以智能化为核心的全国铁路列车运行图编制研发实验中心建设

张光远, 倪少权, 郝建平, 马 驷, 鲁工圆

(1. 全国铁路列车运行图编制研发实验中心, 四川 成都 610031;2. 西南交通大学 综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室, 四川 成都 610031;3. 西南交通大学 交通运输与物流学院, 四川 成都 610031)

以智能化为核心的全国铁路列车运行图编制研发实验中心建设

张光远1，2，3, 倪少权1，2，3, 郝建平1，2，3, 马 驷1，2，3, 鲁工圆3

(1. 全国铁路列车运行图编制研发实验中心, 四川 成都 610031;2. 西南交通大学 综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室, 四川 成都 610031;3. 西南交通大学 交通运输与物流学院, 四川 成都 610031)

通过对以“智能”为核心的全国铁路列车运行图编制研发实验中心建设和发展的分析,以及在提升计算机编制列车运行图的技术水平的基础上,讨论全国铁路列车运行图编制研发实验中心的建设。该实验中心的建设能够全面实现全路列车运行图及铁路行车相关作业计划编制和管理的一体化、信息化和智能化,提高铁路运输、轨道交通行业的技术水平,提高行业的管理能力,提升综合投资效益，从而全面提升轨道交通运输在国民经济发展中的作用。

铁路列车运行图； 智能化； 实验中心

1 全国铁路列车运行图编制研发实验中心建设的意义

全国铁路列车运行图编制研发实验中心的建设,可全面实现我国全路列车运行图及铁路行车相关作业计划编制和管理的一体化、信息化和智能化；可全面提升铁路运输、轨道交通行业的技术水平,提高行业的管理能力,提升综合投资效益；强化铁路企业技术创新地位和铁路产业核心竞争力；同时形成铁路行车运行指挥高层次应用技术创新人才培养的重要基地。

1.1 以“智能化”为核心提升铁路行车管理能力

全面深入地研发列车运行图编制系统,构建全路统一、具有世界一流水平的列车运行图编制和管理的信息化平台,实现我国铁路列车运行图编制和管理的系统化、智能化,可全面提升我国铁路运输组织的效率和安全,在很大程度上决定了铁路运输的质量和服务水平[1-3]。深入研究列车运行图编制理论与方法,提高列车运行图编制系统的智能化水平,建立列车运行计划及相关作业计划于一体的列车运行图编制协同工作实验平台[4-5],以及建设全国铁路列车运行图编制研发实验中心，将极大地促进轨道交通运输智能化的发展,对我国高铁“走出去”战略具有重要理论与实践的支撑作用[6-7]。

1.2 全面提升铁路运输行车系统的技术水平

全国铁路列车运行图编制研发实验中心的建设,将为我国铁路行车组织智能化建设提供强有力的技术支撑,中心建设的铁路列车运行图编制平台、城市轨道交通列车运行图编制平台、铁路大型客运站技术作业计划编制平台、铁路大型客运站运转作业辅助决策平台、铁路列车到发通告平台、城市轨道交通运营组织计划编制平台、铁路机车周转图编制平台以及铁路旅客列车运行图管理平台,在轨道交通领域得到广泛应用，达到了国际先进水平,特别是铁路列车运行图编制平台被中国铁路总公司(原铁道部)认定为全路计算机编图统一系统,成为铁路编图的技术支撑手段[8-10]。针对我国铁路行车运输系统相关技术的研究与转化进行产品开发,形成铁路运行、管理系统编制的智能化产业基地,促进新技术、新系统的应用,全面提高铁路行业的管理水平[11-14]。

1.3 形成铁路行车运行指挥高层次人才培养基地

以列车运行图为基础,围绕铁路现场和城市地铁高层次人才实际需求,开展列车运行图编制规则、国外铁路行车组织运营产品设计与营销、车站间隔时间标准等多项内容的培训,培训内容紧密贴合实际生产需要,提高铁路运输、客运、机务、车站等部门人员的业务水平。通过高校联合相关企业建设全国铁路列车运行图编制研发实验中心,有效整合产学研资源,凝聚创新团队,结合一系列关键技术的研发,为全国铁路及城市轨道交通，尤其是高速铁路行车指挥，培养大批适应中国高铁“走出去”战略需要的高层次技术人才,把该实验室建成培养轨道交通智能化行车指挥技术创新人才的重要基地。

