編組站綜合自動化系統在襄陽北站本地化定制研究

孟靈全，宋宇

（1.中國鐵路武漢局集團有限公司襄陽北車站，湖北襄陽 441058；2.中國鐵道科學研究院集團有限公司通信信號研究所，北京 100081）

1 SAM系統應用現狀

編組站綜合自動化（SAM）系統是集計算機軟件技術、網絡技術、信息技術、運輸調度技術、自動化技術、管理技術等技術手段于一體，以信息整合、完善、流暢與共享為核心，以“局站融合”“管控結合”“運管維一體化”為目標，強化鐵路運輸計劃、調度管理智能化，實現鐵路運輸生產指揮體系信息化的大型綜合系統［1］，已在全路14個大中型編組站投入應用。

近年來，隨著中國國家鐵路集團有限公司貨運體制改革的不斷深入和鐵路信息化建設的穩步推進，各大編組站對于SAM系統功能升級的需求越來越強烈，主要反映在以下3個方面：

（1）系統覆蓋范圍需要擴展到機務段。SAM系統的覆蓋范圍僅局限在車站，沒有把機務段納入管理和控制［2］。SAM系統與機務段運用安全管理信息系統之間雖然具備信息交互功能，但該信息接口僅實現了信息分享，沒有實現信息互動，信息發生變化時不僅不能自動通知對方，而且需要人工盯控并人工轉錄到各自系統中，工作量大且容易出錯。

（2）系統的自動化控制功能強大，但自動化調度功能還需提高。SAM系統由控制系統和信息系統2部分組成，控制系統提供了強大的進路自動控制、駝峰溜放自動控制、編尾停車器自動控制、調機安全自動防護、機車車輛自動跟蹤、設備狀態自動監測功能；信息系統雖然具備調度指揮、現車管理、貨運管理和統計分析功能，但每個作業環節都需要人工確認，過于繁瑣。信息系統與控制系統在自動化程度上不匹配，使得SAM系統自動化仍然停留在子系統自動化的層面上，對調度員和值班員勞動強度的改善作用不明顯［3］。

（3）系統對現場特殊需求的滿足程度不夠。由于歷史原因，各編組站在建設SAM系統之前普遍都建設了一些本地化的信息系統，這些本地化信息系統除通用的運輸生產功能外，幾乎都有針對該站特殊作業條件、作業模式和作業習慣而開發的功能。SAM系統建成后，這些本地化信息系統全部要被替換。然而，SAM系統是按照編組站的通用功能進行設計的，不可能滿足所有特殊需求，導致本地化信息系統中一些較為復雜的特殊功能從此不能使用。

為此，通過科研與工程相結合的方式，在襄陽北編組站（簡稱襄陽北站）工程實施過程中試點了SAM系統本地化定制方法，從本地化需求調研開始，對系統進行結構和功能的再設計，較好地解決了SAM系統通用性與現場作業特殊性之間的矛盾。

2 襄陽北站SAM系統本地化需求分析

襄陽北站位于漢丹、焦柳、襄渝3條干線的交匯處，是連接華中地區與西南地區、西北地區的鐵路樞紐，由于車流量大，運輸能力長期處于飽和狀態［4-5］。襄陽北站對SAM系統的本地化需求主要有4個方面：

（1）將機車精確叫班系統的功能整合到SAM系統。襄陽北站從2008年開始實行機車精確叫班模式，由車站總調度員根據日班計劃、階段計劃、機車交路計劃、實際作業進度、車流情況、運行圖、施工計劃等綜合信息，科學合理地編制機車計劃，向機務段傳達，實行站段平行作業［6］。襄陽北站自主研發的機車精確叫班系統設置車站總調度員、車站值班員、機務段外勤值班員、閘樓房值班員等操作崗位，提供機車計劃編制、機車出入庫登記與統計功能；同時，車站和機務段通過互設終端顯示器的方式，將各自的管理信息系統界面復示給對方［7］。截至SAM系統實施前，襄陽北站是全路唯一實行機車精確叫班模式的編組站。由于襄陽北站機車精確叫班系統僅實現了車站與機務段之間的信息堆積式共享，沒有實現真正的信息互聯互通，人工操作和人工盯控的工作量依然很大。如何完善機車精確叫班系統的功能，提高操作效率，精簡盯控界面，需要SAM系統來實現。

