淺談智能鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)

王啟山，李 冒

(1. 青藏鐵路公司拉薩辦事處拉薩火車站;2. 中國中鐵二院工程集團(tuán)有限公司)

目前，客運(yùn)快速化和公交化，貨運(yùn)物流化、重載化和集裝化以及高速公路的逐步建成，智能化城市交通系統(tǒng)和智能化綜合運(yùn)輸系統(tǒng)的建設(shè)以及信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以追求綜合效益最佳的物流業(yè)的發(fā)展以及交通運(yùn)輸安全技術(shù)的日新月異的發(fā)展，表明各種運(yùn)輸方式在運(yùn)營管理、技術(shù)裝備逐步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化，為滿足市場的巨大需求，提高鐵路運(yùn)輸在市場的核心競爭力，保證鐵路運(yùn)營過程的可靠性和安全性，智能鐵路系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。

智能鐵路系統(tǒng)整合集成運(yùn)用傳感器、通信與計(jì)算機(jī)技術(shù)等現(xiàn)代化通訊手段，實(shí)現(xiàn)了信息的采集、處理和傳輸，在提高速度的同時(shí)，保證了鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的安全和服務(wù)質(zhì)量。該系統(tǒng)主要包括列車控制系統(tǒng)、全球定位系統(tǒng)、天氣預(yù)報(bào)系統(tǒng)、電子導(dǎo)航系統(tǒng)、實(shí)時(shí)路人信息、地面軌道監(jiān)測傳感器、智能平交道口、列車計(jì)劃與實(shí)時(shí)調(diào)度、編組場管理系統(tǒng)、交通運(yùn)輸管理系統(tǒng)、交通信號系統(tǒng)、機(jī)車人員監(jiān)視預(yù)警系統(tǒng)、旅客咨詢系統(tǒng)等集成架構(gòu)。

1 鐵路調(diào)度智能化

調(diào)度指揮是鐵路運(yùn)輸?shù)暮诵慕M成部分，保證運(yùn)輸系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)高效、正點(diǎn)的完成運(yùn)輸任務(wù)。在傳統(tǒng)的既有線調(diào)度指揮過程中，進(jìn)路自動(dòng)控制由調(diào)度所和車站兩種方式控制完成。無論哪種方式駕駛員都不能介入，但在智能鐵路系統(tǒng)中，駕駛員可以直接控制道岔辦理進(jìn)路。目前，調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)在美國、歐洲和日本得到廣泛應(yīng)用，該系統(tǒng)實(shí)際是一種遙控和遙信系統(tǒng)，可以使調(diào)度員在顯示屏前對區(qū)域內(nèi)的行車進(jìn)行調(diào)度指揮，并自動(dòng)記錄下行車蹤跡。

要建成列車運(yùn)行指揮智能化系統(tǒng)，必須具備以下三個(gè)系統(tǒng)功能:(1)列車運(yùn)行的有關(guān)信息的自動(dòng)采集與傳輸;(2)列車運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)記錄與傳輸;(3)列車運(yùn)行調(diào)整的智能化。

1.1 列車運(yùn)行信息的自動(dòng)采集

調(diào)度員的任務(wù)是安全、準(zhǔn)確、迅速的指揮列車的運(yùn)行。在傳統(tǒng)的調(diào)度指揮中，調(diào)度員通過向車站值班員聯(lián)系，在了解區(qū)段內(nèi)列車運(yùn)行情況的基礎(chǔ)上，再向值班員發(fā)出指令，從而指揮列車運(yùn)行。傳統(tǒng)的調(diào)度指揮方式人為干擾因素大，效率低，存在安全隱患，與鐵路提速、擴(kuò)能的要求是不相符的。在IRTS 系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了區(qū)段內(nèi)列車運(yùn)行相關(guān)信息采集和傳輸?shù)淖詣?dòng)化，也就是說，調(diào)度員可以直接通過調(diào)度中心的監(jiān)視屏(儀)，掌握列車在區(qū)段的運(yùn)行情況、列車在車站的到發(fā)情況、股道的占用情況、進(jìn)路的開放情況、道岔與信號的協(xié)調(diào)等自然運(yùn)行信息。

如何實(shí)現(xiàn)信息實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的采集和傳輸是問題的關(guān)鍵所在。將ITS 的傳感技術(shù)、紅外手段、視頻技術(shù)和微波傳輸?shù)刃畔⒒夹g(shù)應(yīng)用到IRTS 上，以實(shí)現(xiàn)無線傳輸和地面有線傳輸相結(jié)合的信息傳輸。車載系統(tǒng)通過與地面線路兩側(cè)系統(tǒng)間信息的傳遞，可以采集到前方列車速度、相距距離和是否有泥石流等自然災(zāi)害造成斷軌等信息，車站控制系統(tǒng)通過接受車載系統(tǒng)傳輸回來的信息將其發(fā)送至調(diào)度中心，調(diào)度中心收集信息后再將調(diào)度命令傳回至車站，由車站下達(dá)至各個(gè)列車或直接下達(dá)命令至列車指揮運(yùn)行。

