潘云松

（中國鐵路昆明局集團有限公司 科技和信息化部，昆明 650011）

鐵路運輸調(diào)度對鐵路日常運輸生產(chǎn)進行組織與指揮，是鐵路運輸組織的核心。隨著我國鐵路信息化建設的快速發(fā)展，鐵路運輸調(diào)度系統(tǒng)綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術，較好地實現(xiàn)智能輔助調(diào)度，大幅提升調(diào)度指揮水平[1]。

玉磨（玉溪—磨憨）鐵路起自玉溪站，終至磨憨口岸，途經(jīng)普洱、景洪，全長507.4 km。在中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）組織領導下，昆明局集團公司與有關單位聯(lián)合，開展了新模式調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)、建設工作，研究新建玉磨鐵路調(diào)度管理和車站作業(yè)的智能化、高效融合技術。借鑒智能浩吉（浩勒報吉—吉安）鐵路的建設經(jīng)驗，確定了以實現(xiàn)鐵路局集團公司調(diào)度一體化、車務段區(qū)域調(diào)度一體化、車站作業(yè)一體化為目標的新模式調(diào)度系統(tǒng)信息化建設總體技術方案[2]。

1 設計原則和建設目標

1.1 設計原則

依據(jù)鐵路信息化總體規(guī)劃[3]，遵循平臺+應用、系統(tǒng)整合、輕量化應用的信息系統(tǒng)設計理念，設計玉磨鐵路調(diào)度管理與車站作業(yè)系統(tǒng)總體技術方案。在設計階段，借鑒智能浩吉鐵路的平臺+應用的設計方案[4]，跨專業(yè)整合，減少用工，改變既有運營管理模式，優(yōu)化業(yè)務流程。

1.2 建設目標

以客運提質(zhì)、貨運增量為目標，實現(xiàn)精準調(diào)度指揮及貨運全流程管理，強化作業(yè)安全控制，開展大數(shù)據(jù)分析挖掘，促進客貨融合，全面實現(xiàn)調(diào)度一體化、局站一體化、站內(nèi)作業(yè)一體化[5]的近期目標，以及整體信息系統(tǒng)智能化、綜合化的長遠目標。

2 系統(tǒng)設計和功能

玉磨鐵路建設力求在信息技術和信息化建設方面有所突破和創(chuàng)新，實現(xiàn)調(diào)度和車站作業(yè)的3個一體化：鐵路局集團公司調(diào)度一體化、車務段區(qū)域調(diào)度一體化、車站作業(yè)一體化。新模式調(diào)度系統(tǒng)總體架構如圖1所示。

圖1 新模式調(diào)度系統(tǒng)總體架構

2.1 鐵路局集團公司調(diào)度一體化

對鐵路運輸調(diào)度管理系統(tǒng)5.0（TDMIS5.0）進行適應性升級改造，科學提升調(diào)度智能化和協(xié)同計劃編制能力，實現(xiàn)各調(diào)度工種作業(yè)互聯(lián)互通。

（1）貨物列車計劃智能化編制。實現(xiàn)貨物列車計劃自動調(diào)整、自動編制功能。針對貨運計劃編制，實現(xiàn)貨運到卸推定、裝車、卸車，實時掌握車站作業(yè)進度，鐵路局集團公司與車站協(xié)同作業(yè)。

（2）施工日計劃全面化管理。實現(xiàn)施工計劃安全卡控、沖突預警、調(diào)度命令二次審核、月度施工計劃執(zhí)行進度監(jiān)控。實現(xiàn)軌道車開行計劃圖形化審核，以及施工預案管理。

（3）機車工作計劃智能化管理。實現(xiàn)機車動態(tài)表、機車計劃滾動編制、客車一日一圖、機車乘務員超勞預警功能，與機車出乘務派班系統(tǒng)共享，使車站掌握機車機班。

（4）客運列車工作精細化管理。實現(xiàn)動調(diào)掛車限制（卡控）、動調(diào)命令發(fā)布、新版車組管理、高速鐵路計劃圖形化顯示、日計劃下達、動車組開行限制功能。

2.2 車務段區(qū)域調(diào)度一體化

通過實現(xiàn)區(qū)域集中調(diào)度管理，加強玉磨鐵路整體作業(yè)計劃統(tǒng)籌編制，提高管內(nèi)中小站現(xiàn)車管理的質(zhì)量和效率，減少用工，壓縮停留時間，提高計劃兌現(xiàn)率。具體措施及功能如下。

