基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能調(diào)單及區(qū)長集控系統(tǒng)設(shè)計

張 濤 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司寧波車務(wù)段

1 概述

調(diào)車作業(yè)安全和作業(yè)效率一直是車務(wù)部門關(guān)注的焦點。調(diào)車安全事故的發(fā)生，受人為因素、客觀環(huán)境影響甚深。調(diào)車作業(yè)效率的提升則與調(diào)車作業(yè)的組織、優(yōu)化和管理息息相關(guān)。

管理人員迫切地需要實時掌握調(diào)車作業(yè)現(xiàn)場情況，便于及時發(fā)現(xiàn)問題，監(jiān)督和指導(dǎo)現(xiàn)場作業(yè)，規(guī)范操作流程，優(yōu)化調(diào)車作業(yè)細(xì)則等。

一線調(diào)車作業(yè)人員也迫切希望，結(jié)合鐵路調(diào)車現(xiàn)場作業(yè)實際情況，應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)，創(chuàng)出高效的技術(shù)手段和工作方式，減輕作業(yè)人員勞動強(qiáng)度，提高調(diào)車作業(yè)效率，消除存在的安全隱患。

2 調(diào)車作業(yè)現(xiàn)狀

根據(jù)對各車站平面調(diào)車作業(yè)的管理辦法和現(xiàn)狀分析，發(fā)現(xiàn)目前的調(diào)單應(yīng)用管理還是傳統(tǒng)的手工方式，存在以下弊端：

（1）調(diào)單流轉(zhuǎn)方式落后且低效

調(diào)車人員從站調(diào)樓打印紙質(zhì)的調(diào)單（以下簡稱調(diào)單），并隨身攜帶，再根據(jù)紙質(zhì)調(diào)單執(zhí)行調(diào)車作業(yè)。根據(jù)調(diào)車作業(yè)的特點，調(diào)車人員作業(yè)過程中需要頻繁爬上、爬下，車頭、車尾走動，提鉤摘鉤、連掛風(fēng)管等，勞動強(qiáng)度很大。而紙質(zhì)調(diào)單攜帶不便易遺失，反復(fù)翻看、折疊后容易污損，導(dǎo)致字跡模糊難辨，只能依靠調(diào)車人員的現(xiàn)場經(jīng)驗和記憶能力繼續(xù)執(zhí)行該批作業(yè)。

另外在夜間或雨天作業(yè)時，紙質(zhì)調(diào)單攜帶和查閱的老大難問題更加突出，雨天作業(yè)紙質(zhì)調(diào)單容易被雨水淋濕影響查看，夜間作業(yè)需要手電照明才能查看紙質(zhì)調(diào)單。

調(diào)車作業(yè)過程中，調(diào)單的變更非常不便，目前三鉤以內(nèi)的變更或者取消，依靠調(diào)車人員口頭溝通和記錄，多鉤的變更則需要重新到站調(diào)樓打印，非常依賴作業(yè)人員的個人溝通能力和工作經(jīng)驗，容易出現(xiàn)差錯、效率低下。

因此，車務(wù)部門急需改革落后的調(diào)單溝通和流轉(zhuǎn)方式，解決衍生的安全風(fēng)險和效率低下的問題。通過科技手段，為調(diào)車人員賦能，提供技術(shù)支持，解決好調(diào)單無線傳輸?shù)摹白詈笠还铩眴栴}，將調(diào)單信息實時推送到調(diào)車人員的手中，避免調(diào)車人員因調(diào)單變更而往返奔波的重復(fù)勞動，通過調(diào)車計劃和安全注意事項的語音播報，讓調(diào)車人員獲取調(diào)單鉤計劃內(nèi)容信息更加便捷，提高調(diào)車人員的工作效率，降低勞動強(qiáng)度，降低安全風(fēng)險。

（2）調(diào)車作業(yè)鉤計劃數(shù)據(jù)未同步

通常，車站調(diào)車作業(yè)繁忙,一批調(diào)車作業(yè)計劃對應(yīng)大量的詳細(xì)調(diào)車作業(yè)執(zhí)行動作，鉤計劃的執(zhí)行完成時間、執(zhí)行效率、工作量數(shù)據(jù)現(xiàn)在管理部門無法及時獲取和掌握，很難通過結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)分析提出有力措施來優(yōu)化調(diào)車作業(yè)計劃、作業(yè)流程，提高調(diào)車作業(yè)效率，管控調(diào)車作業(yè)安全風(fēng)險。

