張　琦，王　濤，陳　峰

（中國鐵道科學(xué)研究院　通信信號研究所，北京　100081）

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我國高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)存在的不足及解決對策

張琦，王濤，陳峰

（中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所，北京100081）

在分析高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)存在的基本參數(shù)標(biāo)定不準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)精度有待提高、監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行不夠穩(wěn)定、運(yùn)營數(shù)據(jù)未能充分利用及智能化水平有待提高等不足的基礎(chǔ)上，提出了基于運(yùn)營數(shù)據(jù)修訂基本運(yùn)行參數(shù)，采用高精度同步時(shí)鐘及高速網(wǎng)絡(luò)提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集精度，采用高可靠監(jiān)測設(shè)備并提高系統(tǒng)集成水平，挖掘運(yùn)營數(shù)據(jù)服務(wù)調(diào)度指揮，以及將數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識別與自然語音處理等技術(shù)應(yīng)用于調(diào)度指揮系統(tǒng)，提高決策智能化水平及人機(jī)交互性等解決措施，為我國高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)發(fā)展提供參考。

高速鐵路；調(diào)度指揮系統(tǒng)；智能化

1　引言

調(diào)度是鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的核心，負(fù)責(zé)組織各部門、各工種間協(xié)同工作，以安全、高效地完成客貨運(yùn)輸任務(wù)，是實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)的重要保障。調(diào)度指揮系統(tǒng)則是實(shí)現(xiàn)調(diào)度工作的重要功能系統(tǒng)，高速鐵路具有高速度、高密度、高安全性等特點(diǎn)，對調(diào)度指揮系統(tǒng)提出了更高的要求。雖然我國高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)在借鑒國外經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，通過自主研發(fā)實(shí)現(xiàn)了從無到有，取得了重大進(jìn)步，但仍存在一定不足，需進(jìn)一步完善。對現(xiàn)存問題的分析與解決對策的探討，有助于促進(jìn)我國高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)的完善與升級，以更好地服務(wù)于高速鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)。

2　我國高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)存在的問題

我國高速鐵路調(diào)度指揮在運(yùn)營初期除規(guī)章制度不完善、施工管理不規(guī)范、調(diào)度人員經(jīng)驗(yàn)不足等管理問題外［1-2］，調(diào)度指揮系統(tǒng)尚存在以下問題：

2.1基本運(yùn)行參數(shù)標(biāo)定不夠準(zhǔn)確

基本運(yùn)行參數(shù)是指揮高速列車運(yùn)行的基礎(chǔ)，運(yùn)行圖標(biāo)尺是重要參數(shù)之一，既有列車運(yùn)行圖標(biāo)尺標(biāo)定于試驗(yàn)條件［3］，列車運(yùn)行種類比較單一，運(yùn)行狀況較為理想。由于缺乏實(shí)踐檢驗(yàn)，尤其是大量、不同型號列車開行的運(yùn)營狀況，在線路開通運(yùn)營后，對某鐵路局管轄范圍內(nèi)調(diào)度指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中一段時(shí)期內(nèi)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，大量非停站列車車站到發(fā)時(shí)分與圖定到發(fā)時(shí)分存在差異，即：列車實(shí)際區(qū)間運(yùn)行時(shí)分與運(yùn)行圖標(biāo)尺存在差異。而對某一條線路區(qū)間運(yùn)行時(shí)分分布發(fā)現(xiàn)，不同車次在同一區(qū)間與運(yùn)行圖標(biāo)尺的偏差具有高度一致性。由此表明，我國高速鐵路運(yùn)行圖標(biāo)尺的標(biāo)定存在一定偏差，不僅給調(diào)度指揮工作帶來不便，也影響到高速鐵路準(zhǔn)點(diǎn)率水平。

2.2系統(tǒng)數(shù)據(jù)精度偏低

目前，我國高速鐵路在運(yùn)行圖鋪畫、車站到發(fā)時(shí)刻數(shù)據(jù)采集等工作中數(shù)據(jù)只能精確到分鐘，無法采集到更精確的數(shù)據(jù)。與日本高速鐵路車站到發(fā)時(shí)刻精確到秒相比，我國高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)精度還有較大提升空間。

2.3監(jiān)測設(shè)備運(yùn)行不夠穩(wěn)定

由于監(jiān)測設(shè)備（如風(fēng)速儀、雨量計(jì)、雪深計(jì)、異物侵限雙電網(wǎng)等）長期曝露在外，受雨、雪、大風(fēng)、氣溫等氣象的影響，監(jiān)測設(shè)備組件老化、損壞現(xiàn)象嚴(yán)重［4］，未能準(zhǔn)確監(jiān)測并傳輸環(huán)境信息，為高速鐵路列車安全運(yùn)行埋下隱患。其次，由于設(shè)備型號多、范圍跨度大，設(shè)備間尚存在集成、兼容等問題，設(shè)備誤報(bào)警現(xiàn)象時(shí)常出現(xiàn)，嚴(yán)重干擾了調(diào)度員的正常決策判斷。

