中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺總體架構(gòu)研究

劉 俊

（中國國家鐵路集團有限公司，北京 100844）

鐵路運輸調(diào)度作為鐵路日常運輸組織的中樞，承擔(dān)著持續(xù)保障鐵路運輸安全、提升服務(wù)質(zhì)量、提高運輸效率效益的重任。2023年，中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）調(diào)度工作會議要求構(gòu)建現(xiàn)代化中國鐵路調(diào)度信息技術(shù)體系，深化大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能和超級計算等新技術(shù)在運輸調(diào)度業(yè)務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用。

鐵路運輸調(diào)度指揮工作是鐵路運輸生產(chǎn)的核心工作，實行分級管理、集中統(tǒng)一的指揮原則，組織結(jié)構(gòu)包括國鐵集團、鐵路局集團公司和站段等三級。國鐵集團設(shè)運輸調(diào)度指揮中心，鐵路局集團公司設(shè)調(diào)度所，運輸站段設(shè)調(diào)度室，各級調(diào)度機構(gòu)分別代表各級領(lǐng)導(dǎo)負責(zé)本級鐵路運輸指揮工作[1]。其中，國鐵集團應(yīng)用主要支撐調(diào)度人員掌握鐵路路網(wǎng)整體運輸情況、運力資源分布、制定輪廓計劃，運輸方案決策提供輔助支持；鐵路局集團公司應(yīng)用支撐調(diào)度人員掌握局管內(nèi)運輸情況，制定、下達調(diào)度計劃并及時調(diào)整；站段應(yīng)用主要支撐作業(yè)人員協(xié)同編制調(diào)度計劃和組織執(zhí)行。

調(diào)度計劃為調(diào)度日（班）計劃和階段計劃，調(diào)度日（班）計劃是日常運輸組織工作的基礎(chǔ)，是一日（班）內(nèi)的運輸工作計劃，包括國鐵集團調(diào)度日計劃和鐵路局集團公司調(diào)度日（班）計劃。國鐵集團調(diào)度日（班）計劃包括分界口列車交接計劃、貨運工作計劃；鐵路局集團公司調(diào)度日（班）計劃包括貨運工作計劃、列車工作計劃、機車車輛工作計劃和施工日計劃等。階段計劃是保證實現(xiàn)日（班）計劃的行動計劃[2]。

各國鐵路在運輸調(diào)度指揮方面分別形成了自己的系統(tǒng)，但由于各國鐵路發(fā)展情況不同，相關(guān)系統(tǒng)的開發(fā)和使用情況也各有差異。目前，美國推廣自主鐵路運行控制管理系統(tǒng)，集調(diào)度、控制、通信和各種業(yè)務(wù)于一體的綜合管理系統(tǒng)；日本正在推進鐵路運行控制系統(tǒng)建設(shè)，從綜合運行管理系統(tǒng)升級到新一代自律分散型列車運行管理系統(tǒng)，實現(xiàn)“高安全、優(yōu)服務(wù)、快運維、低能耗”等目標；歐盟沒有統(tǒng)一的調(diào)度系統(tǒng)，各國采用各自系統(tǒng)獨立運營，其中，最具代表性的是德國鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)和法國鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)[3]。