2 建设目标与任务

2.1 总体目标

建成铁路列车运行智能化技术创新能力突出、成果显著、管理规范的国内、国际一流的实验中心,全面深入地研发列车运行图编制系统,构建全路统一、具有世界一流水平的列车运行图编制和管理的信息化平台,实现我国铁路列车运行图编制和管理的系统化、智能化,成为全路列车运行图技术研发与成果转化基地和人才培养基地。

2.2 功能与任务

(1) 建立支持异地联网编图的全路列车运行图编制系统,实现全路计算机编制列车运行图的网络化、精细化、智能化和系统化,完成列车运行图及相关业务计划编制和管理的一体化,建立面向铁路和城市轨道交通的列车运行图综合管理信息系统,实现基于计算机网络的列车运行图基础信息收集、管理、查询和综合决策支持。

(2) 构建统一标准的信息平台,将实验中心建成服务于中国铁路总公司、城市地铁公司、科研院校为主体的研究群体以及政府和相关轨道交通企业为主体的应用群体。

(3) 开展铁路列车运行图编制技术研发与应用,将实验中心建成铁路列车运行图的智能支持中心及成果转化应用基地,满足智能型铁路列车运行图对应用技术和产品的需求。

(4) 将实验中心建成我国铁路列车运行图领域高水平科研团队和行业领军人才培养的重要基地,服务于国家智能型轨道交通运行图编制和管理。

3 建设内容

全国铁路列车运行图编制研发实验中心,主要建设内容可概括为“2+2+X”模式。“2+2”即通过信息化、智能化2个阶段建成全路列车运行图编制研发与应用平台、城市轨道交通列车运行图编制研发与应用平台。通过第一阶段的平台搭建为全路列车运行图编制提供信息采集与传输、存储与表达、融合与共享的智能编制方案,实现列车运行图技术资料管理、列车运行图编制及调整、时刻表生成、运行图绘制、统计报表生成、信息查询等一体化与智能化；第二阶段通过搭建技术研发与应用平台,系统构建的运行图数据库管理平台为实现全路及城市轨道交通列车运行图的动态管理和全路及城市轨道交通列车运行图中心数据库的建立提供了技术支持,系统建立的支持局域网和广域网的列车运行图编制平台,提供体系化的工程应用成果,使实验中心成为智能编图支持中心和人才培养基地。“X”即在搭建2平台过程中,形成服务于中国高铁“走出去”战略和“智慧城市”建设且具有国内领先水平的应用成果。整个建设内容框架如图1所示。

图1 实验中心建设主要内容

4 建设成果

4.1 平台建设成果显著

4.1.1 铁路列车运行图编制平台

(1) 数据库管理子系统。

(2) 列车运行图编制子系统。

(3) 车底(动车组)交路图编制子系统。

(4) 车站电子地图子系统。

(5) 技术资料管理子系统。

初步建设成果:系统实现全路列车运行图技术资料管理的信息化；实现列车运行图、车底交路图编制的一体化,建立与各业务工种对应的运行图编制管理界面,按角色进行业务管理；实现客货列车运行图编制的信息化和智能辅助决策；实现车站到发线运用与运行图编制、调整、绘制的一体化处理；实现列车运行图查询、统计、报表制作、图形输出的信息化；实现各级机构和部门相关编图人员联网 (远程或本地)编图的群体协同。

4.1.2 城市轨道交通列车运行图编制平台

(1) 列车运行图数据管理子系统。

(2) 列车运行图自动编制子系统。

(3) 列车运行图人机交互调整子系统。

(4) 列车运行图指标统计子系统。

(5) 列车运行图绘制子系统。

(6) 列车时刻表生成子系统。

建设成果:实现列车车底交路的自动勾画,自动优化车底运用方案；有效解决城市轨道交通高峰时段密集接发列车的运行图铺画,实现平峰时段与 高峰时段的不同行车密度的均衡快速过渡,以及列车车底的运用优化；创建城市轨道交通线路客流需求复杂的列车运行图铺画,大大提高了运营管理的自动化程度,降低了运营管理的难度,保障列车运营安全。

