以智能化為核心的全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心建設

張光遠, 倪少權, 郝建平, 馬 駟, 魯工圓

(1. 全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心, 四川 成都 610031;2. 西南交通大學 綜合交通運輸智能化國家地方聯合工程實驗室, 四川 成都 610031;3. 西南交通大學 交通運輸與物流學院, 四川 成都 610031)

以智能化為核心的全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心建設

張光遠1，2，3, 倪少權1，2，3, 郝建平1，2，3, 馬 駟1，2，3, 魯工圓3

(1. 全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心, 四川 成都 610031;2. 西南交通大學 綜合交通運輸智能化國家地方聯合工程實驗室, 四川 成都 610031;3. 西南交通大學 交通運輸與物流學院, 四川 成都 610031)

通過對以“智能”為核心的全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心建設和發展的分析,以及在提升計算機編制列車運行圖的技術水平的基礎上,討論全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心的建設。該實驗中心的建設能夠全面實現全路列車運行圖及鐵路行車相關作業計劃編制和管理的一體化、信息化和智能化,提高鐵路運輸、軌道交通行業的技術水平,提高行業的管理能力,提升綜合投資效益，從而全面提升軌道交通運輸在國民經濟發展中的作用。

鐵路列車運行圖； 智能化； 實驗中心

1 全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心建設的意義

全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心的建設,可全面實現我國全路列車運行圖及鐵路行車相關作業計劃編制和管理的一體化、信息化和智能化；可全面提升鐵路運輸、軌道交通行業的技術水平,提高行業的管理能力,提升綜合投資效益；強化鐵路企業技術創新地位和鐵路產業核心競爭力；同時形成鐵路行車運行指揮高層次應用技術創新人才培養的重要基地。

1.1 以“智能化”為核心提升鐵路行車管理能力

全面深入地研發列車運行圖編制系統,構建全路統一、具有世界一流水平的列車運行圖編制和管理的信息化平臺,實現我國鐵路列車運行圖編制和管理的系統化、智能化,可全面提升我國鐵路運輸組織的效率和安全,在很大程度上決定了鐵路運輸的質量和服務水平[1-3]。深入研究列車運行圖編制理論與方法,提高列車運行圖編制系統的智能化水平,建立列車運行計劃及相關作業計劃于一體的列車運行圖編制協同工作實驗平臺[4-5],以及建設全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心，將極大地促進軌道交通運輸智能化的發展,對我國高鐵“走出去”戰略具有重要理論與實踐的支撐作用[6-7]。

1.2 全面提升鐵路運輸行車系統的技術水平

全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心的建設,將為我國鐵路行車組織智能化建設提供強有力的技術支撐,中心建設的鐵路列車運行圖編制平臺、城市軌道交通列車運行圖編制平臺、鐵路大型客運站技術作業計劃編制平臺、鐵路大型客運站運轉作業輔助決策平臺、鐵路列車到發通告平臺、城市軌道交通運營組織計劃編制平臺、鐵路機車周轉圖編制平臺以及鐵路旅客列車運行圖管理平臺,在軌道交通領域得到廣泛應用，達到了國際先進水平,特別是鐵路列車運行圖編制平臺被中國鐵路總公司(原鐵道部)認定為全路計算機編圖統一系統,成為鐵路編圖的技術支撐手段[8-10]。針對我國鐵路行車運輸系統相關技術的研究與轉化進行產品開發,形成鐵路運行、管理系統編制的智能化產業基地,促進新技術、新系統的應用,全面提高鐵路行業的管理水平[11-14]。

1.3 形成鐵路行車運行指揮高層次人才培養基地

以列車運行圖為基礎,圍繞鐵路現場和城市地鐵高層次人才實際需求,開展列車運行圖編制規則、國外鐵路行車組織運營產品設計與營銷、車站間隔時間標準等多項內容的培訓,培訓內容緊密貼合實際生產需要,提高鐵路運輸、客運、機務、車站等部門人員的業務水平。通過高校聯合相關企業建設全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心,有效整合產學研資源,凝聚創新團隊,結合一系列關鍵技術的研發,為全國鐵路及城市軌道交通，尤其是高速鐵路行車指揮，培養大批適應中國高鐵“走出去”戰略需要的高層次技術人才,把該實驗室建成培養軌道交通智能化行車指揮技術創新人才的重要基地。

2 建設目標與任務

2.1 總體目標

建成鐵路列車運行智能化技術創新能力突出、成果顯著、管理規范的國內、國際一流的實驗中心,全面深入地研發列車運行圖編制系統,構建全路統一、具有世界一流水平的列車運行圖編制和管理的信息化平臺,實現我國鐵路列車運行圖編制和管理的系統化、智能化,成為全路列車運行圖技術研發與成果轉化基地和人才培養基地。