2.4運(yùn)營數(shù)據(jù)未能有效利用

“大數(shù)據(jù)”一詞自2012年進(jìn)入公眾視野以來得到了廣泛關(guān)注，隨著它在商業(yè)領(lǐng)域的成功應(yīng)用并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益，“大數(shù)據(jù)”已滲透到社會經(jīng)濟(jì)中，并逐漸改變了人們的生活方式。為此，我國首次從國家層面制定大數(shù)據(jù)發(fā)展戰(zhàn)略，頒布“促進(jìn)大數(shù)據(jù)發(fā)展行動綱要”。我國高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集已涵蓋鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的全過程，且伴隨我國高速鐵路的運(yùn)營，調(diào)度指揮系統(tǒng)已積累大量運(yùn)營數(shù)據(jù)，但這些數(shù)據(jù)未能有效分析和挖掘，服務(wù)于調(diào)度指揮工作。

2.5調(diào)度指揮系統(tǒng)智能化水平有待提高

我國高速鐵路調(diào)度指揮的信息化、自動化水平取得了長足發(fā)展，但系統(tǒng)智能化水平仍需提高。調(diào)度工作中依靠人腦做大量決策，工作人員（尤其是列車調(diào)度工作人員）處于高度緊張狀態(tài)，在工作時(shí)間的后期，難免出現(xiàn)大腦疲勞情況，對調(diào)度決策極為不利。近年來，隨著“工業(yè)4.0”、“大數(shù)據(jù)”、“人工智能”等概念的提出，“智能化”一詞逐漸被廣泛關(guān)注。智能化是鐵路運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展方向，也是鐵路調(diào)度指揮的發(fā)展方向［5］，智能化能夠?qū)⒄{(diào)度人員從繁雜的決策工作中解脫出來，降低工作強(qiáng)度，提高調(diào)度決策的科學(xué)性。

3　高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)問題解決措施

3.1修正基本運(yùn)行參數(shù)

基本運(yùn)行參數(shù)是調(diào)度指揮工作開展的基礎(chǔ)，既有運(yùn)行參數(shù)采用測試列車標(biāo)定于線路投入運(yùn)營前，與實(shí)際運(yùn)營情況存在較大差異。建議基于調(diào)度指揮系統(tǒng)中已有的大量列車區(qū)間運(yùn)行數(shù)據(jù)，在剔除天氣、設(shè)備故障、突發(fā)事件等因素影響下異常數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，通過數(shù)據(jù)分析，明確列車區(qū)間運(yùn)行時(shí)分偏離特性，以此修正運(yùn)行圖標(biāo)尺，使大多數(shù)列車區(qū)間運(yùn)行時(shí)分能夠與運(yùn)行圖標(biāo)尺對齊，提高列車區(qū)間運(yùn)行時(shí)分的精確水平。

3.2提高調(diào)度指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)精確性

提高調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)精確度首先需要高精度同步時(shí)鐘。目前，我國高速鐵路通信系統(tǒng)時(shí)鐘同步工作主要依賴于鐵通公司2001年建設(shè)的數(shù)字同步網(wǎng)［5］，已不能滿足高速鐵路時(shí)鐘同步需求，建議首先采用高精度、高可靠性時(shí)鐘同步設(shè)備，為計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、列控、軌道電路、GSMR無線通訊、安全防災(zāi)監(jiān)測等系統(tǒng)設(shè)備提供統(tǒng)一時(shí)鐘信息，并將之納入高速鐵路統(tǒng)一時(shí)鐘同步系統(tǒng)。其次，采用高速、寬帶通信設(shè)備，提高數(shù)據(jù)傳輸速率，降低系統(tǒng)通信延時(shí)，以提高高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集精度及實(shí)時(shí)性。

3.3提高監(jiān)測設(shè)備可靠性與集成度

監(jiān)測設(shè)備由于長期曝露在外界，雨雪大風(fēng)溫度等氣象條件造成的破損、老化問題不可避免，針對這一問題，一方面，建議采用高可靠性戶外檢測設(shè)備，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性；另一方面，建議加強(qiáng)戶外監(jiān)測設(shè)備巡檢，一旦發(fā)現(xiàn)破損或工作不正常立即更換。對于設(shè)備兼容及集成問題，建議在高速鐵路維修天窗時(shí)間，加強(qiáng)監(jiān)測設(shè)備聯(lián)調(diào)聯(lián)試測試，以解決設(shè)備兼容問題，提高設(shè)備集成水平。

