(diǎn)。地理信息系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)的主要區(qū)別在于其存儲(chǔ)和處理的信息是經(jīng)過地理

37、編碼的,地理位置及與該位置有關(guān)的地物屬性信息成為信息檢索的重要部分。在地理信息系統(tǒng)中,現(xiàn)實(shí)世界被表達(dá)成一系列的地理要素和地理現(xiàn)象,這些地理特征至少由空問位置參考信息和非位置信息兩個(gè)組成部分。地理信息系統(tǒng)是一門學(xué)科,是描述、存儲(chǔ)、分析和輸出空間信息的理論和方法的新興的交叉學(xué)科;同時(shí),地理信息系統(tǒng)又是一個(gè)技術(shù)為基礎(chǔ),采用地理模系統(tǒng),是以地理空間數(shù)據(jù)庫型分析方法,適時(shí)提供多種空間的和動(dòng)態(tài)的地理信息,為地理研究和地理決策服務(wù)的計(jì)算機(jī)技術(shù)系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)具有以下三個(gè)方面的特征:第一,具有采集、管理、分析和輸出多種地理信息的能力,具有空間性和動(dòng)態(tài)性;第二,由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)支持進(jìn)行空間地理數(shù)據(jù)管理,并由計(jì)算機(jī)

38、程序模擬常規(guī)的或?qū)ｉT的地理分析方法,作用于空間數(shù)據(jù),產(chǎn)生有用信息,完成人類難以完成的任務(wù);第三,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的支持是地理信息系統(tǒng)的重要特征,因而使得地理信息系統(tǒng)能以快速、精確、綜合地對(duì)復(fù)雜的地理系統(tǒng)進(jìn)行空間定位和過程動(dòng)態(tài)分析。地理信息系統(tǒng)的外觀表現(xiàn)為計(jì)算機(jī)軟硬件系統(tǒng),其內(nèi)涵卻是由計(jì)算機(jī)程序和地理數(shù)據(jù)組成的地理空間信息模型。當(dāng)具有一定地學(xué)知識(shí)的用戶使用地理信息系統(tǒng)時(shí),他所面對(duì)的數(shù)據(jù)不再是毫無意義的,而是把客觀世界抽象為模型化的空間數(shù)據(jù),用戶可以按應(yīng)用的目的觀測(cè)這個(gè)現(xiàn)實(shí)世界模型的各個(gè)方面的內(nèi)容,取得自然過程的分析和預(yù)測(cè)的信息,用于管理和決策,這就是地理信息系統(tǒng)的意義。一個(gè)邏輯縮小的、高度信息化的地理

39、信息系統(tǒng),從視覺、計(jì)量和邏輯上對(duì)地理信息系統(tǒng)在功能方面進(jìn)行模擬,信息的流動(dòng)以及信息流動(dòng)的結(jié)果,完全由計(jì)算機(jī)程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)的變換來仿真。地理學(xué)家可以在地理信息系統(tǒng)支持下提取地理系統(tǒng)各不同側(cè)面、不同層次的空間和時(shí)間特征,也可以快速地模擬自然過北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹程的演變或思維過程的結(jié)果,取得地理預(yù)測(cè)或“實(shí)驗(yàn)”的結(jié)果,選擇優(yōu)化方案,用于管理與決策。.地理信息系統(tǒng)的構(gòu)成及功能地理信息系統(tǒng)主要由四部分組成,即計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)、地理空問數(shù)據(jù)和系統(tǒng)開發(fā)、管理和使用人員。在建立一個(gè)實(shí)用的地理信息系統(tǒng)過程中,從數(shù)據(jù)準(zhǔn)備到系統(tǒng)完成,內(nèi)部必須經(jīng)過各種數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,每個(gè)轉(zhuǎn)換

