论文|面向铁路运输生产全过程的智能综合调度系统方案研究

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文章来源：《铁道运输与经济》编辑部

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李军，中国国家铁路集团有限公司运输调度指挥中心

赵世超，北京交通大学交通运输学院

王斌，中国铁道科学研究院集团有限公司电子计算技术研究所

李少峰，中国国家铁路集团有限公司运输调度指挥中心

作为铁路运输组织的关键环节，铁路运输调度担负着组织货物运输、保障运输安全的重要任务。我国铁路运输调度指挥系统的发展由纯手工到电子化、自动化、信息化，目前正朝向智能化方向迈进。

智能综合调度系统面向铁路运输生产全过程，根据客货运输需求，协同编制运输计划，优化铁路调度指挥工作，自动控制、动态跟踪调度工作，从而实现铁路运输调度工作的智能化。该系统覆盖中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)、铁路局集团公司、站段三级调度指挥，可以实现调度部门和专业处室间、调度所内部各工种间、调度所内同工种各岗位间3个层级的横向专业协同，以及国铁集团和铁路局集团公司间、铁路局集团公司和站段间的2级纵向协同。

1.铁路运输调度系统现状

1.1 既有调度系统功能分析

铁路运输调度指挥过程重点通过计划编制、执行、调整和反馈来实现，既有运输调度管理系统采用了国铁集团、铁路局集团公司两级架构，支撑国铁集团、铁路局集团公司和站段三级运输调度应用。

既有调度系统以铁路局集团公司级为核心，涵盖值班主任、客调、货调、计划调、机调、动调、军特调、施工调等所有工种应用。国铁集团系统主要基于运输信息集成平台、十八点统计和铁路局集团公司系统上报数据等，汇总形成全路运输生产信息，支撑调度人员把握全路整体运输情况、做出运输方案决策、跟踪生产实际，并提供相关信息查询服务。站段则负责具体作业的执行。

1.2 存在问题

（1）信息采集手段落后、难以交互融合。缺乏面向运输全过程的信息架构顶层设计，大量工作需人工录入；缺乏面向运输全过程资源的统一定义，难以实现信息的有效融合。

（2）计划编制与质量管控未实现一体化。各专业依托各自系统编制计划，岗位彼此之间无制约、卡控关系和优先级；相关参数长时间未进行复测和修正，未与实际工作情况进行对比分析，基本运行图编制的可兑现性受限；计划执行阶段，各层级计划未贯通；缺乏审核和辅助决策手段，无法在短时间评价编制质量。

（3）自动化程度较低。缺乏信息自动感知、智能诊断和主动学习等技术手段，导致调度人员作业劳动强度大。

（4）系统架构老旧、缺乏新技术支撑，制约了应用功能的提升和实现。

2.智能调度系统建设思路

2.1 智能调度系统建设的必要性

（1）支撑覆盖需求获取、计划编制、执行管控、分析评价的运输生产全过程调度指挥。

（2）通过对运输生产资源的统一数据描述，实现数据资源的高度融合，为调度决策提供真实可靠的信息，实现精准指挥。

（3）运用信息自动感知、智能诊断和主动学习等技术手段，实现运输生产全过程智能化。

2.2 系统实现目标功能

智能综合调度系统是以满足客货运输需求和运力资源的合理运用为导向，实现需求获取、计划编制、执行管控、分析评价的运输计划全过程管理；构建一体化计划编制平台，实现客货运输计划以及机辆运用、施工维修和生产作业等支撑计划一体化编制与调整；实现计划在运输生产全过程各环节的自动下达和执行管控。

