武漢局集團(tuán)公司鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站生產(chǎn)智能管控模式探討

于曉東

(中國(guó)鐵路武漢局集團(tuán)有限公司 貨運(yùn)部，湖北 武漢 430074)

《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出加快建設(shè)交通強(qiáng)國(guó)，構(gòu)建多層級(jí)、一體化綜合交通樞紐體系?！吨袊?guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司“十四五”發(fā)展規(guī)劃》(鐵發(fā)改〔2022〕69號(hào))提出發(fā)展高效集約的貨運(yùn)物流體系，拓展全供應(yīng)鏈物流服務(wù)、打造貨運(yùn)綜合服務(wù)平臺(tái)、發(fā)展先進(jìn)貨運(yùn)組織服務(wù)、優(yōu)化提升貨運(yùn)服務(wù)效能，推進(jìn)鐵路系統(tǒng)間及與外部環(huán)境的全面感知、泛在互聯(lián)、協(xié)同融合、主動(dòng)學(xué)習(xí)和科學(xué)決策，構(gòu)建“智能建造、智能裝備、智能運(yùn)營(yíng)”三位一體、系統(tǒng)集成、智慧融合的現(xiàn)代智能鐵路系統(tǒng)?！笆奈濉睍r(shí)期是鐵路物流向高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵期，與社會(huì)先進(jìn)物流企業(yè)相比，鐵路物流企業(yè)整體發(fā)展水平仍有一定差距，缺乏智能化發(fā)展的頂層設(shè)計(jì)，尤其是在智能化關(guān)鍵技術(shù)方面與社會(huì)物流標(biāo)桿企業(yè)具有較大差距[1-2]。借鑒社會(huì)智慧物流園區(qū)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，探討中國(guó)鐵路武漢局集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“武漢局集團(tuán)公司”)貨場(chǎng)智能化生產(chǎn)和智能化管理及智能型貨場(chǎng)綜合管理平臺(tái)構(gòu)建方案，用于指導(dǎo)武漢局集團(tuán)公司貨運(yùn)場(chǎng)站智能化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)武漢局集團(tuán)公司貨運(yùn)場(chǎng)站安全管理、作業(yè)效率、經(jīng)營(yíng)效益、供應(yīng)鏈管理的全面升級(jí)，為推進(jìn)武漢局集團(tuán)公司貨運(yùn)場(chǎng)站高質(zhì)量發(fā)展提供理論和技術(shù)支撐。

1 智能型貨場(chǎng)發(fā)展現(xiàn)狀及需求分析

目前，荷蘭鹿特丹港、上海洋山港四期、青島港等已構(gòu)建由岸橋起重機(jī)、場(chǎng)橋起重機(jī)、自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車(AGV)等集裝箱搬運(yùn)裝卸設(shè)備與磁釘、換電站、閘口等基礎(chǔ)設(shè)施組成的智能化裝備配置體系，基本實(shí)現(xiàn)了港口無(wú)人化作業(yè)；京東物流集團(tuán)、菜鳥(niǎo)網(wǎng)絡(luò)科技有限公司及傳化物流集團(tuán)有限公司等社會(huì)物流企業(yè)，已研發(fā)出“立體倉(cāng)+搬運(yùn)機(jī)器人+分揀機(jī)器人+智能倉(cāng)配系統(tǒng)”智能化物流體系，人均勞動(dòng)生產(chǎn)率提升了3~5倍，減少了10%的能源消耗及15%的包裝紙箱消耗。

當(dāng)前，全路貨場(chǎng)規(guī)模在2 500個(gè)(武漢局集團(tuán)公司112個(gè))以上，大部分貨場(chǎng)建成時(shí)間較早，在逐步發(fā)展中形成了現(xiàn)有的貨運(yùn)組織模式。在鐵路貨運(yùn)逐步向現(xiàn)代化物流轉(zhuǎn)型發(fā)展的大環(huán)境中，其布局、設(shè)備、配置等已逐漸難以適應(yīng)實(shí)際需要，尤其是貨場(chǎng)功能，大多以貨物定點(diǎn)到發(fā)和車輛集結(jié)編組為主，缺少現(xiàn)代物流運(yùn)輸所涉及的倉(cāng)儲(chǔ)、配送、打包等服務(wù)功能；先進(jìn)的現(xiàn)代化技術(shù)裝備在貨場(chǎng)中使用覆蓋率較低，機(jī)械化、智能化設(shè)備應(yīng)用程度不足；貨場(chǎng)整體的服務(wù)體驗(yàn)不佳、安防薄弱、運(yùn)營(yíng)效率偏低、管理成本高、業(yè)務(wù)創(chuàng)新難。

