鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

苗長(zhǎng)俊

（中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 通信信號(hào)研究所，北京 100081)

1 鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

鐵路技術(shù)站是指編組站和區(qū)段站的總稱，一般設(shè)有比較完備的調(diào)車、機(jī)務(wù)、車輛等設(shè)備，主要生產(chǎn)活動(dòng)是為鄰近的鐵路區(qū)段供應(yīng)機(jī)車和辦理貨物列車的解體、編組作業(yè)，以及為到達(dá)解體列車、始發(fā)編組列車、無(wú)改編中轉(zhuǎn)列車辦理規(guī)定的技術(shù)作業(yè)[1]，其中調(diào)車作業(yè)是上述生產(chǎn)活動(dòng)的核心，處于中心環(huán)節(jié)地位[2]。調(diào)車作業(yè)主要包括編制調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的決策過(guò)程和執(zhí)行調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的作業(yè)過(guò)程，復(fù)雜而有序的調(diào)車作業(yè)計(jì)劃可以有效地銜接技術(shù)站各項(xiàng)基礎(chǔ)性的生產(chǎn)活動(dòng)[3]。調(diào)車作業(yè)的綜合統(tǒng)籌、安全管理、合理配置、高效執(zhí)行直接關(guān)系著技術(shù)站的實(shí)際生產(chǎn)安全、生產(chǎn)成本投入，以及總體作業(yè)效率。目前，鐵路技術(shù)站基本上已經(jīng)裝備了列車調(diào)度指揮系統(tǒng)(TDCS/CTC)、無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)(STP)、鐵路運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)(TDMS)的確報(bào)系統(tǒng)，TDCS/CTC系統(tǒng)負(fù)責(zé)列車的調(diào)度指揮，STP系統(tǒng)負(fù)責(zé)調(diào)車作業(yè)的防護(hù)，確報(bào)信息的管理由確報(bào)系統(tǒng)負(fù)責(zé)。然而，由于這些系統(tǒng)在技術(shù)站作業(yè)關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)、服務(wù)面不廣，最終導(dǎo)致技術(shù)站關(guān)鍵信息存儲(chǔ)分散，信息交互不充分。因此，為更好地滿足技術(shù)站實(shí)際生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)技術(shù)站作業(yè)信息的安全卡控、綜合管理和互聯(lián)互通，需要結(jié)合目前既有技術(shù)裝備設(shè)計(jì)技術(shù)站作業(yè)綜合管理系統(tǒng)。

鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)應(yīng)以保障安全生產(chǎn)為準(zhǔn)則，以綜合信息管理平臺(tái)為中心，以調(diào)車作業(yè)管控為紐帶，結(jié)合實(shí)際業(yè)務(wù)分工、系統(tǒng)安全管理、標(biāo)準(zhǔn)化信息交互等因素，劃分為站調(diào)管理子系統(tǒng)、現(xiàn)車管理子系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)(分析)查詢子系統(tǒng)、接口子系統(tǒng)、綜合信息管理平臺(tái)5個(gè)部分，主要實(shí)現(xiàn)調(diào)車計(jì)劃編制、技術(shù)作業(yè)大表鋪畫、作業(yè)安全卡控、現(xiàn)車和確報(bào)信息的實(shí)時(shí)更新；綜合信息的存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)、分析、查詢等功能，建立技術(shù)作業(yè)大表有效防止技術(shù)作業(yè)沖突，并制訂合理的應(yīng)急預(yù)案；實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)計(jì)劃上機(jī)車與地面的安全聯(lián)控，保障作業(yè)安全，提升作業(yè)效率；及時(shí)關(guān)聯(lián)調(diào)車作業(yè)完成情況與現(xiàn)車管理信息，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地更新現(xiàn)車和確報(bào)信息；構(gòu)建綜合信息管理平臺(tái)，便于各作業(yè)崗位間的信息統(tǒng)計(jì)、分析、交互和共享。鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2 鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)功能分析

2.1 站調(diào)管理子系統(tǒng)