管理部門急需快速的掌握調(diào)車作業(yè)過程的操作細(xì)節(jié)，采集作業(yè)過程中消鉤、抹鉤等作業(yè)數(shù)據(jù)，能準(zhǔn)確把握當(dāng)前作業(yè)狀態(tài)，便于更加客觀科學(xué)的持續(xù)優(yōu)化調(diào)車作業(yè)流程，加強(qiáng)風(fēng)險管控和效率提升。

3 系統(tǒng)研究路線

3.1 主要研究內(nèi)容

在平面調(diào)車作業(yè)過程中，結(jié)合調(diào)車人員、調(diào)車區(qū)長、值班員的作業(yè)特點，運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、模式識別技術(shù)、語音合成技術(shù)研制開發(fā)一套基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能調(diào)單及區(qū)長集控系統(tǒng)。

（1）本系統(tǒng)要服務(wù)于調(diào)車現(xiàn)場，要減少現(xiàn)場調(diào)車人員的無效奔波時間，提高工作效率，調(diào)車作業(yè)人員通過系統(tǒng)快速掌握調(diào)車動態(tài)，了解調(diào)車情況，及時正確指導(dǎo)執(zhí)行。

（2）針對現(xiàn)場復(fù)雜的環(huán)境，研究挖掘平調(diào)無線專網(wǎng)的潛力，研究智能終端與車務(wù)段及車站高效、合理的無線傳輸方式，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐〞常皇墁F(xiàn)場復(fù)雜環(huán)境的影響。

（3）通過先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)研究，研制區(qū)長集控臺設(shè)備，把現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)通過物聯(lián)網(wǎng)實時傳輸?shù)絽^(qū)長集控臺，使調(diào)車區(qū)長能對多個調(diào)車組進(jìn)行實時管理。

（4）實現(xiàn)調(diào)單自動推送、自動更新，并實現(xiàn)在線抹鉤功能設(shè)計。

3.2 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計（圖1）

圖1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

（1）在區(qū)長辦公地點部署區(qū)長集控臺。實現(xiàn)調(diào)車區(qū)長集中監(jiān)聽多個調(diào)車組的工作通話、信令語音，實現(xiàn)調(diào)車區(qū)長與調(diào)車現(xiàn)場的實時對話，跟蹤調(diào)單的執(zhí)行狀態(tài)等。

（2）在調(diào)車現(xiàn)場部署調(diào)車終端。實現(xiàn)現(xiàn)場調(diào)車人員對關(guān)鍵業(yè)務(wù)的錄像、拍照，實時更新調(diào)單的執(zhí)行狀態(tài)，對調(diào)車人員作業(yè)位置定位。

（3）在車務(wù)段指揮中心部署調(diào)車智能分析管理系統(tǒng)軟件平臺。實現(xiàn)對調(diào)車數(shù)據(jù)的全面管理。

3.3 平臺軟件架構(gòu)設(shè)計

系統(tǒng)平臺軟件采用SOA系統(tǒng)架構(gòu)，是集成多終端、多級業(yè)務(wù)的軟件平臺。采用先進(jìn)的軟硬件開發(fā)技術(shù)，解決了系統(tǒng)集中管理、多級聯(lián)網(wǎng)、信息共享、互聯(lián)互通、設(shè)備融合等問題。系統(tǒng)平臺服務(wù)層集成了調(diào)單調(diào)入、數(shù)據(jù)同步、調(diào)單變更、抹鉤等多業(yè)務(wù)應(yīng)用。系統(tǒng)基礎(chǔ)服務(wù)層實現(xiàn)圖庫、文本、視頻、定位、大數(shù)據(jù)、安全管控等多終基礎(chǔ)功能。系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施層主要包括物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施、分布式、并行處理結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)庫及文件系統(tǒng)。實現(xiàn)平臺各業(yè)務(wù)應(yīng)用的統(tǒng)一管理，提高系統(tǒng)管理的效率，方便系統(tǒng)用戶的使用。

