基于作業(yè)管控的中老鐵路CTC 系統(tǒng)列調(diào)一體化設(shè)計研究

0 引言

中老昆萬鐵路(昆明—萬象，以下簡稱“中老鐵路”)中國境內(nèi)包括昆玉段(昆明—玉溪)、玉磨段(玉溪—磨憨)，線路北起云南省昆明市，南至中國磨憨鐵路口岸，與老撾磨丁鐵路口岸銜接；老撾境內(nèi)為中老鐵路磨萬段(磨丁—萬象南)，線路自磨丁鐵路口岸向南經(jīng)瑯南塔省、烏多姆賽省、瑯勃拉邦省、萬象省，到達老撾首都萬象市。中老鐵路磨萬段是首條以中方為主投資建設(shè)，與中國鐵路網(wǎng)直接連通的境外鐵路項目，是老撾第一條現(xiàn)代化單線電氣化鐵路，于2021 年12 月3日開通運營，列車開行模式為客貨混跑。

中老鐵路磨萬段全線采用中國技術(shù)標準，車務(wù)、機務(wù)、工務(wù)、電務(wù)、車輛等各專業(yè)統(tǒng)一采用中國裝備，其中信號專業(yè)包括計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)(CTC)等。調(diào)度集中系統(tǒng)是調(diào)度中心對所管轄區(qū)段的信號設(shè)備進行集中控制、對列車運行直接指揮和管理的技術(shù)裝備，是鐵路信號系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。中老鐵路磨萬段調(diào)度集中CTC 系統(tǒng)參照2.0 技術(shù)標準建設(shè)，設(shè)置萬象調(diào)度中心，下轄磨丁、孟賽、瑯勃拉邦、萬象等共計20 個車站，車站子系統(tǒng)與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)、集中監(jiān)測系統(tǒng)采用標準接口實現(xiàn)互聯(lián)，中心子系統(tǒng)與鐵路數(shù)字移動通信系統(tǒng)(GSM-R)、鐵路運輸管理信息系統(tǒng)(TMIS)采用標準接口實現(xiàn)互聯(lián)，CTC 系統(tǒng)在提供基礎(chǔ)功能應(yīng)用的同時，針對中方員工、老方員工在使用過程中的語言需求差異，設(shè)計實現(xiàn)人機交互界面多語言顯示，以及中文、老撾文、英文動態(tài)切換功能。自CTC 系統(tǒng)開通運行，在調(diào)度中心、車站等多個作業(yè)崗位為中方員工與老方員工共同作業(yè)提供了便利，人機交互界面的多語言動態(tài)切換滿足了中方員工和老方員工作業(yè)操作的無縫切換和銜接，極大地提高了生產(chǎn)作業(yè)效率。

1 中老鐵路磨萬段現(xiàn)狀分析

中老鐵路磨萬段在中老雙方共建的基礎(chǔ)上，由老中鐵路有限公司進行統(tǒng)籌管理，中國鐵路昆明局集團有限公司派出包括各個專業(yè)崗位的技術(shù)團隊進駐現(xiàn)場，依托國內(nèi)成熟完善的運營管理體系及經(jīng)驗，通過全面參與日常運營管理工作，為中老鐵路磨萬段在建立管理體系、制定作業(yè)標準、培養(yǎng)專業(yè)技術(shù)人才等多個方面提供支持和幫助，即共同運營模式。通過中方員工與老方員工共同管理運營模式的推行，中老鐵路磨萬段將逐步建立起符合當?shù)貙嶋H的運輸管理體系，培養(yǎng)出一批專業(yè)的鐵路技術(shù)人才，最終實現(xiàn)老撾鐵路長期的自主管理運營。由于鐵路專業(yè)門類眾多，在此基于CTC 系統(tǒng)，以列調(diào)作業(yè)為切入點，針對中老鐵路磨萬段在當前實際運輸生產(chǎn)過程中存在的一些不足和需求進行分析研究，并提出解決方法和措施。

1.1 列車作業(yè)