站調(diào)管理子系統(tǒng)服務(wù)于車站調(diào)度員，能夠?qū)崿F(xiàn)電子化的調(diào)車作業(yè)計(jì)劃單和技術(shù)作業(yè)大表功能，使車站調(diào)度員告別傳統(tǒng)的作業(yè)模式，不需要再手工繪制、調(diào)整技術(shù)作業(yè)大表和調(diào)車作業(yè)計(jì)劃單。站調(diào)管理子系統(tǒng)主要功能包括基礎(chǔ)信息管理、計(jì)劃和調(diào)度命令管理、技術(shù)作業(yè)大表的鋪畫。

（1）基礎(chǔ)信息管理?；A(chǔ)信息管理包括：機(jī)車管理、調(diào)別管理、班記事管理。其中，機(jī)車管理用于設(shè)置機(jī)車類型、機(jī)車號(hào)范圍、機(jī)車交路等信息；調(diào)別管理用于設(shè)置調(diào)別號(hào)和機(jī)車號(hào)的對(duì)應(yīng)關(guān)系；班記事管理用于當(dāng)班站調(diào)記錄一些重要的作業(yè)事項(xiàng)等信息。

（2）計(jì)劃和調(diào)度命令管理。計(jì)劃和調(diào)度命令管理包括：列車計(jì)劃管理、調(diào)車計(jì)劃管理、調(diào)度命令管理。其中，列車計(jì)劃管理主要為接收由TDCS/CTC系統(tǒng)發(fā)送的列車階段計(jì)劃、到發(fā)點(diǎn)等信息，具備簽收、查詢、打印等功能；調(diào)車計(jì)劃管理包括：調(diào)車計(jì)劃的編制、下達(dá)、執(zhí)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)更新、調(diào)車機(jī)運(yùn)行圖的生成、查詢、打印等功能；調(diào)度命令管理主要是接收由TDCS/CTC系統(tǒng)發(fā)送的調(diào)度命令，完成與調(diào)度員或者車站值班員之間的調(diào)度信息確認(rèn)，具備簽收、查詢、打印等功能[4-5]。

（3）技術(shù)作業(yè)大表的鋪畫。技術(shù)作業(yè)大表的鋪畫是站調(diào)管理子系統(tǒng)的一項(xiàng)重要功能。站調(diào)管理子系統(tǒng)可以根據(jù)列車計(jì)劃、調(diào)車計(jì)劃、調(diào)度命令、確報(bào)信息等自動(dòng)完成技術(shù)作業(yè)大表的編制和下達(dá)工作，推進(jìn)調(diào)車作業(yè)進(jìn)展和監(jiān)控調(diào)車作業(yè)過(guò)程。調(diào)車作業(yè)鉤計(jì)劃編制完成后，車站調(diào)度員終端根據(jù)調(diào)車計(jì)劃，按照調(diào)度工作圖表的有關(guān)規(guī)定[6-7]，采用折線流的形式，自動(dòng)繪制調(diào)車機(jī)車動(dòng)態(tài)信息圖，并根據(jù)調(diào)車作業(yè)鉤計(jì)劃的調(diào)整和改變而自動(dòng)更新。調(diào)車作業(yè)鉤計(jì)劃下達(dá)至調(diào)車(區(qū))長(zhǎng)和調(diào)車機(jī)車，車站調(diào)度員終端會(huì)實(shí)時(shí)顯示調(diào)車作業(yè)鉤計(jì)劃的狀態(tài)信息，調(diào)車機(jī)車司機(jī)也能夠通過(guò)機(jī)車顯示設(shè)備進(jìn)行查看、簽收和執(zhí)行調(diào)車作業(yè)鉤計(jì)劃。調(diào)車作業(yè)鉤計(jì)劃執(zhí)行完畢后，車站調(diào)度員終端能夠根據(jù)調(diào)車作業(yè)相關(guān)信息，自動(dòng)生成機(jī)車的詳細(xì)運(yùn)行圖，繪制出機(jī)車在股道運(yùn)行的詳細(xì)過(guò)程和對(duì)應(yīng)的作業(yè)時(shí)間。此外，系統(tǒng)還具備作業(yè)計(jì)劃的自動(dòng)檢查、決策優(yōu)化及報(bào)警功能，檢查內(nèi)容包括調(diào)別、作業(yè)股道、作業(yè)時(shí)間、作業(yè)車數(shù)等信息，最大限度地避免列調(diào)和調(diào)車作業(yè)沖突，并提供更優(yōu)化的作業(yè)決策建議。對(duì)于存在作業(yè)沖突的調(diào)車計(jì)劃，站調(diào)管理子系統(tǒng)及時(shí)進(jìn)行報(bào)警提醒，便于車站調(diào)度員及時(shí)更正。最終生成的技術(shù)作業(yè)圖表，可以作為各作業(yè)崗位統(tǒng)計(jì)、分析及查詢的信息依據(jù)。

