簡(jiǎn)談規(guī)劃型運(yùn)輸組織模式下運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)解決方案

蔣靈明

(北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070)

1 概述

多年來(lái)，國(guó)內(nèi)普速鐵路一直采用客貨混跑的方式，形成的是一種資源限制條件下以日常調(diào)度指揮為主導(dǎo)的貨物運(yùn)輸組織模式，強(qiáng)調(diào)日常調(diào)度指揮在運(yùn)輸組織工作中的主導(dǎo)地位，但這種傳統(tǒng)的運(yùn)輸組織模式已經(jīng)無(wú)法適應(yīng)鐵路運(yùn)輸市場(chǎng)化進(jìn)程和鐵路自身發(fā)展的需要。縱觀世界各國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸組織模式的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，文獻(xiàn)[1]分析了“計(jì)劃主導(dǎo)”型的規(guī)劃型運(yùn)輸組織模式是市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下運(yùn)輸組織模式發(fā)展的必然趨勢(shì)。文獻(xiàn)[2]分析了鐵路貨物運(yùn)輸組織發(fā)展方向，提出鐵路貨物運(yùn)輸組織模式將逐步由調(diào)度指揮型向計(jì)劃主導(dǎo)型轉(zhuǎn)變、由資源限制型向資源適應(yīng)型轉(zhuǎn)變、由集結(jié)中轉(zhuǎn)型向直達(dá)型轉(zhuǎn)變、由生產(chǎn)型向經(jīng)營(yíng)型轉(zhuǎn)變的發(fā)展思路。

鐵路運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)是支撐鐵路貨物運(yùn)輸生產(chǎn)和日常調(diào)度指揮的核心系統(tǒng)，如何適應(yīng)并支撐計(jì)劃主導(dǎo)的規(guī)劃型運(yùn)輸組織模式是一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。近年來(lái)，隨著中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱國(guó)鐵集團(tuán)）各項(xiàng)改革措施的加快推進(jìn)，現(xiàn)有相關(guān)系統(tǒng)裝備也進(jìn)行了密集升級(jí)。其中文獻(xiàn)[3]以“一列車一條線”為建設(shè)目標(biāo)分析了TDMS5.0 系統(tǒng)的建設(shè)方案，文獻(xiàn)[4]以信息集成為目標(biāo)分析了運(yùn)輸信息集成平臺(tái)的建設(shè)方案。但都是基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念進(jìn)行修修補(bǔ)補(bǔ)，還無(wú)法脫離弱計(jì)劃主導(dǎo)、強(qiáng)日常調(diào)度的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)思路，無(wú)法真正適應(yīng)鐵路貨運(yùn)組織的變革。本文以計(jì)劃主導(dǎo)、資源適配為設(shè)計(jì)理念，構(gòu)建一套適應(yīng)于規(guī)劃型運(yùn)輸組織模式下的運(yùn)營(yíng)調(diào)度指揮系統(tǒng)建設(shè)方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)輸組織改革的驅(qū)動(dòng)和牽引作用。

2 系統(tǒng)構(gòu)建思路

1) 強(qiáng)化資源調(diào)度層，實(shí)現(xiàn)全路網(wǎng)內(nèi)統(tǒng)籌規(guī)劃

強(qiáng)化國(guó)鐵集團(tuán)調(diào)度中心的統(tǒng)一指揮，配套設(shè)計(jì)資源調(diào)度層，構(gòu)建綜合性立體運(yùn)輸資源配置計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)國(guó)鐵集團(tuán)調(diào)度指揮中心對(duì)全路網(wǎng)內(nèi)貨運(yùn)、客運(yùn)和施工維修等運(yùn)輸生產(chǎn)需求的統(tǒng)籌安排，集中統(tǒng)一規(guī)劃人、車、路等可用運(yùn)力資源狀況，面向全路網(wǎng)實(shí)現(xiàn)機(jī)、車、供、電、輛各專業(yè)的全覆蓋。

2) 構(gòu)建“一元化”計(jì)劃管理模式，支撐局、站兩級(jí)作業(yè)

