徐承禹，崔艷萍

（1.太原鐵路局 信息技術(shù)處，山西 太原 030013；2.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院 運(yùn)輸及經(jīng)濟(jì)研究所，北京 100081）

充分利用現(xiàn)有鐵路信息化建設(shè)成果，全面實(shí)現(xiàn)對(duì)鐵路列車、機(jī)車、車輛、貨物的實(shí)時(shí)管理和追蹤，符合鐵路精細(xì)化生產(chǎn)組織的需要，是鐵路信息化在運(yùn)輸組織中的核心目標(biāo)，也是鐵路實(shí)行貨運(yùn)電子商務(wù)、提升服務(wù)質(zhì)量的重要前提。

1 貨車追蹤及現(xiàn)車管理現(xiàn)狀

目前，我國(guó)鐵路基于車站報(bào)告的全路貨車動(dòng)態(tài)追蹤管理信息系統(tǒng)已經(jīng)投入使用，可以為運(yùn)輸組織及車輛管理部門提供查詢機(jī)車、車輛的軌跡信息，以及鐵路局范圍內(nèi)的現(xiàn)車保有量信息和分界口出入車信息等功能，在一定程度上為客戶提供了貨車、貨物追蹤服務(wù)。但是，由于該系統(tǒng)是基于車號(hào)識(shí)別信息與確報(bào)的匹配后獲得的貨車軌跡數(shù)據(jù)，而車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)僅部署在編組站、區(qū)段站、分界口，因此系統(tǒng)也只能實(shí)現(xiàn)大節(jié)點(diǎn)的追蹤服務(wù)。

掌握各車站的現(xiàn)車是調(diào)度指揮的重要工作，由于在現(xiàn)有車站系統(tǒng)中采用人工確認(rèn)列車的到達(dá)和出發(fā)，也造成現(xiàn)車數(shù)據(jù)的不準(zhǔn)確。總體而言，目前貨車追蹤及現(xiàn)車管理的不足之處體現(xiàn)在 3 個(gè)方面。

（1）實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性有待提高。難以準(zhǔn)確掌握所有列車的運(yùn)行狀態(tài)、準(zhǔn)確位置、編組情況，所有機(jī)車的運(yùn)用狀態(tài)、位置、走行公里、故障情況，以及車輛的重車去向、空車分布、現(xiàn)車分布、運(yùn)用狀態(tài)、檢修情況、車流分布。

（2）貨物的實(shí)時(shí)追蹤無(wú)法實(shí)現(xiàn)。缺乏準(zhǔn)確定位，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)貨物的實(shí)時(shí)追蹤，難以為貨主提供高品質(zhì)的服務(wù)。

（3）無(wú)法實(shí)現(xiàn)列車的安全實(shí)時(shí)檢測(cè)。由于缺乏車—地雙向數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)車載安全設(shè)備的實(shí)時(shí)檢測(cè)、遠(yuǎn)程報(bào)警及診斷，為鐵路的安全運(yùn)營(yíng)提供安全保障。

2 貨車實(shí)時(shí)追蹤及現(xiàn)車管理原理

近年來(lái)，地理信息技術(shù)(GIS)、GPS 衛(wèi)星定位技術(shù)、“北斗”衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)迅速發(fā)展，為列車提供了準(zhǔn)確定位的手段；GPRS、WCDMA、TD-SCDMA等移動(dòng)無(wú)線傳輸網(wǎng)絡(luò)在傳輸速度上為車—地雙向數(shù)據(jù)傳輸通訊提供了保障，鐵道部已經(jīng)在全路范圍內(nèi)成功實(shí)施了網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)，使鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)網(wǎng)與外部互聯(lián)網(wǎng)之間形成高速、安全的傳輸通道。因此，采用機(jī)車車載設(shè)備與地面的實(shí)時(shí)信息交換，實(shí)現(xiàn)列車、機(jī)車的實(shí)時(shí)定位和追蹤，通過(guò)列車編組的電子化及列車到達(dá)和出發(fā)的自動(dòng)觸發(fā)，實(shí)現(xiàn)對(duì)貨車、貨物的追蹤及現(xiàn)車管理。根據(jù)貨車追蹤管理方式，稱之為“基于 3G(GPRS、GPS、GIS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車、貨車實(shí)時(shí)追蹤及現(xiàn)車管理”。

