簡談規(guī)劃型運輸組織模式下運營調度系統(tǒng)解決方案

蔣靈明

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

多年來，國內普速鐵路一直采用客貨混跑的方式，形成的是一種資源限制條件下以日常調度指揮為主導的貨物運輸組織模式，強調日常調度指揮在運輸組織工作中的主導地位，但這種傳統(tǒng)的運輸組織模式已經無法適應鐵路運輸市場化進程和鐵路自身發(fā)展的需要?？v觀世界各國鐵路貨物運輸組織模式的發(fā)展經驗，文獻[1]分析了“計劃主導”型的規(guī)劃型運輸組織模式是市場經濟條件下運輸組織模式發(fā)展的必然趨勢。文獻[2]分析了鐵路貨物運輸組織發(fā)展方向，提出鐵路貨物運輸組織模式將逐步由調度指揮型向計劃主導型轉變、由資源限制型向資源適應型轉變、由集結中轉型向直達型轉變、由生產型向經營型轉變的發(fā)展思路。

鐵路運營調度系統(tǒng)是支撐鐵路貨物運輸生產和日常調度指揮的核心系統(tǒng)，如何適應并支撐計劃主導的規(guī)劃型運輸組織模式是一個亟待解決的問題。近年來，隨著中國國家鐵路集團有限公司（以下簡稱國鐵集團）各項改革措施的加快推進，現(xiàn)有相關系統(tǒng)裝備也進行了密集升級。其中文獻[3]以“一列車一條線”為建設目標分析了TDMS5.0 系統(tǒng)的建設方案，文獻[4]以信息集成為目標分析了運輸信息集成平臺的建設方案。但都是基于傳統(tǒng)設計理念進行修修補補，還無法脫離弱計劃主導、強日常調度的傳統(tǒng)設計思路，無法真正適應鐵路貨運組織的變革。本文以計劃主導、資源適配為設計理念，構建一套適應于規(guī)劃型運輸組織模式下的運營調度指揮系統(tǒng)建設方案，實現(xiàn)對運輸組織改革的驅動和牽引作用。

2 系統(tǒng)構建思路

1) 強化資源調度層，實現(xiàn)全路網內統(tǒng)籌規(guī)劃

強化國鐵集團調度中心的統(tǒng)一指揮，配套設計資源調度層，構建綜合性立體運輸資源配置計劃，實現(xiàn)國鐵集團調度指揮中心對全路網內貨運、客運和施工維修等運輸生產需求的統(tǒng)籌安排，集中統(tǒng)一規(guī)劃人、車、路等可用運力資源狀況，面向全路網實現(xiàn)機、車、供、電、輛各專業(yè)的全覆蓋。

2) 構建“一元化”計劃管理模式，支撐局、站兩級作業(yè)

構建以時間、地點、資源三元素為原子節(jié)點的“一元化”計劃管理平臺，針對原子節(jié)點實現(xiàn)唯一數(shù)據(jù)、協(xié)同編制、多方調整、邏輯聯(lián)動，保證資源配置計劃的一元性。同時通過專業(yè)視圖機制滿足各調度工作和站段作業(yè)計劃的專業(yè)需求，達到計劃編制、日常調度、站段作業(yè)以及執(zhí)行控制的“一元化”運營管理目標。

3) 運輸需求精細采集，加速貨運產品轉化

以客戶為中心的需求導向型是中國鐵路貨物運輸組織市場化進程的必然趨勢。對貨物運輸需求進行精細采集，融入敏捷化的貨運產品設計理念，通過資源的快速配置，以應對不斷變化的市場需求形成快速響應，實現(xiàn)更多滿足用戶個性化需求的貨運產品轉化，提高貨物運輸產品的市場適應性，最大的發(fā)揮鐵路運輸資源效益。

3 系統(tǒng)設計

3.1 業(yè)務模型

系統(tǒng)分為運輸需求分析、運力資源保障、資源調度、生產調度、站段作業(yè)和執(zhí)行監(jiān)控5 層，如圖1 所示。

運輸需求分析層和運力資源保障層是資源調度層的有力支撐。資源調度層從運輸需求出發(fā)，通過對運力資源的統(tǒng)籌規(guī)劃，形成綜合性運輸資源配置計劃。

