浩吉鐵路調度系統(tǒng)優(yōu)化研究

程文毅，王永吉，王太，劉新和

(1.中國鐵道科學研究院集團有限公司 運輸及經(jīng)濟研究所，北京 100081；2.中國國家鐵路集團有限公司運輸調度指揮中心，北京 100844；3.中國鐵路西安局集團有限公司 調度所，陜西 西安 710054)

浩吉鐵路(浩勒報吉南—吉安)是目前世界上一次建成里程最長的重載鐵路和國內規(guī)模最大的運煤專線，北起內蒙古鄂爾多斯境內浩勒報吉南站，終至江西省境內吉安站，全長1 813.5 km，分別與太中銀(太原南—迎水橋/銀川)、南同蒲(太原—華山)、隴海(連云—蘭州)、寧西(永寧鎮(zhèn)—新豐鎮(zhèn))、滬昆(南翔—昆明)、焦柳(月山—柳州南)等線路有11處接軌，規(guī)劃輸送能力2億t/a以上[1-2]。浩吉鐵路調度界限以湖北襄陽的構林南站為界，分別委托中國鐵路西安局集團有限公司(以下簡稱“西安局集團公司”)、中國鐵路武漢局集團有限公司(以下簡稱“武漢局集團公司”)管理，全線采用浩吉鐵路智能綜合調度系統(tǒng)(以下簡稱“浩吉調度系統(tǒng)”)，其中西安局集團公司設2個調度臺，武漢局集團公司設3個調度臺，2023年煤炭運量達到9 558萬t。浩吉鐵路輻射我國主要的產(chǎn)煤地蒙西、陜北、晉南地區(qū)，煤炭外運需求旺盛，研究優(yōu)化浩吉調度系統(tǒng)，對于提高鐵路運輸能力，促進運輸結構調整，保障國家能源安全，支撐經(jīng)濟社會發(fā)展等都具有重要的意義。

1 浩吉調度系統(tǒng)應用現(xiàn)狀

浩吉鐵路作為一條長距離貨運專線，業(yè)務場景和既有客貨混跑線路比較相對單一，具備創(chuàng)新業(yè)務管理模式、優(yōu)化業(yè)務流程和精簡崗位設置的基礎，因此中國鐵道科學研究院集團有限公司以“精益運輸、綜合計劃、全程調度、標準服務”為創(chuàng)新目標，研發(fā)了面向貨運組織全過程的調度指揮與生產(chǎn)作業(yè)一體化系統(tǒng)—浩吉調度系統(tǒng)。浩吉調度系統(tǒng)針對既有鐵路調度指揮和車站各項作業(yè)由不同業(yè)務系統(tǒng)完成，系統(tǒng)間生產(chǎn)數(shù)據(jù)不透明，業(yè)務數(shù)據(jù)交互不完整、不及時等難題，將系統(tǒng)統(tǒng)一部署在武清大數(shù)據(jù)中心，采用基于Pass平臺的微服務架構，使系統(tǒng)各功能組成部分包括計劃調度、機車調度、車站現(xiàn)車管理等模塊化、一體化、無縫拼接，便于調試、升級和改造。目前浩吉調度系統(tǒng)已初步實現(xiàn)了調度一體化、系統(tǒng)一體化、數(shù)據(jù)一體化等功能[3]。

（1）調度一體化。鐵路局集團公司層面不同調度工種共用一張計劃底圖，能夠實現(xiàn)調度計劃協(xié)同編制、同步調整，同時行車調度的實際運行線可實時反饋給計劃調度和機車調度，各調度工種之間的協(xié)同作業(yè)更為緊密高效。跨鐵路局集團公司列車開行共用一條計劃運行線條，能夠實現(xiàn)跨局計劃同步調整[4]。同時，鐵路局集團公司計劃調度可以實時查看車站現(xiàn)車看板，車站可以實時獲取列車運行計劃及實際運行狀況，能夠支撐局站調度的協(xié)同作業(yè)[5]。

