徐 洋

（中國國家鐵路集團(tuán)有限公司 運(yùn)輸調(diào)度指揮中心，北京 100844)

運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)(TDMS)是鐵路運(yùn)輸調(diào)度的核心生產(chǎn)系統(tǒng)，鐵路調(diào)度部門使用該系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸調(diào)度指揮，其功能覆蓋中國國家鐵路集團(tuán)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“國鐵集團(tuán)”)運(yùn)輸調(diào)度指揮中心、鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度所和站段3級(jí)[1]。但是，目前運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)架構(gòu)難以滿足鐵路運(yùn)輸組織信息化和智能化的要求。其中，車流信息管理是既有運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。目前，車流信息管理以人工作業(yè)為主，還未能廣泛地覆蓋車流信息管理的全部環(huán)節(jié)，影響全國鐵路的車流信息管理效率。因此，設(shè)計(jì)開發(fā)鐵路車流信息管理系統(tǒng)，將其納入運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)，替代目前的人工車流管理任務(wù)，能夠補(bǔ)強(qiáng)既有系統(tǒng)短板，提高車流信息管理工作效率[2-3]，最大程度地發(fā)揮全國鐵路“一盤棋”的優(yōu)勢(shì)，為全國鐵路的車流組織工作提供技術(shù)支撐，形成高效的運(yùn)輸組織指揮新體系[4]。

1 鐵路車流信息管理系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)目標(biāo)

通過構(gòu)建鐵路車流信息管理系統(tǒng)，近期能夠支撐國鐵集團(tuán)調(diào)度指揮工作，實(shí)現(xiàn)年度經(jīng)營目標(biāo)；遠(yuǎn)期滿足智能調(diào)度指揮需要，在充分利用既有資源的基礎(chǔ)上，通過使用大數(shù)據(jù)、人工智能、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化等現(xiàn)代技術(shù)，集成各部門的生產(chǎn)信息，一體化編制運(yùn)輸生產(chǎn)計(jì)劃并與作業(yè)協(xié)同聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)、精準(zhǔn)的全過程車流預(yù)測(cè)和調(diào)度指揮決策，提高運(yùn)輸調(diào)度信息化、智能化水平，為持續(xù)提高運(yùn)輸效率效益提供有力支撐。系統(tǒng)的具體目標(biāo)如下。

（1）系統(tǒng)架構(gòu)升級(jí)完善。鐵路車流信息管理系統(tǒng)充分利用已有的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)系統(tǒng)和信息資源，采用ESB總線、集群處理與計(jì)算資源虛擬分配技術(shù)，加強(qiáng)系統(tǒng)功能整合，促進(jìn)信息互通共享，使有限的資源發(fā)揮最大的效益。通過運(yùn)用開放統(tǒng)一技術(shù)架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)之間的松耦合，保證各系統(tǒng)之間的統(tǒng)一性和協(xié)調(diào)性，避免“信息孤島”的產(chǎn)生，奠定系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)。利用最新的科學(xué)技術(shù)手段，解決現(xiàn)有運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)架構(gòu)陳舊、技術(shù)創(chuàng)新不足的問題，為調(diào)度指揮提供更豐富的輔助決策依據(jù)，減輕業(yè)務(wù)人員工作負(fù)擔(dān)，提高生產(chǎn)效率。

（2）計(jì)劃的編制與執(zhí)行有效貫通。一是利用系統(tǒng)快速編制貨物列車運(yùn)行計(jì)劃，在統(tǒng)一架構(gòu)和平臺(tái)下，把計(jì)劃、調(diào)整、執(zhí)行的信息完整地提供給與車流調(diào)度相關(guān)的崗位，使這些崗位之間的信息互連互通，避免多頭布置計(jì)劃、重復(fù)采集實(shí)績等情況的發(fā)生，提高調(diào)度精細(xì)化管理水平。二是以日班計(jì)劃自動(dòng)調(diào)整為基礎(chǔ)，加強(qiáng)計(jì)劃調(diào)度臺(tái)與車站作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)交換計(jì)劃。計(jì)劃調(diào)度臺(tái)以車站作業(yè)調(diào)度系統(tǒng)自動(dòng)上報(bào)的階段車流結(jié)存信息為基礎(chǔ)，利用自動(dòng)調(diào)整功能推算準(zhǔn)確到達(dá)車流，綜合考慮基本列車運(yùn)行圖、編組計(jì)劃、空車調(diào)配需求、裝卸計(jì)劃、通過能力等各種影響因素，按照遠(yuǎn)程直達(dá)、技術(shù)直達(dá)、管內(nèi)大組車流等列車編組原則，實(shí)現(xiàn)列車最優(yōu)出發(fā)方案和配空方案的滾動(dòng)計(jì)算。科學(xué)調(diào)配空車，防止空車對(duì)流，有效減少空車走行[5]，為編制日計(jì)劃、班計(jì)劃、階段計(jì)劃提供輔助決策依據(jù)。

