新型鐵路調(diào)度系統(tǒng)的研究

李 華

LI Hua

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)處，湖北武漢430063）

(Communication & Signal Design & Research Department， China Railway SIYUAN Survey and Design Group Co.，Ltd.， Wuhan 430063， Hubei， China)

新型鐵路調(diào)度系統(tǒng)的研究

李 華

LI Hua

（中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)處，湖北武漢430063）

(Communication & Signal Design & Research Department， China Railway SIYUAN Survey and Design Group Co.，Ltd.， Wuhan 430063， Hubei， China)

通過(guò)分析我國(guó)鐵路調(diào)度系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中存在的問(wèn)題，針對(duì)已有調(diào)度系統(tǒng)功能單一、信息共享難度較大的實(shí)際情況，提出以統(tǒng)一平臺(tái)、集中指揮、管控一體為主要特征的新型調(diào)度系統(tǒng)理念。新系統(tǒng)融合編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)(CIPS)、調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)等成熟系統(tǒng)的技術(shù)和設(shè)計(jì)思想，以統(tǒng)一信息平臺(tái)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)管轄范圍內(nèi)所有車(chē)站行車(chē)、現(xiàn)車(chē)、調(diào)車(chē)、貨運(yùn)、機(jī)車(chē)等信息的統(tǒng)一管理和基于統(tǒng)一信息的同步作業(yè)管理，實(shí)現(xiàn)所有列車(chē)、調(diào)車(chē)進(jìn)路的集中監(jiān)督與控制，代表著鐵路調(diào)度系統(tǒng)集成化、綜合化、智能化的發(fā)展方向。

調(diào)度系統(tǒng)；統(tǒng)一平臺(tái)；集中指揮；管控一體

1 概述

我國(guó)鐵路調(diào)度系統(tǒng)信息化建設(shè)以鐵路運(yùn)輸管理信息系統(tǒng) (TMIS) 工程為發(fā)端[1]，經(jīng)過(guò)全路信息技術(shù)人員多年的努力，建立了比較完善的信息化組織結(jié)構(gòu)，積累了信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)和人才，基本建成了運(yùn)輸組織、客貨營(yíng)銷(xiāo)、經(jīng)營(yíng)管理 3 大領(lǐng)域的相關(guān)系統(tǒng)，如運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng) (TDMS)、列車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng) (TDCS)、客票發(fā)售與預(yù)訂系統(tǒng)(PMIS)、鐵路貨票信息管理系統(tǒng)、貨運(yùn)技術(shù)計(jì)劃系統(tǒng) (FMOS)、公務(wù)管理信息系統(tǒng)等。在 TMIS 等系統(tǒng)建設(shè)的基礎(chǔ)上，按照鐵路改革要求改建、新建了一些信息系統(tǒng)，已經(jīng)具備了一定的綜合化、平臺(tái)化特征，如貨運(yùn)電子商務(wù)平臺(tái)、鐵路客戶(hù)服務(wù)中心、調(diào)度集中系統(tǒng) (CTC)、列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)(CTCS)、編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng) (CIPS) 等。

總體來(lái)看，我國(guó)鐵路網(wǎng)龐大，管理分工細(xì)而單一，由于歷史原因，信息和控制系統(tǒng)往往按車(chē)務(wù)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車(chē)輛等專(zhuān)業(yè)發(fā)展，甚至同專(zhuān)業(yè)內(nèi)部也因傳統(tǒng)研發(fā)和管理歸口的割裂發(fā)展而導(dǎo)致各種系統(tǒng)功能單一、小而多的局面。