2.3 系统的技术支撑

2.3.1 平台化技术

平台化技术能够实现在业务场景的基础上搭建工作环境，为构建大型复杂应用系统奠定基础。

2.3.2 智能化技术

（1）大数据资源湖对相关数据进行智能化识别、分析和处理，并将多维度数据进行全面整合。

（2）大数据分析技术为智能决策提供有力的数据计算支撑。

（3）智能计算技术为智能决策阶段的智能计算提供了有力支撑。

（4）大数据可视化使数据表达清晰有效，有助于调度人员高效理解和使用。

3 智能调度系统方案设计

3.1 实现运输生产全过程管理

（1）通过运输计划闭环管理、专业作业协同互联、运输生产信息互融，实现运输生产全过程管理。覆盖包括基本计划、动态需求、开行方案、工作计划、作业计划、基本计划等方面的运输生产全过程，以计划为核心，实现运输计划闭环管理。如下图所示。

（2）列车开行计划统领施工维修计划、机车车辆交路计划、车站作业计划、客货运计划，形成有机整体，并通过信息化支撑实现工作协同。如下图所示。

（3）通过各专业信息互融，实现控制系统、机车、车辆、工电供(工务管理系统、电务管理系统、供电管理系统)、货运、客运等系统作业的信息融合，在该平台实现客货运需求、车辆运行状态、运用检修状态、固定设施状态、站段作业进度、运行环境状态、综合视频等信息的自动获取。如下图所示。

3.2 搭建一体化计划编制平台

建成一体化计划编制平台，实现高质量的计划编制与执行，支撑运输生产全过程管理，为构建智能化综合调度系统提供基础。如下图所示。

3.3 构建智能化综合调度系统

通过运输生产全过程管理、运输生产计划一体化协同编制，最终实现调度指挥全过程的智能感知、智能决策、智能操控、智能评价。

（1）智能感知。对客货运市场需求、运输生产资源运用状态、资源利用程度、运输生产动态作业过程信息实时动态与准确获取。

（2）智能决策。对未来运输需求变化情况自动预计，通过对未来运输态势(包括正常和非正常状态下)、设备状态进行自动预测，智能制定运输决策方案，进而自动形成运输计划和调整计划。

（3）智能操控。运输调度指挥全过程各环节作业实现自动操作和控制，包括调度命令、列车运行图和计划的自动生成、下达与执行，列车运行晩点、乘务担当超时、货物运到时限超时、各运输生产作业环节作业超时等自动预警，应急事件处置过程的自动化以及调度电话拨打的自动化等。

（4）智能评价。对运输组织过程的自动评价，实现运输生产相关指标的自动计算和自动评价，自动给出客货运需求，以及完成对实绩、工作车保有量、干线能力利用和分界口交接、车站装卸作业等变化趋势的自动分析等。

3.4 设计智能综合调度系统架构

在实现运输生产全过程管理、搭建一体化计划编制平台的基础上，设计面向运输生产全过程的智能综合调度系统，系统技术架构示意图如下图所示。

系统总体架构示意图如下图所示。

在技术架构中，智能交互层负责与外界相关系统的交互，通过各类智能传感器，实现对运输需求以及设备资源状态的智能感知与获取，完成基础数据采集工作，以及对设备设施、作业任务的自动控制；智能传输层借助先进的高速通讯技术进行信息及命令的及时传达；数据资源层负责汇集、存储及整合运输调度指挥需要的各种数据和生成的调度命令；智能决策分析层作为系统核心，支持智能决策和智能评价，实现运输计划一体化编制和自动调整、车流预测与推算、作业进度趋势预测与分析等智能决策功能；智能应用层借助多种可视化技术，将智能决策层提供的分析结果应用于调度决策支持平台、调度指挥控制平台、调度数据管理平台，以便管理人员和调度工作人员及时准确掌握运输态势，进行科学决策。

4. 结束语

铁路运输调度优化是提高铁路运输效率和提升铁路运输质量的关键，通过运输计划闭环管理、专业作业协同互联、运输生产信息互融，实现运输生产全过程管理，构建一体化计划编制平台，实现计划协同编制，最终构建智能综合调度系统实现调度指挥全过程的智能感知、智能决策、智能操控、智能评价。该系统为铁路经营管理进入智能化提供了重要保障，对于支撑更高效、更安全、更便捷、更环保地完成铁路运输生产任务，促进铁路高质量发展具有重要意义。