4 系統(tǒng)功能設(shè)計

4.1 區(qū)長集中控制

縱觀當(dāng)前調(diào)車作業(yè)的發(fā)展方向，調(diào)車區(qū)長集中辦公是大勢所趨，調(diào)車區(qū)長必須能夠同時監(jiān)控多個調(diào)車組的作業(yè)。

實現(xiàn)功能：

（1）監(jiān)聽

調(diào)車區(qū)長可同時監(jiān)聽多個調(diào)車組的現(xiàn)場作業(yè)通話以及信令語音。

（2）通話

根據(jù)工作需要，調(diào)車區(qū)長通過話盒直接呼叫調(diào)車組，實時通話。

（3）呼叫區(qū)長

現(xiàn)場作業(yè)的調(diào)車長，可以直接通過手臺呼叫區(qū)長，調(diào)車區(qū)長可以在區(qū)長集控臺上及時看到相應(yīng)的調(diào)車組的呼叫，從而進(jìn)行通話。

（4）掛機(jī)

工作完成后，調(diào)車區(qū)長在區(qū)長集控臺上進(jìn)行掛機(jī)操作，斷開與調(diào)車組的聯(lián)系，釋放通訊資源。

（5）智能調(diào)單

系統(tǒng)可把調(diào)單實時推送到區(qū)長集控臺上，調(diào)單的更新也可實時在區(qū)長集控臺上反映，通過區(qū)長集控臺可實時監(jiān)控調(diào)單每一鉤的執(zhí)行狀態(tài)（圖2）。

圖2 區(qū)長集控臺及調(diào)車終端

4.2 調(diào)單自動傳送

目前，車務(wù)段的調(diào)單計劃存儲在路局的調(diào)單平臺中，在此基礎(chǔ)上，實現(xiàn)調(diào)單自動傳送功能：

（1）區(qū)長集控臺和調(diào)車終端自動讀取調(diào)單平臺上的調(diào)單數(shù)據(jù)。

（2）按照調(diào)車組與調(diào)單的對應(yīng)關(guān)系，確定調(diào)單發(fā)送對象。

（3）應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過平調(diào)無線專網(wǎng)，把相應(yīng)的調(diào)單數(shù)據(jù)自動傳送到調(diào)車組的調(diào)車終端上。

（4）現(xiàn)場調(diào)車長、連結(jié)員、制動員都能通過調(diào)車終端及時掌握調(diào)單信息。

4.3 調(diào)單自動更新

調(diào)車作業(yè)過程中，發(fā)生調(diào)單變更時，作業(yè)人員需重新打印調(diào)單，通過調(diào)車終端可實現(xiàn)：

（1）區(qū)長集控臺和調(diào)車終端均能監(jiān)控調(diào)單平臺中調(diào)單的內(nèi)容狀態(tài)。

（2）篩選內(nèi)容發(fā)生變更的調(diào)單，快速找到在該調(diào)單所對應(yīng)的調(diào)車組。

（3）把系統(tǒng)中發(fā)生變更的調(diào)單自動傳送到相應(yīng)調(diào)車組成員的調(diào)車終端以及區(qū)長集控臺上。

通過“調(diào)單自動更新”功能的實現(xiàn)，可以使調(diào)車人員及時掌握調(diào)單的變更情況，避免了調(diào)車人員穿越線路來回奔波拿取調(diào)單，使調(diào)車人員的精力都投入到調(diào)車工作中，減輕了勞動強(qiáng)度，提高了調(diào)車效率，降低了安全風(fēng)險。

4.4 抹鉤功能設(shè)計

在調(diào)車作業(yè)過程中實現(xiàn)抹鉤功能：

（1）調(diào)車長在執(zhí)行完成一鉤任務(wù)后，通過調(diào)車終端簡單操作，開始下一鉤的任務(wù)，則上一鉤的任務(wù)自動由“執(zhí)行”狀態(tài)變成“完成”狀態(tài)，這個狀態(tài)信息的轉(zhuǎn)變就相當(dāng)于系統(tǒng)自動抹鉤操作。