我國鐵路運輸調(diào)度管理系統(tǒng)于2001年開始建設(shè)，經(jīng)過5次大的升級改造，由最初的1.0版本逐步升級到如今的5.0版本，實現(xiàn)了由手工到電子化、信息化的不斷發(fā)展，目前正朝著智能化方向邁進，力爭實現(xiàn)全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、主動學(xué)習(xí)及科學(xué)決策能力提升[4]。同時，伴隨著鐵路高質(zhì)量發(fā)展的需要和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，對運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)建設(shè)有了更高、更新的需求。既有的鐵路運輸調(diào)度管理系統(tǒng)5.0缺乏面向運輸生產(chǎn)全過程的數(shù)據(jù)架構(gòu)頂層設(shè)計，不能很好地支撐調(diào)度人員及時、全面、準確地獲取運輸生產(chǎn)全過程各環(huán)節(jié)實時信息。為充分發(fā)揮全國鐵路（簡稱：全路）“一張網(wǎng)”和集中統(tǒng)一調(diào)度指揮優(yōu)勢[5-6]，更好地服務(wù)鐵路運輸組織變革，亟需運用現(xiàn)代信息技術(shù)，實施鐵路集中部署，建立新一代運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)（即：中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺）。通過構(gòu)建三級一體的中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺，以“市場需求—能力供給—調(diào)度組織—效能評價”業(yè)務(wù)鏈為牽引，聚焦提質(zhì)、增能、創(chuàng)效，通過安全卡控一體化、計劃編制一體化、效率效益分析一體化，提升調(diào)度指揮與各專業(yè)協(xié)同作業(yè)效能，提升鐵路路網(wǎng)運輸能力供給，打造現(xiàn)代化的運輸調(diào)度指揮信息體系，支撐運輸調(diào)度專業(yè)通過科技賦能、數(shù)據(jù)賦智，率先實現(xiàn)鐵路現(xiàn)代化的戰(zhàn)略要求。

1 總體架構(gòu)

按照《“十四五”國家信息化規(guī)劃》，遵循“統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一標準、統(tǒng)一平臺”的總體方針和信息化建設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全、自主可控、信息共享等要求，設(shè)計中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺，總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺總體架構(gòu)

中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺作為新一代中國鐵路運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)，主要面向國鐵集團、鐵路局集團公司和站段等三級用戶，為其提供一體化應(yīng)用服務(wù)。該平臺采用統(tǒng)一登陸認證、統(tǒng)一訪問鑒權(quán)、統(tǒng)一應(yīng)用門戶和統(tǒng)一日志管理，依托一體化的鐵路現(xiàn)代信息基礎(chǔ)設(shè)施，支撐其各業(yè)務(wù)功能應(yīng)用，同時，通過與中國鐵路12306、95306、旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺、貨運生產(chǎn)作業(yè)與管控平臺、車站系統(tǒng)[7]、機務(wù)運用安全管理信息系統(tǒng)等多個外部相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，進一步提升鐵路運輸調(diào)度指揮業(yè)務(wù)數(shù)字化水平，為調(diào)度高質(zhì)量發(fā)展夯實數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

2 平臺功能

2.1 安全卡控一體化

2.1.1 運輸規(guī)章規(guī)則數(shù)字化

對基本運行圖、基本機車周轉(zhuǎn)圖、編組計劃、車流徑路進行數(shù)字化管理；對《調(diào)度所管理工作細則》《車站行車工作細則》中能夠指導(dǎo)具體生產(chǎn)作業(yè)的規(guī)則進行數(shù)字化；對涉及生產(chǎn)作業(yè)安全的站場、線路等基礎(chǔ)設(shè)施進行數(shù)字化建模，準確識別其中涉及的邏輯關(guān)系和限制條件，作為風(fēng)險提示和安全卡控的基礎(chǔ)和依據(jù)。

2.1.2 計劃編制環(huán)節(jié)安全卡控

在計劃編制過程中，卡控數(shù)據(jù)的完整性、準確性、可行性和及時性，保證計劃編制基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源明確、無缺失，保證計劃執(zhí)行無風(fēng)險、可兌現(xiàn)；對于重點掌握的旅客、特運、超限超重、掛有裝載危險貨物車輛等重點列車，自動生成其運行條件并實現(xiàn)自動卡控和提示；對于超限車禁止會車、停送電安全、計劃的防止無電區(qū)、列車進路安全、施工安全、作業(yè)指令安全等情況進行預(yù)檢查和仿真。