近年來(lái)，中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司加快貨運(yùn)信息化建設(shè)，推進(jìn)貨運(yùn)票據(jù)電子化、95306網(wǎng)站、貨運(yùn)站系統(tǒng)、集裝箱系統(tǒng)等重大信息化項(xiàng)目實(shí)施，極大優(yōu)化了鐵路貨運(yùn)管理流程和作業(yè)強(qiáng)度，為鐵路物流智能化建設(shè)打下了良好的基礎(chǔ)。杭州北、義烏西、太原中鼎等鐵路物流基地，在既有貨運(yùn)站系統(tǒng)、集裝箱系統(tǒng)等貨運(yùn)管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，探索鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站智能化管理關(guān)鍵技術(shù)[3-5]。武漢局集團(tuán)公司持續(xù)深化貨運(yùn)增量行動(dòng)、推進(jìn)貨運(yùn)高質(zhì)量發(fā)展，但在鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站生產(chǎn)作業(yè)、安全防護(hù)、經(jīng)營(yíng)決策等方面較社會(huì)先進(jìn)物流園區(qū)仍有一定差距，貨場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)多采用“人工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)+手工系統(tǒng)錄入+紙質(zhì)單據(jù)存儲(chǔ)”的方式，存在信息自動(dòng)采集率較低、作業(yè)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控情況較差、協(xié)同作業(yè)難度較高等問(wèn)題，導(dǎo)致貨場(chǎng)生產(chǎn)成本較高、能耗較大，作業(yè)效率和設(shè)備整體利用率還有很大提升空間；安全防護(hù)多采用“人防為主、物防與技防為輔”的防護(hù)方式，過(guò)度依賴人員綜合素質(zhì)，監(jiān)控圖像智能識(shí)別、智能平交道口管理、智能出入管理、風(fēng)險(xiǎn)隱患預(yù)防預(yù)警等智能化安防手段缺失，難以有效規(guī)避安全風(fēng)險(xiǎn)；經(jīng)營(yíng)決策及生產(chǎn)優(yōu)化主要依托經(jīng)驗(yàn)判斷，調(diào)度指揮、計(jì)劃編制、效益效能管理等缺乏有效決策依據(jù)和數(shù)據(jù)支撐，鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站智能物流發(fā)展缺乏總體的頂層規(guī)劃，發(fā)展思路和目標(biāo)尚不清楚，物流營(yíng)銷、生產(chǎn)、安防、經(jīng)營(yíng)等場(chǎng)景的智慧化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)仍未得到有效解決[6-7]。

2 智能型物流體系架構(gòu)頂層設(shè)計(jì)

2.1 發(fā)展定位

圍繞湖北省努力開(kāi)創(chuàng)“建成支點(diǎn)、走在前列、譜寫(xiě)新篇”新局面，努力建設(shè)全國(guó)構(gòu)建新發(fā)展格局先行區(qū)，踐行交通強(qiáng)國(guó)鐵路先行歷史使命，充分發(fā)揮華中地區(qū)承接?xùn)|西、聯(lián)通南北的地理優(yōu)勢(shì)和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶鐵水聯(lián)運(yùn)的交通優(yōu)勢(shì)，著力建設(shè)服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略的支點(diǎn)、筑牢服務(wù)區(qū)域發(fā)展的基點(diǎn)、打造全國(guó)路網(wǎng)樞紐的節(jié)點(diǎn)。以“統(tǒng)籌規(guī)劃、集中研發(fā)、智能引領(lǐng)、逐步推廣”為思路，以系統(tǒng)建設(shè)、裝備創(chuàng)新、信息融合、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為重點(diǎn)，以滿足現(xiàn)場(chǎng)需求為宗旨，集成運(yùn)用5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等新興技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化、經(jīng)營(yíng)智能化、管理可視化、信息集成化，建設(shè)“便捷、暢通、綠色、集約、智慧、安全”的現(xiàn)代化鐵路物流體系，助力鐵路在綜合交通運(yùn)輸體系現(xiàn)代化建設(shè)中發(fā)揮重要作用。

