第六章 轨道几何不平顺管理辅助决策系统

1、 昆明学院 城市轨道交通工务 昆明学院 城市轨道交通工务第一节第一节 辅助决策系统概述辅助决策系统概述 一、辅助决策系统一、辅助决策系统（ DSS ） 1、定义、定义 辅助决策系统辅助决策系统(Decision Support System，DSS)是是20世纪世纪80年代迅速发展起来的新型计算机年代迅速发展起来的新型计算机学科，是在学科，是在管理信息系统管理信息系统和和运筹学运筹学的基础上发展起的基础上发展起来的。来的。（管理信息系统的重点是对大量数据的处理管理信息系统的重点是对大量数据的处理，运筹学主要体现在单模型辅助决策上。，运筹学主要体现在单模型辅助决策上。） 昆明学院 城市轨道交通工

2、务 2、 DSS的特点的特点 （1）DSS的特点是增加了模型库和模型库管理系统的特点是增加了模型库和模型库管理系统，它把众多的，它把众多的数学模型数学模型与与数据处理数据处理 模型模型进行组织和进行组织和存储，并且将模型库和数据库进行有机结合。存储，并且将模型库和数据库进行有机结合。 （2）既具有数据处理功能又具有数值计算功能。既具有数据处理功能又具有数值计算功能。 昆明学院 城市轨道交通工务 二、计算机辅助决策系统二、计算机辅助决策系统 1、定义、定义 计算机辅助决策系统是一种帮助决策者进行分析计算机辅助决策系统是一种帮助决策者进行分析问题与辅助决策的工具。问题与辅助决策的工具。 2、作用、

3、作用 帮助人们收集与处理信息、构思与设计方案、分帮助人们收集与处理信息、构思与设计方案、分析与比较方案、降低或消除面临的风险，最后作出正析与比较方案、降低或消除面临的风险，最后作出正确的确的 选择。选择。 昆明学院 城市轨道交通工务 3、计算机辅助决策系统计算机辅助决策系统的组成（四个部分）的组成（四个部分） （1）问题输入问题输入 问题输入是决策者以人一机交互的方式向系统问题输入是决策者以人一机交互的方式向系统提出问题。提出问题。 （2）问题分析问题分析 问题分析主要是风险分析与多目标冲突分析。问题分析主要是风险分析与多目标冲突分析。 （3）问题求解问题求解 问题求解是形成备选方案与优化选择

4、。问题求解是形成备选方案与优化选择。 昆明学院 城市轨道交通工务 （4）结果输出结果输出 结果输出是以决策者易于理解的方式结果输出是以决策者易于理解的方式(如图、如图、表等表等)给出满意的决策结果。如果结果不合适，则给出满意的决策结果。如果结果不合适，则决策者可以反馈给系统重新进行交决策者可以反馈给系统重新进行交 互，直至获得满意的结果。上述过程是在相关互，直至获得满意的结果。上述过程是在相关的数据、模型和知识支持下进行的，它们存放在的数据、模型和知识支持下进行的，它们存放在 相应的数据库、模型库与知识库中。相应的数据库、模型库与知识库中。 昆明学院 城市轨道交通工务三、铁路线路养护维修辅助决

5、策系统三、铁路线路养护维修辅助决策系统 1、定义、定义 是一种根据线路轨道实测资料、过去的历史记录、是一种根据线路轨道实测资料、过去的历史记录、专家的养修经验，制定最佳的养护维修作业计划，降专家的养修经验，制定最佳的养护维修作业计划，降低养修成本低养修成本的的计算机辅助决策系统工具。计算机辅助决策系统工具。 昆明学院 城市轨道交通工务 2、作用、作用 （1）确保确保铁路线路铁路线路处于良好的状态，保证列车处于良好的状态，保证列车按规定的最高速度平稳、安全、不间断地运行。按规定的最高速度平稳、安全、不间断地运行。 （2）制定最佳的养护维修作业计划，降低养修制定最佳的养护维修作业计划，降低养修成成

6、 本，以提高工务部门劳动生产率和工务投入产本，以提高工务部门劳动生产率和工务投入产出经济效益。出经济效益。 昆明学院 城市轨道交通工务第二节第二节 国内外研究现状与水平国内外研究现状与水平 一、国外研究现状与水平一、国外研究现状与水平 (一一)日本的研究概况日本的研究概况 1新干线信息管理系统新干线信息管理系统SMIS 日本从日本从20世纪世纪60年代开始应用计算机为铁路工年代开始应用计算机为铁路工务管理服务，于务管理服务，于1975年运行新干线信息管理系统年运行新干线信息管理系统SMIS。 昆明学院 城市轨道交通工务 （1）SMIS系统系统的组成的组成 轨道维修状态管理；轨道维修状态管理；