中老鐵路磨萬段列車作業(yè)各崗位人員常規(guī)配置一般由1 名或1 組中方員工加若干名老方員工組成，由中方員工主導(dǎo)日常工作，并負責(zé)老方員工培訓(xùn)學(xué)習(xí)和日常作業(yè)督導(dǎo)，逐步向老方員工自主完成生產(chǎn)作業(yè)的方向發(fā)展。日常作業(yè)主要通過調(diào)度集中CTC系統(tǒng)完成，各行車作業(yè)崗位人員通過CTC 系統(tǒng)交互式界面參與完成作業(yè)內(nèi)容。列車作業(yè)示意圖如圖1所示。

圖1 列車作業(yè)示意圖Fig.1 Train operation process

CTC 系統(tǒng)可以實現(xiàn)對區(qū)段內(nèi)的鐵路信號設(shè)備集中控制，指揮列車運行[1]，主要以系統(tǒng)自動控制為主，通過人機交互界面提供人工介入輔助操作，有效減輕工作人員在計劃編制調(diào)整、列車運行追蹤、進路排列、報點等方面作業(yè)內(nèi)容的工作量。但是，在基于CTC 系統(tǒng)進行日常工作的過程中，由于老方員工普遍只是接受了一定基礎(chǔ)的專業(yè)培訓(xùn)和少量的實操訓(xùn)練，缺少長期系統(tǒng)化的培訓(xùn)學(xué)習(xí)和實操經(jīng)驗，作業(yè)執(zhí)行過程中口呼應(yīng)答、車地聯(lián)控、信號設(shè)備狀態(tài)確認等操作方面存在待規(guī)范提升的地方，因而對列車作業(yè)的效率和作業(yè)安全防控效果有一定的影響。

1.2 調(diào)車作業(yè)

調(diào)車作業(yè)是鐵路運輸生產(chǎn)環(huán)節(jié)的重要組成之一，中老鐵路磨萬段全線的調(diào)車作業(yè)以平面調(diào)車為主。調(diào)車作業(yè)由TMIS 系統(tǒng)進行計劃編制，生成調(diào)車作業(yè)單并下達，各個崗位作業(yè)人員根據(jù)崗位職責(zé)進行分工相互配合，按照勾計劃逐步完成作業(yè)。調(diào)車作業(yè)流程示意圖如圖2 所示。

圖2 調(diào)車作業(yè)流程示意圖Fig.2 Shunting operation process

調(diào)車作業(yè)中，主要工作內(nèi)容為室外勾計劃執(zhí)行，作業(yè)過程中以人工聯(lián)控防護、燈顯設(shè)備輔助等手段保障調(diào)車作業(yè)的安全[2]。通過實地調(diào)研，中老鐵路磨萬段因室外作業(yè)過程中所面臨的高溫、多雨等氣候條件影響，實際作業(yè)過程中采用了分區(qū)調(diào)車模式，根據(jù)人員對作業(yè)區(qū)域進行劃分，以聯(lián)控對接方式由各區(qū)域人員配合完成勾計劃作業(yè)，這種方式因不需要人員跟車，在一定程度上減少了作業(yè)風(fēng)險。同時，在日常調(diào)車作業(yè)過程中還存在其他的一些問題和風(fēng)險，影響作業(yè)效率和作業(yè)安全防護：①作業(yè)人員橫跨貨物線和到發(fā)線的頻次高，股道內(nèi)加車較少時繞行距離較遠；②作業(yè)過程中頻繁出現(xiàn)直接頂送過道口情況，使道口安全隱患增大，提升安全防護需求迫切；③頂送作業(yè)時室內(nèi)外作業(yè)聯(lián)控確認不及時，發(fā)生進錯股道很難第一時間發(fā)現(xiàn)；④聯(lián)控用語不夠規(guī)范。

1.3 問題分析

通過對列車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)的調(diào)研分析，中老鐵路磨萬段自開通運營后在管理、人員、作業(yè)等方面還存在不足，為了進一步保障生產(chǎn)安全，提高工作效率，亟需對相關(guān)問題進行改進和完善。

