大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)研究

李季濤，付 佳，張美勇，陳彥志

（1.大連交通大學(xué) 交通運(yùn)輸工程學(xué)院，遼寧 大連 116028；2.中國鐵路沈陽局集團(tuán)有限公司 大連站，遼寧 大連 116022）

鐵路大型客運(yùn)站有大量的始發(fā)、終到、中途列車在站作業(yè)和車底出入庫作業(yè)，客運(yùn)站運(yùn)輸指揮人員需要編制調(diào)車作業(yè)計(jì)劃指揮車站日常運(yùn)輸生產(chǎn)，其計(jì)劃編制的水平和效率是影響運(yùn)輸質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一[1-2]。大連站目前仍然采用人工方式編制調(diào)車作業(yè)計(jì)劃，嚴(yán)重依賴于工作人員的責(zé)任心和工作經(jīng)驗(yàn)，因而無法保證計(jì)劃編制質(zhì)量和技術(shù)作業(yè)表數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。通過對(duì)大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)的研究，更好地實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃由人工編制向計(jì)算機(jī)輔助編制轉(zhuǎn)變，全面提升車站生產(chǎn)計(jì)劃的自動(dòng)化水平[3]。

1 大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃管理現(xiàn)狀分析

1.1 組織結(jié)構(gòu)分析

大連站調(diào)車工作由車站值班員統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，車站值班員應(yīng)掌握到發(fā)線上的調(diào)車作業(yè)，督促調(diào)車區(qū)長(zhǎng)及時(shí)騰空線路，保證不間斷按運(yùn)行圖規(guī)定時(shí)刻接發(fā)列車；調(diào)車區(qū)長(zhǎng)應(yīng)準(zhǔn)確掌握施工日計(jì)劃、重點(diǎn)工作和現(xiàn)在車，及時(shí)正確編制下達(dá)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃，并組織實(shí)施；調(diào)車長(zhǎng)指揮調(diào)車人員和調(diào)車機(jī)車按鐵路調(diào)車作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)車作業(yè)；信號(hào)長(zhǎng)應(yīng)按照值班員的指示和調(diào)車作業(yè)計(jì)劃，執(zhí)行“一看、二排、三挑、四劃”制度，并監(jiān)督確認(rèn)信號(hào)員按調(diào)車計(jì)劃和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)辦理調(diào)車進(jìn)路；信號(hào)員根據(jù)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃和信號(hào)長(zhǎng)的指示，正確及時(shí)地準(zhǔn)備進(jìn)路，開放調(diào)車信號(hào)。大連站調(diào)車工作組織指揮系統(tǒng)如圖 1 所示。

1.2 大連站調(diào)車技術(shù)作業(yè)特點(diǎn)分析

圖 1 大連站調(diào)車工作組織指揮系統(tǒng)Fig.1 The shunting organization and management system at Dalian railway station

大連站是以辦理始發(fā)、終到作業(yè)為主的大型鐵路客運(yùn)站，既辦理既有線旅客列車的技術(shù)作業(yè)，又辦理高速鐵路列車的技術(shù)作業(yè)。車站調(diào)車作業(yè)量大，其計(jì)劃編制的質(zhì)量直接影響車站的行車安全和生產(chǎn)效率。大連站列車作業(yè)包括接發(fā)列車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)、車輛技術(shù)檢查作業(yè)和客車整備作業(yè)。大連站列車作業(yè)流程如圖 2 所示。

通過對(duì)大連站作業(yè)內(nèi)容及技術(shù)作業(yè)過程分析可知，大連站調(diào)車作業(yè)具有以下特點(diǎn)：①列車技術(shù)作業(yè)過程基本固定。車站每天到發(fā)旅客列車數(shù)量基本固定，對(duì)每列車必須按照技術(shù)要求盡可能地進(jìn)行流水式作業(yè)。②各種技術(shù)作業(yè)時(shí)間基本固定，但調(diào)機(jī)作業(yè)時(shí)間較為靈活。在車站辦理的列車有始發(fā)、終到、立折 3 類，各種列車占用到發(fā)線的時(shí)間和客車整備時(shí)間都由車站技術(shù)作業(yè)過程確定，在滿足各項(xiàng)作業(yè)最低時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)及列車到、發(fā)時(shí)刻的基礎(chǔ)上，調(diào)機(jī)作業(yè)時(shí)間可以相對(duì)靈活調(diào)整。③車底運(yùn)用固定。旅客列車編組內(nèi)容比較固定，一般無須對(duì)整個(gè)車底進(jìn)行解編工作。④列車到發(fā)具有不均衡性。為方便旅客出行，提高服務(wù)質(zhì)量，大連站列車集中到發(fā)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，高峰期到發(fā)線能力、咽喉能力、調(diào)機(jī)能力都比較緊張，非高峰期能力使用又相對(duì)虛糜。

