我國高速鐵路調度指揮系統存在的不足及解決對策

張　琦，王　濤，陳　峰

（中國鐵道科學研究院　通信信號研究所，北京　100081）

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我國高速鐵路調度指揮系統存在的不足及解決對策

張琦，王濤，陳峰

（中國鐵道科學研究院通信信號研究所，北京100081）

在分析高速鐵路調度指揮系統存在的基本參數標定不準確、數據精度有待提高、監測設備運行不夠穩定、運營數據未能充分利用及智能化水平有待提高等不足的基礎上，提出了基于運營數據修訂基本運行參數，采用高精度同步時鐘及高速網絡提高系統數據采集精度，采用高可靠監測設備并提高系統集成水平，挖掘運營數據服務調度指揮，以及將數據挖掘、機器學習、模式識別與自然語音處理等技術應用于調度指揮系統，提高決策智能化水平及人機交互性等解決措施，為我國高速鐵路調度指揮系統發展提供參考。

高速鐵路；調度指揮系統；智能化

1　引言

調度是鐵路運輸生產的核心，負責組織各部門、各工種間協同工作，以安全、高效地完成客貨運輸任務，是實現鐵路運輸安全生產的重要保障。調度指揮系統則是實現調度工作的重要功能系統，高速鐵路具有高速度、高密度、高安全性等特點，對調度指揮系統提出了更高的要求。雖然我國高速鐵路調度指揮系統在借鑒國外經驗的基礎上，通過自主研發實現了從無到有，取得了重大進步，但仍存在一定不足，需進一步完善。對現存問題的分析與解決對策的探討，有助于促進我國高速鐵路調度指揮系統的完善與升級，以更好地服務于高速鐵路運輸生產。

2　我國高速鐵路調度指揮系統存在的問題

我國高速鐵路調度指揮在運營初期除規章制度不完善、施工管理不規范、調度人員經驗不足等管理問題外［1-2］，調度指揮系統尚存在以下問題：

2.1基本運行參數標定不夠準確

基本運行參數是指揮高速列車運行的基礎，運行圖標尺是重要參數之一，既有列車運行圖標尺標定于試驗條件［3］，列車運行種類比較單一，運行狀況較為理想。由于缺乏實踐檢驗，尤其是大量、不同型號列車開行的運營狀況，在線路開通運營后，對某鐵路局管轄范圍內調度指揮系統數據庫中一段時期內列車運行數據統計發現，大量非停站列車車站到發時分與圖定到發時分存在差異，即：列車實際區間運行時分與運行圖標尺存在差異。而對某一條線路區間運行時分分布發現，不同車次在同一區間與運行圖標尺的偏差具有高度一致性。由此表明，我國高速鐵路運行圖標尺的標定存在一定偏差，不僅給調度指揮工作帶來不便，也影響到高速鐵路準點率水平。

2.2系統數據精度偏低

目前，我國高速鐵路在運行圖鋪畫、車站到發時刻數據采集等工作中數據只能精確到分鐘，無法采集到更精確的數據。與日本高速鐵路車站到發時刻精確到秒相比，我國高速鐵路調度指揮系統數據精度還有較大提升空間。

2.3監測設備運行不夠穩定

由于監測設備（如風速儀、雨量計、雪深計、異物侵限雙電網等）長期曝露在外，受雨、雪、大風、氣溫等氣象的影響，監測設備組件老化、損壞現象嚴重［4］，未能準確監測并傳輸環境信息，為高速鐵路列車安全運行埋下隱患。其次，由于設備型號多、范圍跨度大，設備間尚存在集成、兼容等問題，設備誤報警現象時常出現，嚴重干擾了調度員的正常決策判斷。

2.4運營數據未能有效利用

“大數據”一詞自2012年進入公眾視野以來得到了廣泛關注，隨著它在商業領域的成功應用并產生巨大的經濟效益，“大數據”已滲透到社會經濟中，并逐漸改變了人們的生活方式。為此，我國首次從國家層面制定大數據發展戰略，頒布“促進大數據發展行動綱要”。我國高速鐵路調度指揮系統數據采集已涵蓋鐵路運輸生產的全過程，且伴隨我國高速鐵路的運營，調度指揮系統已積累大量運營數據，但這些數據未能有效分析和挖掘，服務于調度指揮工作。

2.5調度指揮系統智能化水平有待提高

我國高速鐵路調度指揮的信息化、自動化水平取得了長足發展，但系統智能化水平仍需提高。調度工作中依靠人腦做大量決策，工作人員（尤其是列車調度工作人員）處于高度緊張狀態，在工作時間的后期，難免出現大腦疲勞情況，對調度決策極為不利。近年來，隨著“工業4.0”、“大數據”、“人工智能”等概念的提出，“智能化”一詞逐漸被廣泛關注。智能化是鐵路運輸的發展方向，也是鐵路調度指揮的發展方向［5］，智能化能夠將調度人員從繁雜的決策工作中解脫出來，降低工作強度，提高調度決策的科學性。

3　高速鐵路調度指揮系統問題解決措施

3.1修正基本運行參數

基本運行參數是調度指揮工作開展的基礎，既有運行參數采用測試列車標定于線路投入運營前，與實際運營情況存在較大差異。建議基于調度指揮系統中已有的大量列車區間運行數據，在剔除天氣、設備故障、突發事件等因素影響下異常數據的基礎上，通過數據分析，明確列車區間運行時分偏離特性，以此修正運行圖標尺，使大多數列車區間運行時分能夠與運行圖標尺對齊，提高列車區間運行時分的精確水平。