（2）將駝峰作業安全預想系統的功能整合到SAM系統。襄陽北站自主研發的駝峰作業安全預想系統，其核心是襄陽北站駝峰作業安全預想方法，該方法采取“將人的作業經驗與自動化的精確控制相結合，變峰下被動的應急處理為峰上有目的的速度控制”的指導思想［8］，針對同股道隔鉤車組、同線束連續車組、難易組合車組、長短組合車組等情況，在駝峰溜放調車作業通知單中標記“停止推峰”“減速推峰”“停止減速”預想符號，通過改變駝峰主體信號的顯示，達到控制推峰機車推送速度的目的。駝峰作業安全預想方法自2002年開始實行，保障了襄陽北站駝峰安全溜放17年無責任事故。SAM系統實施后，必須保留駝峰作業安全預想系統的功能。

（3）將接發列車技術作業交互系統的功能整合到SAM系統。襄陽北站自主研發的接發列車技術作業交互系統于2011年投入使用。該系統設置了調度、行車、車號、拉風、貨檢、列檢、列尾等終端，功能涵蓋階段計劃展示、股道占用展示、列車信息展示、技術作業進度管理、本務機車出入庫及摘掛機車管理、股道防溜管理、重點事項展示、技術作業分析、中停時統計等方面［9］。盡管該系統的所有信息都需要人工錄入，但所有信息均以股道為中心，在同一個顯示界面上展示，簡潔直觀，深受現場人員歡迎。SAM系統雖然也具備上述功能，且信息自動化的程度更高，但卻按照接發列車、股道占線板、技術作業、階段計劃、統計分析等多個界面展示，不夠直觀。SAM系統實施后，必須保留接發列車技術作業交互系統的優點。

（4）SAM系統必須適應襄陽北站的運輸組織變化。襄陽北站SAM系統于2014年開始建設，先后經歷襄陽北站增建上行系統工程、上行系統能力補強及擴能改造工程、上行系統應急改造工程［10］3次大規模站場改造，每次站場改造后，車站的運輸組織方法都會發生變化，車站作業量也會有較大幅度提升，SAM系統必須在不增加調度崗位的前提下，與站場改造工程實現同步，提高車站的運輸組織效率，降低調度人員的作業風險和勞動強度。

3 襄陽北站SAM系統本地化定制研究

為了兼顧工程工期和本地化需求，SAM系統在襄陽北站采取本地化定制的技術方案，按照工期安排和本地化需求的輕重緩急程度，采取工程與科研相結合的方式，分4個階段進行建設（見圖1）。

圖1 襄陽北站SAM系統本地化定制實施路線

（1）2014年與襄陽北站增建上行系統工程同步，依次開通SAM系統通用功能。根據襄陽北站增建上行系統的工期安排，依次開通SAM系統管理信息系統、上行各場SAM系統集中人工模式、下行各場SAM系統集中人工模式、開通全站SAM系統集中自動模式［10］；不改變機車精確叫班模式；完整保留機車精確叫班系統、駝峰作業安全預想系統和接發列車技術作業交互系統，SAM系統與之重疊的功能均不啟用。在此期間，襄陽北站可同步進行調度大廳裝修工程、信息機房改造搬遷工程和安全調度指揮中心建設工程，有利于減小施工過渡期間停用SAM系統所帶來的影響。

（2）2016年開通SAM系統集中自動模式后，融合襄陽北站自主研發信息系統功能。駝峰作業安全預想系統分2部分進行改造，一部分是紙質調車作業計劃的生成與打印，另一部分是駝峰自動化控制系統的調車作業計劃處理。對于紙質調車作業計劃，由SAM系統的信息系統提供調車作業計劃和編組車輛的數據源，保留現有駝峰安全預想系統的安全預想符號自動添加和打印功能；對于駝峰自動化控制系統的調車作業計劃，在SAM系統的控制系統中開發獨立的應用程序，同步改造上/下行駝峰自動化控制系統，使之均能識別安全預想符號。

