矿区铁路生产调度指挥系统设计与应用

孙继康，袁群

（兖矿物流科技有限公司，山东 邹城 273500）

0 引 言

矿区铁路既有调度指挥为DMIS 调度监督系统，于2006 年建成投入使用，系统技术落后、功能单一，主要存在以下问题：铁路运输生产调度指挥仍以人工作业为主，列车运行图手工绘制，调度命令人工电话下达，调度指挥中心工作人员劳动工作量大、运输行车组织信息掌握不及时，极大影响了铁路运输行车组织效率；各车站的货运管理业务采用电话联系、手工填写货运单的方式，无信息化系统，工作效率和自动化程度低，安全可靠性不高；现车管理依靠行车调度员每天早8:00、晚18:00 通过电话向各车站值班员询问车站停留存车情况，手工填写调度交接班记录，管理粗放，实时性、准确性无法得到保障，无法实施有效的现车管理；货运调度员每天仅仅依靠电话与各车站货运员联系、落实现场作业情况，手工填记货车技术作业写实表，每天18:00 根据写实表中的运量信息，通过人工计算完成日装运情况统计表的统计填报工作，调度人员工作效率低、作业量大，无法保证货物统计的时效性和准确性；调度应急管理信息化水平低，调度员对响应流程反应慢，特别是对很少出现的应急事件流程不熟悉，应急响应效率低；车号自动识别系统、无线数字平面调车系统与生产调度指挥主系统和各车站分系统无接口连接，调车作业单需要手工编写录入。

鉴于以上实际问题，既有调度监督系统已无法满足矿区铁路高效、密集的行车运输组织要求。为了提升矿区铁路生产调度指挥自动化、信息化、智慧化水平，实现矿区铁路运输生产、调度指挥、维修维护等综合管理，研究设计生产调度指挥系统，以列车调度指挥系统（TDCS3.0）为核心，设计调度监督、行车指挥、现车管理、货运统计分析等功能为一体的列车运行生产调度管理平台，从适用性、实用性技术入手，满足现场、车站、调度指挥中心、维护管理等各级使用维护人员的功能需求，以提升矿区铁路运输生产自动化、信息化、智能化水平，保障了运输行车安全。

1 生产调度指挥系统设计

1.1 系统总体方案设计

根据矿区自营铁路的应用实际，以列车调度指挥系统（TDCS3.0）为技术核心，研究设计了生产调度指挥系统总体方案，如图1 所示。该系统主要由中心子系统、车站子系统、网络子系统三部分组成。

图1 生产调度指挥系统总体方案

1.2 系统硬件设计

1.2.1 中心子系统硬件设计

中心子系统设计采用服务器、调度员工作站系统、现车管理工作站系统、系统维护终端、LED 调度显示大屏等设备配置。每台应用服务器至少配置4颗CPU，CPU 主频不低于2.6GHz，内存容量不低于16GB，采用双机热备模式，互为主备，实现各种服务器的应用功能。服务器设置光纤磁盘存储阵列，支持RAID 系列功能，容量不小于1TB，实现调度系统各项数据的存储功能。调度员工作站、现车管理工作站等调度中心用户终端，实现站场图形显示、列车运行图铺画、调度命令的编辑与下达、各车站列车存车数量统计与显示、货运数据统计及自动分析、应急管理等功能。调度大屏为调度系统辅助配套设备，实现调度中心站场图形、现车分布等各工作站界面信息的投屏显示功能。

1.2.2 车站子系统硬件设计

车站子系统是生产调度指挥系统车站端的重要设备，车站子系统实时从计算机联锁系统自动采集列车运行信息及各车站铁路信号系统设备的状态信息，通过通信网络传送到生产调度指挥中心，实现机车车辆运行状态的实时追踪、自动报点、站间透明、车站作业流程监督及错办报警等功能，实现各级运输调度的集中管理、统一指挥和实时监督。车站子系统设计了综合处理机、值班员终端、现车管理终端、电务维护终端等设备配置。