圖 1 鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)架構(gòu)Fig.1 Structure of comprehensive management system for technical operation of railway technical station

2.2 現(xiàn)車管理子系統(tǒng)

現(xiàn)車管理子系統(tǒng)服務(wù)于車站調(diào)度員、車站值班員和車站信號(hào)員等。車站調(diào)度員和值班員通過(guò)現(xiàn)車管理子系統(tǒng)可以在任何時(shí)刻清晰地掌握各存車線的現(xiàn)存車情況?，F(xiàn)車管理子系統(tǒng)的主要功能包括：站內(nèi)現(xiàn)存車情況的實(shí)時(shí)監(jiān)管、現(xiàn)車信息與確報(bào)信息的實(shí)時(shí)更新?，F(xiàn)車管理子系統(tǒng)工作模式為：列車到站后，根據(jù)該列車的確報(bào)信息，自動(dòng)轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)股道的現(xiàn)車信息[8]，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)股道的詳細(xì)編組順序表。詳細(xì)編組順序表包括序號(hào)、車號(hào)、車型、自重、換長(zhǎng)、空重、托運(yùn)人等信息。如果列車需要在站內(nèi)進(jìn)行甩掛車作業(yè)時(shí)，現(xiàn)車管理子系統(tǒng)可以通過(guò)與站調(diào)管理子系統(tǒng)之間的信息交互，按照調(diào)車作業(yè)計(jì)劃的完成情況，實(shí)現(xiàn)股道現(xiàn)車信息的實(shí)時(shí)更新和車輛信息的實(shí)時(shí)追蹤。

隨著車列解編、編組工作的實(shí)時(shí)進(jìn)行，股道上的現(xiàn)車信息也在不斷地實(shí)時(shí)更新。車列在站內(nèi)調(diào)車作業(yè)完畢后，編組工作也隨之完成，在股道上形成一列新的待發(fā)車列。車站調(diào)度員通過(guò)站調(diào)管理子系統(tǒng)向TDCS/CTC系統(tǒng)發(fā)送技術(shù)作業(yè)完成通知，表明本次列車已經(jīng)完成作業(yè)，待機(jī)車摘掛作業(yè)完成后便可以發(fā)車。列車發(fā)車后，現(xiàn)車管理子系統(tǒng)根據(jù)接收到的該列車到發(fā)點(diǎn)信息，將現(xiàn)車信息轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的確報(bào)信息，并向確報(bào)系統(tǒng)發(fā)送新的確報(bào)信息。

現(xiàn)車管理子系統(tǒng)還具備防溜設(shè)置、現(xiàn)車推演、留車提醒的功能。例如，對(duì)于在車站停車時(shí)間比較長(zhǎng)的車輛，調(diào)車組人員可以根據(jù)需要增加防溜措施，并在系統(tǒng)中設(shè)置防溜標(biāo)記；對(duì)于未執(zhí)行的調(diào)車計(jì)劃，系統(tǒng)可以進(jìn)行現(xiàn)車推演，提前模擬顯示調(diào)車計(jì)劃執(zhí)行后的現(xiàn)車情況，輔助車站調(diào)度員和車站信號(hào)員更好地掌握現(xiàn)車信息并檢查調(diào)車計(jì)劃編制是否準(zhǔn)確及可靠；對(duì)于保留超過(guò)12 h、18 h后的車輛，系統(tǒng)可以根據(jù)需要設(shè)置自動(dòng)留車提醒。

2.3 統(tǒng)計(jì)(分析)查詢子系統(tǒng)

