孟靈全，宋宇

（1.中國鐵路武漢局集團有限公司襄陽北車站，湖北襄陽 441058；2.中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司通信信號研究所，北京 100081）

1 SAM系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

編組站綜合自動化（SAM）系統(tǒng)是集計算機軟件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、運輸調(diào)度技術(shù)、自動化技術(shù)、管理技術(shù)等技術(shù)手段于一體，以信息整合、完善、流暢與共享為核心，以“局站融合”“管控結(jié)合”“運管維一體化”為目標(biāo)，強化鐵路運輸計劃、調(diào)度管理智能化，實現(xiàn)鐵路運輸生產(chǎn)指揮體系信息化的大型綜合系統(tǒng)［1］，已在全路14個大中型編組站投入應(yīng)用。

近年來，隨著中國國家鐵路集團有限公司貨運體制改革的不斷深入和鐵路信息化建設(shè)的穩(wěn)步推進，各大編組站對于SAM系統(tǒng)功能升級的需求越來越強烈，主要反映在以下3個方面：

（1）系統(tǒng)覆蓋范圍需要擴展到機務(wù)段。SAM系統(tǒng)的覆蓋范圍僅局限在車站，沒有把機務(wù)段納入管理和控制［2］。SAM系統(tǒng)與機務(wù)段運用安全管理信息系統(tǒng)之間雖然具備信息交互功能，但該信息接口僅實現(xiàn)了信息分享，沒有實現(xiàn)信息互動，信息發(fā)生變化時不僅不能自動通知對方，而且需要人工盯控并人工轉(zhuǎn)錄到各自系統(tǒng)中，工作量大且容易出錯。

（2）系統(tǒng)的自動化控制功能強大，但自動化調(diào)度功能還需提高。SAM系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和信息系統(tǒng)2部分組成，控制系統(tǒng)提供了強大的進路自動控制、駝峰溜放自動控制、編尾停車器自動控制、調(diào)機安全自動防護、機車車輛自動跟蹤、設(shè)備狀態(tài)自動監(jiān)測功能；信息系統(tǒng)雖然具備調(diào)度指揮、現(xiàn)車管理、貨運管理和統(tǒng)計分析功能，但每個作業(yè)環(huán)節(jié)都需要人工確認(rèn)，過于繁瑣。信息系統(tǒng)與控制系統(tǒng)在自動化程度上不匹配，使得SAM系統(tǒng)自動化仍然停留在子系統(tǒng)自動化的層面上，對調(diào)度員和值班員勞動強度的改善作用不明顯［3］。

（3）系統(tǒng)對現(xiàn)場特殊需求的滿足程度不夠。由于歷史原因，各編組站在建設(shè)SAM系統(tǒng)之前普遍都建設(shè)了一些本地化的信息系統(tǒng)，這些本地化信息系統(tǒng)除通用的運輸生產(chǎn)功能外，幾乎都有針對該站特殊作業(yè)條件、作業(yè)模式和作業(yè)習(xí)慣而開發(fā)的功能。SAM系統(tǒng)建成后，這些本地化信息系統(tǒng)全部要被替換。然而，SAM系統(tǒng)是按照編組站的通用功能進行設(shè)計的，不可能滿足所有特殊需求，導(dǎo)致本地化信息系統(tǒng)中一些較為復(fù)雜的特殊功能從此不能使用。

為此，通過科研與工程相結(jié)合的方式，在襄陽北編組站（簡稱襄陽北站）工程實施過程中試點了SAM系統(tǒng)本地化定制方法，從本地化需求調(diào)研開始，對系統(tǒng)進行結(jié)構(gòu)和功能的再設(shè)計，較好地解決了SAM系統(tǒng)通用性與現(xiàn)場作業(yè)特殊性之間的矛盾。

2 襄陽北站SAM系統(tǒng)本地化需求分析

襄陽北站位于漢丹、焦柳、襄渝3條干線的交匯處，是連接華中地區(qū)與西南地區(qū)、西北地區(qū)的鐵路樞紐，由于車流量大，運輸能力長期處于飽和狀態(tài)［4-5］。襄陽北站對SAM系統(tǒng)的本地化需求主要有4個方面：