具體而言，目前我國(guó)鐵路廣泛使用的信息系統(tǒng)縱向是按照列車(chē)、車(chē)輛、機(jī)車(chē)、貨物，橫向是按照站、區(qū)段建成的不同信息平臺(tái)；列車(chē)、車(chē)輛、機(jī)車(chē)、貨物等信息間達(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(wú)法實(shí)現(xiàn)信息流與列車(chē)流、車(chē)輛流、作業(yè)流、物流的同步；信息管理與運(yùn)營(yíng)控制脫節(jié)，鐵路自動(dòng)化水平提高受到了限制。多年來(lái)，各系統(tǒng)試圖相互融合，但依賴(lài)于簡(jiǎn)單的接口方案無(wú)法解決不同平臺(tái)間的信息一致化問(wèn)題。更重要的是，現(xiàn)有的調(diào)度系統(tǒng)是功能相對(duì)單一的運(yùn)輸管理系統(tǒng)，各系統(tǒng)只掌握局部的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)實(shí)時(shí)情況，不能實(shí)現(xiàn)列車(chē)、車(chē)輛、機(jī)車(chē)、貨物等實(shí)時(shí)聯(lián)動(dòng)的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)追蹤，因而從根源上無(wú)法實(shí)現(xiàn)鐵路的綜合自動(dòng)化、智能化。近年來(lái)，中國(guó)鐵路總公司組織實(shí)施了運(yùn)輸信息集成平臺(tái)，在現(xiàn)有的系統(tǒng)之上對(duì)信息進(jìn)行集成加工再分發(fā)，但仍然不能完全滿(mǎn)足鐵路的綜合自動(dòng)化調(diào)度需求。因此，根據(jù)調(diào)度系統(tǒng)升級(jí)總體方案，提出最終應(yīng)建設(shè)統(tǒng)一信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)管控一體化。

2 國(guó)外鐵路調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)狀

歐洲、美國(guó)、日本等鐵路大部分采用以調(diào)度集中為基礎(chǔ)的綜合調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)以安全為前提，集列車(chē)運(yùn)行管理、調(diào)度監(jiān)督、機(jī)車(chē)車(chē)輛監(jiān)控和旅客信息服務(wù)等功能為一體的運(yùn)輸管理信息化，大大提高了運(yùn)輸效率[2]。例如，日本新干線(xiàn)綜合運(yùn)輸管理系統(tǒng) (COSMOS) 在計(jì)算機(jī)輔助行車(chē)指揮系統(tǒng) (COMTRAC) 和新干線(xiàn)管理信息系統(tǒng) (SMIS) 的基礎(chǔ)上對(duì)硬件、軟件和網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改進(jìn)和完善發(fā)展而成，是一個(gè)以自主分散運(yùn)行管理系統(tǒng)為中心，集運(yùn)輸計(jì)劃、運(yùn)輸管理、站內(nèi)作業(yè)管理、維修作業(yè)管理、車(chē)輛管理、設(shè)備管理、信息集中監(jiān)視、電力系統(tǒng) 8 個(gè)子系統(tǒng)于一身，相互間實(shí)現(xiàn)信息共享的系統(tǒng)[3-4]。歐洲鐵路運(yùn)輸管理系統(tǒng) (ERTMS) 以歐洲列車(chē)控制系統(tǒng) (ETCS) 為標(biāo)準(zhǔn)、GSM-R 為平臺(tái)、歐洲點(diǎn)式應(yīng)答器為定位手段，包括 ETCS、GSM-R 和運(yùn)輸管理3 個(gè)子系統(tǒng)，其主要功能包括行車(chē)指揮 (確保列車(chē)在路網(wǎng)中的安全運(yùn)營(yíng)) 和運(yùn)輸管理 (處理車(chē)輛和基礎(chǔ)設(shè)施管理問(wèn)題，保證對(duì)線(xiàn)路能力和車(chē)輛應(yīng)用的優(yōu)化配置)[5]。美國(guó)通用電氣公司的 RailEdge 系統(tǒng)有一個(gè)專(zhuān)門(mén)面向企業(yè)級(jí)鐵路的精確調(diào)度系統(tǒng)，是為煤礦到港口的貨運(yùn)專(zhuān)線(xiàn)量身定制的“導(dǎo)航”調(diào)度系統(tǒng)，采用包括智能計(jì)劃和運(yùn)營(yíng)控制 2 個(gè)層面的集成調(diào)度，集合了智能通信、防災(zāi)、電力監(jiān)控系統(tǒng)(SCADA)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng) (BAS) 等，在美國(guó) Norfolk Southern 公司線(xiàn)路上應(yīng)用后降低了調(diào)度員的工作強(qiáng)度，增加了運(yùn)行密度，減少了運(yùn)輸?shù)却龝r(shí)間，提高了運(yùn)量和資源利用率，使列車(chē)正點(diǎn)率和列車(chē)運(yùn)行速度明顯提高。

