鐵路貨運樞紐綜合自動化系統設計

李志兵，王文泓，許 揚

（1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.中國鐵路沈陽局集團有限公司，沈陽 110001）

1 概述

鐵路樞紐是連接鐵路干、支線的中樞，是為城鎮、港埠和工業區服務以及與國民經濟各部門聯系的重要紐帶，是交通運輸樞紐的主要組成部分，由各種鐵路線路、專業車站以及其他為運輸服務的設備組成的總體。

鐵路編組站是鐵路貨物運輸網絡的重要節點，擔負鐵路樞紐或區域內車流、貨流的匯集、疏解功能。編組站綜合自動化改造是以信息集成為核心，將零散割裂的單元設備整合為統一的集成系統，達到決策智能化、指揮數字化、執行自動化和管理現代化，實現編組站大幅度減員增效，推動運營組織流程再造，提高生產的整體效率和效益，創建新一代編組站現代化模式。2007年，編組站綜合自動化系統在成都北編組站開通使用，揭開了鐵路編組站綜合自動化發展的序幕，全國的編組站陸續開始進行編組站綜合自動化改造。

基于編組站綜合自動化的理念，在綜合自動化系統的基礎上，實施鐵路貨運樞紐的綜合自動化（簡稱樞紐綜合自動化）改造，實現鐵路樞紐區域內包含編組站、周邊站的計劃、行車、調車管控一體化，統籌機車、車輛、車站、貨運等資源，編制統一的列車、調車、機車運用、貨運計劃等，指揮監督實際的作業按計劃執行，實現調度所宏觀調控和樞紐精細化管理的兩級管控，使運輸資源利用最大化，適應新時代鐵路運輸發展的需要。

2 系統需求及系統目標

2.1 系統需求

加強樞紐的整體協調，充分發揮以編組站為核心的運輸組織和協調牽頭作用，通過車流透明、集中管控，變站間為場間，以點帶線，構建樞紐綜合自動化系統。

在路局貨物列車開行計劃的基礎上，充分考慮中間站與編組站車流銜接、樞紐內小站車流與運行圖合理匹配、區段通過能力充分利用，充分運用各站股道，提高辦理直通列車的通過能力；通盤考慮運輸組織整體情況，盡量做到列車均衡接發，及時上線；實現樞紐內小運轉列車計劃自動編制；樞紐內各站作業計劃與編組站統一自動編制；有效解決樞紐集結車流時間長、小運轉機車運用浪費等問題，提高計劃編制質量及兌現率。

增加編組站的容車能力，在到達場不擴容的情況下，利用中間站股道，實現編組站到解列車的存放，提高“點-線”能力的匹配。

樞紐各站納入統一管控，實現列車進路自動觸發、各站的安全卡控及流程卡控，減輕勞動強度，提高“技防”水平。

樞紐各站準確掌握樞紐車流動向、機車動態、預確報，合理使用調車線及機車動力，避免調車作業交叉干擾影響調車效率問題。

實現樞紐各站的自動統計，滿足各站管理決策對于分析的需求。

2.2 系統目標

1）實現調度決策智能化、生產組織精準化、運力調配精益化、應急處置科學化。

2）達到輔助決策、高效調度、動態配能、精準運輸的調度指揮目標。

3）建立樞紐各站運輸生產信息統一平臺。

4）計劃協同編制，涵蓋貨運、列車、機車等工作計劃編制全過程，提高計劃編制質量，實現列車開行計劃的高水平兌現。

5）提高樞紐車流流動的有序性和目的性。

6）充分發揮編組站的技術優勢，減少中間站的調車作業，減輕周邊車站的作業壓力，降低中間站的作業車停時。

7）保障編組站重點列車的組流上線。

8）均衡使用各車場到發線能力。

9）從計劃源頭上為調車作業、施工作業、特種車作業創造安全條件。

10）集中統一指揮。

11）調度大廳內設置樞紐各站站場多功能表示大屏，顯示樞紐內所有車站與區間，包括各車站信號、道岔、軌道電路、調機動態走行位置、列車編組、列車車次等。

3 系統設計

3.1 系統方案

樞紐綜合自動化與路局運輸管理信息系統、調度指揮系統接口，統一管理樞紐各站的現車，實現樞紐內貨物列車計劃、小運轉開行計劃、各站調車計劃自動編制，樞紐內自動推流，各站作業信息共享；將樞紐各站的聯鎖控制系統、駝峰控制系統、停車器控制系統、調機系統統一納入樞紐綜合自動化的集控平臺，綜合自動化接收路局的階段計劃和調度命令，實現對集控站（場）的集中管理、自動控制。