40、都有可能改變?cè)械男畔ⅰ５乩硇畔⑾到y(tǒng)的功能主要是完成流程中不同階段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換工作。?般的:包括以下幾項(xiàng)基本功能數(shù)據(jù)采集與輸入數(shù)據(jù)采集與輸入,即在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中將系統(tǒng)外部的原始數(shù)據(jù)傳輸給系統(tǒng)內(nèi)部,并將這些數(shù)據(jù)從外部格式轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)便于處理的內(nèi)部格式的過程。對(duì)多種形式、多種來源的信息,可實(shí)現(xiàn)多種方式的數(shù)據(jù)輸入,主要有圖形數(shù)據(jù)輸入如管網(wǎng)圖輸入,柵格數(shù)據(jù)輸入如遙感圖像的輸入,測(cè)量數(shù)據(jù)輸入如全球定位系統(tǒng)數(shù)據(jù)的輸入,屬性數(shù)據(jù)輸入如數(shù)字和文字的輸入等。數(shù)據(jù)編緝與更新數(shù)據(jù)編緝主要包括圖形編緝和屬性編緝。屬性編緝主要與數(shù)據(jù)庫管理結(jié)合在一起完成,圖形編緝主要包括拓?fù)潢P(guān)系建立、圖形編緝、圖形整飾、圖幅拼接、圖形變換、

41、投影變換、誤差校正等功能。數(shù)據(jù)更新即以新的數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄來替換數(shù)據(jù)文件或數(shù)據(jù)庫中相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)或記錄,它是通過刪除、修改、插入等一系列操作來實(shí)現(xiàn)的。由于空間實(shí)體都處于發(fā)展著的時(shí)閩序列中,人們獲取的數(shù)據(jù)只反映某一瞬時(shí)或一定時(shí)間范圍內(nèi)的特征。隨著時(shí)問的推進(jìn),數(shù)據(jù)會(huì)隨之改變。數(shù)據(jù)更新可以滿足動(dòng)態(tài)分析的需要,對(duì)自然現(xiàn)象的發(fā)生、發(fā)展做出合乎規(guī)律的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。數(shù)據(jù)存貯與管理數(shù)據(jù)存貯,即將數(shù)據(jù)以某種格式記錄在計(jì)算機(jī)內(nèi)部或外部存貯介質(zhì)上。其存貯方式與數(shù)據(jù)文件的組織密度相關(guān),關(guān)鍵在于建立記錄的邏輯北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紹順序,即確定存貯的地址,以便提高數(shù)據(jù)存取的速度。屬性數(shù)據(jù)管理一般直

42、接利用商用關(guān)系數(shù)據(jù)庫軟件,如、等進(jìn)行管理。空間數(shù)據(jù)管理是數(shù)據(jù)管理的核心,各種圖形或圖像信息都以嚴(yán)密的邏輯結(jié)構(gòu)存放在空間數(shù)據(jù)庫中?？臻g查詢與分析空間查詢與分析是核心,是最重要的和最具有魅力的功能,也是有別于其它信息系統(tǒng)的本質(zhì)特征?？臻g查詢與分析主要包括數(shù)據(jù)操作運(yùn)算、數(shù)據(jù)查詢檢索與數(shù)據(jù)綜合分析。數(shù)據(jù)查詢檢索即從數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)庫或存貯裝置中,查找和選取所需的數(shù)據(jù)。為了滿足各種可能的查詢條件而進(jìn)行的系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)操作,如數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、矢量數(shù)據(jù)疊合、柵格數(shù)據(jù)迭加等操作以及按一定模式關(guān)系進(jìn)行的各種數(shù)據(jù)運(yùn)算,包括算術(shù)運(yùn)算、關(guān)系運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、函數(shù)運(yùn)算等。綜合分析功能可以提高系統(tǒng)評(píng)價(jià)、管理和決策的能力,主要包括