（3）數(shù)據(jù)資源融合與共享。一是國鐵集團(tuán)、鐵路局集團(tuán)公司、站段建立統(tǒng)一的系統(tǒng)維護(hù)程序和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)布與維護(hù)機(jī)制。二是以多個(gè)集中式調(diào)度指揮系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)全國鐵路車流信息共享，通過號(hào)碼制、列車生命周期管理等手段，準(zhǔn)確掌握鐵路局集團(tuán)公司管內(nèi)移動(dòng)設(shè)備的全作業(yè)流程狀態(tài)及軌跡，提高運(yùn)輸效率。三是在調(diào)度作業(yè)中，利用信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享機(jī)制，將鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度層(TDMS 5.0)、車站計(jì)劃層(局站一體化車站調(diào)度系統(tǒng))、執(zhí)行控制層(CIPS或SAM)有機(jī)結(jié)合為一個(gè)整體，形成層次間分工明確、作業(yè)協(xié)同的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)際，生產(chǎn)實(shí)際反饋調(diào)整后續(xù)計(jì)劃的閉環(huán)管理流程。車站調(diào)度系統(tǒng)與CIPS或者SAM系統(tǒng)之間通過MQ的消息傳輸服務(wù)，進(jìn)行車站計(jì)劃數(shù)據(jù)的下達(dá)與實(shí)際數(shù)據(jù)的上報(bào)，實(shí)現(xiàn)作業(yè)信息的閉環(huán)管理。四是動(dòng)態(tài)獲取運(yùn)輸生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)掌握車流動(dòng)態(tài)及其變化趨勢(shì)，確保準(zhǔn)確、完整地獲取車流動(dòng)態(tài)信息[6]。動(dòng)態(tài)跟蹤運(yùn)輸生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)，實(shí)時(shí)自動(dòng)獲取運(yùn)輸生產(chǎn)資源(如固定設(shè)備、移動(dòng)設(shè)備、人力資源)的運(yùn)用狀態(tài)和利用率，以及運(yùn)輸生產(chǎn)動(dòng)態(tài)作業(yè)過程(如貨物裝卸進(jìn)度、列車解編進(jìn)度、列車運(yùn)行實(shí)績、機(jī)車車輛檢修進(jìn)度、施工維修作業(yè)進(jìn)度)等信息，掌握貨物裝卸計(jì)劃和實(shí)時(shí)裝卸進(jìn)度，編組站、區(qū)段站列車解編計(jì)劃和實(shí)時(shí)解編進(jìn)度，列車運(yùn)行計(jì)劃以及列車實(shí)時(shí)運(yùn)行實(shí)績。

（4）編組站作業(yè)方式優(yōu)化。提高編組站信息化作業(yè)水平，有利于編組站運(yùn)輸資源的綜合調(diào)配[7]。以電子化的編組站站調(diào)“運(yùn)站一”“運(yùn)站二”大表作為基礎(chǔ)載體，在日班計(jì)劃執(zhí)行過程中，優(yōu)化調(diào)機(jī)、股道、人力、設(shè)備等資源的利用，實(shí)現(xiàn)編組站作業(yè)方案自動(dòng)尋優(yōu)。綜合分析車流到達(dá)、股道運(yùn)用、解體作業(yè)、編組作業(yè)情況，實(shí)現(xiàn)出發(fā)計(jì)劃車流來源狀態(tài)的預(yù)測(cè)，智能推算列車預(yù)計(jì)編成時(shí)間?？紤]配流方案，結(jié)合調(diào)機(jī)運(yùn)用情況、駝峰編尾運(yùn)用情況、溜放線路聯(lián)鎖關(guān)系等因素，自動(dòng)生成調(diào)機(jī)運(yùn)用計(jì)劃[8]。

1.2 總體架構(gòu)

（1）功能模塊和覆蓋范圍。鐵路車流信息管理系統(tǒng)包括貨物列車計(jì)劃智能化編制、貨運(yùn)工作計(jì)劃智能化編制、配(排)空計(jì)劃智能編制、作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)生成、車流計(jì)劃協(xié)同編制、局間互控編制、計(jì)劃和實(shí)績信息消息觸發(fā)、機(jī)車計(jì)劃協(xié)同編制、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集中維護(hù)等9個(gè)功能模塊。系統(tǒng)功能模塊覆蓋鐵路局集團(tuán)公司、編組站、貨運(yùn)站、機(jī)務(wù)段等部門。