4.1.3 城市轨道交通运营组织计算机辅助设计平台

(1) 城市轨道交通运营组织资料管理子系统。

(2) 客流特征数据分析子系统。

(3) 城市轨道交通车辆选型和编组方案计算机 辅助设计子系统。

(4) 城市轨道交通行车计划编制子系统。

(5) 城市轨道交通车站配线辅助设计子系统。

(6) 城市轨道交通能力计算子系统。

建设成果:实现集数据维护、客流分析、车辆选型和列车编组方案比选、交路设计、行车计划编制、车站配线设计、能力计算等多功能于一体的城市轨道交通规划和运营组织管理工作系统；从而实现对城市轨道交通规划和运营管理的工作。

4.1.4 大型客运站运转作业辅助决策平台

(1) 站调子系统。

(2) 车号员子系统。

(3) 助理值班员子系统。

(4) 调度员子系统。

(5) 技术室子系统。

(6) 统计子系统。

建设成果:实现大型客运站运转作业生产的全过程利用计算机进行组织指挥管理,可通过网络指挥全站进行接发车、调车等工作,为大型客运站的运转作业组织指挥提供信息化支持平台,使车站调度员通过计算机网络指挥全站进行接发车、调车等工作；实现远程监控和分析；实现非常态情况进行决策干预和处理,提高铁路大型客运站行车组织指挥智能化水平。

4.1.5 机车周转图编制平台

(1) 机车周转图基础数据管理子系统。

(2) 列车运行图数据提取子系统。

(3) 机车交路线生成子系统。

(4) 机车运转方式生成子系统。

(5) 指标统计子系统。

建设成果:实现机车周转图的自动编制功能,并在此基础上提出机车周转图的人机辅助编制方法,以进—步满足机车周转图的编制需要；在列车运行图系统的基础上,运用群体协同原理,实现机车周转图与列车运行图的网络协同编制,达到机车周转图与列车运行图的编制一体化。

4.1.6 列车牵引计算、车站分布、运营费计算辅助设计平台

(1) 列车牵引计算子系统。

(2) 车站分布辅助决策设计子系统。

(3) 机车车辆、线路平纵断面、车站、运量的一体化管理子系统。

(4) 运营费计算辅助设计子系统。

建设成果:系统通过建立线路运输组织设计基础数据库,实现数据的通用性和各功能数据衔接,并通过建立优化算法,实现自动列车牵引计算、运营费自动计算,提高工作效率、设计精度、为设计工作提供辅助决策功能。

4.1.7 旅客列车运行图管理信息系统

(1) 旅客列车运行图绘制子系统。

(2) 旅客列车停站方案管理子系统。

(3) 旅客列车停站审查管理子系统。

(4) 旅客列车编组表编制子系统。

(5) 旅客列车车底交路图编制子系统。

(6) 旅客列车指标统计子系统。

建设成果:为旅客列车运行图管理及相关统计分析工作提供技术支撑手段,通过信息技术提高旅客列车运行图的管理效率、减少旅客列车运行图管理成本；实现旅客列车综合管理的信息化和自动化,提升铁路旅客运输市场的竞争力。

4.2 社会化服务效益显著

实验中心由中国铁路总公司(原铁道部)与西南交通大学联合成立。实验中心不断完善产学研用合作机制,积极推进与企业、科研院所以及其他高校的产学研合作,承担了产学研合作项目共计70余项,合同经费3 000余万元。

(1) 与中国电子科技集团合作。与中国电子科技集团第十四研究所合作开发城市轨道交通列车运行图编制平台,满足了城市轨道交通运营管理的需求。在哈尔滨等城市地铁运营中发挥重要作用；在中铁第一、第二、第四勘察设计院地铁设计工作中应用；在成都、杭州等城市轨道交通列车运行图设计中发挥重要作用。