43、信息量測(cè)、屬性分析、統(tǒng)計(jì)分析、二維模型分析、三維模型分析、多要素綜合分析等。數(shù)據(jù)顯示與輸出數(shù)據(jù)顯示是中問處理過程和最終結(jié)果的屏幕顯示,通常以人機(jī)交互方式來選擇顯示的對(duì)象與形式,對(duì)于圖形數(shù)據(jù)根據(jù)要素的信息量和密集程度,可選擇放大或縮小顯示。不僅可以輸出全要素地圖,也可以根據(jù)用戶需要,分層輸出各種專題圖、各類統(tǒng)計(jì)圖、圖表及數(shù)據(jù)等。.地理信息系統(tǒng)在鐵路軌道狀態(tài)分析中的應(yīng)用軌道狀態(tài)分析所涉及的數(shù)據(jù)都含有類似“起點(diǎn)里程”、“終點(diǎn)里程”、“中心里程”等具有空間位置屬性的字段。因此,建設(shè)軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)應(yīng)充分利用技術(shù),實(shí)現(xiàn)鐵路軌道信息的可視化。系統(tǒng)結(jié)合技術(shù)主要實(shí)現(xiàn)以下幾點(diǎn)功能:軌道狀態(tài)查詢。軌道狀態(tài)分析系統(tǒng)

44、最重要的一項(xiàng)查詢功能就是對(duì)軌道狀態(tài)的查詢。軌道狀態(tài)主要是通過軌道的檢測(cè)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)來反映。因此,在掌握軌道檢測(cè)數(shù)據(jù)、維修數(shù)據(jù)后,就能在一定程度上掌握軌道的狀態(tài),為工務(wù)部門各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)決策提供依據(jù)。例如在查詢某一里北京交通學(xué)碩士學(xué)位論文 鐵路軌道狀態(tài)分析關(guān)鍵技術(shù)介紉程的鋼軌信息后,可以直接查詢?cè)摾锍啼撥壍臍v史檢測(cè)、維修信息,同時(shí)結(jié)合該里程的軌道的通過總重,便能得出該里程點(diǎn)鋼軌是否要進(jìn)行維修。軌道狀態(tài)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)。工務(wù)部門各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)可以根據(jù)線路設(shè)備綜合圖中軌道上標(biāo)注及其維修情況對(duì)軌道整體的發(fā)展趨勢(shì)做出預(yù)測(cè)。標(biāo)注內(nèi)容主要包括:通過總重、維修次數(shù)、值、不同超限等級(jí)的超限次數(shù)、已達(dá)到臨時(shí)補(bǔ)修的地點(diǎn)數(shù)、己達(dá)到

45、經(jīng)常保養(yǎng)的地點(diǎn)數(shù)、已達(dá)到綜合維修的地點(diǎn)數(shù)等。圖文互訪。這是最常用的查詢,主要是兩類:第一類是按屬性信息的要求來查詢空間位置,俗稱“文查圖”。如查出某條線半徑小于米的曲線有幾處,通常先在屬性數(shù)據(jù)庫中查詢,得到一個(gè)有關(guān)線路名稱、所屬工務(wù)段、行別、曲線起點(diǎn)里程、終點(diǎn)里程、曲線半徑、緩和線長度、超高等信息的文字報(bào)告;然后利用屬性和空間信息的對(duì)應(yīng)關(guān)系,則可進(jìn)一步查出這些益線的地理位置,并用指定的線型、線寬、顏色繪出相應(yīng)的專題地圖。第二類是按空間位景來查詢屬性信息,俗稱“圖查文”。最常用的是在使用地圖時(shí),對(duì)所關(guān)心的圖形目標(biāo)查出它們的文字屬性信息。點(diǎn)、線、面相互關(guān)系的查詢。例如查詢某一區(qū)問內(nèi)的超限信息,就屬

