適用于地方和海外鐵路的綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)研究

李 瑋

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100073）

適用于地方和海外鐵路的綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)研究

李 瑋

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100073）

結(jié)合國家一帶一路規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)中國鐵路走出去戰(zhàn)略，應(yīng)針對(duì)海外鐵路并兼顧國內(nèi)地方鐵路，一種適應(yīng)的鐵路調(diào)度系統(tǒng)應(yīng)向統(tǒng)一平臺(tái)、集中指揮、管控一體的方向發(fā)展。對(duì)傳統(tǒng)的運(yùn)營模式和技術(shù)裝備進(jìn)行信息化建設(shè)存在的一些問題，結(jié)合國內(nèi)外情況進(jìn)行分析，并參照編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)（CIPS）和CTC系統(tǒng)進(jìn)行研究，提出一種新型的綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)，供有關(guān)鐵路運(yùn)輸方面的專家、領(lǐng)導(dǎo)和學(xué)者參考。

海外鐵路；綜合自動(dòng)化調(diào)度；統(tǒng)一平臺(tái)；集中指揮；管控一體

目前，我國鐵路正依托“一帶一路”的國家規(guī)劃，在展開中國鐵路走出去的工作，本文通過對(duì)國內(nèi)外調(diào)度系統(tǒng)的分析和理解，結(jié)合現(xiàn)有的國內(nèi)鐵路調(diào)度系統(tǒng)及對(duì)未來我國鐵路調(diào)度系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，提出一種新型的鐵路綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)，以適應(yīng)當(dāng)前海外鐵路市場的競爭，并且兼顧考慮國內(nèi)地方鐵路市場。

1 我國調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展

我國鐵路信息化建設(shè)以TMIS工程為標(biāo)志，大致可分為前TMIS、TMIS和后TMIS 3個(gè)階段。其中前TMIS階段屬于啟蒙階段，主要成效是建立了部—局—分局3級(jí)信息組織結(jié)構(gòu)，積累了信息系統(tǒng)開發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和人才。該階段所開發(fā)的系統(tǒng)基本是一些零散的專用系統(tǒng)，其中較有代表性的是編組站信息管理系統(tǒng)、貨票制票、里程徑路計(jì)算等。

TMIS是鐵路信息化建設(shè)的主體階段，經(jīng)過近20年的努力，基本建成了運(yùn)輸組織、客貨營銷、經(jīng)營管理三大領(lǐng)域的一大批應(yīng)用系統(tǒng)。比如運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)（TDMS）、列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）、客票發(fā)售與預(yù)訂系統(tǒng)（PMIS）、車站系統(tǒng)（SMIS）、鐵路貨票信息管理系統(tǒng)、貨運(yùn)技術(shù)計(jì)劃系統(tǒng)（FMOS）、列車運(yùn)行狀態(tài)信息系統(tǒng)（LAIS）、公務(wù)管理信息系統(tǒng)、貨運(yùn)大客戶管理系統(tǒng)、集中受理-優(yōu)化裝車系統(tǒng)等。

后TMIS時(shí)代是在TMIS建設(shè)的基礎(chǔ)上，按照新運(yùn)輸形勢的要求所改建、新建的信息系統(tǒng)，已經(jīng)具備了一定的數(shù)字化特征。比如貨運(yùn)電子商務(wù)平臺(tái)、鐵路客戶服務(wù)中心、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）、列車運(yùn)行控制系統(tǒng)（CTCS）、編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)、客運(yùn)服務(wù)系統(tǒng)、電子支付系統(tǒng)、動(dòng)車組檢修基地管理信息系統(tǒng)、大功率機(jī)車檢修基地管理信息系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施維修基地管理信息系統(tǒng)等。

總體來看，國鐵路網(wǎng)龐大，管理分工細(xì)而單一，由于歷史原因，信息與控制技術(shù)往往按車、機(jī)、工、電、輛分專業(yè)背靠背發(fā)展，甚至同行業(yè)內(nèi)部也因傳統(tǒng)研發(fā)與管理歸口的分割發(fā)展而導(dǎo)致各種控制與信息系統(tǒng)功能單一、小而多的混亂局面。