以信息資源高度共享、投資最小、效益最大為原則，基于 3G 技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車、貨車實(shí)時(shí)追蹤及現(xiàn)車管理的思路是：在每臺(tái)機(jī)車上安裝一套以基于移動(dòng)通訊技術(shù)和衛(wèi)星定位技術(shù)、擴(kuò)展性好的信息處理、傳輸設(shè)備，在設(shè)備上安裝應(yīng)用系統(tǒng)，通過(guò)無(wú)線 3G 網(wǎng)絡(luò)、經(jīng)過(guò)鐵路網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)，定時(shí)或按需向位于鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)網(wǎng)內(nèi)的地面系統(tǒng)傳輸列車位置、機(jī)車運(yùn)用、運(yùn)行狀態(tài)、車輛編組、機(jī)車乘務(wù)員超勞預(yù)警等信息，經(jīng)過(guò)功能擴(kuò)展，傳回線路、接觸網(wǎng)等其他信息。另外，在有作業(yè)的車站新增列車到發(fā)處理系統(tǒng)，采用 IC 卡或移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備與機(jī)車交換列車編組信息，實(shí)現(xiàn)機(jī)車與車站系統(tǒng)編組的自動(dòng)核對(duì)與車輛檢修或貨車的加入、剔除；結(jié)合現(xiàn)有調(diào)度系統(tǒng)、車站現(xiàn)在車系統(tǒng)、車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)、確報(bào)系統(tǒng)、貨票等各系統(tǒng)，鐵路局級(jí)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)負(fù)責(zé)加工和處理車站傳回的列車到發(fā)等相關(guān)信息，以及機(jī)車傳回的機(jī)車、列車編組及其他監(jiān)控信息，形成包含列車、機(jī)車、車輛等狀態(tài)信息、位置信息、運(yùn)用信息的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)、歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，真正實(shí)現(xiàn)列車、機(jī)車、車輛、貨物的實(shí)時(shí)追蹤及管理，切實(shí)提高調(diào)度指揮、運(yùn)輸組織、運(yùn)營(yíng)管理現(xiàn)代化水平，為建立貨運(yùn)電子商務(wù)平臺(tái)提供支撐，實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸效益最大化。

3 各種貨車追蹤管理方式的比較

3.1 貨車追蹤方式

目前，通過(guò)整合現(xiàn)有系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)追蹤管理的方式有5 種。

（1）利用車號(hào)識(shí)別和確報(bào)的匹配實(shí)現(xiàn)追蹤。目前，實(shí)現(xiàn)貨車追蹤采用車號(hào)識(shí)別數(shù)據(jù)與預(yù)確報(bào)數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配的方法，追蹤數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。但是，采用這種方式追蹤，報(bào)告信息點(diǎn)不密集，只能實(shí)現(xiàn)大節(jié)點(diǎn)追蹤，無(wú)法及時(shí)反映實(shí)際的車輛位置狀態(tài)、運(yùn)用狀態(tài)，投入產(chǎn)出效率低[1]。

（2）利用紅外線的車號(hào)識(shí)別功能與確報(bào)的匹配實(shí)現(xiàn)追蹤。為增加車號(hào)識(shí)別信息的采集點(diǎn)，可以將紅外線設(shè)備作為貨車追蹤設(shè)備的擴(kuò)充部分。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是追蹤粒度更小，缺點(diǎn)是紅外線設(shè)備不都具備車號(hào)識(shí)別功能，即使識(shí)別功能具備，由于報(bào)文丟失、重復(fù)報(bào)文、報(bào)文不全等原因存在，使得數(shù)據(jù)處理非常復(fù)雜，與大節(jié)點(diǎn)追蹤一樣無(wú)法及時(shí)反映車輛位置狀態(tài)、運(yùn)用狀態(tài)。

（3）基于分界口、編組站的到發(fā)貨物列車和編組內(nèi)容自動(dòng)校驗(yàn)和前臺(tái)人工校驗(yàn)、確認(rèn)，以及調(diào)度所貨物列車甩掛計(jì)劃相結(jié)合的方式，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)車管理和貨車追蹤。廣州鐵路(集團(tuán))公司基于上述方式實(shí)現(xiàn)了鐵路局管內(nèi)的現(xiàn)車管理及貨車追蹤。優(yōu)點(diǎn)是比較準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了貨車分布的推算，缺點(diǎn)是無(wú)法掌握機(jī)車狀況，欠缺數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)性，人工核對(duì)因素增加了數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的幾率[2]。