統(tǒng)計(jì)(分析)查詢子系統(tǒng)服務(wù)于車站的統(tǒng)計(jì)(分析)人員，以及需要查詢目前和歷史班次作業(yè)信息的其他崗位人員。統(tǒng)計(jì)員需于每天18 ∶ 00對(duì)一天的作業(yè)情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)自動(dòng)生成的18點(diǎn)報(bào)表統(tǒng)計(jì)等數(shù)據(jù)確認(rèn)無(wú)誤后進(jìn)行上報(bào)。18點(diǎn)報(bào)表統(tǒng)計(jì)包括：分界站貨車出入表、貨車停留時(shí)間報(bào)表、裝卸車報(bào)表、貨物分類裝車報(bào)表、分界站接入重車車流表、鐵路月度貨物運(yùn)輸計(jì)劃完成情況表、新線貨物交出記錄表。其中，分界站貨車出入表用于統(tǒng)計(jì)各分界口的貨車接入和交出的車數(shù)、噸數(shù)等信息，接入和交出信息按空重分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；貨車停留時(shí)間報(bào)表用于統(tǒng)計(jì)本站貨車的停留時(shí)間，包括總停時(shí)、平均停時(shí)、有調(diào)中轉(zhuǎn)停時(shí)及無(wú)調(diào)中轉(zhuǎn)停時(shí)等；裝卸車報(bào)表按貨種、車型、去向等項(xiàng)目進(jìn)行分類，對(duì)車站的裝卸車作業(yè)車數(shù)、噸數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。統(tǒng)計(jì)(分析)查詢子系統(tǒng)還包括列車檢查作業(yè)、調(diào)車作業(yè)超節(jié)時(shí)統(tǒng)計(jì)、班次接發(fā)列車統(tǒng)計(jì)、班次調(diào)車批數(shù)和調(diào)車鉤數(shù)統(tǒng)計(jì)等功能。統(tǒng)計(jì)(分析)查詢子系統(tǒng)在分析過(guò)程中，主要對(duì)鐵路貨物運(yùn)量指標(biāo)、運(yùn)用效率指標(biāo)等構(gòu)成因素進(jìn)行分析。

2.4 接口子系統(tǒng)

鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)可以采用帶有安全隔離的以太網(wǎng)接口與TDCS/CTC系統(tǒng)、STP系統(tǒng)和確報(bào)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)信息交互，在確保信息交互安全、高效的基礎(chǔ)上，有效融合其他相關(guān)專業(yè)信息，為實(shí)現(xiàn)技術(shù)作業(yè)的綜合統(tǒng)籌和自動(dòng)化管理提供數(shù)據(jù)支撐[9]。

（1）與TDCS/CTC系統(tǒng)的接口。鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)接收由TDCS/CTC系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)的列車計(jì)劃、調(diào)度命令、到發(fā)點(diǎn)等信息，并返回簽收回執(zhí)，同時(shí)還向TDCS/CTC系統(tǒng)發(fā)送調(diào)車計(jì)劃、作業(yè)完成通知等信息，通過(guò)與TDCS/CTC系統(tǒng)的結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)車站內(nèi)多個(gè)關(guān)鍵作業(yè)崗位的融合，便于綜合分析、統(tǒng)一管理，提高鐵路技術(shù)站作業(yè)的效率和安全，還實(shí)現(xiàn)了大量運(yùn)輸數(shù)據(jù)信息的有效交互和共享，為后續(xù)建設(shè)車站大數(shù)據(jù)，發(fā)展智能鐵路奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

（2）與STP系統(tǒng)的接口。鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)將編制完成的調(diào)車計(jì)劃和防護(hù)指令等信息發(fā)送給STP系統(tǒng)，并接收STP系統(tǒng)返回的簽收回執(zhí)和執(zhí)行狀態(tài)等信息，通過(guò)與STP系統(tǒng)的結(jié)合，不僅實(shí)現(xiàn)技術(shù)站調(diào)車作業(yè)流程自動(dòng)化的全貫通，加強(qiáng)機(jī)車地面作業(yè)的安全聯(lián)控，還豐富了系統(tǒng)的功能和內(nèi)涵，擴(kuò)大系統(tǒng)的服務(wù)面。