2.2 研究意義

依托武漢局集團(tuán)公司貨運(yùn)場(chǎng)站區(qū)位優(yōu)勢(shì)和政策優(yōu)勢(shì)，以現(xiàn)場(chǎng)需求為導(dǎo)向，以集成創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，統(tǒng)籌規(guī)劃智能型貨場(chǎng)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)站內(nèi)一鍵式生產(chǎn)作業(yè)、一站式物流服務(wù)、一體化經(jīng)營(yíng)決策、一張圖安全防護(hù)，打造少人化、無(wú)人化、自動(dòng)化的鐵路物流作業(yè)場(chǎng)所，是武漢局集團(tuán)公司貨場(chǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)、驅(qū)動(dòng)武漢局集團(tuán)公司貨運(yùn)高質(zhì)量發(fā)展、深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、助力社會(huì)物流降本增效的必然要求。通過(guò)研究明確鐵路貨場(chǎng)智能化建設(shè)需求，研究貨場(chǎng)智能化發(fā)展戰(zhàn)略定位、布局方案和推進(jìn)路徑，搭建貨場(chǎng)智能化物流體系架構(gòu)，攻克貨場(chǎng)智能化生產(chǎn)和智能化管理關(guān)鍵技術(shù)，研究智能型貨場(chǎng)綜合管理平臺(tái)構(gòu)建方案，研究典型貨場(chǎng)智能化建設(shè)解決方案，為武漢局集團(tuán)公司貨運(yùn)場(chǎng)站智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展提供理論和技術(shù)支撐。

2.3 基本原則

為充分發(fā)揮各樞紐貨場(chǎng)功能優(yōu)勢(shì)，協(xié)同推進(jìn)智能化建設(shè)與貨場(chǎng)設(shè)備設(shè)施改造工程，應(yīng)按照優(yōu)先規(guī)劃、分步實(shí)施、緊盯需求、融合發(fā)展、創(chuàng)新建設(shè)、先進(jìn)實(shí)用、分場(chǎng)定策、重點(diǎn)突破的原則，開(kāi)展武漢局集團(tuán)公司貨場(chǎng)智能化規(guī)劃建設(shè)。

（1）優(yōu)先規(guī)劃，分步實(shí)施。武漢局集團(tuán)公司智能型貨場(chǎng)需要滿足區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的物流需求，按照物流需求規(guī)劃貨場(chǎng)的功能布局和設(shè)備配置，采用統(tǒng)一的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，對(duì)通信傳輸系統(tǒng)的使用情況進(jìn)行規(guī)范，為智能化貨場(chǎng)建設(shè)工作筑牢基礎(chǔ)。同時(shí)需要按貨場(chǎng)類別分步實(shí)施智能化貨場(chǎng)建設(shè)工作，選取試點(diǎn)逐步推廣，健全完善智能化貨場(chǎng)體系，逐步深化智能化功能在日常貨運(yùn)作業(yè)中的運(yùn)用，不斷提升貨場(chǎng)智能化水平。

（2）緊盯需求，融合發(fā)展。武漢局集團(tuán)公司貨場(chǎng)樞紐的智能化建設(shè)需要立足于內(nèi)部的專業(yè)運(yùn)作管理要求和外部的物流市場(chǎng)需求這2個(gè)方面，以生產(chǎn)作業(yè)、物流服務(wù)、經(jīng)營(yíng)管理、安全防護(hù)等方面的實(shí)際需求為導(dǎo)向，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)層面的可操作性，推進(jìn)智能化貨場(chǎng)規(guī)劃與建設(shè)扎實(shí)落地。同時(shí)需要打破鐵路貨運(yùn)信息化建設(shè)目前存在的信息不暢瓶頸，對(duì)信息暢通方面的需求予以充分重視，與貨主企業(yè)、海關(guān)港口、地方政府等主體進(jìn)行充分的信息溝通與交互，針對(duì)不同類型客戶存在的不同需求，提供具有差異性、獨(dú)特性的服務(wù)，形成云端智能型貨場(chǎng)樞紐平臺(tái)。

（3）創(chuàng)新建設(shè)，先進(jìn)實(shí)用。武漢局集團(tuán)公司貨場(chǎng)樞紐向智能型貨場(chǎng)轉(zhuǎn)型升級(jí)，需要在安全、效益、效率、服務(wù)等方面進(jìn)行高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量發(fā)展，在方式和技術(shù)上對(duì)鐵路貨場(chǎng)現(xiàn)有的生產(chǎn)作業(yè)、運(yùn)輸組織、經(jīng)營(yíng)管理、安全防護(hù)等方面進(jìn)行優(yōu)化與升級(jí)，構(gòu)建鐵路智能化貨場(chǎng)技術(shù)新體系。系統(tǒng)規(guī)劃、協(xié)同推進(jìn)，完成智能化貨場(chǎng)的軟件研發(fā)與硬件配置，是關(guān)鍵技術(shù)方案在業(yè)務(wù)操作方面實(shí)用性的體現(xiàn)。