具體而言，目前中國鐵路廣泛使用的信息系統(tǒng)縱向是按列車、車輛、機(jī)車、貨物，橫向是按站、按區(qū)段建成的不同信息平臺(tái)；列車、車輛、機(jī)車、貨物信息間達(dá)不到緊密關(guān)聯(lián)，內(nèi)部缺失對(duì)應(yīng)關(guān)系，共享困難，無法實(shí)現(xiàn)信息流與運(yùn)營流、列車流、車輛流、作業(yè)流、物流的同步；信息管理與運(yùn)營控制脫節(jié)，鐵路自動(dòng)化水平提高受到限制。多年來各系統(tǒng)試圖融合發(fā)展的現(xiàn)狀已充分說明依賴于簡單的接口方案無法解決不同平臺(tái)間的信息一致化問題。更重要的是，現(xiàn)有的調(diào)度系統(tǒng)都是單純的信息化系統(tǒng)，無法實(shí)時(shí)的掌握現(xiàn)場作業(yè)情況，從根源上無法實(shí)現(xiàn)鐵路的綜合自動(dòng)化。

2 國外鐵路調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)狀

國外鐵路先進(jìn)的信息與控制技術(shù)則是朝著大型化、綜合化和智能化方面發(fā)展，例如美國GE公司的RailEdge系統(tǒng)就有一個(gè)專門面向企業(yè)級(jí)鐵路的精確調(diào)度系統(tǒng)，是適用于煤礦到港口的貨運(yùn)專線而量身定制的“導(dǎo)航”調(diào)度系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用集成調(diào)度，包括智能計(jì)劃與運(yùn)營控制兩個(gè)層面。在美國Norfolk Southern公司11 000 mile里程上應(yīng)用后，列車正點(diǎn)率提高20%，列車運(yùn)行速度提高15%～20%，調(diào)度員的工作量減少，減少了等待時(shí)間，提高了產(chǎn)量、資源利用率和運(yùn)行密度。除此之外，RailEdge系統(tǒng)還集成了智能通信、防災(zāi)、SCADA、BAS等功能。

3 我國調(diào)度系統(tǒng)海外實(shí)施制約

從上述論述可以看出，海外調(diào)度系統(tǒng)是一套整體的解決方案，而國內(nèi)調(diào)度系統(tǒng)由于歷史發(fā)展和部門分工的原因，形成了多平臺(tái)多系統(tǒng)互聯(lián)互通的局面。面對(duì)這兩種方案，在國際市場上進(jìn)行競爭，明顯不具有優(yōu)勢，且當(dāng)前海外市場多為亞洲、非洲、拉美等鐵路建設(shè)不發(fā)達(dá)地區(qū)。在這些地區(qū)進(jìn)行建設(shè)，通常采取的是EPC形式的工程總承包，在這種形勢下，我們輸出不僅僅是鐵路產(chǎn)品，而且輸出的是中國標(biāo)準(zhǔn)。由于海外鐵路的運(yùn)量需求遠(yuǎn)低于國內(nèi)同等規(guī)模鐵路，如果全部照搬中國鐵路的建設(shè)規(guī)模，將加大工程投資，并且由于前期運(yùn)營也以國內(nèi)承包商運(yùn)營為主，需要投入的運(yùn)營人員也將大幅增加。

當(dāng)前已經(jīng)由國內(nèi)某工程單位中標(biāo)實(shí)施的非洲某國的一條鐵路，已經(jīng)遇到這些問題，其解決方案即為采用本文所述的綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)，在滿足國內(nèi)調(diào)度系統(tǒng)相關(guān)的功能標(biāo)準(zhǔn)前提下，依據(jù)當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化，以滿足運(yùn)輸需求。

4 綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)要點(diǎn)

