大连站调车作业计划智能化编制系统研究

李季涛，付 佳，张美勇，陈彦志

（1.大连交通大学 交通运输工程学院，辽宁 大连 116028；2.中国铁路沈阳局集团有限公司 大连站，辽宁 大连 116022）

铁路大型客运站有大量的始发、终到、中途列车在站作业和车底出入库作业，客运站运输指挥人员需要编制调车作业计划指挥车站日常运输生产，其计划编制的水平和效率是影响运输质量的关键因素之一[1-2]。大连站目前仍然采用人工方式编制调车作业计划，严重依赖于工作人员的责任心和工作经验，因而无法保证计划编制质量和技术作业表数据的准确性。通过对大连站调车作业计划智能化编制系统的研究，更好地实现调车作业计划由人工编制向计算机辅助编制转变，全面提升车站生产计划的自动化水平[3]。

1 大连站调车作业计划管理现状分析

1.1 组织结构分析

大连站调车工作由车站值班员统一领导，车站值班员应掌握到发线上的调车作业，督促调车区长及时腾空线路，保证不间断按运行图规定时刻接发列车；调车区长应准确掌握施工日计划、重点工作和现在车，及时正确编制下达调车作业计划，并组织实施；调车长指挥调车人员和调车机车按铁路调车作业标准进行调车作业；信号长应按照值班员的指示和调车作业计划，执行“一看、二排、三挑、四划”制度，并监督确认信号员按调车计划和作业标准办理调车进路；信号员根据调车作业计划和信号长的指示，正确及时地准备进路，开放调车信号。大连站调车工作组织指挥系统如图 1 所示。

1.2 大连站调车技术作业特点分析

图 1 大连站调车工作组织指挥系统Fig.1 The shunting organization and management system at Dalian railway station

大连站是以办理始发、终到作业为主的大型铁路客运站，既办理既有线旅客列车的技术作业，又办理高速铁路列车的技术作业。车站调车作业量大，其计划编制的质量直接影响车站的行车安全和生产效率。大连站列车作业包括接发列车作业、调车作业、车辆技术检查作业和客车整备作业。大连站列车作业流程如图 2 所示。

通过对大连站作业内容及技术作业过程分析可知，大连站调车作业具有以下特点：①列车技术作业过程基本固定。车站每天到发旅客列车数量基本固定，对每列车必须按照技术要求尽可能地进行流水式作业。②各种技术作业时间基本固定，但调机作业时间较为灵活。在车站办理的列车有始发、终到、立折 3 类，各种列车占用到发线的时间和客车整备时间都由车站技术作业过程确定，在满足各项作业最低时间标准及列车到、发时刻的基础上，调机作业时间可以相对灵活调整。③车底运用固定。旅客列车编组内容比较固定，一般无须对整个车底进行解编工作。④列车到发具有不均衡性。为方便旅客出行，提高服务质量，大连站列车集中到发的现象时有发生，高峰期到发线能力、咽喉能力、调机能力都比较紧张，非高峰期能力使用又相对虚糜。

1.3 大连站调车作业计划业务流程分析

图 2 大连站列车作业流程Fig.2 The workf l ow of trains at Dalian railway station

调车作业计划是车底取送、车辆编挂的具体行动计划。在编制计划时，调车区长根据车流组织及编解列车的需要，安排调车机车担任各项作业的先后顺序和时间。每次作业完成后，推算各股道的车辆数量，并在记事栏内注明作业中应注意的安全和技术事项。大连站调车作业计划编制和下达业务流程如图 3 所示。

1.4 大连站调车作业计划编制数据分析

大连站调车作业计划编制的主要依据包括列车运行图、线路现车数据、铁路局集团公司客调命令、车辆段调车计划、列车编组信息、基本设施设备等。其中，列车运行图和基本设施设备相对固定，可以看做是静态数据，定义完成任务的约束条件；线路现车数据和列车编组信息是动态数据，实时地反映出调车作业计划的执行结果，同时也是下一次计划编制的约束条件；铁路局集团公司客调命令和车辆段调车计划是动态数据，规定车站每班必须完成的运输任务。