（2）系統(tǒng)一體化。浩吉調度系統(tǒng)集中部署硬件資源，采用基于微服務架構的一體化云原生應用，靈活快速重構業(yè)務系統(tǒng)。西安局集團公司、武漢局集團公司調度所、浩吉鐵路沿線車務段和車站均使用浩吉調度系統(tǒng)，實現(xiàn)了系統(tǒng)統(tǒng)型，且支撐了崗位優(yōu)化設置。目前西安局集團公司35個車站中，18個車站實現(xiàn)了無人化；武漢局集團公司49個車站中，34個車站實現(xiàn)了無人化。

（3）數(shù)據(jù)一體化。基于浩吉鐵路統(tǒng)一規(guī)劃建設的信息化平臺設計數(shù)據(jù)共享體系，浩吉調度系統(tǒng)實現(xiàn)了全線運輸全過程各環(huán)節(jié)作業(yè)的數(shù)字化，鐵路局集團公司調度指揮、車站各工種作業(yè)均基于同源數(shù)據(jù)，改變以往計劃調度與車站調度、鄰局調度獲取數(shù)據(jù)需要通過電話聯(lián)系的方式，提高了工作效率和準確率。

采用浩吉調度系統(tǒng)以來，浩吉鐵路有效提升了調度計劃一體化的編制水平，提高了計劃的指導性及兌現(xiàn)率，促進了數(shù)業(yè)融合，為數(shù)智賦能提供了可靠保障。

2 浩吉調度系統(tǒng)存在問題分析

隨著浩吉鐵路運量的持續(xù)增加、浩吉調度系統(tǒng)用戶量的不斷增多，同時全路列車編組順序表電子化、95306系統(tǒng)升級等信息化工作的開展，浩吉調度系統(tǒng)還存在以下不足。

2.1 基礎數(shù)據(jù)共享不足

浩吉調度系統(tǒng)與鐵路運輸調度管理系統(tǒng)(TDMS5.0)、機務運安系統(tǒng)等之間存在數(shù)據(jù)交換不足、交換質量不高等問題。當前各系統(tǒng)之間的壁壘及信息不透明、不共享，主要是由于基礎數(shù)據(jù)多頭維護，缺少基礎數(shù)據(jù)源的綜合利用，存在信息孤島現(xiàn)象；系統(tǒng)間、系統(tǒng)內信息共享、交互中人工介入多，數(shù)據(jù)碎片化、準確性不高，共享方式需要提升，影響了運輸調度全過程一體化的決策和管理[6]。主要體現(xiàn)在以下方面。

（1）與TDMS5.0交互問題。浩吉調度系統(tǒng)運調8(分界口列車出入情況表)與TDMS5.0計劃調度子系統(tǒng)運調8結合部問題比較突出，主要表現(xiàn)在讀取數(shù)據(jù)不準確，需要人工核對。此外，在接軌段TDMS5.0計劃與浩吉調度系統(tǒng)計劃日常作業(yè)交互頻繁，但尚未實現(xiàn)兩部計劃之間的數(shù)據(jù)交換功能。

（2）與運安系統(tǒng)交互問題。目前機車出入庫計劃時間、機車乘務員實際出勤時間等需要機務調度通過電話與機務段溝通、收集并人工錄入到浩吉調度系統(tǒng)機調子系統(tǒng)中，同時還需要通過電話向機務段下達叫班計劃。兩個系統(tǒng)間數(shù)據(jù)不共享，會造成機車調度無法及時掌握機車運用實際情況，機車運用計劃編制的準確性不高。

（3）與車站系統(tǒng)交互問題。當前與車站系統(tǒng)數(shù)據(jù)共享不足，計劃調度員編制計劃時無法準確掌握車站作業(yè)計劃(如調機運用、列檢作業(yè)、本務機出入、股道運用等)和車站存車情況(含車輛信息，車輛分布及當前裝卸狀態(tài))等信息。