（4）基于 TDCS、CTC 調(diào)度指揮系統(tǒng)與確報(bào)系統(tǒng)、現(xiàn)車系統(tǒng)的自動(dòng)數(shù)據(jù)分析實(shí)現(xiàn)貨車分布、貨車追蹤。優(yōu)點(diǎn)是在不增加投入的情況下實(shí)現(xiàn)現(xiàn)車管理的輔助決策，缺點(diǎn)是由于各系統(tǒng)間數(shù)據(jù)格式、內(nèi)容不完全一致，數(shù)據(jù)分析復(fù)雜，信息點(diǎn)少，造成追蹤數(shù)據(jù)不確切，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性差。

（5）基于 3G(GPRS、GPS、GIS)技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車、貨車實(shí)時(shí)追蹤及現(xiàn)車管理方式。

3.2 各追蹤方式比較

比較上述 5 種追蹤方式，如表1 所示。從表1 可以看出，基于 3G 技術(shù)實(shí)現(xiàn)列車、貨車實(shí)時(shí)追蹤的方式能夠有效實(shí)現(xiàn)列車精確定位和對(duì)列車、機(jī)車、車輛、貨物的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并且系統(tǒng)可擴(kuò)展性好，數(shù)據(jù)正確性高，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，相比其他 4 種追蹤方式，優(yōu)勢(shì)明顯。

表1 5 種追蹤方式比較表

4 總體框架與功能構(gòu)成

該系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)不僅以貨車追蹤為目標(biāo)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)車的管理、追蹤，實(shí)現(xiàn)列車的運(yùn)行監(jiān)控、車—地命令交互、應(yīng)急通話，以及乘務(wù)員超勞預(yù)警，并且實(shí)現(xiàn)接觸網(wǎng)檢測(cè)、線路檢測(cè)、貨物監(jiān)控等功能。因此，該系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)轉(zhuǎn)涉及到鐵路調(diào)度、機(jī)務(wù)、電務(wù)、車務(wù)、車輛、信息等各業(yè)務(wù)部門，甚至涉及到鐵路局與鐵道部、鐵路局與鐵路局之間的協(xié)調(diào)，為鐵路運(yùn)營(yíng)管理提供信息支撐。系統(tǒng)總體框架如圖1 所示。

在總體框架中，包括了車—地雙向信息統(tǒng)一傳輸平臺(tái)(包括內(nèi)外網(wǎng))、車載綜合應(yīng)用平臺(tái)、運(yùn)輸信息數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，列車追蹤信息綜合應(yīng)用平臺(tái)(分為鐵路局、鐵道部 2 個(gè)級(jí)別)、以及車站列車信息處理系統(tǒng)等部分，其功能如表2 所示。

5 技術(shù)要點(diǎn)

5.1 建立統(tǒng)一的路網(wǎng)拓?fù)鋱D

判斷運(yùn)行中的列車位置信息是處理車地?cái)?shù)據(jù)時(shí)的必需過(guò)程，由于通過(guò)定位坐標(biāo)判斷列車處于路網(wǎng)位置(鐵路局、車站或區(qū)間)，增加了判斷的復(fù)雜性，只要從機(jī)車車載系統(tǒng)中獲取當(dāng)前場(chǎng)站、進(jìn)出站信號(hào)機(jī)、當(dāng)前公里標(biāo)信息及線路信息即可進(jìn)行判斷，而且利用LKJ 信號(hào)觸發(fā)，能真實(shí)反映列車的到達(dá)出發(fā)等實(shí)際運(yùn)行情況，排除人為原因造成的不準(zhǔn)確性。為使各鐵路局的系統(tǒng)都能夠正確分析處理車—地?cái)?shù)據(jù)，需要建立全路統(tǒng)一的路網(wǎng)拓?fù)鋱D，如圖2 所示。圓表示車站或站場(chǎng)，是行車的每個(gè)節(jié)點(diǎn)，箭頭表示下行方向，所有節(jié)點(diǎn)之間用下行方向表示，而且節(jié)點(diǎn)名稱應(yīng)與調(diào)度CTC、TDCS 系統(tǒng)、車載 LKJ 數(shù)據(jù)一致。

