株洲北站編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用研究

馬 燦，虎 強(qiáng)

(1.中國(guó)鐵路廣州局集團(tuán)有限公司 株洲北站，湖南 株洲 412000；2.北京市華鐵信息技術(shù)開發(fā)總公司 編組站事業(yè)部，北京 100081)

1 概述

鐵路編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)(Synthetic Automation of Marshalling yard system，SAM)是集編組站信息管理、決策管理、現(xiàn)車管理、進(jìn)路控制、溜放速度控制、機(jī)車安全監(jiān)控等為一體的綜合信息管理與控制平臺(tái)。信息管理系統(tǒng)主要包含調(diào)度指揮、現(xiàn)車管理、貨運(yùn)管理、統(tǒng)計(jì)分析等子系統(tǒng)，作業(yè)過(guò)程控制部分包括編組站集中控制系統(tǒng)與綜合表示、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖、駝峰自動(dòng)控制、停車器控制、無(wú)線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控(STP)等子系統(tǒng)。SAM系統(tǒng)因其良好的管控結(jié)合及人機(jī)交互功能正在全路各大編組區(qū)段站相繼應(yīng)用。

株洲北站處于京廣(北京—廣州)、滬昆(上海—昆明)兩大干線交匯處，站型為雙向縱列式三級(jí)七場(chǎng)，車站等級(jí)為特等站；2016年查定能力日均解體121列、編組120列，辦理車18 038輛，主要辦理旅客列車及無(wú)技術(shù)作業(yè)貨物列車通過(guò)、有技術(shù)作業(yè)貨物列車的到、解、集、編、發(fā)及周邊專用線的取送作業(yè)，行車作業(yè)門類齊全且作業(yè)組織復(fù)雜，防控多方向接發(fā)列車錯(cuò)辦及調(diào)車作業(yè)事故壓力巨大。株洲北站為全路第9個(gè)開通SAM系統(tǒng)的編組站，其SAM系統(tǒng)改造項(xiàng)目由于將站管中間站—田心站納入集中控制，因而相比其他編組站自動(dòng)化改造項(xiàng)目周期略長(zhǎng)。項(xiàng)目于2013年10月由中國(guó)鐵路總公司批復(fù)立項(xiàng)，2014年6月21日正式啟動(dòng)，2016年11月開通集中人工控制模式，2017年8月31日開通集中自動(dòng)控制模式。SAM系統(tǒng)開通以來(lái)，車站運(yùn)輸組織順暢，現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)安全有序。

2 株洲北站SAM系統(tǒng)應(yīng)用情況研究

2.1 勞效及減員情況

（1）職工勞動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)一步降低。一是SAM系統(tǒng)技術(shù)作業(yè)通知下達(dá)及反饋功能替代了列車技術(shù)作業(yè)使用電話布置的人工作業(yè)方式。經(jīng)測(cè)算，每接發(fā)一列車，車站值班員與貨檢、列檢、防溜、排風(fēng)、列尾等崗位電話聯(lián)系減少10次以上。二是編尾停車器實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，系統(tǒng)根據(jù)機(jī)車車列占用及出清股道外方道岔時(shí)機(jī)，自動(dòng)下達(dá)“制動(dòng)/緩解”指令；除人工干預(yù)外，編尾區(qū)長(zhǎng)不再需要與調(diào)車組聯(lián)控及人工操作停車器。三是接發(fā)列車及調(diào)車進(jìn)路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，除人工辦理外，不再需要人工點(diǎn)擊始終端信號(hào)按鈕。四是編尾區(qū)長(zhǎng)與駝峰調(diào)車長(zhǎng)可利用系統(tǒng)辦理越區(qū)手續(xù)，人工電話聯(lián)系次數(shù)減少。