（4）與95306系統(tǒng)交互問題。浩吉調度系統(tǒng)尚未實現(xiàn)與95306系統(tǒng)共享裝車需求數(shù)據(jù)，如品類、車種、計劃號等，不具備結合列車到達計劃、現(xiàn)車結存、裝卸實際及車站作業(yè)能力自動編制裝卸車計劃。

2.2 功能應用還需完善

浩吉調度系統(tǒng)初步實現(xiàn)了橫向多調度工種，縱向中國國家鐵路集團有限公司(以下簡稱“國鐵集團”)、鐵路局集團公司、站段三級調度計劃的協(xié)同編制，但是在計劃自動編制、優(yōu)化調整、動態(tài)監(jiān)測、統(tǒng)計評價等方面還需進一步完善。

（1）尚不具備計劃自動生成及調整功能。由于鐵路的生產(chǎn)組織受外部政策環(huán)境、市場變化、自然天氣、作業(yè)組織等多種因素影響，為提升鐵路的快速響應及應對能力，還需完善計劃的自動生成、動態(tài)調整等功能，比如自動推算機車機班、自動生成配空排空計劃、自動編制列車出發(fā)計劃等，提高計劃的精準度。

（2）缺少生產(chǎn)過程監(jiān)測、超勞預警等功能。與客運相比，貨運作業(yè)相對較復雜，尚未形成對貨物運輸全過程的生產(chǎn)組織及運輸時效的監(jiān)測及管控。同時對機車乘務員超勞等情況，只能通過調度員電話聯(lián)系、口頭詢問的方式，對可能的超勞狀況無法做到及時預警及調整。

（3）未實現(xiàn)統(tǒng)計分析板塊中的指標看板功能。鐵路運輸各項指標是運輸組織工作的指揮棒和風向標，具有重要的指導作用。當前在鐵路局集團公司調度統(tǒng)計方面還需要實現(xiàn)現(xiàn)在車、在站待發(fā)(含保留)列車、在途車及萬噸列車等相關統(tǒng)計查詢功能，以及分界口交接迂回數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等，為管理和決策提供支撐。

（4）未實現(xiàn)工作質量評價功能。當前還無法實時掌握日班計劃及階段計劃兌現(xiàn)情況、分界口交接車流構成、是否存在違編情況、計劃下達及時性等，急需構建調度工作質量評價功能，監(jiān)督調度員按作業(yè)流程編制計劃、組織實施，發(fā)現(xiàn)作業(yè)組織過程中的問題不足、找到差距、改進提升，能夠更好地圍繞市場需求、重點任務等組織生產(chǎn)，提高企業(yè)效率效益。

2.3 綜合化、智能化水平還需補強

當前浩吉調度系統(tǒng)還缺乏信息自動感知、智能診斷和主動學習等技術手段，綜合管理、計劃管控、統(tǒng)計分析和輔助決策等業(yè)務應用的廣度和深度不足。

（1）綜合管控水平不強。浩吉調度系統(tǒng)還未實現(xiàn)調度所、運輸部、貨運部、機務部等多部門業(yè)務流程貫通、多專業(yè)綜合管理等。

（2）智能化技術應用不夠。計劃系統(tǒng)中列車到達預計、車流推算、車流接續(xù)、運行調整等主要以人工經(jīng)驗作業(yè)為主，尚未實現(xiàn)自動化、智能化；施工系統(tǒng)中各專業(yè)間的沖突檢查也依靠人工判斷；卸車預計缺乏車流科學推算和貨物運到時限預測手段，只能根據(jù)前日18：00實際管內工作車確定，對卸車組織的指導性不強。

（3）智能化輔助決策支撐不足。浩吉調度系統(tǒng)尚不具備在運輸秩序混亂情況下，對影響范圍和程度的準確識別，以及自動生成運輸調整方案等輔助決策功能，如列車晚點情況預測、施工進度預測，以及車流調整、停限裝調整等。