1.3.1 管理問題

鐵路技術(shù)規(guī)章是鐵路運輸企業(yè)運營階段的重要技術(shù)制度，與鐵路運營安全、管理職責(zé)、運輸效率、成本支出密切相關(guān)[3]。中老鐵路磨萬段相關(guān)管理制度主要借鑒國內(nèi)鐵路規(guī)章體系，規(guī)章制度制定的時間短，尚處于初步應(yīng)用的階段，還需要進一步補充修訂和完善。

（1）依據(jù)國內(nèi)運營經(jīng)驗建立的管理規(guī)章需要根據(jù)中老鐵路磨萬段共建共營模式因地制宜地進行優(yōu)化調(diào)整、補充完善。

（2）現(xiàn)有的作業(yè)流程、標準規(guī)范需要根據(jù)客貨混跑、多種運行速度列車混合開行等行車組織特點進行優(yōu)化調(diào)整。

（3）當前一些管理崗位的職責(zé)分工需要細化和明確。

1.3.2 人員問題

（1）中老鐵路磨萬段共營模式下，老方員工與中方員工協(xié)作管理、共同作業(yè)。中方具備高水平管理和作業(yè)技術(shù)水平的人員僅分布于數(shù)量有限的崗位，并且存在一人兼顧多個崗位職責(zé)的情況，造成個別人員工作量增大，多崗位管控失效，導(dǎo)致工作效率、作業(yè)質(zhì)量低下。

（2）老方員工僅進行了有限的鐵路技術(shù)知識培訓(xùn)，相關(guān)的實操經(jīng)驗不足，日常作業(yè)技術(shù)水平相對較低、安全風(fēng)險意識較差。

（3）隨著運輸業(yè)務(wù)量的不斷增加，招募新員工、進行員工培訓(xùn)需要較長周期，相關(guān)技能崗位培訓(xùn)方式、培訓(xùn)條件還應(yīng)進一步完善。

1.3.3 作業(yè)問題

（1）老撾屬于熱帶季風(fēng)氣候，一年中大部分時間處于高溫天氣，并且有7 個月左右為雨季，日照光線強烈，室外作業(yè)經(jīng)常會面臨高溫、暴雨的極端天氣情況。

（2）客貨混跑的作業(yè)難度相對于僅進行客運業(yè)務(wù)的客運專線運營作業(yè)更為復(fù)雜，單線鐵路對列調(diào)作業(yè)調(diào)度、線路運用等有更高的要求。

（3）實際生產(chǎn)作業(yè)過程中，由中方員工與老方員工共同作業(yè)完成，聯(lián)控對接、作業(yè)執(zhí)行配合等仍需要相互適應(yīng)、磨合。

中老鐵路磨萬段在當前運營階段雖然作業(yè)相對簡單、車流密度較低，但是不可忽視的是，中老鐵路磨萬段運輸指揮人員短缺、大部分人員作業(yè)技術(shù)水平低下、崗位分工不細的作業(yè)短板，以及室外作業(yè)環(huán)境惡劣的客觀條件都加大了日常作業(yè)的風(fēng)險，也間接影響了中老鐵路磨萬段運營管理水平的發(fā)展提高。因此，制定一種提升作業(yè)效率、提高作業(yè)質(zhì)量、確保作業(yè)安全的綜合管控方案有助于改善、解決中老鐵路磨萬段當前所面臨的問題及現(xiàn)狀。

2 列調(diào)作業(yè)管控一體化設(shè)計研究

中老鐵路磨萬段CTC 系統(tǒng)包括全線20 個車站子系統(tǒng)，以及一個調(diào)度中心子系統(tǒng)，由車站和調(diào)度中心共同構(gòu)成中心-車站兩級結(jié)構(gòu)，CTC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3 所示。CTC 系統(tǒng)在實際作業(yè)生產(chǎn)過程中具備以下特點。

圖3 CTC 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.3 CTC system architecture

（1）中心-車站兩級結(jié)構(gòu)覆蓋中老鐵路磨萬段所有站點場所，作業(yè)過程由調(diào)度中心、車站不同崗位、多人員共同參與。

（2）作業(yè)計劃由調(diào)度中心制定下發(fā)車站，車站執(zhí)行并反饋至調(diào)度中心，具備計劃執(zhí)行的閉環(huán)管理條件。