圖1 鐵路貨車實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)總體框架

表2 鐵路貨車實(shí)時(shí)追蹤系統(tǒng)功能構(gòu)成

圖2 路網(wǎng)拓?fù)涫疽鈭D

5.2 狀態(tài)印證機(jī)制和數(shù)據(jù)交換機(jī)制

5.2.1 機(jī)車與車站

按照規(guī)定，當(dāng)貨物列車編組變化時(shí)，車站需要給司機(jī)提交列車編組單(運(yùn)統(tǒng)一)，系統(tǒng)將編組單進(jìn)行電子化，在車站交給司機(jī)紙質(zhì)編組單的同時(shí)，用IC卡(支持移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì))將編組信息提交給司機(jī)，由司機(jī)將編組信息更新到車載綜合應(yīng)用系統(tǒng)中。編組信息包括車號(hào)、車種、空重、自重、載重、貨票號(hào)、發(fā)站、到站、收貨人等，為車輛追蹤、定位提供基礎(chǔ)信息。在列車運(yùn)行中，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將列車編組發(fā)到前方車站。當(dāng)列車在車站有編組或甩掛等作業(yè)時(shí)，司機(jī)在交給車號(hào)員(或其他崗位)編組單和貨票時(shí)，同時(shí)用 IC卡(或移動(dòng)存儲(chǔ)介質(zhì))下載編組順序，并且交給車站人員，由車站人員在“車站列車信息處理系統(tǒng)”中核對(duì)，提供自動(dòng)對(duì)比功能，減少人工核對(duì)車號(hào)的工作。為避免由于人為原因造成列車編組的錯(cuò)誤，當(dāng)“路局級(jí)列車追蹤信息綜合應(yīng)用平臺(tái)”通過(guò)對(duì)比車號(hào)識(shí)別系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)有錯(cuò)誤時(shí)，自動(dòng)會(huì)給前方車站發(fā)送列車編組錯(cuò)誤告警，提醒車站及時(shí)修正編組的錯(cuò)誤。

5.2.2 機(jī)車與鐵路局

機(jī)車定時(shí)或者按照要求向地面報(bào)告狀態(tài)信息、運(yùn)行信息，如機(jī)車運(yùn)用狀態(tài)、列車運(yùn)行狀態(tài)、定位信息、乘務(wù)信息、車次信息、速度信息、運(yùn)行前后方節(jié)點(diǎn)、線路信息等；當(dāng)列車到達(dá)某站時(shí)報(bào)告到達(dá)信息，當(dāng)列車出發(fā)時(shí)報(bào)告出發(fā)信息、編組信息、運(yùn)行前后方節(jié)點(diǎn)、線路信息等；另外，根據(jù)需要報(bào)告其他信息。

5.2.3 車站與鐵路局

“車站列車信息處理系統(tǒng)”通過(guò)基于服務(wù)的、以事件驅(qū)動(dòng)的、基于 SOA 架構(gòu)的更新代理，實(shí)現(xiàn)與鐵路局“列車追蹤信息綜合應(yīng)用平臺(tái)”的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)交換，如列車預(yù)告信息、列車編組信息、編組錯(cuò)誤信息、列車到達(dá)出發(fā)信息(雙向傳輸、相互印證)、現(xiàn)車信息、車輛檢修剔除或加入等信息。列車與車站的信息交換及車站與鐵路局的信息交換互為補(bǔ)充、相互印證、相互完善，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和及時(shí)性。

5.2.4 鐵路局與鐵道部

各鐵路局與鐵道部之間通過(guò)采用基于 SOA 架構(gòu)的數(shù)據(jù)同步技術(shù)的更新代理實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)同步，當(dāng)鐵路局級(jí)數(shù)據(jù)變化時(shí)，鐵路局級(jí)系統(tǒng)會(huì)及時(shí)將變化信息提交到鐵道部級(jí)系統(tǒng)，鐵道部級(jí)系統(tǒng)更新后，為保障各鐵路局?jǐn)?shù)據(jù)的及時(shí)性、準(zhǔn)確性，鐵道部級(jí)系統(tǒng)又會(huì)將變化反饋到相關(guān)鐵路局，可以防止部分鐵路局因車—地通道故障造成的數(shù)據(jù)更新延遲。