從國(guó)外鐵路的發(fā)展可以看出，現(xiàn)代鐵路調(diào)度系統(tǒng)朝著大型化、綜合化和智能化方向發(fā)展。

3 新型調(diào)度系統(tǒng)技術(shù)研究

結(jié)合國(guó)內(nèi)外鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的現(xiàn)狀及發(fā)展方向，提出一種融合 CIPS、CTC 等系統(tǒng)技術(shù)和設(shè)計(jì)思想，基于統(tǒng)一信息平臺(tái)的新型調(diào)度系統(tǒng)。新型調(diào)度系統(tǒng)采用統(tǒng)一信息平臺(tái)實(shí)現(xiàn)管轄范圍內(nèi)所有車(chē)站行車(chē)、現(xiàn)車(chē)、調(diào)車(chē)、貨運(yùn)、機(jī)車(chē)等的統(tǒng)一管理及同步作業(yè)管理；實(shí)現(xiàn)所有列車(chē)、調(diào)車(chē)進(jìn)路的集中監(jiān)督和控制。在調(diào)度中心層面，新型調(diào)度系統(tǒng)覆蓋鐵路運(yùn)輸中所涉及的計(jì)劃調(diào)度、行車(chē)調(diào)度、機(jī)車(chē)調(diào)度、車(chē)輛調(diào)度、貨運(yùn)調(diào)度、施工調(diào)度等主要調(diào)度工種；在基層站段層面覆蓋車(chē)站調(diào)度、車(chē)站值班員、貨運(yùn)員等車(chē)站運(yùn)輸崗位；在維護(hù)層面覆蓋電務(wù)維護(hù)和信息維護(hù)工種，形成一個(gè)包含車(chē)務(wù)、機(jī)務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車(chē)輛等業(yè)務(wù)的綜合型調(diào)度平臺(tái)。

3.1 統(tǒng)一平臺(tái)

新型調(diào)度系統(tǒng)的統(tǒng)一綜合信息平臺(tái)包含全部生產(chǎn)計(jì)劃信息、執(zhí)行過(guò)程信息和歷史數(shù)據(jù)，按照運(yùn)輸生產(chǎn)的客觀規(guī)律實(shí)現(xiàn)信息聯(lián)動(dòng)，一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息輸出構(gòu)成下一個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息輸入，內(nèi)部形成信息閉環(huán)，可以減少信息的人工錄入，保障信息的一致性，從而大幅提高信息質(zhì)量。任何應(yīng)用所產(chǎn)生或改變的數(shù)據(jù)均要接受其他應(yīng)用的正確性檢驗(yàn)，即通過(guò)跨應(yīng)用的信息卡控技術(shù)體現(xiàn)生產(chǎn)流程間的信息約束和信息鏈完整性，以確保數(shù)據(jù)的惟一性，保障各種應(yīng)用數(shù)據(jù)的完全一致和同步。由于生產(chǎn)過(guò)程控制系統(tǒng)產(chǎn)生的反饋信息也被集成，能夠?qū)崿F(xiàn)信息流與列車(chē)流、車(chē)輛流、物流、作業(yè)流的自動(dòng)同步，使之高效、快速、直接地為運(yùn)輸生產(chǎn)流程服務(wù)。

以計(jì)劃為主線(xiàn)的統(tǒng)一信息平臺(tái)將取代計(jì)劃調(diào)度、行車(chē)調(diào)度、機(jī)車(chē)調(diào)度、貨運(yùn)調(diào)度等對(duì)應(yīng)的獨(dú)立分平臺(tái)，不同工種共用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)。

（1）統(tǒng)一平臺(tái)支持的所有崗位之間信息透明、對(duì)稱(chēng)和一致，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。