（3）調(diào)度中心與信息專業(yè)、通信專業(yè)信息實時交互，車站具備車站信號設(shè)備操作控制權(quán)限，對外發(fā)送告警維護信息。

（4）CTC 系統(tǒng)進行列車運行狀態(tài)實時追蹤監(jiān)視，通過查詢系統(tǒng)具備向多個不同專業(yè)發(fā)送作業(yè)信息、站場表示信息的功能。

上述各項CTC 系統(tǒng)作業(yè)特點與需要解決的中老鐵路磨萬段在人員、管理、作業(yè)等方面的問題具有高度的關(guān)聯(lián)性。有關(guān)鐵路CTC 研究中，王振東等[4]進行了基于云計算技術(shù)的調(diào)度集中系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計和研究，實現(xiàn)了基于CTC 的大數(shù)據(jù)平臺化整合，提升了運輸組織業(yè)務(wù)的安全保障能力；黃磊等[5]提出CTC 系統(tǒng)在列車作業(yè)方面實現(xiàn)“事前卡控”，優(yōu)于TDCS 系統(tǒng)“事后報警”的論點，研究了基于CTC 3.0 的接發(fā)列車作業(yè)控制系統(tǒng)技術(shù)方案。這些相關(guān)技術(shù)研究從不同方面延伸發(fā)展了CTC 系統(tǒng)在運輸作業(yè)、安全保障方面的技術(shù)能力，也從側(cè)面印證了依托CTC 系統(tǒng)進行列調(diào)一體化作業(yè)管控研究的可行性。

2.1 總體設(shè)計

王晶[6]針對鐵路編組站作業(yè)提出了一種分散自律追蹤方式，通過流程化卡控，建立關(guān)鍵卡控節(jié)點，提升系統(tǒng)技術(shù)性防護的能力，提高了作業(yè)追蹤子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。列調(diào)作業(yè)均是在時間周期上，通過不同周期階段性完成作業(yè)流程化實施，人員與設(shè)備等則參與整個過程。因此，提出列調(diào)一體化作業(yè)管控方案，圍繞周期化管控主線、標準化規(guī)章制度、融合多重要素的3 個關(guān)鍵點展開。

2.1.1 周期化管控主線

依據(jù)列調(diào)作業(yè)內(nèi)容周期性推進的特點，可以將作業(yè)過程劃分為事前—事中—事后3 個階段，形成階段性管控模式。事前階段通過基礎(chǔ)信息核查，檢查作業(yè)計劃的有效性、合理性，實現(xiàn)列調(diào)作業(yè)安全管控關(guān)口前移；事中階段針對作業(yè)標準、作業(yè)流程進行動態(tài)防護，提升作業(yè)管理防護實時性；事后階段通過結(jié)果輸出、作業(yè)信息匯總形成作業(yè)管控反饋修正。從原有相對零散的防控措施轉(zhuǎn)向閉環(huán)形式的規(guī)范化預(yù)防和管控，周期化作業(yè)管控主線如圖4所示。

圖4 周期化作業(yè)管控主線Fig.4 Main line of cyclical operation control

2.1.2 標準化規(guī)章制度

各項管理規(guī)章制度、作業(yè)流程標準始終貫穿于鐵路日常作業(yè)的整個過程，用于實現(xiàn)作業(yè)過程的可控性，確保作業(yè)的安全性，提升作業(yè)成果的有效性。規(guī)章管理制度、作業(yè)流程標準的具體實施和落實則需要一定的反饋和考核機制，形成正向的、積極的防控方式。在管控周期初始階段對基礎(chǔ)規(guī)章制度和作業(yè)計劃進行比對卡控，實現(xiàn)有效預(yù)防管理；在作業(yè)實施階段重點落實作業(yè)標準和流程規(guī)范，結(jié)合作業(yè)后期的反饋，實現(xiàn)在系統(tǒng)層面實施規(guī)范的標準化執(zhí)行。