2 大连站调车作业计划智能化编制系统功能需求分析

图 3 大连站调车作业计划编制和下达业务流程Fig.3 The workf l ow of shunting planning and task-assigning at Dalian railway station

大连站目前与行车作业相关的信息系统有微机联锁系统、列车确报系统、车号统计信息系统、无线调车机车信号和监控 (STP) 系统等，基本实现了单个作业过程信息化，但各单项系统之间缺乏信息共享。为此，大连站调车作业计划智能化编制系统通过采用企业应用集成 (Enterprise Application Integration，EAI) 理论及加入中间层 (件) 的办法，增加中间层适配器功能集成多个单项业务系统，实现信息在作业计划与作业过程之间地自由流动[4-5]，既满足信息系统与过程控制系统的独立性与差异性需求，又保证信息系统与作业过程控制系统的信息自由沟通。大连站调车作业计划智能化编制系统主要功能需求如下。

（1）基础数据管理。对调车作业计划编制相关基础数据进行维护，主要包括：用户管理、开行车次数据、编组信息、调机数据、线路 (站内和库内)数据、记事数据、作业时间标准等。系统具备每日初始化功能，能够实时读取列车编组数据，确保列车编组信息的准确。

（2）客调命令管理。对铁路局集团公司下达客调命令按任务类型进行解读，通过时间选项确保当日命令任务准确显示，没有遗漏；具备客调命令审查、当日任务审核、任务执行情况监控及分析预警功能。

（3）计划编制管理。依据当日任务，将数据自动在列车或车辆图形上进行标注，辅助调车区长方便、快捷、正确地编制调车作业计划；计划编制采用图形拖拽方式，勾计划则在移动中自动生成，具备记事栏信息的智能添加；具备完善的计划修改功能，每勾计划变更都能够正确显示该勾的场景现车信息；内置知识库，在计划编制过程中进行有效性检查和提醒；能够依据当日任务数据，自动判断计划是否实现任务要求，并具备预警提醒功能。

（4）计划执行管理。信号员使用计划执行系统，模拟“一看、二排、三挑、四划”操作，并实时上传时间数据；值班员使用计划执行监控系统，实时监控调车作业计划执行情况，能够依据列车时刻表数据对计划执行情况进行检查校验和预警提醒；依据计划执行情况实时显示场景现车信息，包括：调机动态、站内列车和库内现车信息，调车区长和相关管理人员可以实时查看计划执行信息，便于直观掌控与监督整个车站的计划执行过程。

（5）图表绘制管理。通过对实际调车作业计划执行数据的读取，采用图示及表格相结合的形式显示库内现车信息数据和调机作业动态图形，自动完成车站技术作业表的铺化；能够对调车机运用及车站有关设备使用情况进行统计分析，如钩分、班作业量、技术科报表统计数据；能够通过用户管理实现电子化交班，包括预编计划交接、调度命令交接、当日任务交接和库内现车交接。

3 大连站调车作业智能化编制系统的设计与实现

3.1 总体架构

结合大连站对调车作业计划编制需求的分析，系统采用面向服务架构 (SOA) 设计理念，通过建立统一的业务服务平台实现二级管理，支撑业务应用目标。大连站调车作业计划智能化编制系统总体架构如图 4 所示。

图 4 大连站调车作业计划智能化编制系统总体架构Fig.4 The overall framework of an intelligentized shunting planning system at Dalian railway station

3.2 功能结构

在系统总体架构搭建的基础上，进一步结合实际需求，分析大连站调车作业计划智能化编制系统应包括基础数据管理、客调命令管理、调车作业计划编制、调车作业计划执行和技术作业表绘制等子系统，各子系统下又可以设置多个功能模块。大连站调车作业计划智能化编制系统功能结构如图 5 所示。