(2) 与中铁二院工程集团合作。城市轨道交通运营组织计算机辅助设计平台在中铁二院工程集团有限责任公司交通规划研究院投入运用,充分提高了城市交通规划设计的质量、效率和水平；客流特征分析准确、分布合理、规划完善,为我国数字化城市建设提供重要规划手段。

(3) 与中国铁路总公司合作。铁路列车运行图编制平台将铁路运输生产活动联成一个统一整体,计算机编制铁路列车运行图是提高其编制及管理水平,构建和谐铁路、推进铁路快速发展的重要保证。目前,铁路列车运行图编制平台已在全国18个铁路局中得到广泛应用,提高了铁路运输组织的综合水平,直接提升了铁路的经济效益和社会效益。

(4) 与大型铁路客运站合作。实验中心研发的铁路车站列车到发通告系统,实现车站行车作业的实时监督和安全保障。目前已在成都站、重庆站、贵阳站、内江站、广元站 、六 盘水站、西昌站、达州站等应用,实践证明,该系统实用性强,稳定性好,能满足大型客运站工作需求,提高工作效率。

(5) 与中铁第一勘察设计院集团合作。列车牵引计算、车站分布、运营费计算辅助设计平台,已在中铁第一勘察设计院集团有限公司投入使用,运用中数据计算智能化程度高、生成结果准确,提高了设计工作效率,具有良好的经济效益。

(6) 与全路各铁路局合作。旅客列车运行图管理信息平台已在中国铁路总公司组织的旅客列车运行图编制工作中得到铁总客运营销处和全路各铁路局客运处中运用,运用效果良好,缩短旅客运行图编制工作周期。该成果已通过南宁铁路局和广州铁路有限公司的科技鉴定。

4.3 科研成果显著

2006年全国铁路列车运行图编制研发实验中心成立以来,先后承担了国家级与省部级重点项目30余项,此外还承担了大量铁路局、设计院的科研项目,获得了包括国家级和省部级科技成果奖18项(见表1)。

表1 科研获奖情况

5 行业公共服务

实验中心广泛开展了社会化公共服务,包括中国铁路总公司全国铁路列车运行图编制系统培训、中国铁路总公司客运营销、中国铁路总公司动车调度管理培训、中国铁路总公司铁路客货运输统计等培训,培训人员包括铁路运输、客运、机务和车站等部门人员,累计培训人员超过3 000人。通过培训提高参培人员的技术和业务水平。中心研发的铁路列车运行图编制系统在中国铁路的历次列车运行图调整工作中起到了重要作用。同时,中心举办了多期针对高校(如:西南交通大学、中南大学、广州铁道职业技术学院等)教师队伍、铁路和城市轨道交通列车运行图编制教学工作的教师培训,培养了大批轨道交通高素质人才。

6 结语

经中国铁路总公司、全国各铁路局和相关城市地铁公司使用,表明全国铁路列车运行图编制研发实验中心研发的相关平台均达到预定目标,达到国际先进水平。相关系统的使用为全国铁路和城市轨道交通列车运行图编制和管理的网络化、集中化、快捷化提供了有力的技术支撑,具有重大的经济效益和社会效益。

(1) 中心构建的列车运行图数据库异地联网上报和合并管理支持平台,为列车运行图数据管理和维护提供了有效手段,为建立和管理全路列车运行图数据库提供了技术支持,有助于实现我国列车运行图编制管理的规范化和专业化。

(2) 中心建立的全国铁路列车运行图编制平台为我国铁路实现异地联网编图奠定了基础,能够为打破现有编图模式节省人力、物力资源创造条件,也能为加快列车运行图编制速度提供保障。

(3) 中心提供的列车运行图技术资料管理功能实现了列车运行图相关技术资料数据的统一管理,对于保证我国铁路列车运行图相关数据的准确性、有效性、一致性创造了条件,为提高列车运行图编制的可靠性提供保障。

(4) 中心在列车运行图编制过程中的各个环节提供多方面的人机交互手段,方便列车运行图的调整；系统的人机干预功能主要有运行线平移、推线、擦线、区间放点/收点,运行线互换、运行线复制、到发线调整等,提高了劳动生产率。