3.4挖掘運(yùn)營數(shù)據(jù)服務(wù)調(diào)度指揮

充分利用已有調(diào)度系統(tǒng)數(shù)據(jù)，為調(diào)度指揮工作提供決策參考。如對于計(jì)劃調(diào)度，通過分析與挖掘調(diào)度系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)（主要包括列車運(yùn)行、動車組運(yùn)用、動車組檢修、乘務(wù)、供電、綜合維修等）與計(jì)劃數(shù)據(jù)（包括基本計(jì)劃和實(shí)施計(jì)劃）的偏離規(guī)律及分布，為各項(xiàng)計(jì)劃編制提供參考；對于列車調(diào)度，通過分析與挖掘影響列車運(yùn)行的異常條件（氣候條件、設(shè)備故障、突發(fā)情況等）規(guī)律分布，結(jié)合列車調(diào)度工作崗位規(guī)章制度，為列車運(yùn)行調(diào)整提供決策參考。對于動車調(diào)度、供電調(diào)度等，可通過挖掘動車組運(yùn)用及調(diào)整數(shù)據(jù)、供電系統(tǒng)技術(shù)狀態(tài)數(shù)據(jù)，結(jié)合動車組修程修制及供電能力，對動車組交路調(diào)整、供電設(shè)備預(yù)警提供決策支持。

3.5提高高速鐵路調(diào)度指揮智能化水平

適應(yīng)智能化發(fā)展趨勢，在調(diào)度系統(tǒng)功能性完備的基礎(chǔ)上，注重向智能化方向發(fā)展。如將數(shù)據(jù)挖掘、機(jī)器學(xué)習(xí)與模式識別等技術(shù)應(yīng)用于高速鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的知識推理與記憶能力，基于整合各子系統(tǒng)運(yùn)營數(shù)據(jù)與各項(xiàng)調(diào)度規(guī)章制度數(shù)據(jù)，對系統(tǒng)進(jìn)行自學(xué)習(xí)和自適應(yīng)訓(xùn)練，為調(diào)度指揮工作中出現(xiàn)的氣象異常、設(shè)備故障、突發(fā)事件等情況做出智能輔助決策，改變調(diào)度員依靠人腦決策的現(xiàn)狀，提高決策的科學(xué)性與智能化水平。同時(shí)，將自然語音處理技術(shù)應(yīng)用于高速鐵路調(diào)度指揮，提高人機(jī)交互的友好性，改變以往調(diào)度員發(fā)布調(diào)度命令或進(jìn)行運(yùn)行調(diào)整時(shí)手工輸入的低效率方式。

4　結(jié)論

與日、德、法等國家相比，我國高速鐵路運(yùn)營時(shí)間較短，調(diào)度系統(tǒng)在完善程度、運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)、智能化水平等方面尚存在一定差距，這就需要我們在調(diào)度指揮系統(tǒng)運(yùn)營過程中，總結(jié)存在的不足，研究改進(jìn)措施，并付諸實(shí)施，使我國高速鐵路調(diào)度指揮盡快達(dá)到國際先進(jìn)水平。

［1］連奇巍.加強(qiáng)高速鐵路調(diào)度指揮安全性的思考［J］.鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2016，37（6）：10-13.

［2］郭風(fēng)東，李濤.高速鐵路調(diào)度指揮安全保障體系的探討［J］.鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2011，33（9）：28-30.

［3］凌熙，王瑤.高速鐵路區(qū)間運(yùn)行時(shí)分測試的統(tǒng)計(jì)分析方法研究［J］.鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2012，34（9）：85-89.

［4］吳健.哈大高鐵防災(zāi)安全監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)用中存在的問題及建議［J］.哈爾濱鐵道科技，2015，（3）：19-21.

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Inadequacy and Countermeasures of High-speed Railway Dispatching and Command System of China

Zhang Qi，Wang Tao，Chen Feng
（Signal Communication Research Institute， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China）

In this paper， on the basis of an analysis of the inadequacies of the high-speed railway dispatching and command system ofChina， we proposed a series of countermeasures， including modifying the basic operation parameters based on running data， using highprecisionsynchronized clock and high- speed internet connection to improve the data accuracy of the system， adopting high- reliabilitymonitoring equipment， improving system integration level， mining the operational data to serve the dispatching and command processes，applying such technologies as data mining， machine learning， modal identification and natural speech processing， etc.， in the dispatching andcommand system， and improving the intelligent decision-making level and human-machine interactivity of the system， etc.

high-speed railway； dispatching and command system； intelligent

U292.4

A

1005-152X（2016）08-0025-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.08.007

2016-07-07

張琦，男，中國鐵道科學(xué)研究院通信信號研究所研究員，研究方向：列車運(yùn)行指揮及控制。