（2）統(tǒng)一平臺(tái)維護(hù)一部完整的計(jì)劃，該計(jì)劃包含所有車(chē)站車(chē)流和列車(chē)運(yùn)行線(xiàn)等信息，對(duì)所支撐的崗位而言，這部計(jì)劃數(shù)據(jù)具有惟一性，即各崗位共同擁有并圍繞同一部計(jì)劃分段、分類(lèi)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的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)基于整體信息的動(dòng)態(tài)全局優(yōu)化，超越了單一工作崗位的局部?jī)?yōu)化，更符合運(yùn)輸生產(chǎn)的客觀規(guī)律。

3.2 集中指揮

在統(tǒng)一平臺(tái)、取消結(jié)合部崗位的前提下，將原來(lái)分散在各站的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)度及作業(yè)與不同操控點(diǎn)控制，集中為在鐵路調(diào)度控制中心統(tǒng)一調(diào)度和集中控制，由于取消了中間聯(lián)系環(huán)節(jié)，有助于減少作業(yè)接口，精簡(jiǎn)部分崗位的作業(yè)人員，減少調(diào)度指揮層次，提高運(yùn)輸效率及自動(dòng)化程度，從而保證行車(chē)安全。

集中指揮是分層次、分職能進(jìn)行的。按照中國(guó)鐵路總公司“一部計(jì)劃，一條線(xiàn)，一臺(tái)機(jī)車(chē)”的原則，全局統(tǒng)一考慮、協(xié)同編制日班計(jì)劃，以便進(jìn)行統(tǒng)一的指揮管理；而在執(zhí)行層面的行車(chē)調(diào)度，可以按照現(xiàn)有模式分臺(tái)管理；作業(yè)復(fù)雜的編組站可以在全局統(tǒng)一計(jì)劃安排下完成本站的調(diào)度指揮。

在功能上，中心層面主要負(fù)責(zé)全局計(jì)劃，如基本運(yùn)行圖、日班計(jì)劃、階段計(jì)劃、機(jī)車(chē)交路、貨運(yùn)計(jì)劃、車(chē)輛檢修計(jì)劃等；站段層面具體編制取送車(chē)計(jì)劃、調(diào)車(chē)計(jì)劃、機(jī)車(chē)派班計(jì)劃、檢修車(chē)輛調(diào)車(chē)計(jì)劃等。站段編制計(jì)劃的依據(jù)為中心下達(dá)的各種全局計(jì)劃，并根據(jù)站段的實(shí)際作業(yè)情況進(jìn)行綜合考慮，目標(biāo)是兌現(xiàn)全局計(jì)劃；如果不能兌現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)反饋以便調(diào)整全局計(jì)劃，避免執(zhí)行與計(jì)劃脫節(jié)。

3.3 管控一體

新型調(diào)度系統(tǒng)從傳統(tǒng)的以列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控為主，向綜合化、集成化、智能化方向發(fā)展，涵蓋生產(chǎn)計(jì)劃管理、運(yùn)營(yíng)管理、執(zhí)行過(guò)程控制、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等業(yè)務(wù)[6]，由簡(jiǎn)單的監(jiān)控型調(diào)度體系轉(zhuǎn)向控制與管理一體化。

新型調(diào)度系統(tǒng)以接發(fā)車(chē)計(jì)劃、調(diào)車(chē)計(jì)劃、本務(wù)機(jī)車(chē)站內(nèi)折返計(jì)劃、調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)工作計(jì)劃等為依據(jù)，產(chǎn)生并向車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)實(shí)時(shí)下達(dá)操作指令，操控所有列車(chē)進(jìn)路、調(diào)車(chē)進(jìn)路的自動(dòng)辦理[7]。另一方面，包括各車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在內(nèi)的全部信息均實(shí)時(shí)接入統(tǒng)一平臺(tái)，系統(tǒng)通過(guò)統(tǒng)一平臺(tái)掌握線(xiàn)路上所有車(chē)站作業(yè)情況，實(shí)時(shí)優(yōu)化管內(nèi)路網(wǎng)整體動(dòng)態(tài)，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃管理與執(zhí)行過(guò)程的有機(jī)結(jié)合，以及管理和控制的一體化。

