编组站货运调车协同监控系统设计与应用

段蕴桔

(中国铁道科学研究院集团有限公司 通信信号研究所，北京 100081)

1 铁路编组站货运调车作业现状

近年来随着铁路货运需求逐步旺盛，铁路货运车站作业量随之增长，目前铁路编组站综合自动化能力较高，但货场和专用线多处于非集中区，调车自动化水平低，缺少实时掌握调车作业进度的技术手段，调车作业安全完全靠人保证，造成铁路货运能力不足的矛盾逐步凸显[1]。而铁路货运调车作业作为衔接铁路车站和货运系统的纽带，涉及车站机车车辆和货场人员设备跨区配属应用，信息交流量大、涉及岗位多、作业流程繁杂、对信息化需求程度高，主要有以下3个方面问题。

（1）提前规划和确认取送调车作业需求的效率不高。目前货运装卸作业计划由货调进行安排，再通过电话通知车站运转作业人员，由站调编制阶段计划，作业人员根据阶段计划编制调车作业计划，由调车组执行。这个过程涉及货运、车务、车辆、机务等多个专业和工种，但各工种都存在不掌握其前序工种、并行工种、后续工种的作业情况，导致工种间重复作业、相互干扰与交接等工的情况频繁发生，影响取送车作业效率。因此，在计划编制和执行过程中需要一个信息化的手段，帮助运转、货运双方高效、准确地达成取送时机和取送内容上的共识，而且事后可追溯，责任清晰。

（2）监控非集中区作业进度的效率不高。在车站运输组织生产过程中，车站和货运各岗位间运输资源调配和各环节作业开展需要提供及时有效的信息交互。目前，车站和货场之间存在作业信息脱节，车站无法及时获知设备状态和作业进度等情况，导致资源调配和作业指挥不合理、不及时，严重影响车站货运调车作业效率。例如在装卸作业、调车作业执行过程中，站调不掌握装卸进度和地面防护的安撤情况，货调不掌握调机位置，缺少在系统层面的沟通反馈机制。因此，在货运调车作业过程中需要一个平台，可以及时掌握和反馈货场和专用线装卸作业进度和设备状态，减少货场和车站对调车作业决策延误。

（3）现场作业发生问题时的应急指挥效率不高。车站的运转、货运等不同岗位作业人员，在编制上分属不同的车间，不同工种使用各自的专业系统，相互间的作业联系以及向上反馈作业异常主要依靠电台和电话，现场作业安全、作业质量和作业衔接仍然需要人工保证，安全压力大。当现场作业发生问题时，根据规定不允许跨工种进行沟通，造成沟通的链条太长不利于问题的快速处理，而在现场实际作业中，存在跳过必要的人员跨工种沟通的情况，会导致岗位间的信息不一致。因此，基于结合部协同不足的问题，完善货运调车作业管理水平，通过系统对货场和专用线调车作业过程进行监控极为必要。

2 编组站货运调车协同监控系统

2.1 系统功能需求

编组站货运调车协同监控系统面向的用户包括2类，车站货运岗位和运转岗位，目前货运、运转作业人员分别在货运平台和铁路车站现车信息管理系统上进行计划编制，再通过电话进行计划对接和作业盯控。调车组在集中区接收调车作业计划并前往货场/专用线进行车辆取送作业，在非集中区通过电台与车站进行联系[2]。

（1）货运装卸计划和调车作业计划的进度监控需求。货运装卸计划和调车作业计划在不同的系统上进行编制，作业人员对作业执行进度存在监控需求，包括沟通状态、执行状态、兑现状态3个方面，其中，沟通状态包括取送需求(内容、要求、时机)、取送需求确认(内容、要求、时机)；执行状态包括正在执行的货运装卸计划和装卸项，正在执行的调车作业计划和调车钩；兑现状态包括货运装卸计划的兑现情况，调车作业计划的兑现情况，取送需求的满足情况等。

（2）货场和专用线装卸作业进度和设备状态监控需求。货调、站调需要通过可视化的方式，实时了解货场内的装卸作业进度和设备状态可用情况，其中，装卸作业进度包括车辆位置、车辆状态(等装、等卸、正在装、正在卸、待取、待转线等)，设备状态包括防护牌、机具、堆物等状态。需要系统通过动态图像的方式展示非集中区场站内股道、设备、车辆、装卸状态，为作业人员提供直观、实时、便利的可视功能[3]。

（3）货场和专用线调车作业过程监控需求。调车组根据调车作业计划进行取送调车作业，当调车组进入股道时，需要系统提供安全监控和进度监控功能。安全监控指监控大门开闭情况、手扳道岔位置、道口开闭情况、防溜安撤情况，进度监控指监控调机及其所带车组的当前位置情况。

2.2 系统功能

基于非集中区货运调车监控需求，设计编组站货运调车协同监控系统，实现主要功能包括5个板块，编组站货运调车协同监控系统功能模块如图1所示。

图1 编组站货运调车协同监控系统功能模块Fig.1 Functional modules of freight shunting coordination system in marshalling stations

