铁路车流信息管理系统技术方案设计研究

徐 洋

（中国国家铁路集团有限公司 运输调度指挥中心，北京 100844)

运输调度管理系统(TDMS)是铁路运输调度的核心生产系统，铁路调度部门使用该系统进行现场运输调度指挥，其功能覆盖中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)运输调度指挥中心、铁路局集团公司调度所和站段3级[1]。但是，目前运输调度管理系统架构难以满足铁路运输组织信息化和智能化的要求。其中，车流信息管理是既有运输调度管理系统的薄弱环节。目前，车流信息管理以人工作业为主，还未能广泛地覆盖车流信息管理的全部环节，影响全国铁路的车流信息管理效率。因此，设计开发铁路车流信息管理系统，将其纳入运输调度管理系统，替代目前的人工车流管理任务，能够补强既有系统短板，提高车流信息管理工作效率[2-3]，最大程度地发挥全国铁路“一盘棋”的优势，为全国铁路的车流组织工作提供技术支撑，形成高效的运输组织指挥新体系[4]。

1 铁路车流信息管理系统总体架构设计

1.1 系统目标

通过构建铁路车流信息管理系统，近期能够支撑国铁集团调度指挥工作，实现年度经营目标；远期满足智能调度指挥需要，在充分利用既有资源的基础上，通过使用大数据、人工智能、网络优化等现代技术，集成各部门的生产信息，一体化编制运输生产计划并与作业协同联动，实现科学、精准的全过程车流预测和调度指挥决策，提高运输调度信息化、智能化水平，为持续提高运输效率效益提供有力支撑。系统的具体目标如下。

（1）系统架构升级完善。铁路车流信息管理系统充分利用已有的基础网络、业务系统和信息资源，采用ESB总线、集群处理与计算资源虚拟分配技术，加强系统功能整合，促进信息互通共享，使有限的资源发挥最大的效益。通过运用开放统一技术架构，实现系统之间的松耦合，保证各系统之间的统一性和协调性，避免“信息孤岛”的产生，奠定系统可持续发展的基础。利用最新的科学技术手段，解决现有运输调度管理系统架构陈旧、技术创新不足的问题，为调度指挥提供更丰富的辅助决策依据，减轻业务人员工作负担，提高生产效率。

（2）计划的编制与执行有效贯通。一是利用系统快速编制货物列车运行计划，在统一架构和平台下，把计划、调整、执行的信息完整地提供给与车流调度相关的岗位，使这些岗位之间的信息互连互通，避免多头布置计划、重复采集实绩等情况的发生，提高调度精细化管理水平。二是以日班计划自动调整为基础，加强计划调度台与车站作业调度系统的联系，实现滚动交换计划。计划调度台以车站作业调度系统自动上报的阶段车流结存信息为基础，利用自动调整功能推算准确到达车流，综合考虑基本列车运行图、编组计划、空车调配需求、装卸计划、通过能力等各种影响因素，按照远程直达、技术直达、管内大组车流等列车编组原则，实现列车最优出发方案和配空方案的滚动计算。科学调配空车，防止空车对流，有效减少空车走行[5]，为编制日计划、班计划、阶段计划提供辅助决策依据。

（3）数据资源融合与共享。一是国铁集团、铁路局集团公司、站段建立统一的系统维护程序和基础数据发布与维护机制。二是以多个集中式调度指挥系统、生产管理系统、过程控制系统为基础，实现全国铁路车流信息共享，通过号码制、列车生命周期管理等手段，准确掌握铁路局集团公司管内移动设备的全作业流程状态及轨迹，提高运输效率。三是在调度作业中，利用信息系统的数据共享机制，将铁路局集团公司调度层(TDMS 5.0)、车站计划层(局站一体化车站调度系统)、执行控制层(CIPS或SAM)有机结合为一个整体，形成层次间分工明确、作业协同的信息系统，实现计划指导生产实际，生产实际反馈调整后续计划的闭环管理流程。车站调度系统与CIPS或者SAM系统之间通过MQ的消息传输服务，进行车站计划数据的下达与实际数据的上报，实现作业信息的闭环管理。四是动态获取运输生产实时数据，实时掌握车流动态及其变化趋势，确保准确、完整地获取车流动态信息[6]。动态跟踪运输生产作业环节，实时自动获取运输生产资源(如固定设备、移动设备、人力资源)的运用状态和利用率，以及运输生产动态作业过程(如货物装卸进度、列车解编进度、列车运行实绩、机车车辆检修进度、施工维修作业进度)等信息，掌握货物装卸计划和实时装卸进度，编组站、区段站列车解编计划和实时解编进度，列车运行计划以及列车实时运行实绩。

（4）编组站作业方式优化。提高编组站信息化作业水平，有利于编组站运输资源的综合调配[7]。以电子化的编组站站调“运站一”“运站二”大表作为基础载体，在日班计划执行过程中，优化调机、股道、人力、设备等资源的利用，实现编组站作业方案自动寻优。综合分析车流到达、股道运用、解体作业、编组作业情况，实现出发计划车流来源状态的预测，智能推算列车预计编成时间。考虑配流方案，结合调机运用情况、驼峰编尾运用情况、溜放线路联锁关系等因素，自动生成调机运用计划[8]。

1.2 总体架构

（1）功能模块和覆盖范围。铁路车流信息管理系统包括货物列车计划智能化编制、货运工作计划智能化编制、配(排)空计划智能编制、作业计划自动生成、车流计划协同编制、局间互控编制、计划和实绩信息消息触发、机车计划协同编制、基础数据集中维护等9个功能模块。系统功能模块覆盖铁路局集团公司、编组站、货运站、机务段等部门。