生產調度層和站段作業(yè)層是資源調度層計劃賴以實施的執(zhí)行保證。依據(jù)專業(yè)需求，對資源配置計劃從不同專業(yè)維度進行抽剝，形成針對不同工種的專業(yè)計劃視圖，各調度工種和作業(yè)站段嚴格依據(jù)計劃組織相關作業(yè)。

執(zhí)行監(jiān)督層是輔助生產調度和站段組織相關作業(yè)的信息化工具。通過技術手段將人的意圖自動實施，提高生產力水平，同時及時反饋執(zhí)行進度和作業(yè)結果，幫助生產調度和資源調度及時進行調整。

若把資源調度層比作“大腦”，那生產調度和站段作業(yè)則為“神經網絡”，執(zhí)行監(jiān)督則為“手”和“眼”。資源調度層將指令通過生產調度和站段下發(fā)執(zhí)行監(jiān)督，執(zhí)行監(jiān)督根據(jù)命令進行作業(yè)，且將執(zhí)行進度反饋資源調度和生產調度。資源調度層發(fā)展方向勢必為智能化、綜合化；生產調度和站段作業(yè)則向著統(tǒng)一化、實時化、網絡化；而執(zhí)行監(jiān)督則向著自動化、精細化發(fā)展。

3.2 總體架構

運營調度系統(tǒng)是一個覆蓋運輸組織全作業(yè)鏈的復雜大型應用系統(tǒng)。結合國鐵集團、鐵路局、站段三級應用需要，運用SOA 技術理念，采用分層設計模式，分別構建國鐵集團級資源調度平臺、路局級生產調度平臺以及站段級運輸作業(yè)平臺3 個應用平臺，如圖2 所示。

圍繞資源調度方案，為路局調度提供調度工作計劃，為站段提供站段作業(yè)計劃，通過“一元化”計劃管理機制，實現(xiàn)三級應用之間的統(tǒng)一協(xié)調和有機聯(lián)動。

圖1 業(yè)務模型架構圖Fig.1 Architecture diagram of business model

圖2 系統(tǒng)層級結構圖Fig.2 Architecture diagram of system hierarchy

1) 資源調度平臺

資源調度平臺，以滿足運輸需求為目標，通過對固定設備和移動設備等運力資源以及人力資源的全面統(tǒng)籌，生成資源調度方案。資源調度平臺是運營組織的核心層，資源調度的優(yōu)劣直接決定運營指揮效率的好壞，需深入挖潛資源調度層的智能化、自動化以及抗干擾性。

資源調度平臺匯聚客、貨運輸需求信息，并實時采集列調車作業(yè)計劃執(zhí)行狀態(tài)和機車、車輛、工供電維修作業(yè)狀態(tài)，對運輸需求和資源配置進行實時分析和智能預測，形成資源調度調整方案。

資源調度平臺與自控控制設備建立直接通道，保證資源調度層平臺的實時感知，控制執(zhí)行層的及時受命，實現(xiàn)計劃和執(zhí)行管控一體、“大腦”和“手眼”的知行合一。

2) 生產調度平臺

生產調度平臺，圍繞資源調度計劃，按照不同調度工種形成列車、調車、機車、車輛、施工等各專業(yè)調度工作計劃，保證路局調度人員按照統(tǒng)一部署進行日常調度指揮工作。

生產調度平臺打破既有站段行車作業(yè)受行調指揮、調車作業(yè)受計劃調指揮、機車檢修/出入段作業(yè)受機調指揮的多頭指揮傳統(tǒng)模式，推行資源配置方案為各調度工種調度指揮、各站段組織作業(yè)的唯一藍圖，各工種面向基于資源配置方案的專業(yè)工作計劃，通過組織協(xié)調保證各項工作計劃的統(tǒng)一實施。

