適用于地方和海外鐵路的綜合自動化調度系統研究

李 瑋

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100073）

適用于地方和海外鐵路的綜合自動化調度系統研究

李 瑋

（北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100073）

結合國家一帶一路規劃，實現中國鐵路走出去戰略，應針對海外鐵路并兼顧國內地方鐵路，一種適應的鐵路調度系統應向統一平臺、集中指揮、管控一體的方向發展。對傳統的運營模式和技術裝備進行信息化建設存在的一些問題，結合國內外情況進行分析，并參照編組站綜合自動化系統（CIPS）和CTC系統進行研究，提出一種新型的綜合自動化調度系統，供有關鐵路運輸方面的專家、領導和學者參考。

海外鐵路；綜合自動化調度；統一平臺；集中指揮；管控一體

目前，我國鐵路正依托“一帶一路”的國家規劃，在展開中國鐵路走出去的工作，本文通過對國內外調度系統的分析和理解，結合現有的國內鐵路調度系統及對未來我國鐵路調度系統的發展趨勢，提出一種新型的鐵路綜合自動化調度系統，以適應當前海外鐵路市場的競爭，并且兼顧考慮國內地方鐵路市場。

1 我國調度系統發展

我國鐵路信息化建設以TMIS工程為標志，大致可分為前TMIS、TMIS和后TMIS 3個階段。其中前TMIS階段屬于啟蒙階段，主要成效是建立了部—局—分局3級信息組織結構，積累了信息系統開發的經驗和人才。該階段所開發的系統基本是一些零散的專用系統，其中較有代表性的是編組站信息管理系統、貨票制票、里程徑路計算等。

TMIS是鐵路信息化建設的主體階段，經過近20年的努力，基本建成了運輸組織、客貨營銷、經營管理三大領域的一大批應用系統。比如運輸調度管理系統（TDMS）、列車調度指揮系統（TDCS）、客票發售與預訂系統（PMIS）、車站系統（SMIS）、鐵路貨票信息管理系統、貨運技術計劃系統（FMOS）、列車運行狀態信息系統（LAIS）、公務管理信息系統、貨運大客戶管理系統、集中受理-優化裝車系統等。

后TMIS時代是在TMIS建設的基礎上，按照新運輸形勢的要求所改建、新建的信息系統，已經具備了一定的數字化特征。比如貨運電子商務平臺、鐵路客戶服務中心、調度集中系統（CTC）、列車運行控制系統（CTCS）、編組站綜合自動化系統、客運服務系統、電子支付系統、動車組檢修基地管理信息系統、大功率機車檢修基地管理信息系統、基礎設施維修基地管理信息系統等。

總體來看，國鐵路網龐大，管理分工細而單一，由于歷史原因，信息與控制技術往往按車、機、工、電、輛分專業背靠背發展，甚至同行業內部也因傳統研發與管理歸口的分割發展而導致各種控制與信息系統功能單一、小而多的混亂局面。

具體而言，目前中國鐵路廣泛使用的信息系統縱向是按列車、車輛、機車、貨物，橫向是按站、按區段建成的不同信息平臺；列車、車輛、機車、貨物信息間達不到緊密關聯，內部缺失對應關系，共享困難，無法實現信息流與運營流、列車流、車輛流、作業流、物流的同步；信息管理與運營控制脫節，鐵路自動化水平提高受到限制。多年來各系統試圖融合發展的現狀已充分說明依賴于簡單的接口方案無法解決不同平臺間的信息一致化問題。更重要的是，現有的調度系統都是單純的信息化系統，無法實時的掌握現場作業情況，從根源上無法實現鐵路的綜合自動化。

2 國外鐵路調度系統現狀

國外鐵路先進的信息與控制技術則是朝著大型化、綜合化和智能化方面發展，例如美國GE公司的RailEdge系統就有一個專門面向企業級鐵路的精確調度系統，是適用于煤礦到港口的貨運專線而量身定制的“導航”調度系統，該系統采用集成調度，包括智能計劃與運營控制兩個層面。在美國Norfolk Southern公司11 000 mile里程上應用后，列車正點率提高20%，列車運行速度提高15%～20%，調度員的工作量減少，減少了等待時間，提高了產量、資源利用率和運行密度。除此之外，RailEdge系統還集成了智能通信、防災、SCADA、BAS等功能。

3 我國調度系統海外實施制約

從上述論述可以看出，海外調度系統是一套整體的解決方案，而國內調度系統由于歷史發展和部門分工的原因，形成了多平臺多系統互聯互通的局面。面對這兩種方案，在國際市場上進行競爭，明顯不具有優勢，且當前海外市場多為亞洲、非洲、拉美等鐵路建設不發達地區。在這些地區進行建設，通常采取的是EPC形式的工程總承包，在這種形勢下，我們輸出不僅僅是鐵路產品，而且輸出的是中國標準。由于海外鐵路的運量需求遠低于國內同等規模鐵路，如果全部照搬中國鐵路的建設規模，將加大工程投資，并且由于前期運營也以國內承包商運營為主，需要投入的運營人員也將大幅增加。

當前已經由國內某工程單位中標實施的非洲某國的一條鐵路，已經遇到這些問題，其解決方案即為采用本文所述的綜合自動化調度系統，在滿足國內調度系統相關的功能標準前提下，依據當地特點進行優化，以滿足運輸需求。