2.1.3 計劃執(zhí)行環(huán)節(jié)安全卡控

基于運輸調(diào)度全要素全過程動態(tài)，整體地洞悉影響鐵路路網(wǎng)暢通、運輸效能、生產(chǎn)效率的各類風(fēng)險，以數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)體系為基礎(chǔ)，從全局視角提升對鐵路路網(wǎng)運行風(fēng)險的發(fā)現(xiàn)識別、理解分析和響應(yīng)處置能力。自動、實時、集中監(jiān)控列車運行計劃、停送電計劃、股道運用計劃、調(diào)車機運用計劃等執(zhí)行情況，對風(fēng)險點進行識別和預(yù)判風(fēng)險，輔助生成風(fēng)險消解方案及其對應(yīng)的調(diào)度命令，建立風(fēng)險輔助消解機制。

2.2 計劃編制一體化

縱向?qū)崿F(xiàn)輪廓計劃、日班計劃、作業(yè)計劃的三級計劃協(xié)同編制，橫向?qū)崿F(xiàn)貨運工作計劃、客運列車工作計劃、貨運列車工作計劃、機車車輛工作計劃、施工計劃的一體化編制。通過不斷收集現(xiàn)場作業(yè)情況，自動形成實時/分階段地執(zhí)行計劃進度，并對計劃進行動態(tài)調(diào)整[8]。可從3個方面思考。

2.2.1 全路車流滾動式推算

根據(jù)計劃的執(zhí)行情況，實時掌握車輛分布并自動推演車流變化，根據(jù)車流變化情況實時生成調(diào)整計劃或進行人工干預(yù)，形成車流推算和計劃編制的滾動進行，從而實現(xiàn)車流均衡和計劃編制精準高效[9]。

2.2.2 計劃集中編制

國鐵集團實現(xiàn)總體輪廓計劃編制，負責(zé)向鐵路局集團公司下達分界口計劃、機車調(diào)整計劃、裝車輪廓計劃；基于各專業(yè)作業(yè)計劃預(yù)推基礎(chǔ)上，實現(xiàn)貨運工作計劃、客運列車工作計劃、貨運列車工作計劃、機車車輛工作計劃、施工計劃的集中統(tǒng)一編制，提高計劃精細度與準確率，為實現(xiàn)調(diào)度集中統(tǒng)一指揮提供更加有效的支撐和服務(wù)。

2.2.3 計劃自適應(yīng)調(diào)整

通過計劃仿真試驗和實時感知計劃執(zhí)行兌現(xiàn)情況，能夠預(yù)警、預(yù)判鐵路路網(wǎng)運行的局部風(fēng)險如編組站擁堵、區(qū)段通過能力不足、裝卸困難站、車流不平衡、機車不足、客運站股道運用能力不足等情況；推演和發(fā)現(xiàn)鐵路路網(wǎng)運行的區(qū)域風(fēng)險如空車分布不平衡、區(qū)域集中裝車到達等情況，根據(jù)感知到的風(fēng)險點和計劃兌現(xiàn)情況，自動生成決策并進行計劃的自適應(yīng)調(diào)整。

2.3 效率效益分析一體化

以提升全路整體效能為目標，在構(gòu)建快速、精準的決策體系基礎(chǔ)上，充分考慮運輸、機具、人力資源均衡使用情況，以運輸生產(chǎn)需求和營收支出為導(dǎo)向，綜合評價計劃質(zhì)量、人工和移動/固定設(shè)備運用情況、需求滿足情況和運輸效益，形成效率效益指標的一體化即時分析和展示，支撐計劃科學(xué)編制調(diào)整。從以下3個評價內(nèi)容實施

2.3.1 完善效率效益評價指標體系

充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)優(yōu)勢，從運輸效率、鐵路路網(wǎng)能力運用、列車開行效益、機輛運用效率、運輸均衡性等視角，優(yōu)化、完善多維度的效率效益指標體系，設(shè)計指標計算方法，為效率效益一體化分析建立基礎(chǔ)。

