基于物聯網技術的智能調單及區長集控系統設計

張 濤 中國鐵路上海局集團有限公司寧波車務段

1 概述

調車作業安全和作業效率一直是車務部門關注的焦點。調車安全事故的發生，受人為因素、客觀環境影響甚深。調車作業效率的提升則與調車作業的組織、優化和管理息息相關。

管理人員迫切地需要實時掌握調車作業現場情況，便于及時發現問題，監督和指導現場作業，規范操作流程，優化調車作業細則等。

一線調車作業人員也迫切希望，結合鐵路調車現場作業實際情況，應用先進科學技術，創出高效的技術手段和工作方式，減輕作業人員勞動強度，提高調車作業效率，消除存在的安全隱患。

2 調車作業現狀

根據對各車站平面調車作業的管理辦法和現狀分析，發現目前的調單應用管理還是傳統的手工方式，存在以下弊端：

（1）調單流轉方式落后且低效

調車人員從站調樓打印紙質的調單（以下簡稱調單），并隨身攜帶，再根據紙質調單執行調車作業。根據調車作業的特點，調車人員作業過程中需要頻繁爬上、爬下，車頭、車尾走動，提鉤摘鉤、連掛風管等，勞動強度很大。而紙質調單攜帶不便易遺失，反復翻看、折疊后容易污損，導致字跡模糊難辨，只能依靠調車人員的現場經驗和記憶能力繼續執行該批作業。

另外在夜間或雨天作業時，紙質調單攜帶和查閱的老大難問題更加突出，雨天作業紙質調單容易被雨水淋濕影響查看，夜間作業需要手電照明才能查看紙質調單。

調車作業過程中，調單的變更非常不便，目前三鉤以內的變更或者取消，依靠調車人員口頭溝通和記錄，多鉤的變更則需要重新到站調樓打印，非常依賴作業人員的個人溝通能力和工作經驗，容易出現差錯、效率低下。

因此，車務部門急需改革落后的調單溝通和流轉方式，解決衍生的安全風險和效率低下的問題。通過科技手段，為調車人員賦能，提供技術支持，解決好調單無線傳輸的“最后一公里”問題，將調單信息實時推送到調車人員的手中，避免調車人員因調單變更而往返奔波的重復勞動，通過調車計劃和安全注意事項的語音播報，讓調車人員獲取調單鉤計劃內容信息更加便捷，提高調車人員的工作效率，降低勞動強度，降低安全風險。

（2）調車作業鉤計劃數據未同步

通常，車站調車作業繁忙,一批調車作業計劃對應大量的詳細調車作業執行動作，鉤計劃的執行完成時間、執行效率、工作量數據現在管理部門無法及時獲取和掌握，很難通過結構化的數據分析提出有力措施來優化調車作業計劃、作業流程，提高調車作業效率，管控調車作業安全風險。

管理部門急需快速的掌握調車作業過程的操作細節，采集作業過程中消鉤、抹鉤等作業數據，能準確把握當前作業狀態，便于更加客觀科學的持續優化調車作業流程，加強風險管控和效率提升。

3 系統研究路線

3.1 主要研究內容

在平面調車作業過程中，結合調車人員、調車區長、值班員的作業特點，運用物聯網技術、模式識別技術、語音合成技術研制開發一套基于物聯網技術的智能調單及區長集控系統。

（1）本系統要服務于調車現場，要減少現場調車人員的無效奔波時間，提高工作效率，調車作業人員通過系統快速掌握調車動態，了解調車情況，及時正確指導執行。

（2）針對現場復雜的環境，研究挖掘平調無線專網的潛力，研究智能終端與車務段及車站高效、合理的無線傳輸方式，保證數據傳輸的通暢，不受現場復雜環境的影響。

（3）通過先進的物聯網研究，研制區長集控臺設備，把現場采集的數據通過物聯網實時傳輸到區長集控臺，使調車區長能對多個調車組進行實時管理。

（4）實現調單自動推送、自動更新，并實現在線抹鉤功能設計。

3.2 系統總體結構設計（圖1）

圖1 系統總體結構圖

（1）在區長辦公地點部署區長集控臺。實現調車區長集中監聽多個調車組的工作通話、信令語音，實現調車區長與調車現場的實時對話，跟蹤調單的執行狀態等。

（2）在調車現場部署調車終端。實現現場調車人員對關鍵業務的錄像、拍照，實時更新調單的執行狀態，對調車人員作業位置定位。

（3）在車務段指揮中心部署調車智能分析管理系統軟件平臺。實現對調車數據的全面管理。

3.3 平臺軟件架構設計

系統平臺軟件采用SOA系統架構，是集成多終端、多級業務的軟件平臺。采用先進的軟硬件開發技術，解決了系統集中管理、多級聯網、信息共享、互聯互通、設備融合等問題。系統平臺服務層集成了調單調入、數據同步、調單變更、抹鉤等多業務應用。系統基礎服務層實現圖庫、文本、視頻、定位、大數據、安全管控等多終基礎功能。系統基礎設施層主要包括物聯網基礎設施、分布式、并行處理結構和數據庫及文件系統。實現平臺各業務應用的統一管理，提高系統管理的效率，方便系統用戶的使用。