（2）鉤任務(wù)的最新狀態(tài)自動同步到現(xiàn)場調(diào)車人員的終端上，這樣，分布在現(xiàn)場各處的調(diào)車人員就能及時得知調(diào)車的最新狀態(tài)。

（3）鉤任務(wù)的狀態(tài)更新也會同步傳送到區(qū)長集控臺，調(diào)車區(qū)長可在同一時間獲取該抹鉤信息。

4.5 數(shù)據(jù)交互設(shè)計

本系統(tǒng)的區(qū)長集控臺連接在車務(wù)段辦公網(wǎng)上，調(diào)車作業(yè)現(xiàn)場，調(diào)車人員使用平調(diào)系統(tǒng)設(shè)備，采用的平調(diào)無線傳輸。

兩種傳輸方式采用了不同的協(xié)議，通常情況下是不能進(jìn)行互聯(lián)互通的，為此，我們對網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的互通性進(jìn)行了攻關(guān)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)的兼容性，研制了網(wǎng)絡(luò)連接的中間件，實現(xiàn)了兩者之間的數(shù)據(jù)交互。

5 系統(tǒng)的創(chuàng)新性

（1）該系統(tǒng)緊密貼合調(diào)車作業(yè)現(xiàn)場的實際需要,采用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，使調(diào)車設(shè)備智能化，實現(xiàn)平調(diào)專用網(wǎng)與鐵路辦公網(wǎng)的連接，對調(diào)車業(yè)務(wù)與新技術(shù)的融合具有重大意義。

（2）實現(xiàn)了調(diào)車區(qū)長對多個調(diào)車組的現(xiàn)場業(yè)務(wù)管理，實現(xiàn)了跨場調(diào)車管理，為調(diào)車發(fā)展新形勢下的減員增效起到了重要作用。

（3）采用分布式架構(gòu)、集中存儲管理、數(shù)據(jù)自動同步，適合調(diào)車工作管理的及時性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴?/p>

（4）與調(diào)車現(xiàn)場的調(diào)車終端互聯(lián)互通，調(diào)車終端實現(xiàn)某一鉤完成后，系統(tǒng)自動把這個作為抹鉤動作反映到區(qū)長集控臺，使調(diào)車區(qū)長及時掌握調(diào)單完成狀態(tài)。

6 系統(tǒng)應(yīng)用效果

自2020年11月系統(tǒng)投入運行以來，收到了良好的現(xiàn)場使用效果。系統(tǒng)建立了平調(diào)專用網(wǎng)與鐵路辦公網(wǎng)的連接，實現(xiàn)調(diào)車區(qū)長對多個調(diào)車組的現(xiàn)場業(yè)務(wù)管理；采用分布式架構(gòu)、集中存儲管理、數(shù)據(jù)自動同步，適合調(diào)車工作管理的及時性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?；調(diào)車終端某一鉤完成后，系統(tǒng)自動把該抹鉤動作反映到區(qū)長集控臺，使調(diào)車區(qū)長及時掌握調(diào)單完成狀態(tài)；系統(tǒng)充分考慮了現(xiàn)場工作的需要和工作建議，為調(diào)車管理提供準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，減輕了調(diào)車作業(yè)人員、管理人員和系統(tǒng)維護(hù)人員的工作量，提高了調(diào)車作業(yè)效率，提高了調(diào)車作業(yè)貫標(biāo)能力，提升了調(diào)車作業(yè)的規(guī)范性和安全性，系統(tǒng)的開發(fā)達(dá)到了預(yù)期目的。

7 結(jié)束語

系統(tǒng)結(jié)合車務(wù)調(diào)車業(yè)務(wù)，引入物聯(lián)網(wǎng)、定位、異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，實現(xiàn)了調(diào)單信息的自動傳送、實時更新，調(diào)單狀態(tài)的集中監(jiān)控，實現(xiàn)了智能化調(diào)單的全新作業(yè)模式，提升了調(diào)車業(yè)務(wù)的質(zhì)量和工作效率。并根據(jù)調(diào)車發(fā)展的新形勢，實現(xiàn)了調(diào)車區(qū)長對多個調(diào)車組多維度管理，這對調(diào)車業(yè)務(wù)在新時期的發(fā)展具有重要的意義。