淺談智能鐵路運輸系統

王啟山，李 冒

(1. 青藏鐵路公司拉薩辦事處拉薩火車站;2. 中國中鐵二院工程集團有限公司)

目前，客運快速化和公交化，貨運物流化、重載化和集裝化以及高速公路的逐步建成，智能化城市交通系統和智能化綜合運輸系統的建設以及信息技術的廣泛應用，以追求綜合效益最佳的物流業的發展以及交通運輸安全技術的日新月異的發展，表明各種運輸方式在運營管理、技術裝備逐步實現現代化，為滿足市場的巨大需求，提高鐵路運輸在市場的核心競爭力，保證鐵路運營過程的可靠性和安全性，智能鐵路系統應運而生。

智能鐵路系統整合集成運用傳感器、通信與計算機技術等現代化通訊手段，實現了信息的采集、處理和傳輸，在提高速度的同時，保證了鐵路運輸系統的安全和服務質量。該系統主要包括列車控制系統、全球定位系統、天氣預報系統、電子導航系統、實時路人信息、地面軌道監測傳感器、智能平交道口、列車計劃與實時調度、編組場管理系統、交通運輸管理系統、交通信號系統、機車人員監視預警系統、旅客咨詢系統等集成架構。

1 鐵路調度智能化

調度指揮是鐵路運輸的核心組成部分，保證運輸系統在規定時間內高效、正點的完成運輸任務。在傳統的既有線調度指揮過程中，進路自動控制由調度所和車站兩種方式控制完成。無論哪種方式駕駛員都不能介入，但在智能鐵路系統中，駕駛員可以直接控制道岔辦理進路。目前，調度集中系統(CTC)在美國、歐洲和日本得到廣泛應用，該系統實際是一種遙控和遙信系統，可以使調度員在顯示屏前對區域內的行車進行調度指揮，并自動記錄下行車蹤跡。

要建成列車運行指揮智能化系統，必須具備以下三個系統功能:(1)列車運行的有關信息的自動采集與傳輸;(2)列車運行狀態的自動記錄與傳輸;(3)列車運行調整的智能化。

1.1 列車運行信息的自動采集

調度員的任務是安全、準確、迅速的指揮列車的運行。在傳統的調度指揮中，調度員通過向車站值班員聯系，在了解區段內列車運行情況的基礎上，再向值班員發出指令，從而指揮列車運行。傳統的調度指揮方式人為干擾因素大，效率低，存在安全隱患，與鐵路提速、擴能的要求是不相符的。在IRTS 系統中，實現了區段內列車運行相關信息采集和傳輸的自動化，也就是說，調度員可以直接通過調度中心的監視屏(儀)，掌握列車在區段的運行情況、列車在車站的到發情況、股道的占用情況、進路的開放情況、道岔與信號的協調等自然運行信息。

如何實現信息實時、準確的采集和傳輸是問題的關鍵所在。將ITS 的傳感技術、紅外手段、視頻技術和微波傳輸等信息化技術應用到IRTS 上，以實現無線傳輸和地面有線傳輸相結合的信息傳輸。車載系統通過與地面線路兩側系統間信息的傳遞，可以采集到前方列車速度、相距距離和是否有泥石流等自然災害造成斷軌等信息，車站控制系統通過接受車載系統傳輸回來的信息將其發送至調度中心，調度中心收集信息后再將調度命令傳回至車站，由車站下達至各個列車或直接下達命令至列車指揮運行。

1.2 列車運行狀態的自動記錄與傳輸

我國鐵路網密集，客貨混跑等運輸現狀使得運行圖的編制難度較大，若運行圖直接由人工繪制，工作量繁重且質量不高。因此，IRTS 系統在具備列車運行信息的自動采集和傳輸的基礎上，還必須具備記錄和保存運行狀態相關信息的功能，比如進、出站時刻，股道占用情況等，建立起列車運行信息的數據庫，通過數據庫的調用，進一步實現運行圖編制的自動化。

1.3 運行調整的智能化

列車運行調度指揮智能化的關鍵是運行調整的智能化。所謂的“按圖運行”是指列車按照調度員制定的日班計劃和階段計劃有序運行。然而，在實際的列車運行中，存在太多偶然因素和不可控制因素，使得實際與計劃有一定偏差。目前，我國制定階段計劃幾乎仍然是人工作業，調度員用尺子、鉛筆逐個列車逐個區段進行推算，并隨時記錄列車的運行實踐。調度員在眾多復雜因素的條件下，要在很短的時間內制定一個質量較高的調整方案，的確是一件非常困難的事情。智能化調度的運行調整就是在計劃運行圖的基礎上，根據實際情況自動調整運行圖，保證全路列車有序、高效的運行。目前運行調整的自動生成已基本能夠實現，只是所生成運行圖還需人工調整核查，運行圖質量的可靠性有待提高。

2 國外智能鐵路的研究成果

2.1 德國公司

德國成功研制出新一代的智能鐵軌。這種鐵軌不僅可以精確測定地震波到達鐵路的時間和方位，還可分辨出地震、火車、人或動物所引發的不同震頻，從而可以避免人員傷亡。

Railion 公司是一家德國列車運營商，它致力于開發一種適用于歐洲市場的智能貨車系統，以滿足今后10 －20年歐洲市場運量的增長。通過安裝遠程信息處理裝置，目前它已經能夠實現實時監測貨車與貨物，及時發現時刻表錯誤，自動獲取列車車況信息等。

2.2 思科公司

基于標準的開放式思科智能網絡能夠利用移動IP 轉接器滿足公共交通行業的各種無線接入要求。即使車輛移動時接入模式可用性會有所變化，這些轉接器也能提供永久連接。例如，即將到達擁有熱點的車站時，火車可能會使用Wi－Fi;但在兩個車站之間運行時，可能會使用GPRS。由于思科網絡能夠提供永久無線連接，因而使運行中的車輛能夠獲得與有線位置相同的連接質量，為乘客提供更可靠、更安全、更有效的乘車體驗。

2.3 丹麥公司

丹麥鐵路服務公司正在使用的一個無線平臺。這是一款涵蓋數據庫、Java 機、通信、門戶和設備管理的全面解決方案，可以由此簡化整個流程。在對外服務中，該系統可以提供列車時刻信息，記錄乘客人數，并使用信用卡的支付方式售票。

［1］汪希時，張勇，張民. 智能交通系統與智能鐵路交通系統分析［J］.北方交通大學學報，2000.

［2］蒲云，張殿業，黃慶. 中國列車運行調度指揮智能化研究［J］.科技前沿與學術評論，2002.