（1）調(diào)車計劃區(qū)域集中編制。為提高集中調(diào)車計劃編制效率，提出了跨站調(diào)車計劃的概念，實現(xiàn)在一張調(diào)車計劃上編制多站調(diào)車計劃，同時在編制過程中進行各項安全卡控。運用區(qū)域“毛玻璃”集中顯示和調(diào)車計劃集中編制，可適應不同規(guī)模區(qū)域集中調(diào)車組織的需要。

（2）區(qū)域一體化技術作業(yè)圖表。將運行圖和運站1融合，能在運行圖上顯示車站股道占用和作業(yè)計劃/實際情況，使車務段在宏觀掌握全段運輸計劃的同時，兼顧車站的每個作業(yè)細節(jié)，滿足區(qū)域一體化管理。

（3）車流到達預測。利用運統(tǒng)1電子化形成的準確車流信息，實現(xiàn)3 h、6 h、12 h單位時長內(nèi)車流推算和到達預計，作為優(yōu)化車站作業(yè)計劃編制的依據(jù)。

（4）區(qū)域調(diào)度綜合展示。以圖表形式提供車務段生產(chǎn)指標、旅客發(fā)送情況、貨物發(fā)送情況等展示功能，運用大數(shù)據(jù)技術，展示數(shù)據(jù)挖掘分析結果，輔助生產(chǎn)調(diào)度組織決策。

（5）調(diào)車作業(yè)計劃安全預警輔助。預警包括語音提示、禁溜禁峰、股道超長、關門車、穿越正線等。

（6）調(diào)車計劃移動傳送和移動報點?？蓪⒄{(diào)車計劃傳送到本務機移動作業(yè)終端，通過移動作業(yè)終端報告計劃完成時間。

2.3 車站作業(yè)一體化

采用以車務段調(diào)度中心為核心的區(qū)域集中管理模式，以車站為單元，在站內(nèi)組織并執(zhí)行客運、貨運、行車的作業(yè)計劃。本系統(tǒng)采用微服務架構，可以按照需求設定車站綜合崗位，滿足業(yè)務流程靈活優(yōu)化調(diào)整、作業(yè)融合的需要。具體措施及功能如下。

（1）場站作業(yè)系統(tǒng)融合。實現(xiàn)貨運站和箱管系統(tǒng)的重構集成，整車與集裝箱作業(yè)、場站回送業(yè)務深度融合，全面提升場站用戶體驗。

（2）貨運與車務作業(yè)統(tǒng)一集成。實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，系統(tǒng)無縫銜接，貨運車務作業(yè)融合。

（3）外勤作業(yè)智能化。提供便捷的外勤移動作業(yè)終端，實現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)實時完整采集，貨運生產(chǎn)與管理的緊密銜接，提升了貨運外勤生產(chǎn)效率。

（4）場站資源管理數(shù)字化。對貨區(qū)貨位、箱區(qū)箱位、股道現(xiàn)車、在站汽車實現(xiàn)數(shù)字化管理，精準掌握狀態(tài)與位置變化，為后續(xù)貨運場站全面數(shù)字化管理奠定基礎。

（5）業(yè)務管理精細化。實現(xiàn)鐵路局集團公司貨運業(yè)務集中化部署，全面掌握車站生產(chǎn)作業(yè)實時情況，逐步實現(xiàn)臺賬報表電子化，十八點上報自動化，促進車站管理水平的提升。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)方案

3.1 云平臺+微服務架構

云平臺是指基于硬件資源和軟件資源管理的服務，具有提供計算、網(wǎng)絡和存儲能力和應用運行管理監(jiān)控能力。

微服務架構是建立在云平臺基礎上的一種新型應用架構模式，通過將原來的單體應用按義務范圍進行劃分，劃分為多個小的、獨立的微服務，通過完全自動化進行獨立部署。微服務間使用輕量級機制通信，每個微服務可使用不同的編程語言、不同的存儲技術，從而為應用的功能復用、資源的整合利用、升級擴展帶來極大便利[6]。

新模式調(diào)度系統(tǒng)采用微服務架構，所開發(fā)的微服務應用部署在云平臺上。云平臺+微服務組成的服務端集中部署在鐵路局集團公司，對外提供服務，其架構如圖2所示。