（2）系統(tǒng)架構(gòu)。鐵路車流信息管理系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖1所示。鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度所與站段在同一個(gè)平臺(tái)編制計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)信息透明、閉環(huán)管理。鐵路車流信息管理系統(tǒng)與SAM、CIPS等編組站控制系統(tǒng)通過控制專網(wǎng)連接，基于特定的交換協(xié)議完成數(shù)據(jù)交互。與車站管理系統(tǒng)(SMIS系統(tǒng))、貨運(yùn)站管理系統(tǒng)、機(jī)務(wù)運(yùn)安系統(tǒng)、集裝箱管理系統(tǒng)、貨運(yùn)電子商務(wù)系統(tǒng)、貨票系統(tǒng)等信息系統(tǒng)通過標(biāo)準(zhǔn)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合、信息共享。

（3）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。鐵路車流信息管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為功能展示、核心服務(wù)、基礎(chǔ)平臺(tái)。第一層是功能展示層，主要根據(jù)重新梳理的業(yè)務(wù)流程和用戶需求，依據(jù)風(fēng)格統(tǒng)一、操作簡(jiǎn)便、業(yè)務(wù)流暢的原則，為具體業(yè)務(wù)用戶設(shè)計(jì)合適的、模塊化的人機(jī)交互界面。第二層是核心算法服務(wù)層，圍繞指揮決策智能化為核心，構(gòu)建全局運(yùn)行自動(dòng)調(diào)整服務(wù)算法、機(jī)車機(jī)班推算服務(wù)算法、技術(shù)作業(yè)推算服務(wù)算法、裝卸作業(yè)推算服務(wù)算法，可以為不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景提供服務(wù)，為站段作業(yè)智能化編制提供了技術(shù)支撐。第三層是基礎(chǔ)平臺(tái)，主要為實(shí)現(xiàn)核心服務(wù)和功能展示功能提供技術(shù)保障。

2 鐵路車流信息管理系統(tǒng)技術(shù)方案設(shè)計(jì)

2.1 應(yīng)用架構(gòu)

鐵路車流信息管理系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)如圖2所示。應(yīng)用架構(gòu)主要包含基礎(chǔ)平臺(tái)設(shè)計(jì)和接口交換方式設(shè)計(jì)2部分。

（1）基礎(chǔ)平臺(tái)。鐵路車流信息管理系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)平臺(tái)包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)平臺(tái)、局站協(xié)同編制平臺(tái)、局間協(xié)同編制平臺(tái)、計(jì)劃統(tǒng)一發(fā)布平臺(tái)。各鐵路局集團(tuán)公司、車站、機(jī)務(wù)段分別以綜合動(dòng)態(tài)運(yùn)行圖、技術(shù)作業(yè)表、裝卸運(yùn)行圖、機(jī)車周轉(zhuǎn)圖為核心，通過計(jì)劃的一體化編制，發(fā)布一元化計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)局站(段)計(jì)劃協(xié)同編制。

圖1 鐵路車流信息管理系統(tǒng)架構(gòu)示意圖Fig.1 Architecture of the train flow information management system

圖2 鐵路車流信息管理系統(tǒng)應(yīng)用架構(gòu)Fig.2 Application architecture of the train flow information management system

（2）接口交換方式。通過接口交換方式，完成鐵路局集團(tuán)公司對(duì)站段作業(yè)的一體化指揮。鐵路車流信息管理系統(tǒng)基礎(chǔ)平臺(tái)向下與SAM、CIPS、SMIS、貨運(yùn)站管理系統(tǒng)、集裝箱管理系統(tǒng)、機(jī)務(wù)運(yùn)安系統(tǒng)等實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)貫通和流程貫通，實(shí)現(xiàn)鐵路局集團(tuán)公司內(nèi)站(段)計(jì)劃一體化作業(yè)；向上與核心業(yè)務(wù)中的作業(yè)計(jì)劃智能安排、車流計(jì)劃智能調(diào)整、機(jī)車機(jī)班智能安排、運(yùn)行計(jì)劃智能調(diào)整功能實(shí)現(xiàn)過程閉環(huán)、計(jì)劃協(xié)同、專業(yè)聯(lián)動(dòng)。

2.2 數(shù)據(jù)架構(gòu)