構(gòu)建以時(shí)間、地點(diǎn)、資源三元素為原子節(jié)點(diǎn)的“一元化”計(jì)劃管理平臺(tái)，針對(duì)原子節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)唯一數(shù)據(jù)、協(xié)同編制、多方調(diào)整、邏輯聯(lián)動(dòng)，保證資源配置計(jì)劃的一元性。同時(shí)通過(guò)專業(yè)視圖機(jī)制滿足各調(diào)度工作和站段作業(yè)計(jì)劃的專業(yè)需求，達(dá)到計(jì)劃編制、日常調(diào)度、站段作業(yè)以及執(zhí)行控制的“一元化”運(yùn)營(yíng)管理目標(biāo)。

3) 運(yùn)輸需求精細(xì)采集，加速貨運(yùn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化

以客戶為中心的需求導(dǎo)向型是中國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸組織市場(chǎng)化進(jìn)程的必然趨勢(shì)。對(duì)貨物運(yùn)輸需求進(jìn)行精細(xì)采集，融入敏捷化的貨運(yùn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)理念，通過(guò)資源的快速配置，以應(yīng)對(duì)不斷變化的市場(chǎng)需求形成快速響應(yīng)，實(shí)現(xiàn)更多滿足用戶個(gè)性化需求的貨運(yùn)產(chǎn)品轉(zhuǎn)化，提高貨物運(yùn)輸產(chǎn)品的市場(chǎng)適應(yīng)性，最大的發(fā)揮鐵路運(yùn)輸資源效益。

3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 業(yè)務(wù)模型

系統(tǒng)分為運(yùn)輸需求分析、運(yùn)力資源保障、資源調(diào)度、生產(chǎn)調(diào)度、站段作業(yè)和執(zhí)行監(jiān)控5 層，如圖1 所示。

運(yùn)輸需求分析層和運(yùn)力資源保障層是資源調(diào)度層的有力支撐。資源調(diào)度層從運(yùn)輸需求出發(fā)，通過(guò)對(duì)運(yùn)力資源的統(tǒng)籌規(guī)劃，形成綜合性運(yùn)輸資源配置計(jì)劃。

生產(chǎn)調(diào)度層和站段作業(yè)層是資源調(diào)度層計(jì)劃賴以實(shí)施的執(zhí)行保證。依據(jù)專業(yè)需求，對(duì)資源配置計(jì)劃從不同專業(yè)維度進(jìn)行抽剝，形成針對(duì)不同工種的專業(yè)計(jì)劃視圖，各調(diào)度工種和作業(yè)站段嚴(yán)格依據(jù)計(jì)劃組織相關(guān)作業(yè)。

執(zhí)行監(jiān)督層是輔助生產(chǎn)調(diào)度和站段組織相關(guān)作業(yè)的信息化工具。通過(guò)技術(shù)手段將人的意圖自動(dòng)實(shí)施，提高生產(chǎn)力水平，同時(shí)及時(shí)反饋執(zhí)行進(jìn)度和作業(yè)結(jié)果，幫助生產(chǎn)調(diào)度和資源調(diào)度及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

若把資源調(diào)度層比作“大腦”，那生產(chǎn)調(diào)度和站段作業(yè)則為“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，執(zhí)行監(jiān)督則為“手”和“眼”。資源調(diào)度層將指令通過(guò)生產(chǎn)調(diào)度和站段下發(fā)執(zhí)行監(jiān)督，執(zhí)行監(jiān)督根據(jù)命令進(jìn)行作業(yè)，且將執(zhí)行進(jìn)度反饋資源調(diào)度和生產(chǎn)調(diào)度。資源調(diào)度層發(fā)展方向勢(shì)必為智能化、綜合化；生產(chǎn)調(diào)度和站段作業(yè)則向著統(tǒng)一化、實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化；而執(zhí)行監(jiān)督則向著自動(dòng)化、精細(xì)化發(fā)展。

3.2 總體架構(gòu)

運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)是一個(gè)覆蓋運(yùn)輸組織全作業(yè)鏈的復(fù)雜大型應(yīng)用系統(tǒng)。結(jié)合國(guó)鐵集團(tuán)、鐵路局、站段三級(jí)應(yīng)用需要，運(yùn)用SOA 技術(shù)理念，采用分層設(shè)計(jì)模式，分別構(gòu)建國(guó)鐵集團(tuán)級(jí)資源調(diào)度平臺(tái)、路局級(jí)生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)以及站段級(jí)運(yùn)輸作業(yè)平臺(tái)3 個(gè)應(yīng)用平臺(tái)，如圖2 所示。