3.3 主要技术特点

大连站调车作业计划智能化编制系统主要技术特点为：采用图形化显示方式和拖拽式计划编制方法，调车区长可以使用鼠标移动图形界面上的列车或车辆，模拟调车机车的摘、挂过程，实现调车作业计划的自动创建并智能添加记事栏信息，具备自动检查、校验与提醒功能等。

3.3.1 大连站场景现车图形化显示

考虑大连站实际工作要求，场景现车采用独有的 3 种图形化显示方式：①站内线路。纵向为股道栏 (线路编号)，横向为时间轴 (小时显示)。股道栏内用矩形框和箭头直观地表示到达/出发列车，并用颜色区分立折、到达/出发列车。矩形框内显示车次、编组辆数、时间和组号等信息，同时能够显示尾挂/机次挂车辆的数量、车号和顺序。②客技库线路。股道栏内用矩形框直观地表示库内线路中的车辆和顺序，矩形框内有车号、股道内序号、车次—车位号、组号及标注或提醒信息。线路末端动态显示库内股道编号及该股道现车数和容车数。③调机动态。机车图标上显示调机号和挂车辆数，调机图标左侧或右侧会显示在途车栏，用于直观地表示调车作业推或拖的方式。在途车栏内用矩形框表示调机加挂的车辆和顺序，矩形框内有车号、序号、车次—车位号、组号及标注或提醒信息。大连站调车作业计划智能化编制系统图形界面如图 6 所示。

3.3.2 完善方便的计划修改功能

调车作业计划在车站运输组织过程中既应超前于实际作业又应根据实际情况进行频繁调整，为方便调车区长快速调整计划，系统采用 2 种修改方式，实现计划数据和图形信息的完全一致性，即：①通过拖拽线路现车区 (站内和库内) 和在途现车区的列车和车辆，在勾计划区自动生成调车作业计划，并具备记事栏信息的智能添加；②通过对勾计划区调车作业通知单数据 (经由、股道、挂/摘车数)的修改，自动生成准确的线路现车区和在途现车区图形信息。

3.3.3 客调命令完成情况自动校验与提示

图 5 大连站调车作业计划智能化编制系统功能结构Fig.5 The functional structure of an intelligentized shunting planning system at Dalian railway station

图 6 大连站调车作业计划智能化编制系统图形界面Fig.6 The graphic interface of an intelligentized shunting planning system at Dalian railway station

通过与客调命令系统和列车确报系统间的数据共享，实现计划编制前列车编组顺序自动检查，计划编制中任务完成情况自动校验[6-8]，计划编制后执行情况防漏办提醒功能。以列车出库校验为例，系统自动比对原编组和现编组数据，显示甩、换、挂车的判定结果，并给出提示，确保客调命令任务完成百分百准确。

3.3.4 调车作业计划执行信息自动处理和监控

车站信号员使用调车作业计划执行子系统，模拟“一看、二排、三挑、四划”操作，时间数据自动实时上传到图表绘制管理子系统。值班员使用计划执行监控系统，实时监控调车作业计划执行情况，还能够依据列车时刻表对计划执行情况进行预警提醒，依据计划执行情况实时显示场景现车信息，包括：调机动态、站内列车和库内现车信息，调车区长和相关管理人员可以实时查看计划执行信息，便于直观掌控与监督整个车站的计划执行过程。

4 结束语

以“智慧客站”建设为契机，以旅客安全为核心，以“提质增效”为根本目的，研制开发大连站调车作业计划智能化编制系统，实现调车作业计划图形化编制、客调命令任务闭环管理、作业图表实时绘制、基础信息共享交互、基本任务计划自动编制等功能，推动车站生产计划信息系统建设和大数据应用。大连站调车作业计划智能化编制系统已于2017 年 8 月正式投入试运行。另外，还需要进一步从跨单位信息共享出发，加强车站与铁路局集团公司调度命令系统和车辆段计划系统间的信息实时交互研究，规范化客调命令任务和车辆段调车业务需求，最终实现调车作业计划的自动编制和智能实时调整。

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