3.2提高調度指揮系統數據精確性

提高調度系統數據精確度首先需要高精度同步時鐘。目前，我國高速鐵路通信系統時鐘同步工作主要依賴于鐵通公司2001年建設的數字同步網［5］，已不能滿足高速鐵路時鐘同步需求，建議首先采用高精度、高可靠性時鐘同步設備，為計算機聯鎖、列控、軌道電路、GSMR無線通訊、安全防災監測等系統設備提供統一時鐘信息，并將之納入高速鐵路統一時鐘同步系統。其次，采用高速、寬帶通信設備，提高數據傳輸速率，降低系統通信延時，以提高高速鐵路調度指揮系統數據采集精度及實時性。

3.3提高監測設備可靠性與集成度

監測設備由于長期曝露在外界，雨雪大風溫度等氣象條件造成的破損、老化問題不可避免，針對這一問題，一方面，建議采用高可靠性戶外檢測設備，提高設備運行穩定性；另一方面，建議加強戶外監測設備巡檢，一旦發現破損或工作不正常立即更換。對于設備兼容及集成問題，建議在高速鐵路維修天窗時間，加強監測設備聯調聯試測試，以解決設備兼容問題，提高設備集成水平。

3.4挖掘運營數據服務調度指揮

充分利用已有調度系統數據，為調度指揮工作提供決策參考。如對于計劃調度，通過分析與挖掘調度系統實際運行數據（主要包括列車運行、動車組運用、動車組檢修、乘務、供電、綜合維修等）與計劃數據（包括基本計劃和實施計劃）的偏離規律及分布，為各項計劃編制提供參考；對于列車調度，通過分析與挖掘影響列車運行的異常條件（氣候條件、設備故障、突發情況等）規律分布，結合列車調度工作崗位規章制度，為列車運行調整提供決策參考。對于動車調度、供電調度等，可通過挖掘動車組運用及調整數據、供電系統技術狀態數據，結合動車組修程修制及供電能力，對動車組交路調整、供電設備預警提供決策支持。

3.5提高高速鐵路調度指揮智能化水平

適應智能化發展趨勢，在調度系統功能性完備的基礎上，注重向智能化方向發展。如將數據挖掘、機器學習與模式識別等技術應用于高速鐵路調度指揮系統，提高系統的知識推理與記憶能力，基于整合各子系統運營數據與各項調度規章制度數據，對系統進行自學習和自適應訓練，為調度指揮工作中出現的氣象異常、設備故障、突發事件等情況做出智能輔助決策，改變調度員依靠人腦決策的現狀，提高決策的科學性與智能化水平。同時，將自然語音處理技術應用于高速鐵路調度指揮，提高人機交互的友好性，改變以往調度員發布調度命令或進行運行調整時手工輸入的低效率方式。

4　結論

與日、德、法等國家相比，我國高速鐵路運營時間較短，調度系統在完善程度、運營經驗、智能化水平等方面尚存在一定差距，這就需要我們在調度指揮系統運營過程中，總結存在的不足，研究改進措施，并付諸實施，使我國高速鐵路調度指揮盡快達到國際先進水平。

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［2］郭風東，李濤.高速鐵路調度指揮安全保障體系的探討［J］.鐵道運輸與經濟，2011，33（9）：28-30.

［3］凌熙，王瑤.高速鐵路區間運行時分測試的統計分析方法研究［J］.鐵道運輸與經濟，2012，34（9）：85-89.

［4］吳健.哈大高鐵防災安全監控系統運用中存在的問題及建議［J］.哈爾濱鐵道科技，2015，（3）：19-21.

［5］王玉強.高速鐵路通信系統時鐘同步狀態驗證方法的探討［J］.鐵路通信信號，2015，51（1）：42-44.

［6］賈利民，秦勇，張媛.數字鐵路、智能鐵路與鐵路智能運輸系統［J］.中國鐵路，2012，（3）：16-20.

［7］劉巖，郭競文，羅常津，等.列車運行實績大數據分析及應用前景展望［J］.中國鐵路.2015，（6）：70-73.

［8］田銳，劉俊，賀義勇.鐵路行車安全信息系統設計探討［J］.鐵道運輸與經濟，2015，37（5）：32-37.

Inadequacy and Countermeasures of High-speed Railway Dispatching and Command System of China

Zhang Qi，Wang Tao，Chen Feng
（Signal Communication Research Institute， China Academy of Railway Sciences， Beijing 100081， China）

In this paper， on the basis of an analysis of the inadequacies of the high-speed railway dispatching and command system ofChina， we proposed a series of countermeasures， including modifying the basic operation parameters based on running data， using highprecisionsynchronized clock and high- speed internet connection to improve the data accuracy of the system， adopting high- reliabilitymonitoring equipment， improving system integration level， mining the operational data to serve the dispatching and command processes，applying such technologies as data mining， machine learning， modal identification and natural speech processing， etc.， in the dispatching andcommand system， and improving the intelligent decision-making level and human-machine interactivity of the system， etc.

high-speed railway； dispatching and command system； intelligent

U292.4

A

1005-152X（2016）08-0025-03

10.3969/j.issn.1005-152X.2016.08.007

2016-07-07

張琦，男，中國鐵道科學研究院通信信號研究所研究員，研究方向：列車運行指揮及控制。