5.3 車—地?cái)?shù)據(jù)交換通道互備

利用各鐵路局網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)實(shí)現(xiàn)車—地?cái)?shù)據(jù)交換通道的互備。網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)的實(shí)施為車地?cái)?shù)據(jù)雙向傳輸提供了先進(jìn)、安全、高速的傳輸通道。各鐵路局配屬機(jī)車上的車載系統(tǒng)只需要訪問(wèn)本鐵路局的外網(wǎng)通訊服務(wù)器，即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳遞。作為備份通道，當(dāng)本鐵路局網(wǎng)絡(luò)安全平臺(tái)發(fā)生故障時(shí)，車載設(shè)備可以通過(guò)鄰局的外網(wǎng)通訊服務(wù)器實(shí)現(xiàn)與鐵路企業(yè)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)器的數(shù)據(jù)交換，通訊通道的互備可以有效提高系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

6 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)建成后將對(duì)鐵路運(yùn)輸起到重要的作用，主要體現(xiàn)在以下 4 個(gè)方面。

（1）提高調(diào)度、運(yùn)輸組織水平。通過(guò)此系統(tǒng)，能夠?qū)崟r(shí)掌握多項(xiàng)信息：①及時(shí)掌控列車的運(yùn)行情況，如實(shí)時(shí)運(yùn)行速度、位置、操縱狀態(tài)跟蹤，實(shí)時(shí)掌握列車編組、列車質(zhì)量狀態(tài)情況；②掌控機(jī)車的運(yùn)用情況，如機(jī)車的分布及運(yùn)用狀態(tài)、機(jī)車設(shè)備的遠(yuǎn)程診斷、警報(bào)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，加強(qiáng)各級(jí)調(diào)度指揮部門與機(jī)車的聯(lián)系通道，通過(guò)向司機(jī)下達(dá)指令和應(yīng)急通話，指導(dǎo)司機(jī)正確操縱機(jī)車和針對(duì)突發(fā)情況的應(yīng)急處理，建立事故救援快速反應(yīng)機(jī)制；③能夠掌控貨車的分布情況，可以實(shí)時(shí)掌握每一時(shí)刻全路貨車的分布情況、車輛的空重狀態(tài)、車種的分布情況，以及未來(lái)時(shí)段即將到達(dá)某范圍或車站的重空車輛數(shù)量，為組織裝卸車，加快車輛周轉(zhuǎn)，提高車輛利用率、縮短貨車周轉(zhuǎn)時(shí)間提供信息；掌握分界口重空車流、車站車流去向，為更好地編制重空調(diào)整計(jì)劃、更合理地進(jìn)行車流調(diào)整提供可靠的依據(jù)；④真正解決司機(jī)乘務(wù)員超勞問(wèn)題，解決機(jī)務(wù)段手工錄入司機(jī)報(bào)單，解決機(jī)車指標(biāo)的手工統(tǒng)計(jì)分析。

（2）提高運(yùn)輸效率，減員增效。由于大大減少車號(hào)員抄車、核對(duì)現(xiàn)車的工作量，可以提高行車組織效率，甚至可以設(shè)置兼職車號(hào)員，真正達(dá)到減員增效的目的。

（3）提高客戶服務(wù)質(zhì)量，增強(qiáng)鐵路競(jìng)爭(zhēng)力。真正實(shí)現(xiàn)貨車、貨物實(shí)時(shí)追蹤，準(zhǔn)確反映貨物及車輛的實(shí)時(shí)位置和運(yùn)行軌跡，既為運(yùn)輸組織和指揮提供實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的信息，也可為貨主提供所運(yùn)貨物的當(dāng)前位置信息和預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間等信息。

（4）提高運(yùn)輸安全保障能力。為安全應(yīng)用系統(tǒng)、救援系統(tǒng)、應(yīng)急指揮系統(tǒng)提供詳實(shí)準(zhǔn)確的位置信息、地理信息、環(huán)境信息，為智能鐵路安全保障體系提供技術(shù)支撐。

[1]王慶文，岳雪梅，潘紅芹. 鐵路貨車動(dòng)態(tài)追蹤管理信息系統(tǒng)總體方案的研究[J]. 鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005，14(7)：111-113.

[2]曾長(zhǎng)云. 鐵路局現(xiàn)車管理和貨車追蹤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2006，15(9)：21-23.