（4）分場(chǎng)定策，重點(diǎn)突破。需要結(jié)合武漢局集團(tuán)公司各個(gè)貨場(chǎng)樞紐節(jié)點(diǎn)不同的功能定位和目前的發(fā)展環(huán)境，充分考慮貨場(chǎng)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)情況、作業(yè)環(huán)景復(fù)雜程度、智能技術(shù)成熟程度等多方面因素，綜合研究智能化建設(shè)在安全、效益、效率、服務(wù)等方面能夠發(fā)揮的作用，結(jié)合實(shí)際情況形成優(yōu)化策略，分級(jí)分類定制設(shè)計(jì)智能化建設(shè)方案，按照實(shí)施難易程度循序漸進(jìn)地做好試點(diǎn)及推廣，分步有序地推進(jìn)樞紐智能化建設(shè)。

2.4 組織架構(gòu)

為提供高質(zhì)量專業(yè)物流服務(wù)，實(shí)現(xiàn)物流組織一體化、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)少人化、安全防護(hù)可視化、客戶服務(wù)便捷化作業(yè)模式，提出基于數(shù)字化的鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站物流設(shè)備設(shè)施集中管理模式。其設(shè)計(jì)思路是以鐵路貨運(yùn)生產(chǎn)作業(yè)與管控平臺(tái)為載體，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)場(chǎng)站要素狀態(tài)信息數(shù)據(jù)采集、分析、共享功能，完成設(shè)備設(shè)施作業(yè)情況、貨場(chǎng)環(huán)境狀態(tài)的數(shù)字化，并以此為基礎(chǔ)，按照集中信息、集中崗位、集中管理的思路，推進(jìn)鐵路貨場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)集成管控模式，促進(jìn)貨場(chǎng)作業(yè)各環(huán)節(jié)狀態(tài)信息匯集聯(lián)動(dòng)，推進(jìn)鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站物流組織一體化、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)少人化、安全防護(hù)可視化、客戶服務(wù)便捷化，實(shí)現(xiàn)鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站服務(wù)質(zhì)量、運(yùn)營(yíng)效益、作業(yè)效率、安全水平的提升。武漢局集團(tuán)公司智能型鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站生產(chǎn)集成管控模式設(shè)計(jì)思路如圖1所示。

圖1 武漢局集團(tuán)公司智能型鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站生產(chǎn)集成管控模式設(shè)計(jì)思路Fig.1 Design concept of integrated management and control mode for intelligent railway freight yards in Wuhan Railway Group Company

信息方面，基于物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)物流狀態(tài)信息及時(shí)、準(zhǔn)確采集，武漢局集團(tuán)公司智能型鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站生產(chǎn)集成管控模式能夠暢通物流信息交互渠道，實(shí)現(xiàn)物流信息共享，對(duì)物流設(shè)備設(shè)施的運(yùn)作情況進(jìn)行全過(guò)程、全方位監(jiān)督盯控，重點(diǎn)解決由于物流信息采集不完整、傳輸不暢通導(dǎo)致在決策上出現(xiàn)失誤。崗位方面，武漢局集團(tuán)公司智能型鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站生產(chǎn)集成管控模式能夠解決各崗位現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)勞動(dòng)力配置不均勻問(wèn)題，積極推動(dòng)貨運(yùn)崗位“一崗多能”應(yīng)用推廣。管理方面，武漢局集團(tuán)公司智能型鐵路貨運(yùn)場(chǎng)站生產(chǎn)集成管控模式能夠有效推動(dòng)貨場(chǎng)內(nèi)倉(cāng)儲(chǔ)、裝卸、分撥、配送等作業(yè)環(huán)節(jié)無(wú)縫銜接，降低生產(chǎn)作業(yè)成本。

（1）設(shè)備設(shè)施配置。傳統(tǒng)貨運(yùn)作業(yè)常用的設(shè)備設(shè)施包括起重裝載機(jī)具、站臺(tái)叉車類小型運(yùn)輸機(jī)具、倉(cāng)庫(kù)雨棚類固定設(shè)施、安檢查危檢測(cè)設(shè)備等；現(xiàn)代化鐵路物流設(shè)備設(shè)施包括單元化集裝設(shè)備、自動(dòng)化裝卸設(shè)備、智能化分撥設(shè)備、中小型智能機(jī)器人等。