（2）作業(yè)銜接時(shí)間進(jìn)一步壓縮。一是實(shí)現(xiàn)全站作業(yè)信息綜合復(fù)示，壓縮了作業(yè)接續(xù)空費(fèi)時(shí)間。作業(yè)人員通過(guò)站場(chǎng)復(fù)示軟件實(shí)時(shí)掌握各場(chǎng)列車到發(fā)、股道運(yùn)用、調(diào)車機(jī)車動(dòng)態(tài)等信息，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地完成各項(xiàng)作業(yè)，避免耽誤生產(chǎn)。二是系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)合理，作業(yè)效率得到一定提高。接發(fā)列車及調(diào)車進(jìn)路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)排列，一定程度上節(jié)約了進(jìn)路準(zhǔn)備時(shí)間，特別是在列車密集到發(fā)時(shí)段，系統(tǒng)辦理每條進(jìn)路比人工方式平均可節(jié)約8 s。三是行車與計(jì)劃人員合署辦公，運(yùn)輸生產(chǎn)調(diào)度指揮便利。接發(fā)列車及調(diào)度計(jì)劃人員集中管理，到、解、編、發(fā)作業(yè)過(guò)程銜接更加緊密，作業(yè)聯(lián)系更加緊湊。例如，值班站長(zhǎng)向各場(chǎng)布置班計(jì)劃、階段計(jì)劃作業(yè)，原來(lái)需逐一布置到各場(chǎng)信號(hào)樓電話抄收(每個(gè)信號(hào)樓平均花費(fèi)3 min)，現(xiàn)在僅需書面交付至各場(chǎng)行車控制臺(tái)，全部5個(gè)場(chǎng)的交付時(shí)間不超過(guò)4 min。四是優(yōu)化出發(fā)列車作業(yè)流程，出發(fā)進(jìn)路建立后由行車控制臺(tái)直接發(fā)車，取消了外勤助理值班員發(fā)車作業(yè)，平均每列車可壓縮2 min出發(fā)作業(yè)接續(xù)時(shí)間。

（3）運(yùn)輸生產(chǎn)布局進(jìn)一步優(yōu)化。一是上下行到發(fā)場(chǎng)及編尾、田心站信號(hào)控制權(quán)實(shí)現(xiàn)集中控制，作業(yè)人員整體轉(zhuǎn)隸調(diào)度車間，取消編尾作業(yè)樓作業(yè)員、信號(hào)樓內(nèi)勤助理值班員及信號(hào)員崗位。二是上下行編尾停車器改造后制動(dòng)效能可靠，取消了編尾鐵鞋防溜組崗位。三是上下行出發(fā)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)行車控制臺(tái)直接發(fā)車，取消了助理值班員崗位。

（4）減員增效目的進(jìn)一步體現(xiàn)。根據(jù)編組站自動(dòng)化系統(tǒng)開通后的行車作業(yè)人員崗位配置一般性規(guī)則[1]，系統(tǒng)開通后通常出現(xiàn)減員情況。車站依據(jù)鐵路局集團(tuán)公司批準(zhǔn)的生產(chǎn)布局設(shè)置，在SAM系統(tǒng)開通后分階段整合了相關(guān)作業(yè)崗位，其中，將接發(fā)列車室內(nèi)行車及調(diào)度計(jì)劃崗位人員搬遷至新調(diào)度大樓，內(nèi)勤助理值班員、信號(hào)員崗位由建設(shè)前的56人減少至24人，增設(shè)總值班員崗位，增加4人；取消編尾鐵鞋防溜制動(dòng)員崗位，每班減少5人；取消編尾樓作業(yè)員崗位，每班減少2人；取消外勤崗位，每班減少4人；考慮備班等情況，共計(jì)減員86人，按平均每人稅前年工資總額10萬(wàn)元計(jì)，每年可減少用工成本860萬(wàn)元。