2.2 功能與任務

(1) 建立支持異地聯網編圖的全路列車運行圖編制系統,實現全路計算機編制列車運行圖的網絡化、精細化、智能化和系統化,完成列車運行圖及相關業務計劃編制和管理的一體化,建立面向鐵路和城市軌道交通的列車運行圖綜合管理信息系統,實現基于計算機網絡的列車運行圖基礎信息收集、管理、查詢和綜合決策支持。

(2) 構建統一標準的信息平臺,將實驗中心建成服務于中國鐵路總公司、城市地鐵公司、科研院校為主體的研究群體以及政府和相關軌道交通企業為主體的應用群體。

(3) 開展鐵路列車運行圖編制技術研發與應用,將實驗中心建成鐵路列車運行圖的智能支持中心及成果轉化應用基地,滿足智能型鐵路列車運行圖對應用技術和產品的需求。

(4) 將實驗中心建成我國鐵路列車運行圖領域高水平科研團隊和行業領軍人才培養的重要基地,服務于國家智能型軌道交通運行圖編制和管理。

3 建設內容

全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心,主要建設內容可概括為“2+2+X”模式。“2+2”即通過信息化、智能化2個階段建成全路列車運行圖編制研發與應用平臺、城市軌道交通列車運行圖編制研發與應用平臺。通過第一階段的平臺搭建為全路列車運行圖編制提供信息采集與傳輸、存儲與表達、融合與共享的智能編制方案,實現列車運行圖技術資料管理、列車運行圖編制及調整、時刻表生成、運行圖繪制、統計報表生成、信息查詢等一體化與智能化；第二階段通過搭建技術研發與應用平臺,系統構建的運行圖數據庫管理平臺為實現全路及城市軌道交通列車運行圖的動態管理和全路及城市軌道交通列車運行圖中心數據庫的建立提供了技術支持,系統建立的支持局域網和廣域網的列車運行圖編制平臺,提供體系化的工程應用成果,使實驗中心成為智能編圖支持中心和人才培養基地。“X”即在搭建2平臺過程中,形成服務于中國高鐵“走出去”戰略和“智慧城市”建設且具有國內領先水平的應用成果。整個建設內容框架如圖1所示。

圖1 實驗中心建設主要內容

4 建設成果

4.1 平臺建設成果顯著

4.1.1 鐵路列車運行圖編制平臺

(1) 數據庫管理子系統。

(2) 列車運行圖編制子系統。

(3) 車底(動車組)交路圖編制子系統。

(4) 車站電子地圖子系統。

(5) 技術資料管理子系統。

初步建設成果:系統實現全路列車運行圖技術資料管理的信息化；實現列車運行圖、車底交路圖編制的一體化,建立與各業務工種對應的運行圖編制管理界面,按角色進行業務管理；實現客貨列車運行圖編制的信息化和智能輔助決策；實現車站到發線運用與運行圖編制、調整、繪制的一體化處理；實現列車運行圖查詢、統計、報表制作、圖形輸出的信息化；實現各級機構和部門相關編圖人員聯網 (遠程或本地)編圖的群體協同。

4.1.2 城市軌道交通列車運行圖編制平臺

(1) 列車運行圖數據管理子系統。

(2) 列車運行圖自動編制子系統。

(3) 列車運行圖人機交互調整子系統。

(4) 列車運行圖指標統計子系統。

(5) 列車運行圖繪制子系統。

(6) 列車時刻表生成子系統。

建設成果:實現列車車底交路的自動勾畫,自動優化車底運用方案；有效解決城市軌道交通高峰時段密集接發列車的運行圖鋪畫,實現平峰時段與 高峰時段的不同行車密度的均衡快速過渡,以及列車車底的運用優化；創建城市軌道交通線路客流需求復雜的列車運行圖鋪畫,大大提高了運營管理的自動化程度,降低了運營管理的難度,保障列車運營安全。

4.1.3 城市軌道交通運營組織計算機輔助設計平臺

(1) 城市軌道交通運營組織資料管理子系統。

(2) 客流特征數據分析子系統。

(3) 城市軌道交通車輛選型和編組方案計算機 輔助設計子系統。

(4) 城市軌道交通行車計劃編制子系統。

(5) 城市軌道交通車站配線輔助設計子系統。

(6) 城市軌道交通能力計算子系統。

建設成果:實現集數據維護、客流分析、車輛選型和列車編組方案比選、交路設計、行車計劃編制、車站配線設計、能力計算等多功能于一體的城市軌道交通規劃和運營組織管理工作系統；從而實現對城市軌道交通規劃和運營管理的工作。