（1）將機車精確叫班系統(tǒng)的功能整合到SAM系統(tǒng)。襄陽北站從2008年開始實行機車精確叫班模式，由車站總調(diào)度員根據(jù)日班計劃、階段計劃、機車交路計劃、實際作業(yè)進度、車流情況、運行圖、施工計劃等綜合信息，科學(xué)合理地編制機車計劃，向機務(wù)段傳達，實行站段平行作業(yè)［6］。襄陽北站自主研發(fā)的機車精確叫班系統(tǒng)設(shè)置車站總調(diào)度員、車站值班員、機務(wù)段外勤值班員、閘樓房值班員等操作崗位，提供機車計劃編制、機車出入庫登記與統(tǒng)計功能；同時，車站和機務(wù)段通過互設(shè)終端顯示器的方式，將各自的管理信息系統(tǒng)界面復(fù)示給對方［7］。截至SAM系統(tǒng)實施前，襄陽北站是全路唯一實行機車精確叫班模式的編組站。由于襄陽北站機車精確叫班系統(tǒng)僅實現(xiàn)了車站與機務(wù)段之間的信息堆積式共享，沒有實現(xiàn)真正的信息互聯(lián)互通，人工操作和人工盯控的工作量依然很大。如何完善機車精確叫班系統(tǒng)的功能，提高操作效率，精簡盯控界面，需要SAM系統(tǒng)來實現(xiàn)。

（2）將駝峰作業(yè)安全預(yù)想系統(tǒng)的功能整合到SAM系統(tǒng)。襄陽北站自主研發(fā)的駝峰作業(yè)安全預(yù)想系統(tǒng)，其核心是襄陽北站駝峰作業(yè)安全預(yù)想方法，該方法采取“將人的作業(yè)經(jīng)驗與自動化的精確控制相結(jié)合，變峰下被動的應(yīng)急處理為峰上有目的的速度控制”的指導(dǎo)思想［8］，針對同股道隔鉤車組、同線束連續(xù)車組、難易組合車組、長短組合車組等情況，在駝峰溜放調(diào)車作業(yè)通知單中標(biāo)記“停止推峰”“減速推峰”“停止減速”預(yù)想符號，通過改變駝峰主體信號的顯示，達到控制推峰機車推送速度的目的。駝峰作業(yè)安全預(yù)想方法自2002年開始實行，保障了襄陽北站駝峰安全溜放17年無責(zé)任事故。SAM系統(tǒng)實施后，必須保留駝峰作業(yè)安全預(yù)想系統(tǒng)的功能。

（3）將接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)交互系統(tǒng)的功能整合到SAM系統(tǒng)。襄陽北站自主研發(fā)的接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)交互系統(tǒng)于2011年投入使用。該系統(tǒng)設(shè)置了調(diào)度、行車、車號、拉風(fēng)、貨檢、列檢、列尾等終端，功能涵蓋階段計劃展示、股道占用展示、列車信息展示、技術(shù)作業(yè)進度管理、本務(wù)機車出入庫及摘掛機車管理、股道防溜管理、重點事項展示、技術(shù)作業(yè)分析、中停時統(tǒng)計等方面［9］。盡管該系統(tǒng)的所有信息都需要人工錄入，但所有信息均以股道為中心，在同一個顯示界面上展示，簡潔直觀，深受現(xiàn)場人員歡迎。SAM系統(tǒng)雖然也具備上述功能，且信息自動化的程度更高，但卻按照接發(fā)列車、股道占線板、技術(shù)作業(yè)、階段計劃、統(tǒng)計分析等多個界面展示，不夠直觀。SAM系統(tǒng)實施后，必須保留接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)交互系統(tǒng)的優(yōu)點。

（4）SAM系統(tǒng)必須適應(yīng)襄陽北站的運輸組織變化。襄陽北站SAM系統(tǒng)于2014年開始建設(shè)，先后經(jīng)歷襄陽北站增建上行系統(tǒng)工程、上行系統(tǒng)能力補強及擴能改造工程、上行系統(tǒng)應(yīng)急改造工程［10］3次大規(guī)模站場改造，每次站場改造后，車站的運輸組織方法都會發(fā)生變化，車站作業(yè)量也會有較大幅度提升，SAM系統(tǒng)必須在不增加調(diào)度崗位的前提下，與站場改造工程實現(xiàn)同步，提高車站的運輸組織效率，降低調(diào)度人員的作業(yè)風(fēng)險和勞動強度。