4 系統功能設計

4.1 區長集中控制

縱觀當前調車作業的發展方向，調車區長集中辦公是大勢所趨，調車區長必須能夠同時監控多個調車組的作業。

實現功能：

（1）監聽

調車區長可同時監聽多個調車組的現場作業通話以及信令語音。

（2）通話

根據工作需要，調車區長通過話盒直接呼叫調車組，實時通話。

（3）呼叫區長

現場作業的調車長，可以直接通過手臺呼叫區長，調車區長可以在區長集控臺上及時看到相應的調車組的呼叫，從而進行通話。

（4）掛機

工作完成后，調車區長在區長集控臺上進行掛機操作，斷開與調車組的聯系，釋放通訊資源。

（5）智能調單

系統可把調單實時推送到區長集控臺上，調單的更新也可實時在區長集控臺上反映，通過區長集控臺可實時監控調單每一鉤的執行狀態（圖2）。

圖2 區長集控臺及調車終端

4.2 調單自動傳送

目前，車務段的調單計劃存儲在路局的調單平臺中，在此基礎上，實現調單自動傳送功能：

（1）區長集控臺和調車終端自動讀取調單平臺上的調單數據。

（2）按照調車組與調單的對應關系，確定調單發送對象。

（3）應用物聯網技術，通過平調無線專網，把相應的調單數據自動傳送到調車組的調車終端上。

（4）現場調車長、連結員、制動員都能通過調車終端及時掌握調單信息。

4.3 調單自動更新

調車作業過程中，發生調單變更時，作業人員需重新打印調單，通過調車終端可實現：

（1）區長集控臺和調車終端均能監控調單平臺中調單的內容狀態。

（2）篩選內容發生變更的調單，快速找到在該調單所對應的調車組。

（3）把系統中發生變更的調單自動傳送到相應調車組成員的調車終端以及區長集控臺上。

通過“調單自動更新”功能的實現，可以使調車人員及時掌握調單的變更情況，避免了調車人員穿越線路來回奔波拿取調單，使調車人員的精力都投入到調車工作中，減輕了勞動強度，提高了調車效率，降低了安全風險。

4.4 抹鉤功能設計

在調車作業過程中實現抹鉤功能：

（1）調車長在執行完成一鉤任務后，通過調車終端簡單操作，開始下一鉤的任務，則上一鉤的任務自動由“執行”狀態變成“完成”狀態，這個狀態信息的轉變就相當于系統自動抹鉤操作。

（2）鉤任務的最新狀態自動同步到現場調車人員的終端上，這樣，分布在現場各處的調車人員就能及時得知調車的最新狀態。

（3）鉤任務的狀態更新也會同步傳送到區長集控臺，調車區長可在同一時間獲取該抹鉤信息。

4.5 數據交互設計

本系統的區長集控臺連接在車務段辦公網上，調車作業現場，調車人員使用平調系統設備，采用的平調無線傳輸。

兩種傳輸方式采用了不同的協議，通常情況下是不能進行互聯互通的，為此，我們對網絡技術的互通性進行了攻關，結合網絡的兼容性，研制了網絡連接的中間件，實現了兩者之間的數據交互。

5 系統的創新性

（1）該系統緊密貼合調車作業現場的實際需要,采用物聯網技術，使調車設備智能化，實現平調專用網與鐵路辦公網的連接，對調車業務與新技術的融合具有重大意義。

（2）實現了調車區長對多個調車組的現場業務管理，實現了跨場調車管理，為調車發展新形勢下的減員增效起到了重要作用。

（3）采用分布式架構、集中存儲管理、數據自動同步，適合調車工作管理的及時性和數據傳輸的高效性。

（4）與調車現場的調車終端互聯互通，調車終端實現某一鉤完成后，系統自動把這個作為抹鉤動作反映到區長集控臺，使調車區長及時掌握調單完成狀態。

6 系統應用效果

自2020年11月系統投入運行以來，收到了良好的現場使用效果。系統建立了平調專用網與鐵路辦公網的連接，實現調車區長對多個調車組的現場業務管理；采用分布式架構、集中存儲管理、數據自動同步，適合調車工作管理的及時性和數據傳輸的高效性；調車終端某一鉤完成后，系統自動把該抹鉤動作反映到區長集控臺，使調車區長及時掌握調單完成狀態；系統充分考慮了現場工作的需要和工作建議，為調車管理提供準確數據，減輕了調車作業人員、管理人員和系統維護人員的工作量，提高了調車作業效率，提高了調車作業貫標能力，提升了調車作業的規范性和安全性，系統的開發達到了預期目的。

7 結束語

系統結合車務調車業務，引入物聯網、定位、異構網絡等技術，實現了調單信息的自動傳送、實時更新，調單狀態的集中監控，實現了智能化調單的全新作業模式，提升了調車業務的質量和工作效率。并根據調車發展的新形勢，實現了調車區長對多個調車組多維度管理，這對調車業務在新時期的發展具有重要的意義。