圍繞資源調(diào)度方案，為路局調(diào)度提供調(diào)度工作計(jì)劃，為站段提供站段作業(yè)計(jì)劃，通過(guò)“一元化”計(jì)劃管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)三級(jí)應(yīng)用之間的統(tǒng)一協(xié)調(diào)和有機(jī)聯(lián)動(dòng)。

圖1 業(yè)務(wù)模型架構(gòu)圖Fig.1 Architecture diagram of business model

圖2 系統(tǒng)層級(jí)結(jié)構(gòu)圖Fig.2 Architecture diagram of system hierarchy

1) 資源調(diào)度平臺(tái)

資源調(diào)度平臺(tái)，以滿足運(yùn)輸需求為目標(biāo)，通過(guò)對(duì)固定設(shè)備和移動(dòng)設(shè)備等運(yùn)力資源以及人力資源的全面統(tǒng)籌，生成資源調(diào)度方案。資源調(diào)度平臺(tái)是運(yùn)營(yíng)組織的核心層，資源調(diào)度的優(yōu)劣直接決定運(yùn)營(yíng)指揮效率的好壞，需深入挖潛資源調(diào)度層的智能化、自動(dòng)化以及抗干擾性。

資源調(diào)度平臺(tái)匯聚客、貨運(yùn)輸需求信息，并實(shí)時(shí)采集列調(diào)車作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行狀態(tài)和機(jī)車、車輛、工供電維修作業(yè)狀態(tài)，對(duì)運(yùn)輸需求和資源配置進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和智能預(yù)測(cè)，形成資源調(diào)度調(diào)整方案。

資源調(diào)度平臺(tái)與自控控制設(shè)備建立直接通道，保證資源調(diào)度層平臺(tái)的實(shí)時(shí)感知，控制執(zhí)行層的及時(shí)受命，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃和執(zhí)行管控一體、“大腦”和“手眼”的知行合一。

2) 生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)

生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)，圍繞資源調(diào)度計(jì)劃，按照不同調(diào)度工種形成列車、調(diào)車、機(jī)車、車輛、施工等各專業(yè)調(diào)度工作計(jì)劃，保證路局調(diào)度人員按照統(tǒng)一部署進(jìn)行日常調(diào)度指揮工作。

生產(chǎn)調(diào)度平臺(tái)打破既有站段行車作業(yè)受行調(diào)指揮、調(diào)車作業(yè)受計(jì)劃調(diào)指揮、機(jī)車檢修/出入段作業(yè)受機(jī)調(diào)指揮的多頭指揮傳統(tǒng)模式，推行資源配置方案為各調(diào)度工種調(diào)度指揮、各站段組織作業(yè)的唯一藍(lán)圖，各工種面向基于資源配置方案的專業(yè)工作計(jì)劃，通過(guò)組織協(xié)調(diào)保證各項(xiàng)工作計(jì)劃的統(tǒng)一實(shí)施。

3) 運(yùn)輸作業(yè)平臺(tái)

運(yùn)輸作業(yè)平臺(tái)，面向站段作業(yè)，依據(jù)資源配置方案，形成可指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的站段作業(yè)計(jì)劃。站段作業(yè)計(jì)劃執(zhí)行進(jìn)度需自動(dòng)匯總至資源調(diào)度平臺(tái)，形成資源使用和釋放狀態(tài)與資源調(diào)度方案的無(wú)縫轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)站段作業(yè)完成、機(jī)車車輛檢修完成后可用資源的及時(shí)入庫(kù)；同時(shí)資源調(diào)度平臺(tái)在統(tǒng)籌考慮作業(yè)能力的情況下，對(duì)資源占用、資源停用、資源整修提出明確需求計(jì)劃，保證資源最大化循環(huán)利用。

同時(shí)，運(yùn)輸需求信息由站段作業(yè)層及時(shí)匯總至資源調(diào)度平臺(tái)，保證對(duì)客流、貨流等運(yùn)輸需求的實(shí)施分析和快速相應(yīng)，并及時(shí)識(shí)別異動(dòng)運(yùn)輸需求，指導(dǎo)資源調(diào)度調(diào)整。

3.3 應(yīng)用架構(gòu)