（2）系统架构。铁路车流信息管理系统架构示意图如图1所示。铁路局集团公司调度所与站段在同一个平台编制计划，实现信息透明、闭环管理。铁路车流信息管理系统与SAM、CIPS等编组站控制系统通过控制专网连接，基于特定的交换协议完成数据交互。与车站管理系统(SMIS系统)、货运站管理系统、机务运安系统、集装箱管理系统、货运电子商务系统、货票系统等信息系统通过标准接口实现数据融合、信息共享。

（3）系统结构。铁路车流信息管理系统的结构分为功能展示、核心服务、基础平台。第一层是功能展示层，主要根据重新梳理的业务流程和用户需求，依据风格统一、操作简便、业务流畅的原则，为具体业务用户设计合适的、模块化的人机交互界面。第二层是核心算法服务层，围绕指挥决策智能化为核心，构建全局运行自动调整服务算法、机车机班推算服务算法、技术作业推算服务算法、装卸作业推算服务算法，可以为不同业务场景提供服务，为站段作业智能化编制提供了技术支撑。第三层是基础平台，主要为实现核心服务和功能展示功能提供技术保障。

2 铁路车流信息管理系统技术方案设计

2.1 应用架构

铁路车流信息管理系统应用架构如图2所示。应用架构主要包含基础平台设计和接口交换方式设计2部分。

（1）基础平台。铁路车流信息管理系统的应用基础平台包括基础数据维护平台、局站协同编制平台、局间协同编制平台、计划统一发布平台。各铁路局集团公司、车站、机务段分别以综合动态运行图、技术作业表、装卸运行图、机车周转图为核心，通过计划的一体化编制，发布一元化计划，实现局站(段)计划协同编制。

图1 铁路车流信息管理系统架构示意图Fig.1 Architecture of the train flow information management system

图2 铁路车流信息管理系统应用架构Fig.2 Application architecture of the train flow information management system

（2）接口交换方式。通过接口交换方式，完成铁路局集团公司对站段作业的一体化指挥。铁路车流信息管理系统基础平台向下与SAM、CIPS、SMIS、货运站管理系统、集装箱管理系统、机务运安系统等实现数据贯通和流程贯通，实现铁路局集团公司内站(段)计划一体化作业；向上与核心业务中的作业计划智能安排、车流计划智能调整、机车机班智能安排、运行计划智能调整功能实现过程闭环、计划协同、专业联动。

2.2 数据架构

铁路车流信息管理系统数据架构如图3所示。

（1）主要数据流程。系统将功能分布配置为货物列车计划智能化编制、货运工作计划智能化编制、配(排)空计划智能编制、作业计划自动生成、车流计划协同编制、局间互控编制、计划和实绩信息消息触发、机车计划协同编制、基础数据集中维护等多个子系统。各子系统基于日(班)计划平台，通过网络实现信息共享。系统采用“一元化”计划，计划变更必须经过批准，计划变更和调整、实绩回馈必须都采用计算机录入。

（2）数据获取方式。系统的数据可以从内部的基础数据、生产数据平台中获取，也可以从外部系统(如SAM，CIPS，SMIS，ATIS系统)获取。其中，系统基础数据可以从站名方向数据、编组计划数据、机车交路数据、机班交路数据、货仓货位数据、机具劳力数据等数据库中获取，需要结合实际情况实时维护；内部生产数据主要包括货物列车工作计划数据、车站技术作业计划数据、货运工作计划数据、调机使用计划数据、机车运用计划数据、机班运用计划数据、股道使用计划数据、扣修计划数据等。

图3 铁路车流信息管理系统数据架构Fig.3 Data Application architecture of the train flow information management system

（3）数据运用与管理。一是数据挖掘与决策支持。集中铁路局集团公司级车流的相关业务数据，初步建立综合信息服务平台。制订统一的数据交换规则，实现各子系统的信息共享；提供数据整理和分析功能，根据实际需要生成各种数据报表，对阶段数据进行对比分析，总结规律，更好地指挥运输生产工作；可通过对历史数据进行大数据分析，为运输指挥提供辅助决策依据。二是数据交换与共享机制。通过共享数据库和数据交换平台，使运输安全数据交换采用统一的标准和格式，在统一的数据平台上，保证各铁路局集团公司更好地实现数据的共享和有效利用，各铁路局遵从相关安全措施，可将本局应用系统直接接入数据平台，保证各子系统间无缝的数据交换和扩充，保持数据完整性和实时性，为铁路运输指挥决策提供数据支撑。三是现有数据库升级改造。在不影响已有业务系统正常运行、确保数据安全的前提下，实现新建数据平台和既有相关业务系统数据接口打通，数据可实时共享，互联互通。

3 结束语

铁路车流信息管理系统可以集成车流的相关业务数据，在统一的数据交换规则下工作，实现各子系统的信息共享，提供数据整理和分析功能，更好地指挥运输生产工作，也可以分析历史数据，为运输指挥提供辅助决策依据。铁路车流信息管理系统的建设，推动了铁路运输调度管理的智能化发展进程，远期目标有望实现调度指挥全过程的智能感知、智能决策、智能操控、智能评价。此外，还应打通新建数据平台和既有相关业务系统数据接口，实现数据实时共享及互联互通。