7、轨道材料管理；轨道材料管理；轨道工程计算。轨道工程计算。 东海道新干线将东海道新干线将SMIS改为改为RINDA，并在此基，并在此基础上开发了东海道新干线轨道管理系统础上开发了东海道新干线轨道管理系统TOSMA。 昆明学院 城市轨道交通工务（2）新干线轨道管理系统新干线轨道管理系统TOSMA所所包括包括的内容：的内容：轨道状态与作业管理轨道状态与作业管理；长钢轨管理长钢轨管理；轨道材料管理轨道材料管理；养护维修机械管理养护维修机械管理；轨道工程决算及轨道作业计划。轨道工程决算及轨道作业计划。 新干线系统新干线系统可以可以输出与既有线类同的输出与既有线类同的轨道变形状态图轨道变形状态图、表表，轨

8、道轨道养护计划表养护计划表、无缝线路钢轨管理图无缝线路钢轨管理图及反映线路平纵断面情况的及反映线路平纵断面情况的轨道线轨道线形管理表形管理表等信息。根据这些图、表，可以方便、快速地获得铁路工务等信息。根据这些图、表，可以方便、快速地获得铁路工务设备、轨道状态的各种信息，辅助制定养护维修计划。设备、轨道状态的各种信息，辅助制定养护维修计划。 昆明学院 城市轨道交通工务 2JR东海道养护管理系统东海道养护管理系统 系统的组成如下：系统的组成如下： (1)养护管理系统。养护管理系统。包括线路管理系统、检查系统、养修机械系统、工程合同系统、图包括线路管理系统、检查系统、养修机械系统、工程合同系统、图像

9、处理系统、工号表制作系统、轨道中心间隔系统以及其他系统。像处理系统、工号表制作系统、轨道中心间隔系统以及其他系统。 (2)综合试验车数据处理系统。综合试验车数据处理系统。 (3)钢轨探伤磨耗测量车数据处理系统。钢轨探伤磨耗测量车数据处理系统。 (4)自动游间测量数据处理系统。自动游间测量数据处理系统。(5)道岔轨道不平顺测量数据处理系统。道岔轨道不平顺测量数据处理系统。 昆明学院 城市轨道交通工务 3东海道新干线养护管理系统东海道新干线养护管理系统(R1NDA) 该系统于该系统于1999年年11月全面开始使用。月全面开始使用。 (1)系统主要输入数据为轨道检测车数据、钢轨探伤车检查系统主要输入

10、数据为轨道检测车数据、钢轨探伤车检查数据、数据、SMIS运量数据、各种台账基础数据、各种环境文件、运量数据、各种台账基础数据、各种环境文件、各种材料检查业绩、轨道作业业绩和养修机械使用业绩。各种材料检查业绩、轨道作业业绩和养修机械使用业绩。 (2)数据保留时间。数据保留时间。 轨道作业实绩和检查实绩，保留轨道作业实绩和检查实绩，保留6年；年； 道床更换作业业绩半永久保留；道床更换作业业绩半永久保留； 钢轨更换业绩，保留钢轨更换业绩，保留20年。年。 昆明学院 城市轨道交通工务 (3)系统动能。系统动能。 包括检测车数据处理、运量管理、轨道维修作业包括检测车数据处理、运量管理、轨道维修作业验收、

11、轨道状态管理、轨道环境文件管理、无缝验收、轨道状态管理、轨道环境文件管理、无缝线路温度管理、伸缩接头管理、胶接绝缘接头管线路温度管理、伸缩接头管理、胶接绝缘接头管理、道岔器管理、道床管理以及巡回检查管理、理、道岔器管理、道床管理以及巡回检查管理、养修机械管理、钢轨探伤车数据处理、钢轨材料养修机械管理、钢轨探伤车数据处理、钢轨材料管理、综合管理图。管理、综合管理图。 昆明学院 城市轨道交通工务 (二二)欧美各国的研究概况欧美各国的研究概况 (1)加拿大在铁路养护维修方面开发了加拿大在铁路养护维修方面开发了轨道管理系统轨道管理系统(TMS系统系统)、轨、轨道咨询系统、道咨询系统、轨道养护维修决策支