2.3.2 計劃編制中的動態(tài)評價

從運輸效率、路網(wǎng)能力運用、列車開行效益、機輛使用成本、計劃魯棒性和計劃局部偏移對整體影響程度等多個維度對計劃進行評價，實時反饋計劃的評價結(jié)果。分解計劃編制的總體指標到各個階段，監(jiān)控階段性兌現(xiàn)情況，對落后的指標進行綜合分析并編制調(diào)整計劃。同時監(jiān)控計劃執(zhí)行偏移程度，實時進行風(fēng)險指標反饋。

2.3.3 量化評價，績效分析

根據(jù)實際生產(chǎn)情況計算效率效益指標，實現(xiàn)實時指標展示和定期評價分析。指標和實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)同時納入運輸大數(shù)據(jù)體系，實現(xiàn)指標自動分析、問題輔助挖掘和風(fēng)險輔助預(yù)判。

2.4 集中數(shù)據(jù)中臺

通過建設(shè)集中數(shù)據(jù)中臺，完善面向車、機、工、電、輛等不同專業(yè)視角的全息數(shù)據(jù)鏈，實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)在調(diào)度系統(tǒng)內(nèi)一點產(chǎn)生、統(tǒng)一融合處理、多維場景應(yīng)用；實現(xiàn)鐵路所有運輸調(diào)度各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)匯集、調(diào)度內(nèi)部各層級數(shù)據(jù)共享以及與各專業(yè)系統(tǒng)信息交互；實現(xiàn)列車、編組、司機、車輛、機車、動車、安全等主要運輸對象和要素的規(guī)則、計劃、軌跡全運用生命周期信息管理功能；實現(xiàn)面向國鐵集團、鐵路局集團公司不同主體業(yè)務(wù)維度調(diào)度數(shù)據(jù)的一體化管理；實現(xiàn)數(shù)據(jù)綜合治理，服務(wù)調(diào)度指揮全過程數(shù)字化，支撐平臺各項應(yīng)用建設(shè)。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 運營維護一體化技術(shù)

通過構(gòu)建運營維護一體化體系，有效地解決中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺開放性和可維護性問題，構(gòu)建完善的研發(fā)和運營維護全生命周期管理機制，實現(xiàn)平臺應(yīng)用監(jiān)控智能化、應(yīng)用運維自動化、運營維護管理流程化。

3.2 云原生微服務(wù)架構(gòu)

通過信息動態(tài)采集與交互，實現(xiàn)國鐵集團、鐵路局集團公司及站段的三級的調(diào)度業(yè)務(wù)流程貫通。中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺功能采用云原生微服務(wù)架構(gòu)進行實現(xiàn)，建立統(tǒng)一的中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺應(yīng)用管理規(guī)范和服務(wù)，提高應(yīng)用持續(xù)交付能力，降低新業(yè)務(wù)應(yīng)用的建設(shè)成本和風(fēng)險。同時，對其他相關(guān)業(yè)務(wù)領(lǐng)域提供列車工作計劃、貨運工作計劃、站段作業(yè)計劃等業(yè)務(wù)處理服務(wù)，通過負載均衡、流量控制、配置管理、日志集中管理等進行微服務(wù)基礎(chǔ)支撐，實現(xiàn)運輸資源實時發(fā)布與業(yè)務(wù)流程互控。

3.3 運輸綜合計劃協(xié)同編制

以列車工作計劃為統(tǒng)領(lǐng)，綜合考慮機車車輛運用計劃、貨運工作計劃、站段作業(yè)計劃、施工維修計劃等，形成有機整體[10]。所有作業(yè)工作都圍繞著一部計劃開展，所有工作都隨計劃變化進行同步調(diào)整，實現(xiàn)計劃編制和調(diào)整、調(diào)度命令擬定下達的智能化、自動化，并通過信息共享實現(xiàn)工作協(xié)同。

4 實施策略

為加快建設(shè)中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺，按照數(shù)據(jù)集中、應(yīng)用集中、一體化提升的實施路徑分階段推進建設(shè)。