2.1.3 融合多重要素

作業(yè)的實際執(zhí)行需要不同崗位作業(yè)人員的參與和設(shè)備場地的運用，人員主體、管理制度、作業(yè)環(huán)境等是整個作業(yè)過程中的重要要素，任何人為偏差、流程疏漏、環(huán)境影響都有可能從整體上影響作業(yè)的效率和安全防護。因此，建立在周期性階段化的綜合作業(yè)管控，需要緊盯人員、設(shè)備、環(huán)境等關(guān)鍵要素，融合于以周期性階段化管控的綜合作業(yè)管控之中，確保作業(yè)人員按照規(guī)章制度和作業(yè)流程完成標準化作業(yè)。

2.2 列調(diào)一體化管控總體方案

馬長青[7]在調(diào)度指揮一體化模式研究中提出多專業(yè)融合、管理單元整體優(yōu)化、信息智能化的調(diào)度指揮一體化手段，旨在提升運輸生產(chǎn)過程中調(diào)度指揮的能效。列調(diào)作業(yè)實際是由作業(yè)人員依據(jù)規(guī)章制度、作業(yè)標準，在一定的場地范圍內(nèi)通過設(shè)備操作、系統(tǒng)應(yīng)用指揮完成具體作業(yè)的過程，這其中包含了管理、人員、設(shè)備、環(huán)境等多個因素。以作業(yè)時間周期為主線，融合管理規(guī)章、作業(yè)流程的標準化要求，建立以技防為主、人防輔助、交互確認卡控的作業(yè)管理機制，形成一體化的作業(yè)綜合管控方案，列調(diào)作業(yè)管控一體化示意圖如圖5所示。

圖5 列調(diào)作業(yè)管控一體化示意圖Fig.5 Integrated control of train dispatching operations

列調(diào)一體化綜合管控主要目的是基于技防模式，建立一套閉環(huán)的作業(yè)管控方式，作業(yè)綜合管控的主要內(nèi)容如下。

（1）建立基于列車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)過程的列調(diào)一體化作業(yè)管控方式，通過CTC 系統(tǒng)實現(xiàn)調(diào)車進路自動排列，由系統(tǒng)輔助提供列調(diào)作業(yè)優(yōu)化，提升整體作業(yè)效率[8-9]。

（2）管理規(guī)章制度、標準作業(yè)流程，以及車站行車工作細則、行車組織細則等管理細則納入系統(tǒng)性檢查措施，通過系統(tǒng)檢查在不同作業(yè)階段落實執(zhí)行。

（3）針對設(shè)備狀態(tài)、場地運用情況、人員作業(yè)標準化等通過系統(tǒng)實現(xiàn)檢查、卡控和狀態(tài)提示。

（4）打通信息交互的區(qū)域限制，實現(xiàn)不同作業(yè)工種、作業(yè)崗位的信息交互共享，向參與作業(yè)的人員提供預(yù)警、告警信息，作業(yè)進度信息，關(guān)聯(lián)作業(yè)崗位狀態(tài)信息等，形成作業(yè)過程中信息覆蓋的實時性、有效性、全面性，輔助提高作業(yè)效率，提升作業(yè)安全水平。

（5）根據(jù)調(diào)車作業(yè)中安全管理水平參差不齊、作業(yè)流動性大、與其他作業(yè)穿插交互的安全風(fēng)險特點[10]，為室外作業(yè)人員提供實時信息傳輸和室內(nèi)外交互聯(lián)控確認卡控。

通過必要的信息互聯(lián)互通，形成具體的列車作業(yè)、調(diào)車作業(yè)防護措施。

2.2.1 信息互聯(lián)互通

（1）利用TMIS 與CTC 系統(tǒng)接口，在滿足信息交互的基礎(chǔ)上實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)計劃傳送，實現(xiàn)既有接口功能復(fù)用。

（2）CTC 車站子系統(tǒng)提供站場信號設(shè)備實時狀態(tài)信息(股道占用情況、信號機狀態(tài)、道岔狀態(tài))，發(fā)送至室外作業(yè)崗位、室內(nèi)其他管理崗位，形成實時作業(yè)場景信息覆蓋。