基于國(guó)鐵集團(tuán)、路局、站段三級(jí)應(yīng)用需求下，在一個(gè)統(tǒng)一的業(yè)務(wù)模型和技術(shù)平臺(tái)上，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸需求分析、運(yùn)力資源保障、資源配置方案以及統(tǒng)計(jì)分析4 類核心業(yè)務(wù)管理，構(gòu)建一個(gè)從計(jì)劃、執(zhí)行到反饋閉環(huán)的信息控制系統(tǒng)。整體應(yīng)用架構(gòu)分為8 層和兩個(gè)體系，從上至下分為應(yīng)用展示層、信息共享層、業(yè)務(wù)應(yīng)用層、數(shù)據(jù)分析層、數(shù)據(jù)資源層、數(shù)據(jù)集成層、基礎(chǔ)平臺(tái)層和執(zhí)行控制層等，同時(shí)設(shè)計(jì)信息安全保障體系和運(yùn)行維護(hù)體系，如圖3 所示。

應(yīng)用展示層：基于資源調(diào)度方案一份信息源，面向三級(jí)用戶，通過(guò)專業(yè)應(yīng)用視圖，實(shí)現(xiàn)一份信息的多層應(yīng)用。

信息共享層：設(shè)計(jì)運(yùn)輸需求信息、運(yùn)力資源保障信息、資源配置和分析信息以及相關(guān)運(yùn)輸指標(biāo)統(tǒng)計(jì)信息的綜合展示和實(shí)時(shí)共享。

業(yè)務(wù)應(yīng)用層：引入大數(shù)據(jù)分析和管理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全路網(wǎng)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的管理和業(yè)務(wù)流程的協(xié)同。

數(shù)據(jù)分析層：基于智能預(yù)測(cè)和自動(dòng)控制技術(shù)，構(gòu)建運(yùn)輸需求分析和智能預(yù)測(cè)模型、運(yùn)力資源配置模型、資源調(diào)度方案自動(dòng)調(diào)整模型等，實(shí)現(xiàn)對(duì)業(yè)務(wù)應(yīng)用的自動(dòng)化、智能化支撐。

數(shù)據(jù)集成層：對(duì)計(jì)劃數(shù)據(jù)、作業(yè)過(guò)程數(shù)據(jù)、列車實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)以及歷史數(shù)據(jù)等進(jìn)行深度整合，通過(guò)一元化的數(shù)據(jù)服務(wù)管理模式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、清洗等規(guī)范化處理，將各類離散、異構(gòu)數(shù)據(jù)源封裝成標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)服務(wù)。

數(shù)據(jù)資源層：分運(yùn)輸需求、運(yùn)力資源、資源調(diào)度、統(tǒng)計(jì)分析等業(yè)務(wù)類型，通過(guò)分布式分類存儲(chǔ)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)資源的集中存放。

基礎(chǔ)平臺(tái)層：結(jié)合鐵路運(yùn)輸作業(yè)的實(shí)際特點(diǎn)，利用先進(jìn)成熟的技術(shù)手段，充分滿足用戶的各類應(yīng)用需求和系統(tǒng)建設(shè)需要。

執(zhí)行控制層：與CBI、CTC、CIPS、TCC、STP、SCADA 等控制系統(tǒng)進(jìn)行深度集成，在保證信息安全的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)計(jì)劃→執(zhí)行、執(zhí)行→計(jì)劃的閉環(huán)管控。

4 結(jié)束語(yǔ)

規(guī)劃型運(yùn)輸組織模式是中國(guó)鐵路貨物運(yùn)輸組織改革的必然趨勢(shì)，抓住既有鐵路提速、客運(yùn)專線開(kāi)通后客貨運(yùn)輸分線的機(jī)遇，建立適合我國(guó)國(guó)情并充分發(fā)揮干線通道能力的面向市場(chǎng)的計(jì)劃主導(dǎo)型運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)已經(jīng)迫在眉睫。本文僅對(duì)支撐規(guī)劃型運(yùn)輸組織模式運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)的業(yè)務(wù)模型和總體方案進(jìn)行分析和探討，對(duì)于運(yùn)營(yíng)調(diào)度系統(tǒng)配套的產(chǎn)品體系設(shè)計(jì)、具體產(chǎn)品研制和實(shí)施方案還需要進(jìn)一步深入研究。

圖3 系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖Fig.3 Architecture diagram of system technology