結(jié)合國內(nèi)外鐵路調(diào)度指揮的現(xiàn)狀及發(fā)展方向，提出一種基于編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)［1］與CTC［2］技術(shù)相結(jié)合的新型綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)。新型調(diào)度系統(tǒng)采用編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)思想，結(jié)合CTC系統(tǒng)在調(diào)度指揮領(lǐng)域的成熟技術(shù)，使之相互融合借鑒。用統(tǒng)一信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)所有管轄車站的行車/現(xiàn)車/調(diào)車/貨運(yùn)/機(jī)車管理，實(shí)現(xiàn)所有列車/調(diào)車進(jìn)路的集中監(jiān)控與監(jiān)督。替代現(xiàn)有的TDCS/CTC系統(tǒng)、預(yù)確報(bào)系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)、機(jī)車運(yùn)用系統(tǒng)和車站信息系統(tǒng)SMIS、貨運(yùn)管理系統(tǒng)等，即關(guān)鍵生產(chǎn)信息系統(tǒng)均被取代。

4.1 統(tǒng)一平臺(tái)

系統(tǒng)的統(tǒng)一綜合信息平臺(tái)包含全部生產(chǎn)的調(diào)度計(jì)劃信息、執(zhí)行過程信息和歷史數(shù)據(jù)，內(nèi)部形成了一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息輸出構(gòu)成下游生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息輸入，按照運(yùn)輸生產(chǎn)的客觀規(guī)律實(shí)現(xiàn)信息聯(lián)動(dòng)，減少信息的人工錄入，保障信息的一致性，信息質(zhì)量將得到大幅提高。因生產(chǎn)過程中過程控制系統(tǒng)產(chǎn)生的反饋信息也被集成，能夠?qū)崿F(xiàn)信息流與列流、車流、物流、作業(yè)流的自動(dòng)同步，使之高效、快速、直接的為企業(yè)運(yùn)輸生產(chǎn)流程服務(wù)。

此系統(tǒng)方案確保數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的唯一性，保障了各種應(yīng)用的完全同步和一致，任何應(yīng)用所產(chǎn)生或改變數(shù)據(jù)均要接受其他應(yīng)用的正確性檢驗(yàn)，即通過跨應(yīng)用的信息聯(lián)鎖（亦稱信息卡控）技術(shù)體現(xiàn)生產(chǎn)流程間的信息約束和不斷鏈。

以計(jì)劃為主線的統(tǒng)一信息平臺(tái)，取代按崗設(shè)定的分?jǐn)?shù)據(jù)平臺(tái)。用統(tǒng)一平臺(tái)取代計(jì)劃調(diào)度、行車調(diào)度、機(jī)車調(diào)度、貨運(yùn)調(diào)度等對(duì)應(yīng)的獨(dú)立分平臺(tái)，不僅消減了同工種的不同平臺(tái)，而且不同工種合用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)。定義的內(nèi)容如下。

1）統(tǒng)一平臺(tái)支持的所有崗位，包括不同工種的崗位，實(shí)現(xiàn)了相互透明，信息對(duì)稱和信息一致，一個(gè)崗位操作生效引起的信息變化主動(dòng)、實(shí)時(shí)地推送到其他崗位的屏幕上，各崗位可實(shí)時(shí)觀察其他崗位動(dòng)向的情況下編制與調(diào)整本崗位的計(jì)劃，達(dá)到最佳協(xié)作。

2）事實(shí)上，統(tǒng)一平臺(tái)掌管著一部完整的計(jì)劃，同時(shí)包含了所有車站車流和列車運(yùn)行線信息，對(duì)所支撐的崗位而言，這部計(jì)劃數(shù)據(jù)具有唯一性，即各崗位共同擁有和圍繞同一部計(jì)劃分段、分類加工。

3）由于統(tǒng)一平臺(tái)信息的完整性和各崗位共同擁有特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)基于整體信息的動(dòng)態(tài)全局整體優(yōu)化，超越了單一工作崗位的局部智能化，更符合運(yùn)輸生產(chǎn)的客觀規(guī)律。

4）統(tǒng)一平臺(tái)集成所有車站現(xiàn)車信息，作為計(jì)劃調(diào)度員編制列車工作計(jì)劃，推算車流的基礎(chǔ)信息。

4.2 集中指揮

在運(yùn)輸組織結(jié)構(gòu)優(yōu)化的基礎(chǔ)上，由分散在各站、各區(qū)的現(xiàn)場調(diào)度及作業(yè)與不同操控點(diǎn)控制，集中為鐵路運(yùn)輸在鐵路調(diào)度控制中心統(tǒng)一調(diào)度與集中控制，實(shí)現(xiàn)高度集中，優(yōu)化生產(chǎn)管理模式。