繼續保留接發列車技術作業交互系統，不再啟用SAM系統中與之相同的功能，把接發列車技術作業交互系統作為SAM系統不可分割的一部分進行升級改造，將其定位為溝通計劃層與執行層的橋梁。接發列車技術作業交互系統的前臺界面全部保留，與SAM系統共享后臺數據庫，從SAM系統讀取階段計劃、技術作業通知、列車到發等自動化信息，向SAM系統推送技術作業進度、本務機車出入庫及摘掛機車管理、技術作業分析、中停時統計、重點事項。

（3）2018年與襄陽北站上行系統能力補強及擴能改造工程同步，研發編組站運輸調度自動化系統。編組站運輸調度自動化系統是在保留既有SAM系統信息系統現車管理、貨運管理、統計分析功能的基礎上，將調度指揮功能獨立出來，重新設計并重新研發的SAM系統子系統。在系統研發期間，襄陽北站仍然使用既有SAM系統的調度指揮功能；系統研發成功后，采用與既有系統并機運行的方式進行驗證；待功能全部驗證完畢，一次性替換既有系統。

編組站運輸調度自動化系統充分考慮SAM系統“局站融合”的特點以及將機務段也納入SAM系統的新需求，以襄陽北站的精確叫班模式為基礎，擯棄既有系統局限在車站的系統框架，采用跨調度所、車站、機務段系統平臺的設計，將鐵路局集團公司運輸調度管理系統（TDMS）、車站SAM系統和機務段運用安全管理信息系統融合為一個整體，統一管理編組站的列車、機車、車輛、線路、人員、運行線資源［11］。系統設置車站總調度員、車站調度員和機務段調度員終端，并將車站和機務段的計劃及作業情況復示給調度所。

編組站運輸調度自動化系統以調度所下達的日（班）計劃和調度命令為依據，推定編組站各階段的車流、機車、乘務員和運行線情況，依次生成列車到發階段計劃、到發線和調機運用計劃、機車和乘務員運用計劃，在此基礎上進一步生成調車作業計劃。系統最終目標是實現調度計劃的全自動編制，并保留特殊情況下人工干預的條件。為了讓現場盡快感受到調度自動化變革所帶來的優勢，系統上線采用2步走的策略，首先解決信息來源不全的問題，將調度所、車站、機務段有關信息集中展示，讓信息查詢和作業盯控簡潔化；然后解決計劃自動編制問題，根據可用資源自動推薦階段計劃和調車作業計劃方案，讓調度員的工作逐步從計劃編制模式轉變為計劃決策模式。

（4）2019年襄陽北站實施上行系統應急改造工程后，啟動車站和機務段智能協同調度指揮平臺建設工作。站機智能協同調度指揮平臺是由SAM系統提供平臺支持的本地化二次創新項目，目標是把車站和機務段的調度指揮融合為一個有機整體，全面升級和完善襄陽北站機車精確叫班模式。建設站機智能協同調度指揮平臺，難點不在于開發一套平臺管理信息系統，而在于研發配套的信息自動化采集設備。按照先易后難的方案，站機智能協同調度指揮平臺也分2步進行建設，首先依托SAM系統作為平臺核心，通過系統集成和數據深加工的方式實現平臺功能；然后通過完善信息自動化采集設備，最終取消人工錄入信息的環節，以減輕作業勞動強度、提高信息采集質量。

4 結束語

襄陽北站SAM系統2014年開始建設，2016年11月開通SAM系統通用功能，2017年4月完成對襄陽北站自主研發信息系統的融合，2018年12月編組站運輸調度自動化系統投入試運行，2019年8月站機智能協同調度指揮平臺啟動科研立項。與此同時，襄陽北站的日均辦理車數大幅提升，從2016年增建上行系統工程后的16 902輛，到2018年實施上行系統能力補強及擴能改造工程后的19 561輛，再到2019年實施上行系統應急改造工程后的22 143輛，最高日辦理車數達到28 036輛。3年來，襄陽北站調度員和值班員人數不僅沒有增加，勞動強度還穩步下降，安全風險也得到有效控制；編組站運輸調度自動化系統的上線，極大地改善了襄陽北站的調度指揮條件，把SAM系統的“局站融合”提高到“局站機一體化”的新高度。實踐證明，SAM系統在襄陽北站的本地化定制工作很好地兼顧了現場特殊需求，有力配合了編組站擴能改造，為SAM系統功能升級做出了積極探索，該研究成果將在其他編組站SAM系統工程中推廣。