4 綜合自動化調度系統技術要點

結合國內外鐵路調度指揮的現狀及發展方向，提出一種基于編組站綜合集成自動化系統［1］與CTC［2］技術相結合的新型綜合自動化調度系統。新型調度系統采用編組站綜合集成自動化系統思想，結合CTC系統在調度指揮領域的成熟技術，使之相互融合借鑒。用統一信息平臺實現所有管轄車站的行車/現車/調車/貨運/機車管理，實現所有列車/調車進路的集中監控與監督。替代現有的TDCS/CTC系統、預確報系統、統計分析系統、機車運用系統和車站信息系統SMIS、貨運管理系統等，即關鍵生產信息系統均被取代。

4.1 統一平臺

系統的統一綜合信息平臺包含全部生產的調度計劃信息、執行過程信息和歷史數據，內部形成了一個生產環節的信息輸出構成下游生產環節的信息輸入，按照運輸生產的客觀規律實現信息聯動，減少信息的人工錄入，保障信息的一致性，信息質量將得到大幅提高。因生產過程中過程控制系統產生的反饋信息也被集成，能夠實現信息流與列流、車流、物流、作業流的自動同步，使之高效、快速、直接的為企業運輸生產流程服務。

此系統方案確保數據存儲的唯一性，保障了各種應用的完全同步和一致，任何應用所產生或改變數據均要接受其他應用的正確性檢驗，即通過跨應用的信息聯鎖（亦稱信息卡控）技術體現生產流程間的信息約束和不斷鏈。

以計劃為主線的統一信息平臺，取代按崗設定的分數據平臺。用統一平臺取代計劃調度、行車調度、機車調度、貨運調度等對應的獨立分平臺，不僅消減了同工種的不同平臺，而且不同工種合用統一的數據平臺。定義的內容如下。

1）統一平臺支持的所有崗位，包括不同工種的崗位，實現了相互透明，信息對稱和信息一致，一個崗位操作生效引起的信息變化主動、實時地推送到其他崗位的屏幕上，各崗位可實時觀察其他崗位動向的情況下編制與調整本崗位的計劃，達到最佳協作。

2）事實上，統一平臺掌管著一部完整的計劃，同時包含了所有車站車流和列車運行線信息，對所支撐的崗位而言，這部計劃數據具有唯一性，即各崗位共同擁有和圍繞同一部計劃分段、分類加工。

3）由于統一平臺信息的完整性和各崗位共同擁有特點，可實現基于整體信息的動態全局整體優化，超越了單一工作崗位的局部智能化，更符合運輸生產的客觀規律。

4）統一平臺集成所有車站現車信息，作為計劃調度員編制列車工作計劃，推算車流的基礎信息。

4.2 集中指揮

在運輸組織結構優化的基礎上，由分散在各站、各區的現場調度及作業與不同操控點控制，集中為鐵路運輸在鐵路調度控制中心統一調度與集中控制，實現高度集中，優化生產管理模式。

集中指揮是分層次、分職能進行的。全局統一考慮的日班計劃，按照“一部計劃，一條線，一臺機車”的原則應該進行統一的指揮管理。而在執行層面的行車調度，可按現有模式分臺管理。

4.3 管控一體

是在統一平臺的基礎上，將調度監督的站場表示信息，以及其他子平臺信息全部納入大綜合平臺，形成全線統一運輸信息平臺，從數據平臺完整性方面，其信息包含了運輸生產流水線調度計劃的創建、調整和執行結果的全部過程信息，管內路網整體動態實時優化，計劃管理與執行過程無縫結合。

系統將列車、車輛、機車、貨物信息達到緊密關聯，內部建立緊密的對應關系，實現信息流與運營流、列車流、車輛流、作業流、物流的同步；信息管理與運營管控一體化，極大的提高了鐵路自動化水平。隨著信息技術的發展，系統集成是大趨勢，高效率的集中操控能夠避免分散操控組織不一致問題。

新型調度系統是建立在控制系統上的集成信息平臺，控制安全由各控制系統實現。在此之上，系統自身實現了更多的防護功能。此外，由于采用信息聯鎖技術，保證了運輸生產流程上傳遞數據的正確性，保證運輸生產安全有序。

5 結論

借鑒國外鐵路發展經驗和專家的卓越見識，調度指揮的終極目標應該朝著統一調度、集中指揮、管控一體的方向發展，取代分散調度為主體、中心調度協調的模式，才能有效地實現鐵路運輸的整體優化和現代化；采用以信息集成與大數據為理念統一綜合化大型計劃調度與運營控制系統，摒棄零散割裂的分門別類孤立信息平臺，才能實現真正的智能化。

隨著信息技術的發展，系統集成是大趨勢，高效率的集中操控能夠避免分散操控組織不一致問題。調度統一指揮、行車統一操控、信息高度集成、管理控制一體是鐵路運輸指揮的必然趨勢。本文提出的鐵路綜合自動化調度系統必將在中國鐵路走出去的過程中起到重要作用。

［1］丁昆.鐵路編組站CIPS系統的研究［J］.中國鐵路，2009 （11） ：34-38.

［2］常國治，俞剛.關于對我國鐵路TDCS系統和CTC系統的調研報告［R］.北京：中國鐵路總公司，2011.

Combined with "the Belt and Road Initiative" and Chinese railway "Go out" strategy， the railway dispatching system should be developed considering the adaptability of both overseas railways and Chinese railways， and the applicable dispatching system should be developed in the direction of unifi ed platform， centralized command and integration of management and control. For some problems of information construction of traditional operation modes， technology and equipment， the paper puts forward a new integrated automation dispatching system based on the analysis of the situation at home and abroad and study on CIPS and CTC systems， for providing reference for railway transport experts， leaders， and technical personnel.

overseas railway； integrated automation dispatching； unifi ed platform； centralized command；integration of management and control

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.06.016

2015-07-31）