2.2.1 股道状态监控模块

系统提供股道信息、设备状态信息以及股道作业状态信息，自动跟踪股道上货运作业状态，通过人机交互方式对股道信息、设备状态进行调整，并对计划编制、调车作业、装卸作业提供数据支撑[4]，同时提供作业协同交互功能，根据不同设备性质进行作业安全卡控。

（1）股道状态。系统提供股道占用、道岔定反位占用情况显示功能，通过图形界面进行可视化展示。股道占用显示包括2类，一是列车在集中区内和越过联络线信号机前股道占用；二是在非集中区进入场区、股道后的股道占用情况。道岔定反位显示指在非集中区，通过股道应答设备显示人力手扳道岔的定反位状态。

（2）设备状态。系统提供股道设备状态显示功能，包括大门、道口、防溜器、防护信号、站台、堆场状态等，根据设备信息传输装置的信息和人工操作判断设备状态，通过图形界面进行可视化展示。

2.2.2 装卸作业计划编制模块

装卸作业计划编制模块提供股道、货位填记、装卸作业车数车种和重点信息填记功能。

（1）股道、货位填记。系统提供股道、货位自动填记功能，作业人员选择需要进行作业的股道或货位，根据股道目前作业内容和作业计划，确定计划作业内容，系统可根据选择自动填记股道号。

（2）装卸作业车数车种。系统实现多种作业车数录入功能。一是支持作业人员手动输入装车、卸车车数。二是根据本单作业内容进行判断，装车作业数据提供运货五信息表，展示一批受理作业信息包括首单受理号、到站、需求车数、品名、车种，展开一批信息为每一单受理号、发站、发局、发货人、到站、到局、收货人、品类、品名、车种信息，作业人员选择需要进行装车作业的序号，系统自动填记装车作业车数车种；卸车作业数据提供到达计划信息表，展示一列到达列车信息包括计划到点、车次、编组内容、车数、实际到点，展开一列信息为每一车车号、车种、发站、发局、发货人、到站、到局、收货人、自重、换长信息，作业人员选择需要进行卸车作业的序号，系统自动填记卸车作业车数。

（3）重点信息填记。系统提供预计开始作业时间、预计结束作业时间、对位车号、注意事项、备注填记功能。其中装车作业预计开始作业时间必填，卸车作业预计结束作业时间必填；货位作业栏提供对位车号填记功能；注意事项栏提供可配置功能，由作业人员进行注意事项配置，包括重点物资、超限列车、危险货物等信息，可根据股道、作业内容自动填记并提供备注填写功能[5]。

2.2.3 调车作业管理模块

系统提供调车作业计划中的取送计划信息展示，将装卸作业计划和取送计划进行计划关联，供相关岗位进行作业安排，提供调机跟踪功能获得调机在非集中区作业信息和作业报点功能[6]。

（1）取送车调车作业展示。系统提供取送计划读取展示功能，根据运转作业人员编制的调车取送作业计划，展示取送调机号、取送计划号、钩序、目标股道、增减钩数、预计开始时间。

（2）计划关联。系统提供装卸作业和取送计划关联功能，系统自动判断一批装卸车数和一单取送车股道、时间、车种、车数是否能匹配，如能匹配则直接将一批装卸计划与一单取送计划进行关联。如存在不能匹配的情况，人工选中对应的取送计划或者装卸计划号，在关联的栏里将对应的计划进行取消或者补选。

（3）调机跟踪。系统实现在非集中区调机作业跟踪功能，收集现场应答器、计轴器、电台传输数据，通过系统运算并进行判断，获取调机所在股道、作业钩序、进出线束车号、进出股道车数等信息。系统还提供作业报点功能，当调车组准备进入/离开股道时，系统记录调车组在电台确认后计轴器提供的第一次/最后一次占用股道时间，作为调机进入/离开股道报点。

2.2.4 调车作业协同模块

调车作业协同是以装卸作业计划和取送调车作业计划为基础，结合现场设备进行作业协同管理，包括作业提醒和作业核验2个功能板块。

（1）作业提醒。系统根据货运装卸作业和调机取送作业计划的关联，提供货运作业和调机取送作业协同功能，支持装卸、作业预计开始、结束作业前进行调车取送计划编制提示；根据调机作业顺序，对下一钩作业股道进行预告；根据现场大门、道口、防溜器、防护信号、站台、堆场、线路、道岔状态，对调车作业动轮安全进行卡控，当调机准备动轮而系统显示设备状态未确认时，进行提示。

（2）作业核验。系统支持对取送调车作业成果核验，主要包含2个方面，一是通过设置在线束前的车号识别设备，当车列进出线束时读取调机号和车辆号，将一单取送计划在本线束进、出的车辆顺序和实际进、出线束的列车数、顺位、车号进行一一核对[7]，如存在信息不相符的情况则进行提示；二是通过设置在股道上的计轴设备，根据取送计划判断在本股道需要连挂、摘钩的车数，当调机在股道摘挂作业结束并离开股道后，系统读取计轴设备提供的进、出股道车数，与取送计划进行核验，如存在车数不一致的情况则进行提示。

