構(gòu)建高鐵應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)的思考

孫凱云 上海鐵路局調(diào)度所

我國高速鐵路設(shè)備先進(jìn)，技術(shù)完善，保證了高速鐵路正常運(yùn)營條件下的安全。同時(shí)，由于高速鐵路的速度快、設(shè)備負(fù)載及損耗大、技術(shù)條件要求高等特點(diǎn)，決定了高鐵的設(shè)備有一定的故障率，加上天氣等外界不可控因素的影響，突發(fā)事件不可避免。此時(shí)，高速鐵路的非正常情況下的正確應(yīng)急處置顯得尤為重要，是高鐵行車安全工作的重中之重，是高鐵應(yīng)急響應(yīng)能力的綜合體現(xiàn)。

1 高速鐵路應(yīng)急處置的現(xiàn)狀與短板

目前，對突發(fā)情況的高速鐵路應(yīng)急指揮體系基本完備，以上海局為例：

建立并完善了高速鐵路應(yīng)急預(yù)案及各種情況下的應(yīng)急處置辦法，規(guī)范了應(yīng)急處理的流程，設(shè)立應(yīng)急指揮中心，應(yīng)急指揮內(nèi)設(shè)監(jiān)控大屏，綜合了高鐵運(yùn)營各種相關(guān)的重要信息系統(tǒng)：列車運(yùn)行圖、各車站及線路攝像頭信息、調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)、供電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)等，同時(shí)構(gòu)建了高速應(yīng)急通訊通道。成立應(yīng)急指揮小組，日常由調(diào)度所主管安全副主任領(lǐng)導(dǎo)，成員包括運(yùn)輸、供電、機(jī)務(wù)、車輛、電務(wù)、工務(wù)等各相關(guān)部門的代表成員。由此構(gòu)建了一個(gè)突發(fā)事件的高效安全的應(yīng)急指揮體系。極大地提高了各種非正常情況下的應(yīng)急響應(yīng)能力，保證了高速鐵路運(yùn)營的安全。但同時(shí)，由于我國高速鐵路的建設(shè)與運(yùn)營時(shí)間較短，也有如下方面的短板需要補(bǔ)強(qiáng)：

（1）高速鐵路各子系統(tǒng)信息基本完備，但互聯(lián)互通，數(shù)據(jù)共享還不夠，在應(yīng)急處置過程中大都依靠各種系統(tǒng)的切換來獲取信息，不便于快速綜合各種信息，制定應(yīng)急處置方案。

（2）高鐵線路中各種設(shè)備的故障處理的預(yù)估時(shí)間，只能依靠各相關(guān)業(yè)務(wù)部門的技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)獲得，可靠性低，對應(yīng)急處置方案的制定不利。

（3）高鐵線路涉及部門較多，各種影響因素多，應(yīng)急處置方案的制定要依靠人工優(yōu)選，難度大，要求高。目前遇影響較大的非正常時(shí)，通常以考慮保線路暢通、合理使用動(dòng)車組為主，而對旅客換乘等其他因素較少兼顧，缺乏的合理的應(yīng)急處置方案評(píng)估與優(yōu)選體系。

（4）應(yīng)急處置方案確定后，引起的一系列處置如車次停運(yùn)、備用動(dòng)車組的啟用，動(dòng)車組的回送、旅客換乘與轉(zhuǎn)接等，均由各調(diào)度工種及相關(guān)運(yùn)輸人員人工判斷及處理，工作量大，環(huán)節(jié)多、不利安全。