3.2 系統結構

樞紐綜合自動化總體結構如圖1所示。

圖1 樞紐綜合自動化總體結構示意Fig.1 Schematic diagram of overall structure of integrated automation system for railway hub

3.3 樞紐調度中心崗位劃分及職責

樞紐綜合自動化需要對樞紐調度中心的崗位及職責進行重新劃分。

值班站長：全面負責組織協調樞紐內各站的運輸生產組織，根據車站日班計劃內容督促樞紐總調度員、編組站車站調度員按規定時間、內容及時編制下達樞紐與編組站階段計劃，檢查施工命令的執行情況，監視各崗位的作業進度，對車站作業指標進行分析與匯總。

樞紐總調度員：掌握樞紐內各站的車流情況和裝卸進度，編制樞紐內部列車工作計劃，安排樞紐小運轉列車、直達列車開行計劃，編制各站摘掛列車的輪廓計劃，編制與下達樞紐階段計劃，并監視計劃執行進度。

樞紐助理調度員：協助樞紐調度員編制中間站調車作業計劃，掌握各站調車進度，掌握樞紐內各站現在車。

編組站調度員：指揮編組站調車工作，對階段計劃負責，預測與組織實施階段始發車；協調與安排上、下行系統間的交換車流。

編組站上、下行系統調度員：編制與下達編組站上、下行系統的解體、編組調車計劃，安排作業順序和調車機運用；樞紐作業車按卸線成組安排小運轉列車編組；掌握編組站調車進度，指揮尾部調車長和駝峰值班員按計劃執行調車。

樞紐總值班員：指揮樞紐行車工作，掌握行車階段計劃，必要時辦理到發列車的加開與停開；簽收與分發調度命令；干預列車的接發車場別；全面負責對外施工要點與故障登記；協調線路/各站值班員間的作業聯系；站控時監督值班員辦理列車進路。

編組站上、下行車站值班員：在總值班員領導下安排所轄系統的接車線路，指揮與掌握技術作業進度；辦理鄰站預告；車機聯控；監督指令執行及指令必要的操作；必要時人工另選走行方案或變更進路；負責停車器人工控制；站控時負責辦理各自范圍的列車或調車進路。

線路車站值班員：在總值班員領導下安排所轄系統的接發車作業，指揮與掌握技術作業進度；辦理鄰站預告；車機聯控；監督指令執行及指令必要的操作；必要時人工另選走行方案或變更進路；站控時負責辦理各自范圍的列車或調車進路。

機車調度員：結合車站需求合理安排本務機運用，管理站區內調度機車交接班、整備、上油等，編制與下達編組站本務機機車交路計劃，掌握樞紐地區小運轉機車的運轉情況，為樞紐總調度員編制的樞紐列車工作計劃合理安排機車。