（2）信息采集匯總。通過(guò)各類傳感器設(shè)備，充分利用物聯(lián)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)，對(duì)貨場(chǎng)人員作業(yè)情況、裝卸設(shè)備運(yùn)行情況、貨場(chǎng)環(huán)境狀態(tài)情況等進(jìn)行全過(guò)程、全方位的信息采集與匯總。一是通過(guò)對(duì)溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、降雨情況、霧天情況、高溫情況、大氣壓強(qiáng)等外部自然環(huán)境情況進(jìn)行智能采集并匯總分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)不良天氣、危險(xiǎn)環(huán)境等情況進(jìn)行智能告警；二是通過(guò)對(duì)貨場(chǎng)中設(shè)備設(shè)施所產(chǎn)生的作業(yè)位置變化、裝載質(zhì)量變化、人員走行距離變化、貨物吊裝高度變化、車輛碰撞情況等內(nèi)部作業(yè)行為與狀態(tài)信息進(jìn)行智能采集并匯總分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)作業(yè)狀態(tài)的全過(guò)程、全方位實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（3）貨運(yùn)場(chǎng)站管控。由信息處理中心對(duì)貨運(yùn)場(chǎng)站設(shè)備設(shè)施所產(chǎn)生的各類狀態(tài)信息進(jìn)行統(tǒng)一匯總分析，并對(duì)采集到的信息進(jìn)行系統(tǒng)性處理，實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)輔助、遠(yuǎn)程作業(yè)輔助、管理決策輔助“三大輔助”功能。①安全防護(hù)輔助。通過(guò)貨運(yùn)場(chǎng)站信息可視化管理，實(shí)現(xiàn)防護(hù)信號(hào)監(jiān)控、道口實(shí)時(shí)防護(hù)、沖突提前研判等功能，從而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全防護(hù)起到輔助作用。②遠(yuǎn)程作業(yè)輔助。通過(guò)遠(yuǎn)程操作控制、低延時(shí)信息傳輸?shù)燃夹g(shù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端開(kāi)展安檢查危、裝卸盯控等，推動(dòng)傳統(tǒng)貨場(chǎng)作業(yè)模式向現(xiàn)代化物流業(yè)務(wù)一體化方向發(fā)展，優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程。③管理決策輔助。通過(guò)智能編制站內(nèi)引導(dǎo)、動(dòng)態(tài)管理箱區(qū)貨位、系統(tǒng)分派裝卸任務(wù)等方式，實(shí)現(xiàn)貨場(chǎng)運(yùn)營(yíng)管理一體化。

（4）場(chǎng)景應(yīng)用。以行業(yè)物流需求為導(dǎo)向，打造優(yōu)質(zhì)現(xiàn)代化物流服務(wù)品牌，積極拓展家用電器、化妝品、冷鏈運(yùn)輸食品、集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)等高端物流運(yùn)輸市場(chǎng)，提升鐵路貨場(chǎng)現(xiàn)代物流服務(wù)能力和綜合保障水平。

2.5 關(guān)鍵技術(shù)

2.5.1 貨場(chǎng)信息自動(dòng)采集傳輸技術(shù)

智能型貨場(chǎng)要素狀態(tài)信息自動(dòng)采集傳輸技術(shù)架構(gòu)主要包括節(jié)點(diǎn)層、設(shè)備層、技術(shù)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層5個(gè)部分。

（1）節(jié)點(diǎn)層指辦理裝卸、貨檢等傳統(tǒng)貨運(yùn)作業(yè)和現(xiàn)代物流業(yè)務(wù)的重要場(chǎng)所。通過(guò)建立貨運(yùn)節(jié)點(diǎn)層平臺(tái)，系統(tǒng)化管理鐵路貨運(yùn)節(jié)點(diǎn)資源，實(shí)現(xiàn)多節(jié)點(diǎn)信息以及各要素狀態(tài)的采集共享。

（2）設(shè)備層指貨運(yùn)節(jié)點(diǎn)層平臺(tái)內(nèi)配置的作業(yè)輔助設(shè)備、安全防護(hù)設(shè)備、信息采集設(shè)備和其他功能設(shè)備。作業(yè)輔助設(shè)備包括智能化安檢儀、集裝單元化用具、自動(dòng)化裝卸設(shè)備等。安全防護(hù)設(shè)備包括智能門(mén)禁、超偏載儀、電子圍欄、平交道口等。信息采集設(shè)備包括固定通信基站、車載定位裝置、溫濕度傳感器、視頻記錄儀等。其他功能設(shè)備包括消防設(shè)備、照明設(shè)備等。

（3）技術(shù)層指對(duì)鐵路貨場(chǎng)中各類要素狀態(tài)的信息進(jìn)行采集、傳輸、儲(chǔ)存所依托的技術(shù)。采集技術(shù)包括實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)、空間定位技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)傳感技術(shù)、射頻識(shí)別技術(shù)等。傳輸技術(shù)包括5G通信技術(shù)、光能通信技術(shù)、衛(wèi)星通信技術(shù)等。存儲(chǔ)技術(shù)包括數(shù)據(jù)云存儲(chǔ)技術(shù)、數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)技術(shù)、區(qū)塊鏈技術(shù)等。