2.2 運(yùn)輸效率情況

車站2017年中停時(shí)等指標(biāo)較2016年有所改善，全年中時(shí)完成6.6 h，較2016年同比壓縮1.4 h；停時(shí)完成40.5 h，較2016年同比壓縮4.3 h；日均辦理車16 110車，較2016年日均15 201車同比增加6.0%；有調(diào)8 643車，同比增加6.6%；無(wú)調(diào)7 467車，同比增加5.2%。雖然SAM系統(tǒng)開通后，2017年運(yùn)輸指標(biāo)完成情況比2016年要好，但從歷史數(shù)據(jù)來(lái)看，由于車站作業(yè)車辦理量受外部宏觀條件及車流調(diào)整影響較大，很難體現(xiàn)SAM系統(tǒng)運(yùn)用與運(yùn)輸效率變化之間的直接關(guān)系，考慮從中停時(shí)、辦理車及解編效率等方面對(duì)呈現(xiàn)趨勢(shì)進(jìn)行分析。

2.2.1 中停時(shí)指標(biāo)方面

查閱車站歷史運(yùn)輸數(shù)據(jù)可知，2011—2018年車站累計(jì)完成中停時(shí)總體趨勢(shì)為壓縮狀態(tài)。由于停時(shí)指標(biāo)受專用線及貨場(chǎng)等貨物裝卸作業(yè)效率的影響，SAM系統(tǒng)的運(yùn)用效果較難反映，在此暫不討論。中時(shí)為有調(diào)中時(shí)及無(wú)調(diào)中時(shí)的加權(quán)平均，影響中時(shí)的首要因素為有調(diào)中時(shí)，無(wú)調(diào)比為重要影響因素[2-4]。可以看出株洲北站近年來(lái)中時(shí)指標(biāo)的逐年壓縮主要受益于無(wú)調(diào)車流(無(wú)調(diào)比)的逐年增長(zhǎng)，但SAM系統(tǒng)集中自動(dòng)控制模式開通以來(lái)，中時(shí)指標(biāo)比2016年(無(wú)調(diào)車數(shù)相近)同期完成較好，中時(shí)壓縮效果明顯，說(shuō)明SAM系統(tǒng)接發(fā)列車及調(diào)車作業(yè)自動(dòng)化功能有益于縮短中轉(zhuǎn)車停留時(shí)間，一定程度上促進(jìn)了作業(yè)組織的有序銜接。

2.2.2 辦理車指標(biāo)方面

2011年1月—2018年7月，車站日均辦理車數(shù)總體呈“V”型走勢(shì)，2014年觸底后在2017年迎來(lái)新高點(diǎn)(2017年5次突破20 000車大關(guān)，2017年12月23日創(chuàng)造歷史記錄21 446車)，但2018年旋即回落，可見車站辦理車數(shù)與SAM系統(tǒng)運(yùn)用并無(wú)直接關(guān)系，辦理車數(shù)的波動(dòng)與車流調(diào)整及宏觀經(jīng)濟(jì)環(huán)境變化密切相關(guān)。

2.2.3 解編效率方面

2011—2017年車站解編列數(shù)總體趨勢(shì)為逐年下降，選擇有調(diào)比相近的2015年與SAM系統(tǒng)開通后的列車解編數(shù)據(jù)比較如表1所示。

表1 2015年與SAM系統(tǒng)開通后的列車解編數(shù)據(jù)比較Tab.1 Comparison of train disintegration and marshalling data between 2015 and Using SAM