1.2 列車運(yùn)行狀態(tài)的自動(dòng)記錄與傳輸

我國鐵路網(wǎng)密集，客貨混跑等運(yùn)輸現(xiàn)狀使得運(yùn)行圖的編制難度較大，若運(yùn)行圖直接由人工繪制，工作量繁重且質(zhì)量不高。因此，IRTS 系統(tǒng)在具備列車運(yùn)行信息的自動(dòng)采集和傳輸?shù)幕A(chǔ)上，還必須具備記錄和保存運(yùn)行狀態(tài)相關(guān)信息的功能，比如進(jìn)、出站時(shí)刻，股道占用情況等，建立起列車運(yùn)行信息的數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫的調(diào)用，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)運(yùn)行圖編制的自動(dòng)化。

1.3 運(yùn)行調(diào)整的智能化

列車運(yùn)行調(diào)度指揮智能化的關(guān)鍵是運(yùn)行調(diào)整的智能化。所謂的“按圖運(yùn)行”是指列車按照調(diào)度員制定的日班計(jì)劃和階段計(jì)劃有序運(yùn)行。然而，在實(shí)際的列車運(yùn)行中，存在太多偶然因素和不可控制因素，使得實(shí)際與計(jì)劃有一定偏差。目前，我國制定階段計(jì)劃幾乎仍然是人工作業(yè)，調(diào)度員用尺子、鉛筆逐個(gè)列車逐個(gè)區(qū)段進(jìn)行推算，并隨時(shí)記錄列車的運(yùn)行實(shí)踐。調(diào)度員在眾多復(fù)雜因素的條件下，要在很短的時(shí)間內(nèi)制定一個(gè)質(zhì)量較高的調(diào)整方案，的確是一件非常困難的事情。智能化調(diào)度的運(yùn)行調(diào)整就是在計(jì)劃運(yùn)行圖的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行圖，保證全路列車有序、高效的運(yùn)行。目前運(yùn)行調(diào)整的自動(dòng)生成已基本能夠?qū)崿F(xiàn)，只是所生成運(yùn)行圖還需人工調(diào)整核查，運(yùn)行圖質(zhì)量的可靠性有待提高。

2 國外智能鐵路的研究成果

2.1 德國公司

德國成功研制出新一代的智能鐵軌。這種鐵軌不僅可以精確測定地震波到達(dá)鐵路的時(shí)間和方位，還可分辨出地震、火車、人或動(dòng)物所引發(fā)的不同震頻，從而可以避免人員傷亡。

Railion 公司是一家德國列車運(yùn)營商，它致力于開發(fā)一種適用于歐洲市場的智能貨車系統(tǒng)，以滿足今后10 －20年歐洲市場運(yùn)量的增長。通過安裝遠(yuǎn)程信息處理裝置，目前它已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測貨車與貨物，及時(shí)發(fā)現(xiàn)時(shí)刻表錯(cuò)誤，自動(dòng)獲取列車車況信息等。

2.2 思科公司

基于標(biāo)準(zhǔn)的開放式思科智能網(wǎng)絡(luò)能夠利用移動(dòng)IP 轉(zhuǎn)接器滿足公共交通行業(yè)的各種無線接入要求。即使車輛移動(dòng)時(shí)接入模式可用性會(huì)有所變化，這些轉(zhuǎn)接器也能提供永久連接。例如，即將到達(dá)擁有熱點(diǎn)的車站時(shí)，火車可能會(huì)使用Wi－Fi;但在兩個(gè)車站之間運(yùn)行時(shí)，可能會(huì)使用GPRS。由于思科網(wǎng)絡(luò)能夠提供永久無線連接，因而使運(yùn)行中的車輛能夠獲得與有線位置相同的連接質(zhì)量，為乘客提供更可靠、更安全、更有效的乘車體驗(yàn)。

2.3 丹麥公司

丹麥鐵路服務(wù)公司正在使用的一個(gè)無線平臺(tái)。這是一款涵蓋數(shù)據(jù)庫、Java 機(jī)、通信、門戶和設(shè)備管理的全面解決方案，可以由此簡化整個(gè)流程。在對外服務(wù)中，該系統(tǒng)可以提供列車時(shí)刻信息，記錄乘客人數(shù)，并使用信用卡的支付方式售票。

［1］汪希時(shí)，張勇，張民. 智能交通系統(tǒng)與智能鐵路交通系統(tǒng)分析［J］.北方交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2000.

［2］蒲云，張殿業(yè)，黃慶. 中國列車運(yùn)行調(diào)度指揮智能化研究［J］.科技前沿與學(xué)術(shù)評論，2002.