（3）與確報(bào)系統(tǒng)的接口。鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)接收由確報(bào)系統(tǒng)發(fā)送的列車確報(bào)信息，確報(bào)信息是編制日班計(jì)劃、階段計(jì)劃、調(diào)車計(jì)劃、組織貨物裝卸和車流統(tǒng)計(jì)的重要依據(jù)，如車號(hào)、車型、自重、換長(zhǎng)、標(biāo)重、載重、終到站、原發(fā)站、方向號(hào)、品名、集裝箱、發(fā)貨人、收貨人等信息，列車甩掛作業(yè)完成后，向確報(bào)系統(tǒng)返回新的確報(bào)信息。鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)與確報(bào)系統(tǒng)的結(jié)合，聯(lián)合調(diào)車作業(yè)和現(xiàn)車信息的綜合管理，有效地串聯(lián)了列車的到達(dá)、解體、編組、發(fā)送等技術(shù)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了確報(bào)信息的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性及連貫性。

2.5 綜合信息管理平臺(tái)

綜合信息管理平臺(tái)可以采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)，如Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和共享[10]。綜合信息管理平臺(tái)對(duì)列車計(jì)劃、調(diào)車計(jì)劃、機(jī)車交路信息、現(xiàn)車確報(bào)信息、統(tǒng)計(jì)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和動(dòng)態(tài)更新，形成目前和歷史數(shù)據(jù)的綜合存儲(chǔ)，同時(shí)結(jié)合調(diào)度命令、列車編組、調(diào)車作業(yè)完成情況生成關(guān)聯(lián)信息，在技術(shù)作業(yè)大表上完成綜合鋪畫，最終生成的技術(shù)作業(yè)圖表，不僅可以作為各技術(shù)作業(yè)崗位統(tǒng)計(jì)、分析及查詢的信息依據(jù)[11]，還可以為下一步大數(shù)據(jù)建設(shè)和應(yīng)用提供數(shù)據(jù)源。系統(tǒng)對(duì)各項(xiàng)綜合數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)技術(shù)作業(yè)計(jì)劃的安全卡控及生成輔助決策信息，并實(shí)時(shí)發(fā)送給站調(diào)管理子系統(tǒng)；生成調(diào)車作業(yè)動(dòng)態(tài)防護(hù)指令信息，實(shí)時(shí)向STP系統(tǒng)發(fā)送；根據(jù)各項(xiàng)生成計(jì)劃制訂動(dòng)態(tài)應(yīng)急預(yù)案；系統(tǒng)以年度、季度、月度等節(jié)點(diǎn)統(tǒng)計(jì)分析生成相關(guān)動(dòng)態(tài)分析報(bào)告，為大數(shù)據(jù)挖掘應(yīng)用提供依據(jù)和素材。例如，為實(shí)現(xiàn)技術(shù)作業(yè)在特殊情況下的自動(dòng)調(diào)整提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支撐，為系統(tǒng)整體業(yè)務(wù)功能運(yùn)用提升和進(jìn)一步拓展奠定基礎(chǔ)。

綜合信息管理平臺(tái)與各子系統(tǒng)間采用C/S工作模式實(shí)現(xiàn)信息的實(shí)時(shí)交互和綜合處理。系統(tǒng)間通信以TCP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)，采用安全套接字層SSL技術(shù)，配合身份鑒別、數(shù)據(jù)加密實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息交互的安全性、有效性、可控性。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著鐵路大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)快速發(fā)展，智能鐵路成為我國(guó)鐵路發(fā)展的方向。鐵路技術(shù)站技術(shù)作業(yè)綜合管理系統(tǒng)正是基于跨專業(yè)的信息融合，面向大數(shù)據(jù)，依托成熟的信息系統(tǒng)架構(gòu)和綜合信息管理平臺(tái)，將作業(yè)流程自動(dòng)化與安全卡控相結(jié)合，優(yōu)化各技術(shù)作業(yè)崗位間的協(xié)作模式，提高各崗位的作業(yè)效率、作業(yè)安全和作業(yè)管理水平，實(shí)現(xiàn)技術(shù)站作業(yè)的安全可控及綜合自動(dòng)化，提升鐵路技術(shù)站的安全綜合管理水平，對(duì)將來(lái)車站勞動(dòng)力資源的合理配置、信息系統(tǒng)資源的優(yōu)化整合、車站大數(shù)據(jù)和智能化的建設(shè)和發(fā)展起到積極的推動(dòng)作用。