综合处理机是车站子系统的核心处理设备，每个车站设置一套，采用双机热备模式。主要功能为信号设备状态采集、外部系统接口、站场表示处理、列车计划处理、车次跟踪和校核处理、进路状态识别和错办报警提示等。值班员终端实现现车、列车、调车、编组管理功能，终端为双机并行工作状态，以保持数据的实时交互、同步更新。现车管理终端实现站内生产作业管理和信息上报，是提高车站作业效率和铁路运输管理系统正常运行的有力保障，同时也是一系列统计、分析及查询信息的基础。现车管理系统实现货运组织的自动化管理, 有效提高了车站工作人员的工作效率。通过值班员终端、现车管理终端的应用，车站值班人员、车站货运工作人员可以实时查看本车站的机车、车辆分布状态和列车运行情况，以及车站各股道上的停留车辆信息，进而完成装卸车作业，从而更好的为行车调度指挥服务。电务维护终端主机一般设置于系统工控机柜内，与安装在机柜内的LCD 三合一控制设备、显示器、键盘鼠标一体化设备配套使用。

1.2.3 网络子系统硬件设计

网络子系统设计采用双通道环路模式，实现中心子系统内部、车站子系统内部、中心与车站之间、车站与车站之间各子系统网络信息通信。网络子系统设计了路由器、交换机、通信传输设备配置。

路由器是车站子系统之间、车站子系统与中心子系统之间交互信息的核心网络处理单元。根据各车站站间实际通道情况，路由器使用光纤实现车站、调度指挥中心之间的信息交互功能。交换机是车站子系统各设备之间、车站子系统与调度指挥中心子系统之间信息交互的网络传输设备。

1.3 系统服务器软件设计

系统服务器软件设计采用跨平台技术编程，为提高系统的高可靠性，采用了容错、进程分离技术。为了完成生产调度指挥系统各个业务子系统整合，实现数据共享，采用面向服务的SOA 架构，将系统设计的重点放在业务流程的设计上，而不是底层的应用开发或系统集成技术细节，可以使用一组分布式服务来构成并组织应用程序，实现信息、资源的共享。系统服务器软件设计主要包括通信服务器、后台应用服务器、通信前置服务器软件设计。系统软件结构图如图2 所示。

图2 系统软件结构图

1.4 系统接口设计

1.4.1 与计算机联锁系统接口设计

采用RS422 标准串行接口，通信方式为异步双工，双方采用屏蔽电缆连接。通讯速率为19.2 kbps或38.4 kps，1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位，无奇偶校验。生产调度指挥系统从计算机联锁系统自动获取各车站铁路信号系统设备的状态信息，双方保证控制指令的完整传送和完整执行。车站子系统仅仅与各车站的计算机联锁控显终端设备通信，采用带交叉的四线连接，保证通信的可靠性。

1.4.2 与车号自动识别系统接口设计

通过与车号自动识别系统接口设计，可以实现与车号自动识别系统的无缝集成，为数字化运输系统提供列车、车辆、机车的实时追踪管理所需准确、实时的基础信息，从而实现现车的实时管理、车流的精确统计和实时调整等功能。将车号自动识别信息与货运管理信息相结合，实现对机车、车辆及所运输货物类别信息的动态追踪，为生产调度指挥管理部门提供详实、准确的货物运输信息。

1.4.3 与无线数字平面调车系统接口设计

本系统与既有的无线数字平面调车系统进行接口消息传递，车站值班员在本系统编写完调车作业单后，可直接发送到既有的平面调车系统，很好的将两个系统有效结合，避免车站值班员重复编写调车作业单的工作。本系统支持现车预览功能，即值班员编写完调车作业单后，可以提前预览车站现车变化，如果编写有误，系统自动计算检查，精确报警到每个变化，极大的减小了值班员的工作强度。车站值班员编制完调车作业单，可一键下达到平面调车系统，将调车作业计划单发送到调车组手持终端和机车车载终端，同时具备导出打印功能，改变既有手写调车作业通知单的工作方式，避免值班员重复编制调车作业单，并且在本系统可以提前预览调车勾执行完成后现车变化情况，减少了调车作业单编写错误的环节，极大的减轻了值班员工作量。

1.4.4 与无线车次号系统接口设计

各车站新设调度命令传送及车次号校核设备，在机车上设置机车数据采集编码器，为生产调度指挥系统的调度命令传送及车次号校核提供无线传输通道。

2 实现功能

通过系统设计，能够完成列车运行实时追踪、自动报点、货运管理、现车管理、统计分析、列车实际运行图自动绘制、阶段计划调整及下达、调度命令编辑与下达、错办报警等行车组织作业，实现调度监督、运行图自动铺画、现车管理、调度命令下达、统计分析、辅助管理等六大功能。