由表1可見，SAM系統(tǒng)開通后比2015年日均解體多0.6列、日均編組少0.4列，SAM集中自動(dòng)模式開通后比2015年日均解體多0.3列、日均編組少0.5列；總體情況為SAM系統(tǒng)開通后解多編少，解編總列數(shù)基本持平，而2015年的有調(diào)車數(shù)少500多車，在運(yùn)行圖技術(shù)數(shù)據(jù)未發(fā)生明顯變化的情形下，說(shuō)明2015年各場(chǎng)日均交換車流較多，調(diào)機(jī)作業(yè)鉤數(shù)及車輛周轉(zhuǎn)次數(shù)相應(yīng)增多，導(dǎo)致中時(shí)相對(duì)較大。另一方面，與辦理車數(shù)相近的2013年相比，SAM系統(tǒng)開通后的解編列數(shù)下降了近1/6，下降原因主要為無(wú)調(diào)車流的增長(zhǎng)，2013年全年辦理車無(wú)調(diào)比為33.1%，而開通SAM系統(tǒng)后為45.2%。因此，綜合考慮車流調(diào)整等因素影響，SAM系統(tǒng)的運(yùn)用與解編效率升降并無(wú)明顯關(guān)聯(lián)。

2.3 作業(yè)卡控情況

SAM系統(tǒng)主要包括信息管理系統(tǒng)(SMIS)及集中控制系統(tǒng)2個(gè)大類，由于SMIS系統(tǒng)為整合納入且功能提升幅度不大，因而SAM系統(tǒng)的現(xiàn)實(shí)安全效用主要體現(xiàn)在集中控制系統(tǒng)。

（1）具備進(jìn)路自動(dòng)辦理功能，消解人工錯(cuò)排進(jìn)路風(fēng)險(xiǎn)。開通SAM系統(tǒng)集中自動(dòng)模式后，除人工干預(yù)的情況，辦理進(jìn)路的方式均由系統(tǒng)跟據(jù)列車及調(diào)車計(jì)劃自動(dòng)辦理，人工錯(cuò)誤排列進(jìn)路的問(wèn)題得到有效遏制。對(duì)處于京廣、滬昆兩大干線交匯地區(qū)且銜接多條樞紐聯(lián)絡(luò)線的株洲北Ⅰ場(chǎng)、Ⅲ場(chǎng)、Ⅳ場(chǎng)、Ⅵ場(chǎng)及田心站而言，多方向接發(fā)列車錯(cuò)辦風(fēng)險(xiǎn)歷來(lái)是安全卡控的重點(diǎn)，SAM系統(tǒng)自動(dòng)辦理進(jìn)路時(shí)具備圖定運(yùn)行徑路校核功能，能夠有效防止列車進(jìn)錯(cuò)車場(chǎng)、進(jìn)錯(cuò)方向等進(jìn)路錯(cuò)排問(wèn)題發(fā)生。

（2）具備施工標(biāo)識(shí)及安全卡控功能，增強(qiáng)施工組織安全控制。對(duì)于規(guī)定區(qū)域的施工維修項(xiàng)目，如樞紐地區(qū)接觸網(wǎng)停電行車限制卡及電務(wù)維修分區(qū)，在規(guī)章上要求對(duì)施工范圍內(nèi)的相關(guān)信號(hào)機(jī)及道岔予以封閉及單鎖。株洲北站每日施工維修任務(wù)繁重，僅信號(hào)機(jī)、道岔的加封加鎖及核對(duì)工作，足以耗費(fèi)作業(yè)人員大量精力，同時(shí)還要確保施工過(guò)程安全及非施工區(qū)的正常作業(yè)，作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度及安全壓力非常大。SAM系統(tǒng)具備施工區(qū)域標(biāo)識(shí)及安全卡控功能，能夠有效防止人工漏封、漏鎖施工區(qū)域相關(guān)信號(hào)機(jī)及道岔的問(wèn)題，同時(shí)系統(tǒng)設(shè)定不能向標(biāo)識(shí)區(qū)域自動(dòng)辦理進(jìn)路的卡控條件，既減輕了作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，也確保了施工組織過(guò)程安全可控。