（4）數(shù)據(jù)層指通過(guò)技術(shù)手段在鐵路貨場(chǎng)采集到的位置、作業(yè)、運(yùn)行、外觀、環(huán)境等狀態(tài)數(shù)據(jù)。位置狀態(tài)包括各種移動(dòng)裝備在不同場(chǎng)景中所產(chǎn)生的時(shí)空狀態(tài)數(shù)據(jù)。作業(yè)狀態(tài)包括裝載加固情況、施封完整度、吊裝高度、走行距離、脫軌器狀態(tài)等受現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員行為影響所產(chǎn)生的作業(yè)情況數(shù)據(jù)。運(yùn)行狀態(tài)包括速度、能耗、使用記錄等設(shè)備移動(dòng)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。外觀狀態(tài)包括車型、車號(hào)、箱號(hào)等直接觀測(cè)運(yùn)載工具所得到的外部狀態(tài)數(shù)據(jù)。環(huán)境狀態(tài)包括溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向、日照強(qiáng)度、降雨量等由設(shè)備所處環(huán)境產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。

（5）應(yīng)用層指智能型貨場(chǎng)要素狀態(tài)信息自動(dòng)采集傳輸技術(shù)在安全防護(hù)一體化、生產(chǎn)作業(yè)一體化、經(jīng)營(yíng)管理一體化中的應(yīng)用。安全防護(hù)一體化主要應(yīng)用于貨場(chǎng)進(jìn)出安全防護(hù)、平過(guò)道安全防護(hù)、防護(hù)信號(hào)布撤提醒、沖突險(xiǎn)情預(yù)警、應(yīng)急處置提示等場(chǎng)景。生產(chǎn)作業(yè)一體化主要應(yīng)用于貨物自動(dòng)交接、裝卸作業(yè)三檢、設(shè)備遠(yuǎn)程控制、智能貨物分揀、智能場(chǎng)內(nèi)搬運(yùn)等場(chǎng)景。經(jīng)營(yíng)管理一體化主要應(yīng)用于智能化人員調(diào)度、裝卸計(jì)劃編制排班、自動(dòng)路徑引導(dǎo)、經(jīng)營(yíng)效能預(yù)警、智能化箱區(qū)貨位管理等場(chǎng)景[4]。

2.5.2 智能貨物交接技術(shù)

（1）系統(tǒng)功能模塊。為便于客戶遠(yuǎn)程提報(bào)物品清單，探索鐵路貨物安檢查危作業(yè)系統(tǒng)與客戶物流系統(tǒng)(LIS)或客戶資源管理系統(tǒng)(ERP)對(duì)接，實(shí)現(xiàn)物品清單與客戶物流信息系統(tǒng)的信息化傳遞。以5G網(wǎng)絡(luò)通信環(huán)境為基礎(chǔ)，與鐵路貨物安檢查危管理監(jiān)督系統(tǒng)互聯(lián)互通，實(shí)現(xiàn)物品清單的信息化采集。鐵路貨物安檢查危作業(yè)系統(tǒng)以物品清單管理、客戶誠(chéng)信管理和正負(fù)清單數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，建立貨物安檢圖像識(shí)別、貨物外包裝識(shí)別、貨物質(zhì)量體積核對(duì)、安檢標(biāo)簽管理、安檢臺(tái)賬管理等功能模塊，提升鐵路貨物安檢查危作業(yè)信息化水平。

（2）信息流程設(shè)計(jì)。按照設(shè)計(jì)的貨物交接環(huán)節(jié)流程，以鐵路貨物安檢查危作業(yè)系統(tǒng)為載體，設(shè)計(jì)信息流傳遞過(guò)程，最終實(shí)現(xiàn)物品清單智能核對(duì)，為鐵路貨物裝載方案設(shè)計(jì)提供技術(shù)支撐。在保證物品清單采集質(zhì)量的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)嚴(yán)防夾帶危險(xiǎn)貨物和匿報(bào)品名現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量核對(duì)、體積核對(duì)、貨物品名核對(duì)等功能，為下一步混裝貨物裝車方案優(yōu)化提供技術(shù)與基礎(chǔ)支撐。

2.5.3 智能裝卸搬運(yùn)技術(shù)

軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)優(yōu)勢(shì)在于作業(yè)能力強(qiáng)，適應(yīng)集裝箱業(yè)務(wù)較為繁忙的鐵路集裝箱作業(yè)場(chǎng)站，雖然從全路來(lái)看，集裝箱正面吊配置數(shù)量更多，但業(yè)務(wù)量較大的鐵路物流基地均配置了軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)。此外，軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)的大小車運(yùn)行范圍受走行軌道限制，可以形成立方體作業(yè)空間，有利于自動(dòng)化設(shè)備定位。因此，相較于集裝箱正面吊，從技術(shù)層面，軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)作業(yè)及運(yùn)行范圍有明確界限，走行及作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化程度更高，更易于實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)程控制改造；從業(yè)務(wù)場(chǎng)景層面，軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)與智能化改造后的大需求、高效率、高能力的鐵路集裝箱作業(yè)場(chǎng)景更加匹配。

軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)智能遠(yuǎn)程控制核心思路為以攝像頭等傳感器代替司機(jī)感官，以自動(dòng)控制可編輯邏輯控制器(PLC)代替司機(jī)大腦，在精準(zhǔn)定位大車、小車、集裝箱、鐵路貨車、集卡等作業(yè)主體，并充分感知設(shè)備自身狀態(tài)機(jī)周邊作業(yè)狀態(tài)的前提下，對(duì)集裝箱搬運(yùn)及裝卸作業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化控制及遠(yuǎn)程控制，軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)智能遠(yuǎn)程控制示意圖如圖2所示。其中，軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)智能遠(yuǎn)程控制主要由自動(dòng)控制PLC實(shí)現(xiàn)，而信息采集主要可以分為對(duì)大車、小車、集裝箱、鐵路貨車、集卡等作業(yè)主體的相對(duì)絕對(duì)位置采集，主要用于集裝箱作業(yè)控制；對(duì)自身及周邊環(huán)境的感知技術(shù)用于確保作業(yè)過(guò)程中設(shè)備自身及周邊環(huán)境的安全；并通過(guò)遠(yuǎn)程控制手段實(shí)現(xiàn)人工對(duì)自動(dòng)作業(yè)過(guò)程的補(bǔ)充與干預(yù)。

圖2 軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)智能遠(yuǎn)程控制示意圖Fig.2 Intelligent remote control of rail-mounted container gantry crane

2.5.4 智能安檢查危技術(shù)

鐵路貨運(yùn)人工視檢或人工判圖工作強(qiáng)度大、作業(yè)人員專業(yè)性不強(qiáng)，缺乏有效技術(shù)手段支撐，導(dǎo)致夾帶、匿報(bào)危險(xiǎn)貨物行為的發(fā)生。強(qiáng)化貨物安全源頭控制，結(jié)合鐵路貨運(yùn)安全管理實(shí)際情況，建立以安檢查危設(shè)備為載體、智能識(shí)圖技術(shù)為輔助的安檢查危智能化管理系統(tǒng)，是滿足客戶對(duì)物流效率需求日益提高的必然要求。安檢查危智能化管理系統(tǒng)重點(diǎn)要實(shí)現(xiàn)對(duì)混裝貨物、零散貨物的安全卡控，建立完善的內(nèi)部作業(yè)制度，健全滿足需求的外部制約條件，將安檢作業(yè)貫穿于受理、交接、裝卸等裝車前各項(xiàng)流程之中，充分運(yùn)用AI智能識(shí)圖功能，結(jié)合人工檢查作業(yè)，建立人機(jī)結(jié)合的全新安檢查危工作模式，并對(duì)鐵路貨物安檢查危管理體系進(jìn)行健全完善，在鐵路貨物安檢查危作業(yè)流程上充分實(shí)現(xiàn)智能化作業(yè)，從源頭防止夾帶危險(xiǎn)貨物、匿報(bào)品名等問(wèn)題的發(fā)生。鐵路混裝貨物智能安檢查危管理體系架構(gòu)如圖3所示。

圖3 鐵路混裝貨物智能安檢查危管理體系架構(gòu)Fig.3 Architecture of intelligent safety inspection and hazard detection system for railway mixed cargo

2.5.5 智能場(chǎng)站管理技術(shù)

場(chǎng)站管理包括智能門(mén)閘、地理信息電子圍擋、無(wú)線射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)射頻識(shí)別物體管理、智能攝像頭及動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)檢測(cè)及跟蹤、智能路燈及能耗采集設(shè)備與場(chǎng)站三維管理等技術(shù)。

（1）智能門(mén)閘。智能門(mén)閘集車號(hào)識(shí)別、車型識(shí)別、車體外觀狀態(tài)識(shí)別、人員面部識(shí)別、人員身份信息采集、卡車稱重、偏載檢測(cè)于一體，嚴(yán)格卡控進(jìn)入車輛及人員。

（2）地理信息電子圍欄?；诘乩硇畔⑾到y(tǒng)的虛擬圍欄管理系統(tǒng)，在規(guī)劃階段確定圍欄范圍，采集圍欄范圍頂點(diǎn)坐標(biāo)，通過(guò)GIS算法形成虛擬圍欄空間。將虛擬圍欄空間與車輛進(jìn)行關(guān)聯(lián)，通過(guò)車輛上傳經(jīng)緯度實(shí)時(shí)判斷車輛是否進(jìn)入圍欄，并進(jìn)行報(bào)警。此外還可以通過(guò)電子圍欄記錄車輛進(jìn)出圍欄時(shí)間、停留時(shí)間等信息。相較于傳統(tǒng)的圍欄或電子圍欄，基于GIS的電子圍欄具備投資小、能耗低、改變圍欄范圍靈活、信息采集智能等特點(diǎn)。