46、于點(diǎn)狀目標(biāo)與鐵路線路之間相互關(guān)系的查詢。查詢某一分局管轄范圍內(nèi)的線路長度,則屬于面線關(guān)系查詢。地址匹配查詢。工務(wù)部門經(jīng)常需要在地圖上,根據(jù)設(shè)備名稱、里程或編碼等信息,迅速實(shí)現(xiàn)對(duì)該設(shè)備的空間定位。這種定位查詢尤其在事故分析、搶險(xiǎn)救援、線路病害防治等方面經(jīng)常使用。量算。工務(wù)部門常用的量算有:兩點(diǎn)之間或點(diǎn)到線之間的距離;線的長度;通過總重及超限次數(shù)計(jì)算等。分類。由于工務(wù)部門設(shè)備數(shù)量及檢測(cè)數(shù)據(jù)極其龐大,分類將能幫助工務(wù)部門管理人員是把復(fù)雜的問題簡(jiǎn)化,便于觀察和思考。例如某一段時(shí)間內(nèi)某等級(jí)的超限點(diǎn)在空間上的分布情況。北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文鐵路軌道狀態(tài)分析及預(yù)測(cè)方法研究第章鐵路軌道狀態(tài)分析及預(yù)測(cè)方法研究

47、.鐵路軌道狀態(tài)分析方法研究軌道狀態(tài)分析方法包括空問分析法、時(shí)間分析法、空間與時(shí)間相結(jié)合分析法、專題圖分析法、綜合數(shù)據(jù)分析法等。每種分析方法都是從不同角度描述軌道狀態(tài)變化和發(fā)展規(guī)律。但這里我們需要指出的是,任何一種分析方法都不是孤立使用的,系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)任一功能時(shí)往往都需要借鑒其他分析方法,這樣不僅可以從不同角度對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘,也能滿足現(xiàn)場(chǎng)不同部門的不同需求。以下將對(duì)各種分析法的內(nèi)容及應(yīng)用情況進(jìn)行詳細(xì)說明。.空間分析法空間分析法就是從空問的角度對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析。一般包含五個(gè)方面:空間位置分析、空間分布分析、空間形態(tài)分析、空間相關(guān)分析和空間關(guān)系分析?？臻g位置分析是借助于空間坐標(biāo)系來傳遞空間物體的個(gè)體

48、信息?？臻g分布分析反映同類空間事物的群體信息?？臻g形態(tài)分析著重于描述空間物體的幾何特征,如軌道長度,幾何尺寸等?？臻g相關(guān)分析是根據(jù)兩組相關(guān)的數(shù)值,比較他們相關(guān)的程度?？諉栮P(guān)系分析是指空間物體之間的距離關(guān)系、方位關(guān)系等。對(duì)軌道狀態(tài)從空間的角度進(jìn)行分析是由以下三方面的原因決定的:第一,鐵路軌道是一個(gè)連續(xù)分布的對(duì)象,具有空間連續(xù)性和延續(xù)性。第二,在第二章中我們已經(jīng)提到描述軌道狀態(tài)的各種數(shù)據(jù)都含有類似“起點(diǎn)里程”、“終點(diǎn)里程”、“中心里程”等具有空間位瞿屬性的字段,各種數(shù)據(jù)都具有非常強(qiáng)的空間性。第三,軌道狀態(tài)發(fā)生變化還與多種因素有關(guān),如軌道所處的地理位置、氣候環(huán)境等。因此,對(duì)軌道狀態(tài)要從空間的角度進(jìn)行