1.3 大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃業(yè)務(wù)流程分析

圖 2 大連站列車作業(yè)流程Fig.2 The workf l ow of trains at Dalian railway station

調(diào)車作業(yè)計(jì)劃是車底取送、車輛編掛的具體行動(dòng)計(jì)劃。在編制計(jì)劃時(shí)，調(diào)車區(qū)長(zhǎng)根據(jù)車流組織及編解列車的需要，安排調(diào)車機(jī)車擔(dān)任各項(xiàng)作業(yè)的先后順序和時(shí)間。每次作業(yè)完成后，推算各股道的車輛數(shù)量，并在記事欄內(nèi)注明作業(yè)中應(yīng)注意的安全和技術(shù)事項(xiàng)。大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃編制和下達(dá)業(yè)務(wù)流程如圖 3 所示。

1.4 大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃編制數(shù)據(jù)分析

大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃編制的主要依據(jù)包括列車運(yùn)行圖、線路現(xiàn)車數(shù)據(jù)、鐵路局集團(tuán)公司客調(diào)命令、車輛段調(diào)車計(jì)劃、列車編組信息、基本設(shè)施設(shè)備等。其中，列車運(yùn)行圖和基本設(shè)施設(shè)備相對(duì)固定，可以看做是靜態(tài)數(shù)據(jù)，定義完成任務(wù)的約束條件；線路現(xiàn)車數(shù)據(jù)和列車編組信息是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)地反映出調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的執(zhí)行結(jié)果，同時(shí)也是下一次計(jì)劃編制的約束條件；鐵路局集團(tuán)公司客調(diào)命令和車輛段調(diào)車計(jì)劃是動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，規(guī)定車站每班必須完成的運(yùn)輸任務(wù)。

2 大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)功能需求分析

圖 3 大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃編制和下達(dá)業(yè)務(wù)流程Fig.3 The workf l ow of shunting planning and task-assigning at Dalian railway station

大連站目前與行車作業(yè)相關(guān)的信息系統(tǒng)有微機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)、列車確報(bào)系統(tǒng)、車號(hào)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)、無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控 (STP) 系統(tǒng)等，基本實(shí)現(xiàn)了單個(gè)作業(yè)過程信息化，但各單項(xiàng)系統(tǒng)之間缺乏信息共享。為此，大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)通過采用企業(yè)應(yīng)用集成 (Enterprise Application Integration，EAI) 理論及加入中間層 (件) 的辦法，增加中間層適配器功能集成多個(gè)單項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息在作業(yè)計(jì)劃與作業(yè)過程之間地自由流動(dòng)[4-5]，既滿足信息系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)的獨(dú)立性與差異性需求，又保證信息系統(tǒng)與作業(yè)過程控制系統(tǒng)的信息自由溝通。大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)主要功能需求如下。

（1）基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理。對(duì)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃編制相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，主要包括：用戶管理、開行車次數(shù)據(jù)、編組信息、調(diào)機(jī)數(shù)據(jù)、線路 (站內(nèi)和庫內(nèi))數(shù)據(jù)、記事數(shù)據(jù)、作業(yè)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)等。系統(tǒng)具備每日初始化功能，能夠?qū)崟r(shí)讀取列車編組數(shù)據(jù)，確保列車編組信息的準(zhǔn)確。

（2）客調(diào)命令管理。對(duì)鐵路局集團(tuán)公司下達(dá)客調(diào)命令按任務(wù)類型進(jìn)行解讀，通過時(shí)間選項(xiàng)確保當(dāng)日命令任務(wù)準(zhǔn)確顯示，沒有遺漏；具備客調(diào)命令審查、當(dāng)日任務(wù)審核、任務(wù)執(zhí)行情況監(jiān)控及分析預(yù)警功能。

（3）計(jì)劃編制管理。依據(jù)當(dāng)日任務(wù)，將數(shù)據(jù)自動(dòng)在列車或車輛圖形上進(jìn)行標(biāo)注，輔助調(diào)車區(qū)長(zhǎng)方便、快捷、正確地編制調(diào)車作業(yè)計(jì)劃；計(jì)劃編制采用圖形拖拽方式，勾計(jì)劃則在移動(dòng)中自動(dòng)生成，具備記事欄信息的智能添加；具備完善的計(jì)劃修改功能，每勾計(jì)劃變更都能夠正確顯示該勾的場(chǎng)景現(xiàn)車信息；內(nèi)置知識(shí)庫，在計(jì)劃編制過程中進(jìn)行有效性檢查和提醒；能夠依據(jù)當(dāng)日任務(wù)數(shù)據(jù)，自動(dòng)判斷計(jì)劃是否實(shí)現(xiàn)任務(wù)要求，并具備預(yù)警提醒功能。