（3）RFID射頻識(shí)別物體管理。在場(chǎng)站管理智能化應(yīng)用中，RFID主要用于設(shè)備及固定設(shè)施管理，通過(guò)將RFID芯片與設(shè)備進(jìn)行綁定，就可以通過(guò)RFID識(shí)別，進(jìn)而讀取設(shè)施設(shè)備信息及作業(yè)記錄。

（4）智能攝像頭及動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)檢測(cè)及跟蹤。智能攝像頭及動(dòng)態(tài)視頻目標(biāo)檢測(cè)及跟蹤技術(shù)為場(chǎng)站管理智能化解決方案中重要的信息采集手段，通過(guò)搭載環(huán)境識(shí)別(晝夜、氣候)及場(chǎng)景識(shí)別(出入口、作業(yè)場(chǎng)、道路)算法的高清攝像頭，采集攝像頭監(jiān)控范圍內(nèi)的視頻信息，運(yùn)用塊匹配法、光流估計(jì)法等算法，對(duì)目標(biāo)人臉、車牌號(hào)等信息進(jìn)行檢測(cè)識(shí)別，并運(yùn)用相似性度量算法、搜索算法等實(shí)現(xiàn)目標(biāo)跟蹤，以及目標(biāo)行為檢測(cè)，如是否佩戴安全頭盔，記錄目標(biāo)時(shí)空軌跡，并將目標(biāo)識(shí)別結(jié)果與歷史數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分析，可以得到該目標(biāo)信息，并在監(jiān)控界面實(shí)時(shí)展示，實(shí)時(shí)調(diào)出。

（5）智能路燈及能耗采集設(shè)備。場(chǎng)站管理系統(tǒng)對(duì)每個(gè)照明設(shè)施進(jìn)行身份編碼、定位，裝上智能控制終端后，基于地理信息實(shí)行統(tǒng)一可視化管理。借助終端集成的多種傳感器，通過(guò)窄帶物聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)，智慧照明云平臺(tái)可以依據(jù)時(shí)間、天氣、人流、車流等條件制定運(yùn)行方案，在滿足場(chǎng)站正常照明需求的同時(shí)，通過(guò)降低功率、智能開(kāi)關(guān)等方式實(shí)現(xiàn)按需照明。實(shí)時(shí)監(jiān)控每一盞燈的工作情況，主動(dòng)巡測(cè)智能路燈是否出現(xiàn)故障，并對(duì)故障燈及時(shí)進(jìn)行精準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn)定向維修；采用流程化手段，每日由監(jiān)控中心通過(guò)系統(tǒng)生成燈具故障報(bào)表下發(fā)到運(yùn)維部門(mén)，運(yùn)維部門(mén)根據(jù)故障報(bào)表進(jìn)行設(shè)施維修養(yǎng)護(hù)。

（6）場(chǎng)站三維管理技術(shù)。場(chǎng)站三維管理技術(shù)包括司機(jī)不下車出入場(chǎng)站、基于場(chǎng)站三維布局的APP引導(dǎo)、作業(yè)行為監(jiān)控記錄、設(shè)施設(shè)備智能管理、場(chǎng)站智能化安防管理、集中監(jiān)控管理、可視化數(shù)據(jù)分析等技術(shù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合武漢局集團(tuán)公司貨運(yùn)發(fā)展現(xiàn)狀，統(tǒng)籌分析當(dāng)前存在的問(wèn)題，針對(duì)性提出武漢局集團(tuán)公司貨場(chǎng)智能化需求和下一步發(fā)展方向。圍繞鐵路貨場(chǎng)智能化需求，根據(jù)武漢局集團(tuán)公司貨場(chǎng)功能定位、交通條件、裝卸作業(yè)等特點(diǎn)，架構(gòu)智能型物流體系，提出智能型貨場(chǎng)生產(chǎn)集成管控模式、智能型貨場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)信息自動(dòng)采集傳輸、貨場(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)智能化等具體方案，助力貨運(yùn)場(chǎng)站智能化轉(zhuǎn)型，促進(jìn)貨運(yùn)場(chǎng)站安全管理、作業(yè)效率、經(jīng)營(yíng)效益、供應(yīng)鏈管理全面升級(jí)，為推進(jìn)武漢局集團(tuán)公司貨運(yùn)場(chǎng)站高質(zhì)量發(fā)展提供理論和技術(shù)支撐。