12、持系统轨道养护维修决策支持系统等。等。、 (2)英国的轨道养护、轨道更新计划决策，费用估算支持系统英国的轨道养护、轨道更新计划决策，费用估算支持系统(MAPPAS)。用统计方法分析轨道破坏现象，基于技术经济分析模。用统计方法分析轨道破坏现象，基于技术经济分析模型，评价轨道养护维修方案，决定钢轨更换费用最小的更换周期等型，评价轨道养护维修方案，决定钢轨更换费用最小的更换周期等 (3)德国的轨道养护、轨道更新计划决策支持系统德国的轨道养护、轨道更新计划决策支持系统(SYSTEM DYNAMICS)。基于动态系统理论，进行长期的经济、技术相互作用。基于动态系统理论，进行长期的经济、技术相互作用仿真。

13、仿真。 昆明学院 城市轨道交通工务 (4)瑞士的轨道养护计划决策支持系统瑞士的轨道养护计划决策支持系统(GEV)。制定养护紧急。制定养护紧急程度及养护对策方案，并对其进行技术经济评价。程度及养护对策方案，并对其进行技术经济评价。 (5)荷兰的轨道养护、轨道更新计划决策支持系统荷兰的轨道养护、轨道更新计划决策支持系统(BINCO)。充分利用轨道状态、各种轨道部件损伤的时序变化信息，建立充分利用轨道状态、各种轨道部件损伤的时序变化信息，建立钢轨疲劳和磨耗恶化模型，对制定养护维修计划提供支持。钢轨疲劳和磨耗恶化模型，对制定养护维修计划提供支持。 (6)波兰的全面维修的决策支持系统波兰的全面维修的决策

14、支持系统(DONG)。以轨道和路基的。以轨道和路基的养护、临时的限速、轴重限制为对象，建立轨道使用寿命理论养护、临时的限速、轴重限制为对象，建立轨道使用寿命理论模型，输出轨道养护紧急程度以及捣固作业计划，对制定养护模型，输出轨道养护紧急程度以及捣固作业计划，对制定养护维修计划提供决策支持。维修计划提供决策支持。 昆明学院 城市轨道交通工务 (三三)欧洲铁道研究所欧洲铁道研究所(ERRI)的研究概况的研究概况 轨道状态由于通过列车数和荷载条件的不同，轨道状态由于通过列车数和荷载条件的不同，其状态恶化也不一样，另外，养护及维修作业顺其状态恶化也不一样，另外，养护及维修作业顺序和技术经济等紧密相关，

15、在确立养修计划时，序和技术经济等紧密相关，在确立养修计划时，必须有大量技术、经济的信息和丰富的经验。因必须有大量技术、经济的信息和丰富的经验。因此，是否养修，什么时候养修，怎样养修，如何此，是否养修，什么时候养修，怎样养修，如何投入最佳的人力物力，这些都是非常复杂的问题投入最佳的人力物力，这些都是非常复杂的问题。 昆明学院 城市轨道交通工务 为实现真正削减成本，利用最优化处理这个复杂的问题，在欧盟为实现真正削减成本，利用最优化处理这个复杂的问题，在欧盟的财政支持下，的财政支持下，ERRI开发了经济的轨道养护维修系统开发了经济的轨道养护维修系统(ECOTRACK)，其概况如下：，其概况如下： (

16、1)适用于既有线、高速线和重载线路，能一次形成范围为适用于既有线、高速线和重载线路，能一次形成范围为30005000km的铁路网络的维修计划；的铁路网络的维修计划；(2)可分别统计可分别统计200 m，500 m，1000 m等长度的各种检测数据等长度的各种检测数据； (3)根据一定的预算指标，决定养护的优先顺序；根据一定的预算指标，决定养护的优先顺序； (4)对轨道的养护及更新作业，实行最佳资源和计划的分配；对轨道的养护及更新作业，实行最佳资源和计划的分配；(5)是基于养护专家的知识和经验而开发的专家系统；是基于养护专家的知识和经验而开发的专家系统； (6)采用采用WINDOWS操作系统，方

17、便用户使用。操作系统，方便用户使用。 昆明学院 城市轨道交通工务国家使用者系统名称系统内容特点、操作情况 德国德国德国德国 国铁国铁SISTEMIDINAMICS轨道养护、轨道更新计划决策支持系统。以系统动态理论为轨道养护、轨道更新计划决策支持系统。以系统动态理论为基础，进行长期的经济、技术相互作用的仿真。基础，进行长期的经济、技术相互作用的仿真。 英国英国英国英国国铁国铁MARPAS轨道养护、轨道更新计划决策、确定费用支持系统。轨道养护、轨道更新计划决策、确定费用支持系统。RRNPV钢轨更换计划决策支持系统。根据技术、经济分析模型，决钢轨更换计划决策支持系统。根据技术、经济分析模型，决定更换