（3）具備豐富的進(jìn)路自動(dòng)觸發(fā)條件校驗(yàn)功能，實(shí)現(xiàn)作業(yè)過(guò)程閉環(huán)可控。SAM系統(tǒng)設(shè)置了較為完備的進(jìn)路自動(dòng)觸發(fā)校驗(yàn)條件：列車運(yùn)行計(jì)劃與實(shí)際運(yùn)行車次的一致性檢查、調(diào)車計(jì)劃作業(yè)條件確認(rèn)(調(diào)機(jī)、峰別、牽出線、股道、車次等)、分路不良區(qū)段作業(yè)的空閑檢查、終到解體列車解體作業(yè)條件確認(rèn)(列檢作業(yè)是否完成、本務(wù)機(jī)車是否停留等)、出發(fā)列車技術(shù)作業(yè)狀態(tài)檢查、超限運(yùn)行條件檢查等，不僅體現(xiàn)了規(guī)章要求，而且強(qiáng)化了作業(yè)關(guān)鍵的安全控制。

（4）納入STP系統(tǒng)(含推峰機(jī)車無(wú)線遙控系統(tǒng))，降低調(diào)車作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。全站13臺(tái)調(diào)車機(jī)車均安裝了STP設(shè)備，有效防止調(diào)機(jī)闖藍(lán)燈、超速連掛等安全問(wèn)題的發(fā)生。另一方面， SAM綜合顯示系統(tǒng)實(shí)時(shí)顯示STP調(diào)機(jī)位置、速度等信息，便于作業(yè)人員掌握調(diào)車作業(yè)動(dòng)態(tài)，合理安排下一階段股道及調(diào)機(jī)運(yùn)用。

（5）納入編尾停車器控制系統(tǒng)，確保編尾作業(yè)有序。系統(tǒng)根據(jù)調(diào)車作業(yè)實(shí)績(jī)自動(dòng)控制停車器動(dòng)作[5]，避免了人工錯(cuò)誤操作的作業(yè)問(wèn)題發(fā)生。另一方面，編尾停車器采用“2+1”設(shè)置且制動(dòng)效能可靠，取消編尾防溜制動(dòng)員崗位后，編尾鐵鞋制動(dòng)作業(yè)的人身風(fēng)險(xiǎn)徹底消除。

（6）站場(chǎng)綜合復(fù)示系統(tǒng)全面覆蓋，增強(qiáng)崗位互控力度。各崗位人員實(shí)時(shí)掌握接發(fā)列車及調(diào)車作業(yè)進(jìn)度，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題能夠相互聯(lián)系確認(rèn)，崗位間聯(lián)防互控實(shí)時(shí)有效，車站值班員作為作業(yè)組織者的安全壓力得到一定程度的緩解，有益于集中精力搞好作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的“貫標(biāo)、落標(biāo)”，從而使現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)安全得到進(jìn)一步強(qiáng)化。

3 結(jié)束語(yǔ)

SAM系統(tǒng)運(yùn)用2年來(lái)，株洲北站在減員增效及安全卡控方面取得了實(shí)效，但在生產(chǎn)力布局調(diào)整并實(shí)現(xiàn)崗位減員的同時(shí)，進(jìn)路指令計(jì)劃確認(rèn)及調(diào)車鉤計(jì)劃報(bào)點(diǎn)等工作仍然需要人工完成，加大了部分崗位人工勞動(dòng)強(qiáng)度，因而人工勞動(dòng)強(qiáng)度的有效降低與SAM系統(tǒng)自動(dòng)化程度密切相關(guān)。另外，隨著SAM系統(tǒng)功能日趨完善[6-9]，能夠?qū)崿F(xiàn)常見的安全風(fēng)險(xiǎn)卡控，一定程度上減輕了作業(yè)強(qiáng)度。然而，SAM系統(tǒng)功能目前僅僅停留在“為人代勞”層面，還不能做到“替人思考”，作為鐵路編組站復(fù)雜作業(yè)自動(dòng)化的“私人訂制”服務(wù)，還應(yīng)進(jìn)一步構(gòu)建大數(shù)據(jù)運(yùn)算平臺(tái)，不斷提升智能化水平。