車輛調度員：根據車站需求合理安排列檢作業及掌控作業進度，安排車輛技檢順序，協調安排取送站修，根據站修作業進度，向車站提供取送站修車時機與輛數信息。

貨運調度員：管理樞紐內所有辦理貨運業務的車站，安排卸線及掌握裝卸車作業進度，樞紐內各貨運營業站裝卸車計劃的下達及實績計算上報，對于在編組站內的車輛設置卸車線。

樞紐調度中心崗位布置建議如圖2所示。

圖2 樞紐調度中心崗位布置示意Fig.2 Schematic diagram of post layout of hub dispatching center

4 系統功能

1）實現樞紐管內計劃統一編制

系統根據各站的車流情況、技術作業情況、作業進度，統一編制樞紐管內的列車計劃。

系統統一編制調小機車運用計劃和管內調車計劃。

2）集中管理管內現車

系統集中管理樞紐現車。

樞紐小運轉列車離開車站后，編組站與車站的現車變化實現無縫銜接。

樞紐貨運調度員錄入的作業車卸線、收/發貨人、卸車要求等信息也隨現車一起轉入樞紐綜合自動化。

3）統一確報管理功能

接收所有含樞紐內各站作業車的貨物列車預確報并進行管理，樞紐內列車發出后其他車站自動接收到相應確報。

4）統一樞紐行車管理功能

系統根據樞紐各站車流需求及列車車流內容自動決策接車場別及股道。

系統根據樞紐具體情況，確定集中控制的站場范圍，重新劃分值班員數量和控制區域，量身定制新的值班員操作界面。

樞紐行車與樞紐現車、調車和貨運統一管理，融入樞紐現車和調機跟蹤的動態信息，實現樞紐行車管理集中控制、自動控制功能，實現作業通知與反饋功能，自動推送安全風險，實現站內作業安全卡控與預警功能，系統完整、正確反映整個樞紐的生產當前工況。

5）編組站列車計劃協同

系統根據車流組成、調機作業情況、編組站尾部編組車流需求、樞紐各站車流需求以及設備使用情況，自動決策解體順序。

系統根據貨物品名、收貨人、專用線用途，給出編組站摘掛列車編組最佳順位，甩掛信息車站錄入、系統根據鉤分自動生成合理的列車出發時刻，根據車站作業進度自動調整摘掛（小運轉）列車出發時刻；編組站綜合自動化提供讀取中間站承認車，根據配空時機、一次作業時間、摘掛（小運轉）列車作業時機，自動收集中間車流并推算編組站開車時機。

6）車流推算

系統實現中間站車流與編組站車流有效銜接，中間站向編組站提供車流掛運計劃。以列車編組計劃為基礎，根據樞紐各站列車編組需求及配空需求，智能推算車流、編制站內階段計劃。

7）樞紐調車生產統一管理功能

系統統一管理樞紐各站的現在車和取送車計劃。

8）樞紐機車的統一調度

系統建立統一的小運轉機車平臺，樞紐機車調度統一安排機車運行，為小運轉列車配置機車，并實時掌握小運轉機車的當前狀態。及時掌握站內解編情況，靈活叫班，避免車列長時間等待占用股道。

將編組站調機自動化技術擴展到樞紐調車機上，提供地面調車機動態跟蹤和車載信息化功能，實現整個地區內調車安全防護和平面調車連接遙控功能。

9）樞紐貨運作業的統一管理

對樞紐各站的作業車進行統一管理，包括批卸線、作業進度等，為樞紐總調編制列車工作計劃提供數據源。

10）信息共享

系統透明相鄰站作業信息。

支持樞紐調度室、車站貨運部門、貨運營銷部門統一管理與監督整個樞紐內各站的生產情況。

自動產生樞紐列車運行圖表與樞紐調車機動態表，以便實時掌握整個樞紐內作業情況。

完善階段計劃功能，編組站樞紐調度室每階段通過樞紐綜合自動化系統向樞紐各站下達階段計劃，樞紐各站能同步顯示與調閱。

11）分析功能

實現樞紐運輸生產組織實時分析功能，建立樞紐生產預警系統，對樞紐內各站中停時、裝卸作業車、重點車、老牌車等情況進行監控，超過設定警戒值時及時進行預警。

12）報表

樞紐內各站各種統計報表自動產生，形成樞紐運輸生產日況表。

5 結束語

樞紐綜合自動化打造樞紐一體、區域一體，變站間為場間，解決樞紐集結車流時間長、小運轉機車運用浪費、運輸生產信息零散、傳統行車調車風險管控漏洞等問題，實現了樞紐車流透明、調小機車統籌運用、小站車流與編組站車流有效銜、生產過程安全卡控，提高了樞紐運輸效率，有力保障了鐵路運輸生產。