集中指揮是分層次、分職能進(jìn)行的。全局統(tǒng)一考慮的日班計(jì)劃，按照“一部計(jì)劃，一條線，一臺(tái)機(jī)車”的原則應(yīng)該進(jìn)行統(tǒng)一的指揮管理。而在執(zhí)行層面的行車調(diào)度，可按現(xiàn)有模式分臺(tái)管理。

4.3 管控一體

是在統(tǒng)一平臺(tái)的基礎(chǔ)上，將調(diào)度監(jiān)督的站場表示信息，以及其他子平臺(tái)信息全部納入大綜合平臺(tái)，形成全線統(tǒng)一運(yùn)輸信息平臺(tái)，從數(shù)據(jù)平臺(tái)完整性方面，其信息包含了運(yùn)輸生產(chǎn)流水線調(diào)度計(jì)劃的創(chuàng)建、調(diào)整和執(zhí)行結(jié)果的全部過程信息，管內(nèi)路網(wǎng)整體動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)優(yōu)化，計(jì)劃管理與執(zhí)行過程無縫結(jié)合。

系統(tǒng)將列車、車輛、機(jī)車、貨物信息達(dá)到緊密關(guān)聯(lián)，內(nèi)部建立緊密的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)信息流與運(yùn)營流、列車流、車輛流、作業(yè)流、物流的同步；信息管理與運(yùn)營管控一體化，極大的提高了鐵路自動(dòng)化水平。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)集成是大趨勢，高效率的集中操控能夠避免分散操控組織不一致問題。

新型調(diào)度系統(tǒng)是建立在控制系統(tǒng)上的集成信息平臺(tái)，控制安全由各控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在此之上，系統(tǒng)自身實(shí)現(xiàn)了更多的防護(hù)功能。此外，由于采用信息聯(lián)鎖技術(shù)，保證了運(yùn)輸生產(chǎn)流程上傳遞數(shù)據(jù)的正確性，保證運(yùn)輸生產(chǎn)安全有序。

5 結(jié)論

借鑒國外鐵路發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和專家的卓越見識(shí)，調(diào)度指揮的終極目標(biāo)應(yīng)該朝著統(tǒng)一調(diào)度、集中指揮、管控一體的方向發(fā)展，取代分散調(diào)度為主體、中心調(diào)度協(xié)調(diào)的模式，才能有效地實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸?shù)恼w優(yōu)化和現(xiàn)代化；采用以信息集成與大數(shù)據(jù)為理念統(tǒng)一綜合化大型計(jì)劃調(diào)度與運(yùn)營控制系統(tǒng)，摒棄零散割裂的分門別類孤立信息平臺(tái)，才能實(shí)現(xiàn)真正的智能化。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)集成是大趨勢，高效率的集中操控能夠避免分散操控組織不一致問題。調(diào)度統(tǒng)一指揮、行車統(tǒng)一操控、信息高度集成、管理控制一體是鐵路運(yùn)輸指揮的必然趨勢。本文提出的鐵路綜合自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng)必將在中國鐵路走出去的過程中起到重要作用。

［1］丁昆.鐵路編組站CIPS系統(tǒng)的研究［J］.中國鐵路，2009 （11） ：34-38.

［2］常國治，俞剛.關(guān)于對(duì)我國鐵路TDCS系統(tǒng)和CTC系統(tǒng)的調(diào)研報(bào)告［R］.北京：中國鐵路總公司，2011.

Combined with "the Belt and Road Initiative" and Chinese railway "Go out" strategy， the railway dispatching system should be developed considering the adaptability of both overseas railways and Chinese railways， and the applicable dispatching system should be developed in the direction of unifi ed platform， centralized command and integration of management and control. For some problems of information construction of traditional operation modes， technology and equipment， the paper puts forward a new integrated automation dispatching system based on the analysis of the situation at home and abroad and study on CIPS and CTC systems， for providing reference for railway transport experts， leaders， and technical personnel.

overseas railway； integrated automation dispatching； unifi ed platform； centralized command；integration of management and control

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.06.016

2015-07-31）