鐵路車流信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)如圖3所示。

（1）主要數(shù)據(jù)流程。系統(tǒng)將功能分布配置為貨物列車計(jì)劃智能化編制、貨運(yùn)工作計(jì)劃智能化編制、配(排)空計(jì)劃智能編制、作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)生成、車流計(jì)劃協(xié)同編制、局間互控編制、計(jì)劃和實(shí)績信息消息觸發(fā)、機(jī)車計(jì)劃協(xié)同編制、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)集中維護(hù)等多個(gè)子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)基于日(班)計(jì)劃平臺(tái)，通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)信息共享。系統(tǒng)采用“一元化”計(jì)劃，計(jì)劃變更必須經(jīng)過批準(zhǔn)，計(jì)劃變更和調(diào)整、實(shí)績回饋必須都采用計(jì)算機(jī)錄入。

（2）數(shù)據(jù)獲取方式。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可以從內(nèi)部的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)中獲取，也可以從外部系統(tǒng)(如SAM，CIPS，SMIS，ATIS系統(tǒng))獲取。其中，系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可以從站名方向數(shù)據(jù)、編組計(jì)劃數(shù)據(jù)、機(jī)車交路數(shù)據(jù)、機(jī)班交路數(shù)據(jù)、貨倉貨位數(shù)據(jù)、機(jī)具勞力數(shù)據(jù)等數(shù)據(jù)庫中獲取，需要結(jié)合實(shí)際情況實(shí)時(shí)維護(hù)；內(nèi)部生產(chǎn)數(shù)據(jù)主要包括貨物列車工作計(jì)劃數(shù)據(jù)、車站技術(shù)作業(yè)計(jì)劃數(shù)據(jù)、貨運(yùn)工作計(jì)劃數(shù)據(jù)、調(diào)機(jī)使用計(jì)劃數(shù)據(jù)、機(jī)車運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)、機(jī)班運(yùn)用計(jì)劃數(shù)據(jù)、股道使用計(jì)劃數(shù)據(jù)、扣修計(jì)劃數(shù)據(jù)等。

圖3 鐵路車流信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)架構(gòu)Fig.3 Data Application architecture of the train flow information management system

（3）數(shù)據(jù)運(yùn)用與管理。一是數(shù)據(jù)挖掘與決策支持。集中鐵路局集團(tuán)公司級(jí)車流的相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，初步建立綜合信息服務(wù)平臺(tái)。制訂統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換規(guī)則，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的信息共享；提供數(shù)據(jù)整理和分析功能，根據(jù)實(shí)際需要生成各種數(shù)據(jù)報(bào)表，對(duì)階段數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，總結(jié)規(guī)律，更好地指揮運(yùn)輸生產(chǎn)工作；可通過對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，為運(yùn)輸指揮提供輔助決策依據(jù)。二是數(shù)據(jù)交換與共享機(jī)制。通過共享數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)交換平臺(tái)，使運(yùn)輸安全數(shù)據(jù)交換采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和格式，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺(tái)上，保證各鐵路局集團(tuán)公司更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和有效利用，各鐵路局遵從相關(guān)安全措施，可將本局應(yīng)用系統(tǒng)直接接入數(shù)據(jù)平臺(tái)，保證各子系統(tǒng)間無縫的數(shù)據(jù)交換和擴(kuò)充，保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性和實(shí)時(shí)性，為鐵路運(yùn)輸指揮決策提供數(shù)據(jù)支撐。三是現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫升級(jí)改造。在不影響已有業(yè)務(wù)系統(tǒng)正常運(yùn)行、確保數(shù)據(jù)安全的前提下，實(shí)現(xiàn)新建數(shù)據(jù)平臺(tái)和既有相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口打通，數(shù)據(jù)可實(shí)時(shí)共享，互聯(lián)互通。

3 結(jié)束語

鐵路車流信息管理系統(tǒng)可以集成車流的相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換規(guī)則下工作，實(shí)現(xiàn)各子系統(tǒng)的信息共享，提供數(shù)據(jù)整理和分析功能，更好地指揮運(yùn)輸生產(chǎn)工作，也可以分析歷史數(shù)據(jù)，為運(yùn)輸指揮提供輔助決策依據(jù)。鐵路車流信息管理系統(tǒng)的建設(shè)，推動(dòng)了鐵路運(yùn)輸調(diào)度管理的智能化發(fā)展進(jìn)程，遠(yuǎn)期目標(biāo)有望實(shí)現(xiàn)調(diào)度指揮全過程的智能感知、智能決策、智能操控、智能評(píng)價(jià)。此外，還應(yīng)打通新建數(shù)據(jù)平臺(tái)和既有相關(guān)業(yè)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)共享及互聯(lián)互通。