18、费用最小的更换周期。定更换费用最小的更换周期。 美国美国美国美国伯灵伯灵顿顿SMS轨道养护维修系统。由轨道不平顺管理、钢轨、轨枕三个系轨道养护维修系统。由轨道不平顺管理、钢轨、轨枕三个系统构成统构成OK、MAY、SHOULD 、MUST四个阶段输出。四个阶段输出。REPOMAN钢轨更换计划分析一定区间的轨道损伤发生率，和限界值钢轨更换计划分析一定区间的轨道损伤发生率，和限界值的关系以区间进行排序，客观反映钢轨磨耗的情况。的关系以区间进行排序，客观反映钢轨磨耗的情况。 日本日本JR集集团团SMIS新干线信息管理系统。新干线信息管理系统。1975 年开始使用，功能正在逐步改年开始使用，功能正在逐步

19、改善。善。 瑞士瑞士瑞士瑞士国铁国铁GEV轨道养护维修计划决策支持系统。输出养护方法和养护的工轨道养护维修计划决策支持系统。输出养护方法和养护的工作量对输出结果进行技术、经济的评价。作量对输出结果进行技术、经济的评价。 昆明学院 城市轨道交通工务国家名称使用者系统名称系统内容特点、操作情况荷兰荷兰荷兰荷兰国铁国铁BINCO养护维修计划辅助系统。包括由短波长数据确定的钢轨打磨养护维修计划辅助系统。包括由短波长数据确定的钢轨打磨计划。计划。波兰波兰波兰波兰国铁国铁DONG确定全面补修计划。确定全面补修计划。KOMPLAN计算机辅助编制作业计划慢行确定、抢修施工、以及轴重计算机辅助编制作业计划慢行确

20、定、抢修施工、以及轴重限值的确定测量高低、轨向、水平、轨距不平顺值后判定。限值的确定测量高低、轨向、水平、轨距不平顺值后判定。法国法国法国法国国铁国铁GOP对高低不平顺进行技术、经济分析，根据捣固作业量最小进对高低不平顺进行技术、经济分析，根据捣固作业量最小进行路基和道床的保养。行路基和道床的保养。加拿大加拿大EPMS轨道养护计划支持系统。钢轨损伤、轨枕损伤、轨道不平顺轨道养护计划支持系统。钢轨损伤、轨枕损伤、轨道不平顺发展进行定量的预测，发展进行定量的预测，5年后的状态和标准进行比较。钢轨年后的状态和标准进行比较。钢轨磨耗预测利用运量、曲线半径、钢轨、材质等数据。轨道高磨耗预测利用运量、曲线

21、半径、钢轨、材质等数据。轨道高低不平顺预测和运量的关系为非线形关系轨道不平顺预测理低不平顺预测和运量的关系为非线形关系轨道不平顺预测理论及辅助决策系统的研究。轨道养护计划决策支持系统。利论及辅助决策系统的研究。轨道养护计划决策支持系统。利用项目管理和资源管理对劳动生产率、设备的有效利用进行用项目管理和资源管理对劳动生产率、设备的有效利用进行管理。管理。TMAS轨道养护计划决策支持系统，预测轨道养护计划决策支持系统，预测20 种的轨道品质指标，种的轨道品质指标，输出钢轨、轨枕、道床的更换周期，输出轨道捣固、钢轨打输出钢轨、轨枕、道床的更换周期，输出轨道捣固、钢轨打磨周期。磨周期。匈牙利匈牙利匈牙利匈牙利国铁国铁PATER轨道不平顺的评估、作业程序的制定。轨道不平顺的评估、作业程序的制定。欧盟欧盟欧洲铁欧洲铁路研路研ECOTRACK经济的轨道管理系统。轨道状态管理、补修作业计划、更换经济的轨道管理系统。轨道状态管理、补修作业计划、更换究所作业计划的制定。究所作业计划的制定。 昆明学院 城市轨道交通工务系统名称系统名称使用技术使用技术特点特点GISGIS能能决策支持决策支持功能功能铁路工务管理铁路工务管理信息系统信息系统PWMISPWMIS