2 高速鐵路應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)的必要性、可行性

高速鐵路設(shè)備與技術(shù)先進(jìn)，與之配套必須建立先進(jìn)、高質(zhì)量的高鐵的運(yùn)營與管理體系，其中，應(yīng)急情況下的處置是重點(diǎn)。高速鐵路速度快、密度高、交路緊，服務(wù)質(zhì)量要求高等眾多特點(diǎn)，決定了應(yīng)急情況下的處置不僅要求保證安全，流程合理，反應(yīng)及時(shí)，還要求對處理方案的確定迅捷化、最優(yōu)化，并且對于現(xiàn)場處理情況的變化能做到及時(shí)調(diào)整。以滬寧城際鐵路2012年7月1日運(yùn)行圖為例，每組車底每日平均要開行2.9對，動(dòng)車組的交路接續(xù)時(shí)間30 min左右的占比62%，最短為G7032-G7045次，南京站接續(xù)時(shí)間僅為18 min。當(dāng)發(fā)生影響行車的應(yīng)急情況時(shí)，開通時(shí)間比原先預(yù)估時(shí)間提前或延后10 min甚至20 min，均對處置方案的制定產(chǎn)生較大影響。同時(shí)還要考慮如動(dòng)車組備用情況、旅客在相關(guān)各站的上下車人數(shù)及換乘方案、“三乘”人員信息等眾多因素。因此，高速鐵路的應(yīng)急處置迫切需要設(shè)計(jì)應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)。

隨著我國高速鐵路的飛速發(fā)展，高速鐵路的信息化也有了深入與廣泛的發(fā)展，與高速鐵路運(yùn)營的相關(guān)系統(tǒng)也達(dá)到了基礎(chǔ)信息完備，功能穩(wěn)定的水準(zhǔn)。動(dòng)車管理信息系統(tǒng)涵蓋了當(dāng)日動(dòng)車組開行交路情況及每個(gè)車組的車型及動(dòng)車組的備用、檢修等實(shí)時(shí)狀態(tài)信息及動(dòng)車組乘務(wù)人員的信息，通過客票系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)地分析各次列車的各站上、下車人數(shù)及座位。行車調(diào)度指揮系統(tǒng)（CTC）、防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)、旅客服務(wù)系統(tǒng)、供電數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）、辦公信息系統(tǒng)（TMIS）等相關(guān)系統(tǒng)均較成熟，通過對上述系統(tǒng)的互連互通、信息共享，建立合理的數(shù)據(jù)模型，精心設(shè)計(jì)算法，構(gòu)建高速鐵路的應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)是可行的。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

路內(nèi)目前未有此軟件，僅廣鐵集團(tuán)有此類似功能軟件，但僅能根據(jù)設(shè)置時(shí)間后，對后續(xù)運(yùn)行線機(jī)械后移，功能簡單，與需求差距大。高速鐵路的應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)涉及因素多，且有些因素相互矛盾，設(shè)計(jì)有一定難度。

（1）影響制定應(yīng)急處置方案的因素多，主要包括：動(dòng)車組的車型、交路接續(xù)時(shí)間與車次、熱備車組及各動(dòng)車所內(nèi)動(dòng)車組的檢修、備用狀態(tài)、動(dòng)車組的乘警、乘務(wù)員、司機(jī)“三乘”人員的交路情況、吸污地點(diǎn)及動(dòng)車組吸污要求、動(dòng)車組內(nèi)座位滿缺情況及各站上、下客情況等。發(fā)生應(yīng)急情況時(shí)，以上因素均須考慮周全，才能制定出合理的處置方案。

（2）確定處理方案時(shí)有相互矛盾的因素，綜合評(píng)估有難度。如某次列車受應(yīng)急情況的影響，晚點(diǎn)較多，后續(xù)的交路須用其他動(dòng)車組來接替，按旅客服務(wù)質(zhì)量優(yōu)先的原則，最優(yōu)方案應(yīng)選同車型的動(dòng)車組，而如果此時(shí)最近地點(diǎn)，最合適時(shí)間的動(dòng)車組車型與之不符時(shí)，按行車影響最小，盡快恢復(fù)運(yùn)行秩序的原則，則可以采用時(shí)間合適的備用車組，由車型不符對旅客造成影響時(shí)，采用換乘下次列車甚至退票處理。因此，以服務(wù)旅客優(yōu)先還是運(yùn)行秩序優(yōu)先會(huì)對處置方案有較大影響，綜合評(píng)定有難度。