3) 運輸作業(yè)平臺

運輸作業(yè)平臺，面向站段作業(yè)，依據(jù)資源配置方案，形成可指導現(xiàn)場作業(yè)的站段作業(yè)計劃。站段作業(yè)計劃執(zhí)行進度需自動匯總至資源調度平臺，形成資源使用和釋放狀態(tài)與資源調度方案的無縫轉換，實現(xiàn)站段作業(yè)完成、機車車輛檢修完成后可用資源的及時入庫；同時資源調度平臺在統(tǒng)籌考慮作業(yè)能力的情況下，對資源占用、資源停用、資源整修提出明確需求計劃，保證資源最大化循環(huán)利用。

同時，運輸需求信息由站段作業(yè)層及時匯總至資源調度平臺，保證對客流、貨流等運輸需求的實施分析和快速相應，并及時識別異動運輸需求，指導資源調度調整。

3.3 應用架構

基于國鐵集團、路局、站段三級應用需求下，在一個統(tǒng)一的業(yè)務模型和技術平臺上，實現(xiàn)運輸需求分析、運力資源保障、資源配置方案以及統(tǒng)計分析4 類核心業(yè)務管理，構建一個從計劃、執(zhí)行到反饋閉環(huán)的信息控制系統(tǒng)。整體應用架構分為8 層和兩個體系，從上至下分為應用展示層、信息共享層、業(yè)務應用層、數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)資源層、數(shù)據(jù)集成層、基礎平臺層和執(zhí)行控制層等，同時設計信息安全保障體系和運行維護體系，如圖3 所示。

應用展示層：基于資源調度方案一份信息源，面向三級用戶，通過專業(yè)應用視圖，實現(xiàn)一份信息的多層應用。

信息共享層：設計運輸需求信息、運力資源保障信息、資源配置和分析信息以及相關運輸指標統(tǒng)計信息的綜合展示和實時共享。

業(yè)務應用層：引入大數(shù)據(jù)分析和管理技術，實現(xiàn)對全路網業(yè)務數(shù)據(jù)的管理和業(yè)務流程的協(xié)同。

數(shù)據(jù)分析層：基于智能預測和自動控制技術，構建運輸需求分析和智能預測模型、運力資源配置模型、資源調度方案自動調整模型等，實現(xiàn)對業(yè)務應用的自動化、智能化支撐。

數(shù)據(jù)集成層：對計劃數(shù)據(jù)、作業(yè)過程數(shù)據(jù)、列車實時運行數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)等進行深度整合，通過一元化的數(shù)據(jù)服務管理模式對數(shù)據(jù)進行加工、清洗等規(guī)范化處理，將各類離散、異構數(shù)據(jù)源封裝成標準的數(shù)據(jù)服務。

數(shù)據(jù)資源層：分運輸需求、運力資源、資源調度、統(tǒng)計分析等業(yè)務類型，通過分布式分類存儲，實現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的集中存放。

基礎平臺層：結合鐵路運輸作業(yè)的實際特點，利用先進成熟的技術手段，充分滿足用戶的各類應用需求和系統(tǒng)建設需要。

執(zhí)行控制層：與CBI、CTC、CIPS、TCC、STP、SCADA 等控制系統(tǒng)進行深度集成，在保證信息安全的基礎上，實現(xiàn)計劃→執(zhí)行、執(zhí)行→計劃的閉環(huán)管控。

4 結束語

規(guī)劃型運輸組織模式是中國鐵路貨物運輸組織改革的必然趨勢，抓住既有鐵路提速、客運專線開通后客貨運輸分線的機遇，建立適合我國國情并充分發(fā)揮干線通道能力的面向市場的計劃主導型運營調度系統(tǒng)已經迫在眉睫。本文僅對支撐規(guī)劃型運輸組織模式運營調度系統(tǒng)的業(yè)務模型和總體方案進行分析和探討，對于運營調度系統(tǒng)配套的產品體系設計、具體產品研制和實施方案還需要進一步深入研究。

圖3 系統(tǒng)技術架構圖Fig.3 Architecture diagram of system technology