4.1 數(shù)據(jù)集中

在國鐵集團主數(shù)據(jù)中心打造運輸調(diào)度集中數(shù)據(jù)中臺，服務(wù)三級信息透明，為調(diào)度集中統(tǒng)一指揮全過程提供全鏈條數(shù)據(jù)支撐，實現(xiàn)運輸生產(chǎn)數(shù)字化。圍繞鐵路所有運輸調(diào)度各環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)匯集，平臺內(nèi)部各層級數(shù)據(jù)共享，實現(xiàn)多業(yè)務(wù)維度調(diào)度數(shù)據(jù)的一體化管理，支撐調(diào)度各專業(yè)應(yīng)用的建設(shè)。

4.2 應(yīng)用集中

開展應(yīng)用集中建設(shè)，在國鐵集團主數(shù)據(jù)中心開展集中部署，通過集中強化調(diào)度集中統(tǒng)一指揮。開展調(diào)度安全管控、調(diào)度應(yīng)急指揮、全路車流信息管理、客運調(diào)度、貨運調(diào)度、機輛調(diào)度、施工管理、運輸統(tǒng)計分析及貨運通道生產(chǎn)計劃一體化編制等應(yīng)用的建設(shè)。結(jié)合既有功能的服務(wù)對象、覆蓋范圍，以及新形勢新背景下對新一代鐵路運輸調(diào)度指揮的需求，采取遷移、改造和重構(gòu)相結(jié)合的方式，實現(xiàn)運輸調(diào)度指揮應(yīng)用集中。

4.3 一體化提升

在數(shù)據(jù)集中、應(yīng)用集中的基礎(chǔ)上，根據(jù)試點情況，完善安全卡控一體化、計劃編制一體化、效率效益分析一體化功能。如支持獲取計劃執(zhí)行監(jiān)控、調(diào)整時實時/分階段統(tǒng)計各站計劃完成情況，顯示完成進度，預(yù)判預(yù)警鐵路路網(wǎng)運行的局部風(fēng)險，推演和發(fā)現(xiàn)鐵路路網(wǎng)運行的區(qū)域風(fēng)險，支持根據(jù)感知到的風(fēng)險點和計劃兌現(xiàn)情況，自動生成決策并進行計劃的自適應(yīng)調(diào)整功能。有序推進全路實施工作，推動新一代中國鐵路運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)全面建成。

5 結(jié)束語

國鐵集團黨組提出構(gòu)建國鐵“六個現(xiàn)代化體系”，包括現(xiàn)代化鐵路基礎(chǔ)設(shè)施體系、現(xiàn)代化鐵路運輸服務(wù)體系、現(xiàn)代化鐵路科技創(chuàng)新體系、現(xiàn)代化鐵路安全保障體系、現(xiàn)代化鐵路經(jīng)營管理體系、現(xiàn)代化鐵路治理體系。鐵路運輸調(diào)度指揮擔(dān)負著保障運輸安全、組織客貨運輸、提高客貨運服務(wù)質(zhì)量等重要責(zé)任，提升鐵路運輸調(diào)度精細化、精益化、精準化指揮水平，構(gòu)建新一代三級一體的中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺具有重要意義。本文研究中國鐵路運輸調(diào)度指揮平臺總體架構(gòu)，圍繞安全卡控一體化、計劃編制一體化和效率效益分析一體化開展功能設(shè)計，并提出按照數(shù)據(jù)條中、應(yīng)用條中和一體化提升的實施路徑。本文研究結(jié)果，將對各級調(diào)度指揮人員在運輸生產(chǎn)全過程動態(tài)感知、科學(xué)化和精準化指揮決策、自適應(yīng)和自動化作業(yè)管控、快速化和高效化應(yīng)急處置、精細化和差異化分析評估等方面提供強大的能力支撐，進而提高調(diào)度“保安全、提效率、增效益、優(yōu)服務(wù)”的保障能力，推動鐵路運輸調(diào)度指揮高質(zhì)量發(fā)展。