圖2 新模式調(diào)度系統(tǒng)云平臺+微服務架構

該架構的主要優(yōu)點有：

（1）集中部署便于信息系統(tǒng)運行維護，以及數(shù)據(jù)集中與共享；

（2）云平臺具有服務應用快速部署、資源回收的能力；

（3）服務的穩(wěn)定性和可靠性高，對外提供服務負載能力強，響應速度快；

（4）簡化軟件升級和運行維護工作，使應用可以快速、穩(wěn)定、安全地升級擴展，更好地滿足不斷提高的運輸管理要求。

3.2 局站一體化實現(xiàn)方案

應用微服務架構，劃分為前臺、中臺、后臺，共同完成局站一體化融合。后臺負責訪問數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)持久化；中臺實現(xiàn)業(yè)務邏輯和算法；前臺負責綜合展示。通過組合服務實現(xiàn)崗位功能靈活定制。按照循序漸進平穩(wěn)過度原則，采用分階段方式實現(xiàn)局站一體化：第1階段，鐵路局集團公司局端和車站端通過接口協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；第2階段，將鐵路局集團公司TDMS 5.0改造成微服務架構，鐵路局集團公司端應用和車站端應用通過調(diào)用同一微服務所提供數(shù)據(jù)，實現(xiàn)鐵路局集團公司與車站共用一張底圖數(shù)據(jù)，鐵路局集團公司與車站能同時掌握車站作業(yè)反饋結果。鐵路局集團公司調(diào)度與車務段區(qū)域調(diào)度在同一張底圖上協(xié)同編制計劃，鐵路局集團公司調(diào)度從全局角度編制計劃，車務段區(qū)域調(diào)度編制具體作業(yè)計劃，車站組織完成作業(yè)計劃并反饋。主要接口傳輸流程如圖3所示。

圖3 主要接口傳輸流程

（1） 鐵路局集團公司調(diào)度所下達給車務段區(qū)域調(diào)度的信息主要包括貨運列車日計劃、階段計劃、施工計劃和客調(diào)命令。區(qū)域調(diào)度接收計劃和簽收命令。

（2） 車務段區(qū)域調(diào)度和車站反饋給鐵路局集團公司調(diào)度所的信息主要包括現(xiàn)車庫信息、到達確報、車站計劃（勾計劃）、裝卸實績信息。由車站人員將車站裝卸實績實時上傳，鐵路局集團公司調(diào)度和區(qū)域調(diào)度同時能看到車站相關生產(chǎn)信息。

（3） 車站人員能掌握解析后的客調(diào)命令信息。根據(jù)基本圖內(nèi)容和客調(diào)命令檢索日開行車次、時刻、運行區(qū)段、站點、作業(yè)事項等內(nèi)容。車務段需求作業(yè)點能對重點事項進行揭示和查詢。

3.2.1 采用虛擬桌面

終端設備采用虛擬桌面。與常用的計算機相比，主要優(yōu)點如下。

（1）能靈活定制終端界面，嚴格限定用戶使用權限，包括訪問外部設備資源、安裝程序等。

（2）能對終端桌面集中運維管理。對于同一種崗位，所安裝程序基本相同，可通過定制模板并復制的方法實現(xiàn)運維管理；終端出現(xiàn)故障時，僅需更換終端，不需要安裝程序，簡化了設備運維工作。

（3）更加安全。因用戶的權限受到嚴格限制，網(wǎng)絡安全和病毒攻擊的風險概率降低；因為數(shù)據(jù)都集中在存儲設備上，所以即使終端設備受損丟失，數(shù)據(jù)也能安全保存。

3.2.2 風險及防范措施

采用集中部署的信息系統(tǒng)需要依靠高可靠性和高傳輸速率的網(wǎng)絡系統(tǒng)、高負載能力和高穩(wěn)定性的服務系統(tǒng)作為保證。與分布部署的系統(tǒng)相比，集中部署最大風險和瓶頸是網(wǎng)絡、服務、數(shù)據(jù)備份。如果出現(xiàn)網(wǎng)絡故障，鏈接在云平臺的所有終端將不能工作，會影響運輸生產(chǎn)，因此做好保障工作非常重要[7]。保障措施如下。

（1）鏈接到車站終端的網(wǎng)絡均采用兩個以上獨立物理通道，設定路由策略要具備能自動選擇和切換路徑功能，保障網(wǎng)絡可靠性。

（2）提升服務端冗余性和可靠性。通過云平臺實現(xiàn)軟硬件自動調(diào)配；微服務提供強大的管理能力，保證應用穩(wěn)定和可靠；補強設施設備，使其具有同城災備能力及異地災備能力，實現(xiàn)災備中心間數(shù)據(jù)實時同步，一旦一個中心出現(xiàn)問題，其他中心能迅速接管并提供服務。