(5) 中心提供的运行图数据检查及运行线冲突检查功能,如间隔检查、停时检查、到发线冲突、运行线冲突等功能可以保证列车运行图的质量,为铁路运输安全提供保障。

中心将继续对列车运行图编制的一体化、网络化等问题进行深入的研究,对列车运行图编制系统功能进行完善,进一步提高劳动生产率、提升全路列车运行图和城市轨道交通列车运行图管理水平。

References)

[1] 倪少权.中国铁路运行图编制系统研究[D].成都:西南交通大学,2013.

[2] 张光远,庄河,丁小东, 等.损失规避和缺货规避对订购行为影响的仿真试验分析[J].公路交通科技,2017 (2):149-158.

[3] 庄河,张光远,丁小东,等.基于损失规避的报童决策偏差形成机制[J].上海交通大学学报,2017 (2):237-244.

[4] 倪少权,吕红霞,张杰,等.基于群体协同的铁路列车运行图编制系统并发控制方法研究[J].中国科技论文在线,2009(10):738-741.

[5] 史常庆,倪少权.列车运行图计算机编制系统的运用与发展分析[J].铁道运输与经济,2013(2):26-28.

[6] 张光远，彭其渊.基于运输智能化的国家地方联合工程实验室建设[J].实验技术与管理，2017，34(5)：233-237.

[7] 王凯,倪少权.列车运行图计算机编制系统研究与应用综述[J].交通运输工程与信息学报,2016(3):75-82.

[8] 吕苗苗,倪少权,陈钉均,等.新旧交替列车运行图客车车底周转图智能编制方法研究[J].铁道学报,2012(10):1-6.

[9] 邢淼,倪少权,吕从高.铁路信息化标准管理平台的研究 [J].铁路计算机应用,2015(10):36-40.

[10] 曲思源,张光远.铁路行车安全保障体系实施框架研究[J].铁道运输与经济,2003(11):52-54.

[11] 张光远.构筑城市道路交通安全保障体系[J].交通运输工程与信息学报,2004(3):42-47.

[12] 张光远.高速铁路行车安全机理及相关应用问题研究[D].成都:西南交通大学,2010.

[13] 张光远.铁路超限检测系统研究[D].成都:西南交通大学,2005.

[14] 张光远,鲁工圆,庄河,等.智能化与综合化为双导向的西部交通运输系统进化和优化试验分析[J].综合运输,2017(5):6-10.

Construction of experimental center for development of national railway train operation diagram based on intelligentization

Zhang Guangyuan1，2，3, Ni Shaoquan1，2，3, Hao Jianping1，2，3, Ma Si1，2，3, Lu Gongyuan3

(1. Experimental Center for Development of National Train Operation Diagram, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China；2. National and Local Joint Engineering Laboratory for Integrated Transportation and Intelligence, Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031, China；3. School of Transportation and Logistics, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China)

Through the analysis of the construction on the experimental center for the development of the national railway train operation diagram based on the intelligentization, and on the basis of upgrading the technical level of the railway train operation diagram by computer, the construction of such center is discussed. The construction of this center can fully realize the integration, informationization and intelligentization of the whole train diagram as well as the train operation planning and management in China, improve the technical level of the railway transportation and rail transportation industry, strengthen the management ability of the industry and improve the comprehensive investment efficiency, so as to fully consolidate the role of rail fransportation in the development of the national economy.

railway train diagram; intelligentization; experimental center

10.16791/j.cnki.sjg.2017.08.053

2017-03-13 修改日期：2017-05-02

中央高校基本科研业务费专项资金资助(26816WTD23)；综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室团队建设项目(2682017ZT11)；中国铁路总公司科技发展计划项目“基于日常动态变化的列车运行图编制系统研究”(2016X006-D)

张光远(1979—),男,辽宁庄河,博士,实验室副主任,从事铁路行车组织、实验室研究、综合交通运输研究等.E-mail：gyzhang@swjtu.edu.cn

G315

A

1002-4956(2017)08-0210-05