4.1.4 大型客運站運轉作業輔助決策平臺

(1) 站調子系統。

(2) 車號員子系統。

(3) 助理值班員子系統。

(4) 調度員子系統。

(5) 技術室子系統。

(6) 統計子系統。

建設成果:實現大型客運站運轉作業生產的全過程利用計算機進行組織指揮管理,可通過網絡指揮全站進行接發車、調車等工作,為大型客運站的運轉作業組織指揮提供信息化支持平臺,使車站調度員通過計算機網絡指揮全站進行接發車、調車等工作；實現遠程監控和分析；實現非常態情況進行決策干預和處理,提高鐵路大型客運站行車組織指揮智能化水平。

4.1.5 機車周轉圖編制平臺

(1) 機車周轉圖基礎數據管理子系統。

(2) 列車運行圖數據提取子系統。

(3) 機車交路線生成子系統。

(4) 機車運轉方式生成子系統。

(5) 指標統計子系統。

建設成果:實現機車周轉圖的自動編制功能,并在此基礎上提出機車周轉圖的人機輔助編制方法,以進—步滿足機車周轉圖的編制需要；在列車運行圖系統的基礎上,運用群體協同原理,實現機車周轉圖與列車運行圖的網絡協同編制,達到機車周轉圖與列車運行圖的編制一體化。

4.1.6 列車牽引計算、車站分布、運營費計算輔助設計平臺

(1) 列車牽引計算子系統。

(2) 車站分布輔助決策設計子系統。

(3) 機車車輛、線路平縱斷面、車站、運量的一體化管理子系統。

(4) 運營費計算輔助設計子系統。

建設成果:系統通過建立線路運輸組織設計基礎數據庫,實現數據的通用性和各功能數據銜接,并通過建立優化算法,實現自動列車牽引計算、運營費自動計算,提高工作效率、設計精度、為設計工作提供輔助決策功能。

4.1.7 旅客列車運行圖管理信息系統

(1) 旅客列車運行圖繪制子系統。

(2) 旅客列車停站方案管理子系統。

(3) 旅客列車停站審查管理子系統。

(4) 旅客列車編組表編制子系統。

(5) 旅客列車車底交路圖編制子系統。

(6) 旅客列車指標統計子系統。

建設成果:為旅客列車運行圖管理及相關統計分析工作提供技術支撐手段,通過信息技術提高旅客列車運行圖的管理效率、減少旅客列車運行圖管理成本；實現旅客列車綜合管理的信息化和自動化,提升鐵路旅客運輸市場的競爭力。

4.2 社會化服務效益顯著

實驗中心由中國鐵路總公司(原鐵道部)與西南交通大學聯合成立。實驗中心不斷完善產學研用合作機制,積極推進與企業、科研院所以及其他高校的產學研合作,承擔了產學研合作項目共計70余項,合同經費3 000余萬元。

(1) 與中國電子科技集團合作。與中國電子科技集團第十四研究所合作開發城市軌道交通列車運行圖編制平臺,滿足了城市軌道交通運營管理的需求。在哈爾濱等城市地鐵運營中發揮重要作用；在中鐵第一、第二、第四勘察設計院地鐵設計工作中應用；在成都、杭州等城市軌道交通列車運行圖設計中發揮重要作用。

(2) 與中鐵二院工程集團合作。城市軌道交通運營組織計算機輔助設計平臺在中鐵二院工程集團有限責任公司交通規劃研究院投入運用,充分提高了城市交通規劃設計的質量、效率和水平；客流特征分析準確、分布合理、規劃完善,為我國數字化城市建設提供重要規劃手段。

(3) 與中國鐵路總公司合作。鐵路列車運行圖編制平臺將鐵路運輸生產活動聯成一個統一整體,計算機編制鐵路列車運行圖是提高其編制及管理水平,構建和諧鐵路、推進鐵路快速發展的重要保證。目前,鐵路列車運行圖編制平臺已在全國18個鐵路局中得到廣泛應用,提高了鐵路運輸組織的綜合水平,直接提升了鐵路的經濟效益和社會效益。

(4) 與大型鐵路客運站合作。實驗中心研發的鐵路車站列車到發通告系統,實現車站行車作業的實時監督和安全保障。目前已在成都站、重慶站、貴陽站、內江站、廣元站 、六 盤水站、西昌站、達州站等應用,實踐證明,該系統實用性強,穩定性好,能滿足大型客運站工作需求,提高工作效率。

(5) 與中鐵第一勘察設計院集團合作。列車牽引計算、車站分布、運營費計算輔助設計平臺,已在中鐵第一勘察設計院集團有限公司投入使用,運用中數據計算智能化程度高、生成結果準確,提高了設計工作效率,具有良好的經濟效益。

(6) 與全路各鐵路局合作。旅客列車運行圖管理信息平臺已在中國鐵路總公司組織的旅客列車運行圖編制工作中得到鐵總客運營銷處和全路各鐵路局客運處中運用,運用效果良好,縮短旅客運行圖編制工作周期。該成果已通過南寧鐵路局和廣州鐵路有限公司的科技鑒定。