（3）CTC 車站子系統(tǒng)提供股道封鎖、防溜、分路不良等邏輯卡控信息。

（4）列調(diào)作業(yè)執(zhí)行結(jié)果信息匯總，提供歷史作業(yè)信息查詢、回放，報警信息匯總查詢，通過定期梳理作業(yè)過程中出現(xiàn)的帶有普遍性、傾向性、苗頭性安全隱患問題，為業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)、定置管理、設(shè)備使用、作業(yè)組織、應(yīng)急處置等管理優(yōu)化調(diào)整提供量化的基礎(chǔ)反饋信息[11]。

2.2.2 列車作業(yè)防護

（1）車站行車工作細則、行車組織細則等管理細則作為基礎(chǔ)檢查比照信息納入一體化管控。

（2）對作業(yè)過程中各個崗位相互間口呼應(yīng)答標準、交互確認方式、車地、室外室內(nèi)等不同作業(yè)崗位關(guān)于作業(yè)聯(lián)控的作業(yè)標準、作業(yè)流程納入一體化管控平臺，實現(xiàn)作業(yè)過程中動態(tài)檢查確認。

（3）對于列車計劃行車報點信息、站間交互信息完成進度、完成狀態(tài)等進行反饋，系統(tǒng)檢查提示。

（4）在作業(yè)執(zhí)行過程中，系統(tǒng)發(fā)布實時檢查預(yù)警、告警信息，形成安全卡控點，由人工介入確認或者干預(yù)后推動系統(tǒng)安全防控邏輯繼續(xù)執(zhí)行作業(yè)下一步驟。

2.2.3 調(diào)車作業(yè)防護

（1）與調(diào)車作業(yè)的相關(guān)管理細則作為基礎(chǔ)檢查比照信息納入一體化管控。

（2）調(diào)整現(xiàn)有調(diào)車作業(yè)人工排路模式，由CTC 系統(tǒng)實施調(diào)車作業(yè)排路，排路過程中嚴格執(zhí)行安全卡控。

（3）對于調(diào)車作業(yè)室外部分，按照頂送作業(yè)、連掛車列、轉(zhuǎn)線編組、貨物線取送作業(yè)、防溜、列尾摘掛等不同作業(yè)內(nèi)容分類，對于不同作業(yè)內(nèi)容的標準流程步驟，交互聯(lián)控確認進行提取分析，建立邏輯卡控點，由系統(tǒng)在實際作業(yè)過程中根據(jù)反饋信息形成卡控，與調(diào)車進路排列的安全防護關(guān)聯(lián)。

（4）對作業(yè)進度、設(shè)備狀態(tài)、預(yù)告警信息進行匯總，實時向室內(nèi)外不同作業(yè)崗位進行發(fā)送，形成有效信息全面覆蓋。

（5）針對區(qū)域調(diào)車作業(yè)特點，對于作業(yè)經(jīng)區(qū)域邊界性交互進行卡控提醒，確保不同作業(yè)人員在勾計劃跨區(qū)域執(zhí)行過程中信息交互的有效性和完整性。

3 結(jié)束語

列調(diào)作業(yè)管控一體化的研究著力解決中老鐵路磨萬段運營初期面臨的問題和需求，以CTC 系統(tǒng)為基礎(chǔ)，依據(jù)CTC 與列調(diào)作業(yè)的緊密相關(guān)性和高度的人機交互特性，研究建立以此為平臺的閉環(huán)作業(yè)管控方法。列調(diào)管控一體化方案的作業(yè)匯總反饋、作業(yè)聯(lián)控等措施已逐步在中老鐵路磨萬段日常作業(yè)中開展實施，管理制度得到優(yōu)化，有效提升了作業(yè)安全防護水平，方案的全面應(yīng)用仍需依據(jù)中老鐵路磨萬段的發(fā)展逐步實施并進行適應(yīng)性優(yōu)化調(diào)整。列調(diào)作業(yè)管控一體化的研究符合當下鐵路信號技術(shù)面向大數(shù)據(jù)融合、平臺化、智能化發(fā)展的主要方向，進一步還可以就中老鐵路磨萬段客貨混跑模式下的計劃優(yōu)化調(diào)整、統(tǒng)籌管理等進行拓展和探索。