3 襄陽北站SAM系統(tǒng)本地化定制研究

為了兼顧工程工期和本地化需求，SAM系統(tǒng)在襄陽北站采取本地化定制的技術(shù)方案，按照工期安排和本地化需求的輕重緩急程度，采取工程與科研相結(jié)合的方式，分4個階段進行建設(shè)（見圖1）。

圖1 襄陽北站SAM系統(tǒng)本地化定制實施路線

（1）2014年與襄陽北站增建上行系統(tǒng)工程同步，依次開通SAM系統(tǒng)通用功能。根據(jù)襄陽北站增建上行系統(tǒng)的工期安排，依次開通SAM系統(tǒng)管理信息系統(tǒng)、上行各場SAM系統(tǒng)集中人工模式、下行各場SAM系統(tǒng)集中人工模式、開通全站SAM系統(tǒng)集中自動模式［10］；不改變機車精確叫班模式；完整保留機車精確叫班系統(tǒng)、駝峰作業(yè)安全預(yù)想系統(tǒng)和接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)交互系統(tǒng)，SAM系統(tǒng)與之重疊的功能均不啟用。在此期間，襄陽北站可同步進行調(diào)度大廳裝修工程、信息機房改造搬遷工程和安全調(diào)度指揮中心建設(shè)工程，有利于減小施工過渡期間停用SAM系統(tǒng)所帶來的影響。

（2）2016年開通SAM系統(tǒng)集中自動模式后，融合襄陽北站自主研發(fā)信息系統(tǒng)功能。駝峰作業(yè)安全預(yù)想系統(tǒng)分2部分進行改造，一部分是紙質(zhì)調(diào)車作業(yè)計劃的生成與打印，另一部分是駝峰自動化控制系統(tǒng)的調(diào)車作業(yè)計劃處理。對于紙質(zhì)調(diào)車作業(yè)計劃，由SAM系統(tǒng)的信息系統(tǒng)提供調(diào)車作業(yè)計劃和編組車輛的數(shù)據(jù)源，保留現(xiàn)有駝峰安全預(yù)想系統(tǒng)的安全預(yù)想符號自動添加和打印功能；對于駝峰自動化控制系統(tǒng)的調(diào)車作業(yè)計劃，在SAM系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中開發(fā)獨立的應(yīng)用程序，同步改造上/下行駝峰自動化控制系統(tǒng)，使之均能識別安全預(yù)想符號。

繼續(xù)保留接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)交互系統(tǒng)，不再啟用SAM系統(tǒng)中與之相同的功能，把接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)交互系統(tǒng)作為SAM系統(tǒng)不可分割的一部分進行升級改造，將其定位為溝通計劃層與執(zhí)行層的橋梁。接發(fā)列車技術(shù)作業(yè)交互系統(tǒng)的前臺界面全部保留，與SAM系統(tǒng)共享后臺數(shù)據(jù)庫，從SAM系統(tǒng)讀取階段計劃、技術(shù)作業(yè)通知、列車到發(fā)等自動化信息，向SAM系統(tǒng)推送技術(shù)作業(yè)進度、本務(wù)機車出入庫及摘掛機車管理、技術(shù)作業(yè)分析、中停時統(tǒng)計、重點事項。

（3）2018年與襄陽北站上行系統(tǒng)能力補強及擴能改造工程同步，研發(fā)編組站運輸調(diào)度自動化系統(tǒng)。編組站運輸調(diào)度自動化系統(tǒng)是在保留既有SAM系統(tǒng)信息系統(tǒng)現(xiàn)車管理、貨運管理、統(tǒng)計分析功能的基礎(chǔ)上，將調(diào)度指揮功能獨立出來，重新設(shè)計并重新研發(fā)的SAM系統(tǒng)子系統(tǒng)。在系統(tǒng)研發(fā)期間，襄陽北站仍然使用既有SAM系統(tǒng)的調(diào)度指揮功能；系統(tǒng)研發(fā)成功后，采用與既有系統(tǒng)并機運行的方式進行驗證；待功能全部驗證完畢，一次性替換既有系統(tǒng)。