4.3 科研成果顯著

2006年全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心成立以來,先后承擔了國家級與省部級重點項目30余項,此外還承擔了大量鐵路局、設計院的科研項目,獲得了包括國家級和省部級科技成果獎18項(見表1)。

表1 科研獲獎情況

5 行業公共服務

實驗中心廣泛開展了社會化公共服務,包括中國鐵路總公司全國鐵路列車運行圖編制系統培訓、中國鐵路總公司客運營銷、中國鐵路總公司動車調度管理培訓、中國鐵路總公司鐵路客貨運輸統計等培訓,培訓人員包括鐵路運輸、客運、機務和車站等部門人員,累計培訓人員超過3 000人。通過培訓提高參培人員的技術和業務水平。中心研發的鐵路列車運行圖編制系統在中國鐵路的歷次列車運行圖調整工作中起到了重要作用。同時,中心舉辦了多期針對高校(如:西南交通大學、中南大學、廣州鐵道職業技術學院等)教師隊伍、鐵路和城市軌道交通列車運行圖編制教學工作的教師培訓,培養了大批軌道交通高素質人才。

6 結語

經中國鐵路總公司、全國各鐵路局和相關城市地鐵公司使用,表明全國鐵路列車運行圖編制研發實驗中心研發的相關平臺均達到預定目標,達到國際先進水平。相關系統的使用為全國鐵路和城市軌道交通列車運行圖編制和管理的網絡化、集中化、快捷化提供了有力的技術支撐,具有重大的經濟效益和社會效益。

(1) 中心構建的列車運行圖數據庫異地聯網上報和合并管理支持平臺,為列車運行圖數據管理和維護提供了有效手段,為建立和管理全路列車運行圖數據庫提供了技術支持,有助于實現我國列車運行圖編制管理的規范化和專業化。

(2) 中心建立的全國鐵路列車運行圖編制平臺為我國鐵路實現異地聯網編圖奠定了基礎,能夠為打破現有編圖模式節省人力、物力資源創造條件,也能為加快列車運行圖編制速度提供保障。

(3) 中心提供的列車運行圖技術資料管理功能實現了列車運行圖相關技術資料數據的統一管理,對于保證我國鐵路列車運行圖相關數據的準確性、有效性、一致性創造了條件,為提高列車運行圖編制的可靠性提供保障。

(4) 中心在列車運行圖編制過程中的各個環節提供多方面的人機交互手段,方便列車運行圖的調整；系統的人機干預功能主要有運行線平移、推線、擦線、區間放點/收點,運行線互換、運行線復制、到發線調整等,提高了勞動生產率。

(5) 中心提供的運行圖數據檢查及運行線沖突檢查功能,如間隔檢查、停時檢查、到發線沖突、運行線沖突等功能可以保證列車運行圖的質量,為鐵路運輸安全提供保障。

中心將繼續對列車運行圖編制的一體化、網絡化等問題進行深入的研究,對列車運行圖編制系統功能進行完善,進一步提高勞動生產率、提升全路列車運行圖和城市軌道交通列車運行圖管理水平。

References)

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Construction of experimental center for development of national railway train operation diagram based on intelligentization

Zhang Guangyuan1，2，3, Ni Shaoquan1，2，3, Hao Jianping1，2，3, Ma Si1，2，3, Lu Gongyuan3

(1. Experimental Center for Development of National Train Operation Diagram, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China；2. National and Local Joint Engineering Laboratory for Integrated Transportation and Intelligence, Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031, China；3. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

Through the analysis of the construction on the experimental center for the development of the national railway train operation diagram based on the intelligentization, and on the basis of upgrading the technical level of the railway train operation diagram by computer, the construction of such center is discussed. The construction of this center can fully realize the integration, informationization and intelligentization of the whole train diagram as well as the train operation planning and management in China, improve the technical level of the railway transportation and rail transportation industry, strengthen the management ability of the industry and improve the comprehensive investment efficiency, so as to fully consolidate the role of rail fransportation in the development of the national economy.

railway train diagram; intelligentization; experimental center

10.16791/j.cnki.sjg.2017.08.053

2017-03-13 修改日期：2017-05-02

中央高校基本科研業務費專項資金資助(26816WTD23)；綜合交通運輸智能化國家地方聯合工程實驗室團隊建設項目(2682017ZT11)；中國鐵路總公司科技發展計劃項目“基于日常動態變化的列車運行圖編制系統研究”(2016X006-D)

張光遠(1979—),男,遼寧莊河,博士,實驗室副主任,從事鐵路行車組織、實驗室研究、綜合交通運輸研究等.E-mail：gyzhang@swjtu.edu.cn

G315

A

1002-4956(2017)08-0210-05