管控一體化可以避免管理與控制脫節(jié)，便于各部門(mén)、各環(huán)節(jié)協(xié)調(diào)統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)信息資源共享[8]，同時(shí)可以提高企業(yè)運(yùn)輸生產(chǎn)效率，改善運(yùn)輸作業(yè)條件，保證運(yùn)輸安全，使生產(chǎn)作業(yè)從計(jì)劃的編制、下達(dá)、執(zhí)行到反饋、監(jiān)督、評(píng)估、分析等環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接，體現(xiàn)運(yùn)輸生產(chǎn)的整體效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

借鑒國(guó)外鐵路發(fā)展經(jīng)驗(yàn)和我國(guó)鐵路的運(yùn)營(yíng)實(shí)踐，調(diào)度指揮的最終目標(biāo)應(yīng)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)的落后模式，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；建設(shè)以信息集成為核心、融合調(diào)度指揮全業(yè)務(wù)的綜合調(diào)度系統(tǒng)，摒棄零散割裂、分門(mén)別類(lèi)的孤立信息平臺(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(shì)，高效率的集中操控能夠避免分散操控帶來(lái)的協(xié)調(diào)難等問(wèn)題。調(diào)度統(tǒng)一指揮、行車(chē)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(shì)，新型調(diào)度系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)將進(jìn)一步提高我國(guó)鐵路調(diào)度指揮水平。

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責(zé)任編輯：劉 新

云南首次開(kāi)行時(shí)速160km城際列車(chē)

2015 年 8 月 31 日，云南首次開(kāi)行昆明至楚雄時(shí)速 160 km 城際列車(chē)，當(dāng)日發(fā)送旅客 1 000 余人。9 月 1 日，昆明至曲靖時(shí)速 160 km 城際列車(chē)也正式開(kāi)行，前來(lái)體驗(yàn)的旅客絡(luò)繹不絕。

昆明站值班站長(zhǎng)介紹，旅客主要以公務(wù)、旅游、商貿(mào)客流為主，根據(jù)目前的售票情況來(lái)看，接下來(lái)幾天客流將十分火爆。

地處祖國(guó)西南邊陲的云南山高谷深、交通相對(duì)落后，火車(chē)運(yùn)行速度慢。此次開(kāi)行的城際列車(chē)選擇我國(guó)目前先進(jìn)的和諧型電力機(jī)車(chē)和環(huán)境舒適的 25T 型客車(chē)，最高運(yùn)行時(shí)速 160 km，昆明至曲靖、楚雄等滇中主要城市僅需 1 h 左右，比公路節(jié)省 1 個(gè)多小時(shí)，對(duì)加快滇中城市經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展進(jìn)程、帶動(dòng)云南各族人民全面建成小康社會(huì)，具有十分重要的意義。

據(jù)了解，昆明鐵路局初期每日開(kāi)行昆明至楚雄、曲靖方向各3對(duì)城際列車(chē)。近期，昆明至曲靖城際列車(chē)將逐步增加至 11 對(duì)，昆明至楚雄增加至 4 對(duì)。隨著云南鐵路網(wǎng)進(jìn)一步優(yōu)化，昆明鐵路局還將增開(kāi)昆明至玉溪、蒙自等方向的城際列車(chē)。

（摘自《人民鐵道》報(bào)）

Study on New Railway Traffic Control System

Through analyzing the problems existing in development process of railway traffic control system in China, targeting with the actual status of existing traffic control system like single function and diffcult information sharing, this paper puts forward the concept of new traffic control system with the characteristics of unified platform, centralized command and integrated management & control. The new system combines the technologies and design ideas of mature system like CIPS and CTC, takes unified information platform as the foundation, realizes unified management of all information like train operation in station, cars, shunting cars, freight cars and locomotives, the synchronous operation management based on unified information, and the centralized supervision and control of all trains and shunting route, and also represents the development trend of integration, comprehensiveness and intelligence of railway traffic control system.

Traffic Control System; Unified Platform; Centralized Command; Integrated Management & Control

1003-1421(2015)09-0018-04

TP399：U292.4

B

10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2015.09.04

2015-06-08