（4）計(jì)劃執(zhí)行管理。信號(hào)員使用計(jì)劃執(zhí)行系統(tǒng)，模擬“一看、二排、三挑、四劃”操作，并實(shí)時(shí)上傳時(shí)間數(shù)據(jù)；值班員使用計(jì)劃執(zhí)行監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)車作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行情況，能夠依據(jù)列車時(shí)刻表數(shù)據(jù)對(duì)計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行檢查校驗(yàn)和預(yù)警提醒；依據(jù)計(jì)劃執(zhí)行情況實(shí)時(shí)顯示場(chǎng)景現(xiàn)車信息，包括：調(diào)機(jī)動(dòng)態(tài)、站內(nèi)列車和庫內(nèi)現(xiàn)車信息，調(diào)車區(qū)長(zhǎng)和相關(guān)管理人員可以實(shí)時(shí)查看計(jì)劃執(zhí)行信息，便于直觀掌控與監(jiān)督整個(gè)車站的計(jì)劃執(zhí)行過程。

（5）圖表繪制管理。通過對(duì)實(shí)際調(diào)車作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行數(shù)據(jù)的讀取，采用圖示及表格相結(jié)合的形式顯示庫內(nèi)現(xiàn)車信息數(shù)據(jù)和調(diào)機(jī)作業(yè)動(dòng)態(tài)圖形，自動(dòng)完成車站技術(shù)作業(yè)表的鋪化；能夠?qū)φ{(diào)車機(jī)運(yùn)用及車站有關(guān)設(shè)備使用情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，如鉤分、班作業(yè)量、技術(shù)科報(bào)表統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；能夠通過用戶管理實(shí)現(xiàn)電子化交班，包括預(yù)編計(jì)劃交接、調(diào)度命令交接、當(dāng)日任務(wù)交接和庫內(nèi)現(xiàn)車交接。

3 大連站調(diào)車作業(yè)智能化編制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 總體架構(gòu)

結(jié)合大連站對(duì)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃編制需求的分析，系統(tǒng)采用面向服務(wù)架構(gòu) (SOA) 設(shè)計(jì)理念，通過建立統(tǒng)一的業(yè)務(wù)服務(wù)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)二級(jí)管理，支撐業(yè)務(wù)應(yīng)用目標(biāo)。大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖 4 所示。

圖 4 大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)總體架構(gòu)Fig.4 The overall framework of an intelligentized shunting planning system at Dalian railway station

3.2 功能結(jié)構(gòu)

在系統(tǒng)總體架構(gòu)搭建的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步結(jié)合實(shí)際需求，分析大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)應(yīng)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、客調(diào)命令管理、調(diào)車作業(yè)計(jì)劃編制、調(diào)車作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行和技術(shù)作業(yè)表繪制等子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)下又可以設(shè)置多個(gè)功能模塊。大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖 5 所示。

3.3 主要技術(shù)特點(diǎn)

大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)主要技術(shù)特點(diǎn)為：采用圖形化顯示方式和拖拽式計(jì)劃編制方法，調(diào)車區(qū)長(zhǎng)可以使用鼠標(biāo)移動(dòng)圖形界面上的列車或車輛，模擬調(diào)車機(jī)車的摘、掛過程，實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的自動(dòng)創(chuàng)建并智能添加記事欄信息，具備自動(dòng)檢查、校驗(yàn)與提醒功能等。

3.3.1 大連站場(chǎng)景現(xiàn)車圖形化顯示

考慮大連站實(shí)際工作要求，場(chǎng)景現(xiàn)車采用獨(dú)有的 3 種圖形化顯示方式：①站內(nèi)線路?？v向?yàn)楣傻罊?(線路編號(hào))，橫向?yàn)闀r(shí)間軸 (小時(shí)顯示)。股道欄內(nèi)用矩形框和箭頭直觀地表示到達(dá)/出發(fā)列車，并用顏色區(qū)分立折、到達(dá)/出發(fā)列車。矩形框內(nèi)顯示車次、編組輛數(shù)、時(shí)間和組號(hào)等信息，同時(shí)能夠顯示尾掛/機(jī)次掛車輛的數(shù)量、車號(hào)和順序。②客技庫線路。股道欄內(nèi)用矩形框直觀地表示庫內(nèi)線路中的車輛和順序，矩形框內(nèi)有車號(hào)、股道內(nèi)序號(hào)、車次—車位號(hào)、組號(hào)及標(biāo)注或提醒信息。線路末端動(dòng)態(tài)顯示庫內(nèi)股道編號(hào)及該股道現(xiàn)車數(shù)和容車數(shù)。③調(diào)機(jī)動(dòng)態(tài)。機(jī)車圖標(biāo)上顯示調(diào)機(jī)號(hào)和掛車輛數(shù)，調(diào)機(jī)圖標(biāo)左側(cè)或右側(cè)會(huì)顯示在途車欄，用于直觀地表示調(diào)車作業(yè)推或拖的方式。在途車欄內(nèi)用矩形框表示調(diào)機(jī)加掛的車輛和順序，矩形框內(nèi)有車號(hào)、序號(hào)、車次—車位號(hào)、組號(hào)及標(biāo)注或提醒信息。大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)圖形界面如圖 6 所示。