3 浩吉調度系統(tǒng)優(yōu)化建議

3.1 加強基礎數(shù)據(jù)共享

浩吉調度系統(tǒng)應以鐵路貨運專線生產(chǎn)全流程為主線，打通既有鐵路相關信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，將列車、車輛、貨物、機車以及鐵路固定設備等相關元素關聯(lián)起來，從而完整掌握貨運全鏈條數(shù)據(jù)，為運輸組織和調度指揮精細化提供更加有力的信息支撐。當前較為迫切的是實現(xiàn)與調度、機務、車站相關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享，具體建議如下。

（1）加強與接軌線路TDMS5.0系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享。通過數(shù)據(jù)交換，獲取TDMS5.0施工符號信息，交換迂回浩吉鐵路重車交分界口計劃、經(jīng)浩吉鐵路輸送至接軌線空車計劃、經(jīng)聯(lián)絡線的機車工作計劃等，進一步完善浩吉鐵路計劃編制及調整所需相關數(shù)據(jù)，為計劃一體化編制提供準確依據(jù)。

（2）加強與機務運安系統(tǒng)計劃數(shù)據(jù)的共享。通過數(shù)據(jù)交換，獲取機務運安系統(tǒng)機車出入庫、乘務員出退勤等相關信息；實現(xiàn)跨系統(tǒng)機車階段工作計劃的下達、簽收及執(zhí)行反饋，提高機車乘務員超勞預警的準確率。

（3）加強與車站系統(tǒng)數(shù)據(jù)的共享。通過數(shù)據(jù)交換，獲取在站車輛裝卸狀態(tài)、股道運用等信息，實現(xiàn)車站作業(yè)透明化，將車站作業(yè)過程的關鍵時間節(jié)點、進度等展現(xiàn)在鐵路局集團公司調度端，為調度全局指揮決策提供實時信息。

3.2 補強完善系統(tǒng)功能

（1）完善配排空計劃自動編制、列車出發(fā)計劃自動調整等功能。目前浩吉調度系統(tǒng)的配空排空計劃需要人工核對配空、排空需求，建議浩吉調度系統(tǒng)統(tǒng)計分析浩吉鐵路空車車流來源，對于分界口接入的空車，根據(jù)國鐵集團批準的次日計劃，以及車種和車數(shù)等，生成排空車表；同時根據(jù)貨運工作日況報告數(shù)據(jù)，采用供需精準匹配模型，自動生成配空車表，反饋給計劃調度員，當空車車流發(fā)生變化時，能夠及時調整優(yōu)化配空車表，計劃調度員根據(jù)配空車表，將空車安排至各裝車站[7-8]。針對列車出發(fā)計劃調整主要依靠計劃調度手動拖點、拖線，作業(yè)量大且容易出錯等問題，建議浩吉調度系統(tǒng)收集并分析列車工作計劃、施工日計劃、車站作業(yè)進度及股道運用、機車機班等信息，并結合列車運行實際的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，以列車等級、會讓條件、車站條件等規(guī)則作為調整依據(jù)，構建專家輔助決策數(shù)據(jù)庫，支撐自動生成調整方案[9]。

（2）補強計劃交互、上圖及入流功能。針對目前浩吉鐵路與既有線的店坡、西峽、郜營等分界口需要通過打電話聯(lián)系交接計劃，導致出現(xiàn)編組信息不準確，施工計劃只能人工標志，列車工作計劃不能自動上圖等問題，一是打通數(shù)據(jù)接口，與既有線分界口實時交互交接計劃，實現(xiàn)局間透明，提高分界口交接能力；二是實現(xiàn)計劃臺與行車臺施工計劃的交互，自動將施工計劃納入調度日(班)計劃，同時在計劃臺、行車臺相應的區(qū)段及時間上進行施工提示；三是根據(jù)配空車表、基本運行圖、車站作業(yè)等技術資料，自動生成次日重車出發(fā)計劃，車次依照車次命名規(guī)則，并過濾當日已使用過車次，經(jīng)由根據(jù)車流徑路規(guī)則，最終經(jīng)計劃調度員確認后，直接上圖并自動綁定預報，一步完成入流操作。