49、綜合分析,把握影響軌道狀態(tài)變化的各種因素,將軌道的各種非空間特性的數(shù)據(jù)依托地理空間進(jìn)行解釋,從軌道的空間位置和聯(lián)系北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 鐵路軌道狀態(tài)分析及預(yù)測(cè)方法研究等方面對(duì)軌道進(jìn)行描述和分析。系統(tǒng)主要分析內(nèi)容包括:軌道病害點(diǎn)的分布、維修點(diǎn)的分布、重點(diǎn)地段的分布、復(fù)合病害【”】的分布,一次檢測(cè)中管轄范圍內(nèi)每公里軌道狀態(tài)對(duì)比分析等等。從空間角度分析數(shù)據(jù)可以使鐵路部門管理者有效、實(shí)時(shí)地掌握軌道狀態(tài),也能夠使現(xiàn)場(chǎng)工作人員進(jìn)行有重點(diǎn)地維修,提高維修質(zhì)量與效率。利用空間分析法對(duì)軌道超限情況分析如圖?所示。超隈數(shù)據(jù),/ ,.蘭皇:莓/:。/、 ,一。?誓二:二二毒疹豸一蘭鎏簍:蔓童蘭芋”/?。三二:二

50、二:二:。:一黼譬蘭蘭蘭形/一?一一析/?一?。一?。其他數(shù)冬嘻谫爭(zhēng)萬。茅芎?二主芝簍量妻.羔圖?軌道狀態(tài)空間分柝示意圖.時(shí)間分析法時(shí)間分析法就是從時(shí)間的角度對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析。第一章中我們已經(jīng)講述,對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析和對(duì)軌道狀態(tài)的發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)的前提是大量積累各種數(shù)據(jù),從這些歷史數(shù)據(jù)中找出軌道變化的規(guī)律,進(jìn)而分析其狀態(tài)變化、預(yù)測(cè)其發(fā)展趨勢(shì)。從歷史數(shù)據(jù)中找出軌道變化規(guī)律是時(shí)間分析法的主要目標(biāo)。時(shí)間分析法重視對(duì)歷史數(shù)據(jù)的積累,注重對(duì)某一點(diǎn)或者某一整體在一段時(shí)間內(nèi)的變化情況,認(rèn)為只有在充分了解歷史數(shù)據(jù)的情況下才能對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析。系統(tǒng)主要分析內(nèi)容包括:一年北京交通大學(xué)碩士學(xué)位論文 鐵路軌道狀態(tài)

51、分析及預(yù)測(cè)方法研究內(nèi)重點(diǎn)地段分布;某里程點(diǎn)在選定時(shí)間范圍內(nèi)軌道狀態(tài)變化情況,這一點(diǎn)可以從超限次數(shù)、于分總數(shù)、值肄角度進(jìn)行分析;某工區(qū)一年三級(jí)超限點(diǎn)分布情況等。利用時(shí)間分析法對(duì)于工務(wù)部門掌握軌道變化規(guī)律有重要的意義。利用時(shí)間分析法分析某里程軌道高低和軌向在一段時(shí)問內(nèi)變化情況如圖?所示。圖?一段時(shí)間內(nèi)軌道高低和軌向變化情況示意圖.空間和時(shí)間相結(jié)合分析法空間和時(shí)間相結(jié)合分析法就是從空閭和時(shí)間兩個(gè)角度同時(shí)對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)的收集和輸入是一個(gè)相當(dāng)長的過程,而外部環(huán)境無時(shí)無刻不在變化,因此往往會(huì)出現(xiàn)這種情形。即在一個(gè)較大的地理范圍內(nèi),某些地點(diǎn)的數(shù)據(jù)是一個(gè)歷史時(shí)期的,另一些地點(diǎn)的數(shù)據(jù)是另一個(gè)歷史時(shí)期的,當(dāng)要聯(lián)系起來進(jìn)行對(duì)比分析時(shí),就會(huì)存在數(shù)據(jù)收集的時(shí)間和空間差異。因此,對(duì)軌道狀態(tài)進(jìn)行分析,要同時(shí)從空間和時(shí)間兩個(gè)不同的角度進(jìn)行分析?？臻g分析法和時(shí)問分析法在對(duì)軌道狀態(tài)分析中都發(fā)揮了重要作用,但在實(shí)際應(yīng)用中,為了加深分析層次,這兩種方法往往不單獨(dú)使用。因此,本文所研究