3.3.2 完善方便的計(jì)劃修改功能

調(diào)車作業(yè)計(jì)劃在車站運(yùn)輸組織過程中既應(yīng)超前于實(shí)際作業(yè)又應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行頻繁調(diào)整，為方便調(diào)車區(qū)長(zhǎng)快速調(diào)整計(jì)劃，系統(tǒng)采用 2 種修改方式，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃數(shù)據(jù)和圖形信息的完全一致性，即：①通過拖拽線路現(xiàn)車區(qū) (站內(nèi)和庫內(nèi)) 和在途現(xiàn)車區(qū)的列車和車輛，在勾計(jì)劃區(qū)自動(dòng)生成調(diào)車作業(yè)計(jì)劃，并具備記事欄信息的智能添加；②通過對(duì)勾計(jì)劃區(qū)調(diào)車作業(yè)通知單數(shù)據(jù) (經(jīng)由、股道、掛/摘車數(shù))的修改，自動(dòng)生成準(zhǔn)確的線路現(xiàn)車區(qū)和在途現(xiàn)車區(qū)圖形信息。

3.3.3 客調(diào)命令完成情況自動(dòng)校驗(yàn)與提示

圖 5 大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)Fig.5 The functional structure of an intelligentized shunting planning system at Dalian railway station

圖 6 大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)圖形界面Fig.6 The graphic interface of an intelligentized shunting planning system at Dalian railway station

通過與客調(diào)命令系統(tǒng)和列車確報(bào)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)共享，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃編制前列車編組順序自動(dòng)檢查，計(jì)劃編制中任務(wù)完成情況自動(dòng)校驗(yàn)[6-8]，計(jì)劃編制后執(zhí)行情況防漏辦提醒功能。以列車出庫校驗(yàn)為例，系統(tǒng)自動(dòng)比對(duì)原編組和現(xiàn)編組數(shù)據(jù)，顯示甩、換、掛車的判定結(jié)果，并給出提示，確?？驼{(diào)命令任務(wù)完成百分百準(zhǔn)確。

3.3.4 調(diào)車作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行信息自動(dòng)處理和監(jiān)控

車站信號(hào)員使用調(diào)車作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行子系統(tǒng)，模擬“一看、二排、三挑、四劃”操作，時(shí)間數(shù)據(jù)自動(dòng)實(shí)時(shí)上傳到圖表繪制管理子系統(tǒng)。值班員使用計(jì)劃執(zhí)行監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)控調(diào)車作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行情況，還能夠依據(jù)列車時(shí)刻表對(duì)計(jì)劃執(zhí)行情況進(jìn)行預(yù)警提醒，依據(jù)計(jì)劃執(zhí)行情況實(shí)時(shí)顯示場(chǎng)景現(xiàn)車信息，包括：調(diào)機(jī)動(dòng)態(tài)、站內(nèi)列車和庫內(nèi)現(xiàn)車信息，調(diào)車區(qū)長(zhǎng)和相關(guān)管理人員可以實(shí)時(shí)查看計(jì)劃執(zhí)行信息，便于直觀掌控與監(jiān)督整個(gè)車站的計(jì)劃執(zhí)行過程。

4 結(jié)束語

以“智慧客站”建設(shè)為契機(jī)，以旅客安全為核心，以“提質(zhì)增效”為根本目的，研制開發(fā)大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃圖形化編制、客調(diào)命令任務(wù)閉環(huán)管理、作業(yè)圖表實(shí)時(shí)繪制、基礎(chǔ)信息共享交互、基本任務(wù)計(jì)劃自動(dòng)編制等功能，推動(dòng)車站生產(chǎn)計(jì)劃信息系統(tǒng)建設(shè)和大數(shù)據(jù)應(yīng)用。大連站調(diào)車作業(yè)計(jì)劃智能化編制系統(tǒng)已于2017 年 8 月正式投入試運(yùn)行。另外，還需要進(jìn)一步從跨單位信息共享出發(fā)，加強(qiáng)車站與鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度命令系統(tǒng)和車輛段計(jì)劃系統(tǒng)間的信息實(shí)時(shí)交互研究，規(guī)范化客調(diào)命令任務(wù)和車輛段調(diào)車業(yè)務(wù)需求，最終實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的自動(dòng)編制和智能實(shí)時(shí)調(diào)整。

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