（3）強化機班動態(tài)管理及預警功能。建議浩吉調度系統(tǒng)按交路、班制等制定機班管理規(guī)則，以實現(xiàn)本、外局的本段(折返段)機班、駐寓待乘人員交路的實時動態(tài)管理；按機車日(班)工作計劃、階段計劃等動態(tài)匹配機班運用，以實現(xiàn)機車乘務員的超勞提醒功能。

（4）加強統(tǒng)計分析功能。一是實現(xiàn)對浩吉鐵路各站現(xiàn)在車、運用車(重車分到局，其中到達外局的分到站、車流方向、分界口、運行徑路，管內分到站，空車分車種別、車型、車號等)的統(tǒng)計、匯總查看功能；二是在指定時間時段，可對任意站、區(qū)間、區(qū)段上/下行列車進行統(tǒng)計分析，內容包括列數(shù)、車次、時刻、編組，同時還可分析區(qū)間及線路利用能力等。

3.3 提升綜合化、智能化水平

（1）持續(xù)優(yōu)化完善綜合化功能。綜合化的調度系統(tǒng)應實現(xiàn)國鐵集團、鐵路局集團公司、車站三級數(shù)據(jù)的共享、信息的透明交互，為各級調度指揮工作提供數(shù)據(jù)支持。同時在保證浩吉調度系統(tǒng)本身運行穩(wěn)健的前提下，對機車、車輛、車站、貨運、供電、工務等業(yè)務進行拓展，納入到浩吉調度系統(tǒng)中來，覆蓋車流徑路、編組計劃、裝卸車計劃、機車周轉、車輛運用及檢修、停送電作業(yè)、基礎設施管理、應急處置、施工登銷記、列檢作業(yè)、車流推算、貨物追蹤、客戶追蹤、車貨匹配、投訴處理等內容，構建協(xié)同共享、融合發(fā)展、信息透明、過程跟蹤、整體聯(lián)動的綜合化系統(tǒng)。

（2）進一步提升智能化水平。智能化系統(tǒng)應具備對客貨運動態(tài)需求和各種鐵路運力資源的全息化感知，一體化動態(tài)決策、控制及反饋、自動化管控等，并實時精準判斷運輸態(tài)勢與調度效果，合理分配及優(yōu)化運用鐵路資源[10]。建議浩吉調度系統(tǒng)采用大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、5G、北斗等技術，研發(fā)包含站段、區(qū)段、分界口以及局部、全局的車流推算過程的運輸日常生產(chǎn)態(tài)勢演化及預警、列車運行態(tài)勢推演分析等功能模塊，同時可對導致列車運行晚點因素如惡劣氣候、列車故障、供電故障等可能產(chǎn)生的連帶影響進行評估，從而在更大、更廣的空間范圍和更長的時間范圍實現(xiàn)運力資源統(tǒng)籌、集中、統(tǒng)一、合理的運用。

4 結束語

鐵路運輸調度對日常運輸生產(chǎn)實施統(tǒng)一指揮和組織，是整個鐵路運輸組織過程中不可缺少的核心組成部分。調度系統(tǒng)是鐵路運輸調度工作重要的工具和抓手，當前浩吉調度系統(tǒng)已初步實現(xiàn)了一體化、綜合化，正向著智能化的方向邁進，通過打通調度基礎數(shù)據(jù)、優(yōu)化完善系統(tǒng)功能、深化數(shù)業(yè)融合數(shù)智賦能，能夠為浩吉鐵路構建保障國家能源安全的南北運輸大通道，提供穩(wěn)定可靠運力保障，擴大煤炭“公轉鐵”運量、助力打好污染防治攻堅戰(zhàn)和打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)發(fā)揮重要作用。