（3）做好應急預案工作，加強應急演練。應急預案包含信息應急和業(yè)務應急，這兩個預案應相互補充，盡量減少故障損失。

4 建議和思考

4.1 智能化方面

在智能化方面，已在研究和分析機車運用、貨車重車到達、貨車裝車需求、排空車需求、施工天窗等綜合因素，輔助局調(diào)度，編制調(diào)度日班計劃；考慮到新上的云平臺只部署了微服務和數(shù)據(jù)庫應用，剩余資源可搭建數(shù)據(jù)服務平臺；后續(xù)還需重點研究如何實現(xiàn)與國鐵集團主數(shù)據(jù)中心間的數(shù)據(jù)交換，跨專業(yè)的數(shù)據(jù)共享；針對各專業(yè)，研究和開發(fā)算法模型，深入挖掘數(shù)據(jù)價值，不斷提升各專業(yè)智能化技術應用水平，使大數(shù)據(jù)和智能化在輔助安全、運輸生產(chǎn)、客貨營銷等方面發(fā)揮重要作用[8-9]。

4.2 綜合化方面

目前，已實現(xiàn)行車組織作業(yè)融合、貨運的整車和集裝箱融合，以及各專業(yè)內(nèi)的功能定制。后期還可對旅客運輸、貨物運輸、行車崗位進一步融合，設定更加綜合、更加靈活的車站作業(yè)崗位和業(yè)務流程；在鐵路局集團公司調(diào)度層面，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨平臺的崗位的融合；設定綜合崗位，使調(diào)度崗位得到進一步優(yōu)化，最終實現(xiàn)跨專業(yè)整合，減少用工，改變既有運營管理模式，優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程。

4.3 便捷化方面

（1）進一步擴大移動作業(yè)終端使用范圍，擴展到貨物運輸外勤作業(yè)、行車調(diào)度作業(yè)、調(diào)車機車司機、工務室外作業(yè)等崗位，使貨物運輸內(nèi)外勤間、站調(diào)與調(diào)車人員間實現(xiàn)信息的及時交流和共享，站內(nèi)崗位間信息透明，進一步提升車站作業(yè)效率；

（2）加強信息互聯(lián)互通，包括鐵路與國內(nèi)海關及邊檢站間的互聯(lián)互通。立足于國鐵集團口岸站管理系統(tǒng)，通過部門間協(xié)議，實現(xiàn)旅客運輸與國家移民局間、貨物運輸與海關總署間信息交換，提升通關服務便捷度。

4.4 兩段指揮中心融合

在普洱車務段安全生產(chǎn)調(diào)度指揮中心與普洱基礎設施段調(diào)度指揮中心合署辦公的基礎上，進一步研究兩中心之間的信息共享，實現(xiàn)兩段信息透明、共同應急、資源統(tǒng)籌利用、施工方案協(xié)同編制。結合調(diào)度大廳的大屏共用、配套體制機制優(yōu)化，使兩中心有機融合，更能發(fā)揮整體效益。

4.5 優(yōu)化工作崗位

（1）優(yōu)化局調(diào)度崗位。車流計劃調(diào)度、機車調(diào)度、施工調(diào)度納入既有調(diào)度臺管理。

（2）優(yōu)化車務段崗位。車站調(diào)度員（調(diào)車區(qū)長）統(tǒng)一集中到安全生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，實現(xiàn)區(qū)域調(diào)度指揮和玉磨鐵路全線調(diào)車計劃統(tǒng)一編制。

（3）優(yōu)化車站崗位。在確保安全的前提下，通過貨運集中受理、行車和貨運崗位融合、十八點統(tǒng)計數(shù)據(jù)自動生成、崗位功能靈活設置，以及信息智能化輔助手段等方式，車站作業(yè)人員崗位設置還可進一步調(diào)優(yōu)。

5 結束語

本文介紹新模式調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)和建設工作，研究新建玉磨鐵路調(diào)度管理和車站作業(yè)的智能化、高效融合技術。

新技術的運用、智能輔助手段、綜合崗位設定、信息系統(tǒng)集中管理、作業(yè)模式的變革等都會帶來新的風險，因此，還需加強對新技術的研究。在研究與實踐的過程中，不斷優(yōu)化信息系統(tǒng)運維模式，從而進一步提升信息系統(tǒng)的運維保障水平和應急處置能力；不斷完善與新系統(tǒng)應用相適應的規(guī)章制度，使信息技術與鐵路業(yè)務進一步融合，促進鐵路建設及運營管理水平提升。