2.2.5 其他功能模块

（1）岗位交互。系统提供岗位间信息交互功能，作业人员可在界面上选择，向选中的岗位作业人员发送文字信息或文件，并在系统内存档。

（2）防溜器。系统提供防溜器记录功能，由作业人员选择股道防溜器类型、位置、铁鞋号，系统自动记录安放防溜和撤除防溜时间，并通过图形实时地展示股道防溜器状态，并自动记录股道上对应铁鞋盒里剩余铁鞋数。

（3）操作记录。系统提供操作记录功能，对作业人员在作业过程中的操作进行留痕，并进行存储。

2.3 系统流程

铁路不同编组站岗位设置情况各异，但具体作业流程相近，系统通过在运转、货运岗位间信息传递，实现将装卸计划、调车作业计划、作业进度、设备状态等模块形成作业闭环，编组站货运调车协同监控系统逻辑流程如图2所示。

图2 编组站货运调车协同监控系统逻辑流程Fig.2 Logical process of freight shunting coordination system in marshalling stations

编组站货运调车协同监控系统以通辽站东郊专用线为案例进行开发，专用线位于非集中区，专用线内企业涉及煤电、粮食、钢铁等多种品类装卸作业。由于存在企业和车站间作业协调的问题，专用线内设立外勤值班员岗，负责执行货调下达的计划并和企业内作业人员进行沟通。专用线内设备自动化程度低，道岔由调车长进行人工手动扳道，道口、大门由作业人员进行人工开闭，作业完毕后通过电台或电话通知室内人员，车站长期存在相关岗位间信息沟通不畅、非集中区内调车作业和货运作业进度不透明、专用线内股道设备状态未知等问题[8]。

编组站货运调车协同监控系统上线后，增加的功能有3个方面：①监控方面，运转、货运岗位可以看到对方的作业计划并进行作业关联，实时监控装卸作业和调车作业进度，并通过股道窗口监控各股道、设备占用情况；②安全方面，提供了调车作业动轮卡控，调机进出股道时，自动确认股道和设备状态并通过系统提示进行安全卡控；③协同方面，计划沟通、现场设备日常管理不再需要电话频繁联系，防溜器等设备记录由系统填写替代了手工台账。系统根据各岗位作业分工进行功能权限划分，提高了货运调车作业效率，进一步保障了非集中区调车作业安全，提高管理沟通效率和作业信息化程度，为非集中区内货运和调车作业提供了便捷、高效的平台。编组站货运调车协同监控系统总界面如图3所示。

图3 编组站货运调车协同监控系统总界面Fig.3 General interface of freight shunting coordination system in marshalling stations

2.4 系统结构设计和设备构成

编组站货运调车协同监控系统采用C/S结构，客户端使用C#语言编写，采用WinForm和DevExpress界面组件，界面站场图采用GDI+绘制。服务端使用JAVA语言开发，采用Spring Boot框架，ORACLE数据库，在系统的架构部署上采用了集群的模式，使用Redis负载均衡和哨兵模式，确保系统的稳定运行[9]。编组站货运调车协同监控系统结构如图4所示。

图4 编组站货运调车协同监控系统结构Fig.4 System structure of freight shunting collaborative system in marshalling stations

编组站货运调车协同监控系统设备包括终端设备、服务器和非集中区设备，采用专用接口设备和安全接口方式实现与系统和设备的数据交互和设备联控，终端和服务器均基于编组站综合自动化系统(SAM)已有设备[10]，非集中区设备在SAM基础上新增。考虑到非集中区没有轨道电路，因此采用非集中区设备替代部分集中区功能，其中车号识别设备设置在线束入口处，根据识别的调机、车辆车号信息进行车号核验；车轮传感器设置在股道上，提供股道占用、进出车数核验、作业报点等功能。由于非集中区轨旁没有有线传输条件，因此车号识别设备和车轮传感器均采用无线方式进行通信，将采集到的信息传输到附近具有可靠条件的无线信息接收设备处(基站)，通过有线网络传输到车站。

3 结束语

编组站货运调车协同监控系统已通过了实验室模拟仿真测试，达到了设计要求，目前正在通辽站进行试用，系统提高了通辽站非集中区货运调车作业管理水平，提升了车站信息化水平、作业效率，实现部分状态可视化、作业核验及安全卡控[11]。下一步将针对现场设备、作业情况结合货运调车协同精细化管理进行进一步完善。目前在通辽站试用结果表明，编组站货运调车协同监控系统在不进行大规模改造既有系统的情况下，提供了一种有效解决非集中区运转、货运间信息传输和作业协同问题的低成本技术方案，具备推广价值。