2.1 调度监督功能

调度监督是生产调度指挥系统的基础功能，是调度指挥中心调度人员和车站值班人员日常的工作平台，能够让调度人员直观的了解所辖调度区域的行车作业情况，包括各车站名称、车站及区间铁道线路的平面布置、列车信号机的状态、道岔位置、进路排列、列车停留位置、列车车次号信息、列车运行方向等。调度监督界面如图3 所示。

图3 调度监督界面

2.2 运行图自动铺画

列车运行图是调度中心行车调度员的日常工作平台，是行车调度员作业的体现，系统设计实现了行车作业计划一键下达和行车作业技术图表生成自动化功能。列车运行图主体界面如图4 所示。在调度员预铺计划线，并录入作业计划后，一键下达到各相关车站，列车运行实际到发点由系统自动采集，实现计划线自动转实际线；同时各车站列车到发编组、机车站内作业钩数自动上报后在运行线上进行标注。系统能监督正在运行列车的实时状态，并且与下达的列车运行计划进行比较，当列车实际运行情况和列车运行计划有差别或有其它非正常情况发生时，系统能够对列车运行计划进行自动比较、调整。运行图软件还支持列车计划和列车实际运行情况查询、实际运行图的显示与打印功能。

图4 列车运行图主体界面

2.3 现车管理

现车管理是直接将车站现车分布信息以图形化的方式显示本站所有现车和位置，同时以颜色区分不同的车型，以是否填充区分重空，同时显示车辆的车号和装载的货物品类、运用标记（扣坏禁装不良等），还针对每个股道上的现车进行了简单的统计，通过简单的点击即可显示该车辆的详细信息。通过现车管理系统，调度指挥中心的工作人员能够实时了解各车站的机车、车辆分布状态及实时变化情况，以及股道上车辆的综述信息，并能够查看各股道现车车辆的详细信息。

2.4 调度命令编辑与下达

调度命令编辑与下达功能是为调度指挥中心工作人员提供调度命令的编辑、审核、发送、签收、查询等操作而设计的，调度指挥中心工作人员或者其他具备调度命令发送权限的岗位人员编辑调度命令，调度命令需经主管部门审核后方可下达给各基层单位。调度命令下达给所辖的基层单位后，调度指挥中心工作人员可以监视调度命令的发送、接收、签收状态。调度命令下达到受令单位后，受令单位的操作终端会发出声光提示，直到调度命令被签收为止。受令单位根据操作终端上的声光提示，及时查看并签收。调度命令下达后，具备存储、随时查询、打印等功能。

2.5 统计分析

统计分析功能包括数据采集、报表编制及修改、统计资料管理、统计查询分析、自动计算生成18 点统计报表等。

2.6 辅助管理

调度中心研究开发辅助管理系统，将机车利用率、内外运周转量、运量统计等进行分类汇总，通过图形化的方式展示，更清晰形象的表达铁运处当天、当月、当年的运量统计指标。同时，还建立了电子文档管理系统，统计分析员可将当日、当月的施工管理、三防管理、应急管理等相关文档通过该系统存入数据库，实现电子化办公管理，并可通过本系统投放到大屏显示。

3 应用效果

将设计完成生产调度指挥系统应用于矿区铁路以检验其设计效果。该系统自2020 年投入应用至今，运行安全稳定可靠，期间对部分功能进行了局部修改，完善了使用功能实际需求。生产调度指挥系统的设计应用，形成一个完整的集智能化控制、管理、决策于一体的生产调度指挥系统，改变了传统的“纸笔记录、电话指挥”人工操作方式。同时，通过生产调度指挥系统建立的信息管理平台，把行车调度、现车管理、货运管理、应急管理、“三防”管理、施工调度等信息管理系统有机的融为一体，实现功能性集成创新，极大的降低了劳动强度，显著提升了矿区铁路自动化、信息化、智能化水平。

4 结 论

研究设计的生产调度指挥系统在矿区铁路首次应用，探究形成了生产调度指挥系统成套关键技术，实现了调度监督、运行图自动铺画、现车管理、调度命令下达、统计分析、辅助管理等六大功能，显著提升了矿区铁路运输行车组织管理水平，达到了装备更新、工艺革新、技术创新的目的，对于提高铁路信息化、智慧化技术装备水平、保障系统设备本质安全和行车组织安全有着极其重要的意义。