編組站運輸調(diào)度自動化系統(tǒng)充分考慮SAM系統(tǒng)“局站融合”的特點以及將機務(wù)段也納入SAM系統(tǒng)的新需求，以襄陽北站的精確叫班模式為基礎(chǔ)，擯棄既有系統(tǒng)局限在車站的系統(tǒng)框架，采用跨調(diào)度所、車站、機務(wù)段系統(tǒng)平臺的設(shè)計，將鐵路局集團公司運輸調(diào)度管理系統(tǒng)（TDMS）、車站SAM系統(tǒng)和機務(wù)段運用安全管理信息系統(tǒng)融合為一個整體，統(tǒng)一管理編組站的列車、機車、車輛、線路、人員、運行線資源［11］。系統(tǒng)設(shè)置車站總調(diào)度員、車站調(diào)度員和機務(wù)段調(diào)度員終端，并將車站和機務(wù)段的計劃及作業(yè)情況復(fù)示給調(diào)度所。

編組站運輸調(diào)度自動化系統(tǒng)以調(diào)度所下達的日（班）計劃和調(diào)度命令為依據(jù)，推定編組站各階段的車流、機車、乘務(wù)員和運行線情況，依次生成列車到發(fā)階段計劃、到發(fā)線和調(diào)機運用計劃、機車和乘務(wù)員運用計劃，在此基礎(chǔ)上進一步生成調(diào)車作業(yè)計劃。系統(tǒng)最終目標(biāo)是實現(xiàn)調(diào)度計劃的全自動編制，并保留特殊情況下人工干預(yù)的條件。為了讓現(xiàn)場盡快感受到調(diào)度自動化變革所帶來的優(yōu)勢，系統(tǒng)上線采用2步走的策略，首先解決信息來源不全的問題，將調(diào)度所、車站、機務(wù)段有關(guān)信息集中展示，讓信息查詢和作業(yè)盯控簡潔化；然后解決計劃自動編制問題，根據(jù)可用資源自動推薦階段計劃和調(diào)車作業(yè)計劃方案，讓調(diào)度員的工作逐步從計劃編制模式轉(zhuǎn)變?yōu)橛媱潧Q策模式。

（4）2019年襄陽北站實施上行系統(tǒng)應(yīng)急改造工程后，啟動車站和機務(wù)段智能協(xié)同調(diào)度指揮平臺建設(shè)工作。站機智能協(xié)同調(diào)度指揮平臺是由SAM系統(tǒng)提供平臺支持的本地化二次創(chuàng)新項目，目標(biāo)是把車站和機務(wù)段的調(diào)度指揮融合為一個有機整體，全面升級和完善襄陽北站機車精確叫班模式。建設(shè)站機智能協(xié)同調(diào)度指揮平臺，難點不在于開發(fā)一套平臺管理信息系統(tǒng)，而在于研發(fā)配套的信息自動化采集設(shè)備。按照先易后難的方案，站機智能協(xié)同調(diào)度指揮平臺也分2步進行建設(shè)，首先依托SAM系統(tǒng)作為平臺核心，通過系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)深加工的方式實現(xiàn)平臺功能；然后通過完善信息自動化采集設(shè)備，最終取消人工錄入信息的環(huán)節(jié)，以減輕作業(yè)勞動強度、提高信息采集質(zhì)量。

4 結(jié)束語

襄陽北站SAM系統(tǒng)2014年開始建設(shè)，2016年11月開通SAM系統(tǒng)通用功能，2017年4月完成對襄陽北站自主研發(fā)信息系統(tǒng)的融合，2018年12月編組站運輸調(diào)度自動化系統(tǒng)投入試運行，2019年8月站機智能協(xié)同調(diào)度指揮平臺啟動科研立項。與此同時，襄陽北站的日均辦理車數(shù)大幅提升，從2016年增建上行系統(tǒng)工程后的16 902輛，到2018年實施上行系統(tǒng)能力補強及擴能改造工程后的19 561輛，再到2019年實施上行系統(tǒng)應(yīng)急改造工程后的22 143輛，最高日辦理車數(shù)達到28 036輛。3年來，襄陽北站調(diào)度員和值班員人數(shù)不僅沒有增加，勞動強度還穩(wěn)步下降，安全風(fēng)險也得到有效控制；編組站運輸調(diào)度自動化系統(tǒng)的上線，極大地改善了襄陽北站的調(diào)度指揮條件，把SAM系統(tǒng)的“局站融合”提高到“局站機一體化”的新高度。實踐證明，SAM系統(tǒng)在襄陽北站的本地化定制工作很好地兼顧了現(xiàn)場特殊需求，有力配合了編組站擴能改造，為SAM系統(tǒng)功能升級做出了積極探索，該研究成果將在其他編組站SAM系統(tǒng)工程中推廣。