（3）復(fù)雜度高。當(dāng)應(yīng)急情況處理時(shí)間較長，影響較大時(shí)，確定最優(yōu)方案的復(fù)雜度大大提高。受影響的后續(xù)開行的動(dòng)車組哪些必須啟用備用動(dòng)車組，須啟用多少，動(dòng)車段（所）能提供多少，多少時(shí)間能上線？乘務(wù)人員是否能滿足？晚點(diǎn)到達(dá)的動(dòng)車組可以擔(dān)當(dāng)其后的哪個(gè)動(dòng)車組交路？車型是否合適？當(dāng)無合適車型時(shí)，會(huì)對多少旅客有影響？影響程度如何？會(huì)否造成較大的服務(wù)質(zhì)量影響？綜合上述因素，統(tǒng)籌兼顧，難度頗大。

4 構(gòu)建系統(tǒng)的幾點(diǎn)建議

（1）對行車調(diào)度指揮系統(tǒng)、動(dòng)車組管理信息系統(tǒng)、客票系統(tǒng)等等高速鐵路相關(guān)信息系統(tǒng)進(jìn)行互連互通，數(shù)據(jù)共享，消除信息孤島現(xiàn)象，使得信息價(jià)值能夠最大化利用，是構(gòu)建應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)的基礎(chǔ)。

（2）對引起非正常的各種設(shè)備故障及處理時(shí)間等信息登記入庫，今后發(fā)生類似事件時(shí)，系統(tǒng)給出平均、最短、最長處理時(shí)間等信息，以便正確預(yù)估處理時(shí)間，避免由于人為因素而對恢復(fù)時(shí)間預(yù)計(jì)出現(xiàn)較大誤差。

（3）對影響方案制定的因素根據(jù)重要程度進(jìn)行分類，如對備用車組的數(shù)量、"三乘"人員的交路等歸為一類，此類信息權(quán)重最高，是決定性因素。如備用車組數(shù)量不足或無相關(guān)乘務(wù)人員，則動(dòng)車組不可能開行。對動(dòng)車組車型、引起旅客換乘等因素歸為一類，設(shè)置合適的權(quán)重，以便于對處置方案進(jìn)行分值評(píng)估，列出分值靠前的幾種方案，以供應(yīng)急處置人員選擇最優(yōu)方案。

（4）精心設(shè)計(jì)界面，通過圖形化、及不同色彩的多種手段，使得使用人員，直觀清晰地了解原交路、改變后的交路等情況，并且醒目提示每種方案的注意事項(xiàng)，如停運(yùn)車次、車型不匹配，旅客須換乘，下次列車的旅客售票信息，可否合并旅客、晚點(diǎn)等情況，使得應(yīng)急處置在選擇最優(yōu)方案時(shí)，能全面評(píng)估各方面影響因素，作出正確選擇。

（5）一旦應(yīng)急處置人員通過系統(tǒng)確定最終的最優(yōu)處置方案后，系統(tǒng)能夠智能化地處理后續(xù)工作。如自動(dòng)生成受影響的動(dòng)車組相關(guān)的車底回送、入庫等命令，納入動(dòng)車組信息系統(tǒng)的命令緩存，節(jié)省動(dòng)車調(diào)度員的工作量、減少出錯(cuò)率。自動(dòng)給出動(dòng)車組“三乘”人員的交路接續(xù)方案，及旅客合并或換乘等方案，以便于客運(yùn)調(diào)度員及時(shí)通知客運(yùn)段等相關(guān)單位，布置重點(diǎn)事項(xiàng)、安排人員。

5 結(jié)論

高速鐵路的應(yīng)急情況不可避免，高速鐵路的應(yīng)急情況處置是高速鐵路運(yùn)營管理極其重要的環(huán)節(jié)。通過高速鐵路各相關(guān)系統(tǒng)的信息共享，構(gòu)建高速鐵路應(yīng)急處置輔助決策系統(tǒng)，對高速鐵路既保證了安全、也提高了應(yīng)急處置的效率，使得高速鐵路的運(yùn)營管理邁上新的臺(tái)階。