株洲北站編組站綜合自動化系統應用研究

馬 燦，虎 強

(1.中國鐵路廣州局集團有限公司 株洲北站，湖南 株洲 412000；2.北京市華鐵信息技術開發總公司 編組站事業部，北京 100081)

1 概述

鐵路編組站綜合自動化系統(Synthetic Automation of Marshalling yard system，SAM)是集編組站信息管理、決策管理、現車管理、進路控制、溜放速度控制、機車安全監控等為一體的綜合信息管理與控制平臺。信息管理系統主要包含調度指揮、現車管理、貨運管理、統計分析等子系統，作業過程控制部分包括編組站集中控制系統與綜合表示、計算機聯鎖、駝峰自動控制、停車器控制、無線調車機車信號和監控(STP)等子系統。SAM系統因其良好的管控結合及人機交互功能正在全路各大編組區段站相繼應用。

株洲北站處于京廣(北京—廣州)、滬昆(上?！ッ?兩大干線交匯處，站型為雙向縱列式三級七場，車站等級為特等站；2016年查定能力日均解體121列、編組120列，辦理車18 038輛，主要辦理旅客列車及無技術作業貨物列車通過、有技術作業貨物列車的到、解、集、編、發及周邊專用線的取送作業，行車作業門類齊全且作業組織復雜，防控多方向接發列車錯辦及調車作業事故壓力巨大。株洲北站為全路第9個開通SAM系統的編組站，其SAM系統改造項目由于將站管中間站—田心站納入集中控制，因而相比其他編組站自動化改造項目周期略長。項目于2013年10月由中國鐵路總公司批復立項，2014年6月21日正式啟動，2016年11月開通集中人工控制模式，2017年8月31日開通集中自動控制模式。SAM系統開通以來，車站運輸組織順暢，現場生產安全有序。

2 株洲北站SAM系統應用情況研究

2.1 勞效及減員情況

（1）職工勞動強度進一步降低。一是SAM系統技術作業通知下達及反饋功能替代了列車技術作業使用電話布置的人工作業方式。經測算，每接發一列車，車站值班員與貨檢、列檢、防溜、排風、列尾等崗位電話聯系減少10次以上。二是編尾停車器實現自動控制，系統根據機車車列占用及出清股道外方道岔時機，自動下達“制動/緩解”指令；除人工干預外，編尾區長不再需要與調車組聯控及人工操作停車器。三是接發列車及調車進路實現自動控制，除人工辦理外，不再需要人工點擊始終端信號按鈕。四是編尾區長與駝峰調車長可利用系統辦理越區手續，人工電話聯系次數減少。

（2）作業銜接時間進一步壓縮。一是實現全站作業信息綜合復示，壓縮了作業接續空費時間。作業人員通過站場復示軟件實時掌握各場列車到發、股道運用、調車機車動態等信息，能夠及時準確地完成各項作業，避免耽誤生產。二是系統功能設計合理，作業效率得到一定提高。接發列車及調車進路實現自動排列，一定程度上節約了進路準備時間，特別是在列車密集到發時段，系統辦理每條進路比人工方式平均可節約8 s。三是行車與計劃人員合署辦公，運輸生產調度指揮便利。接發列車及調度計劃人員集中管理，到、解、編、發作業過程銜接更加緊密，作業聯系更加緊湊。例如，值班站長向各場布置班計劃、階段計劃作業，原來需逐一布置到各場信號樓電話抄收(每個信號樓平均花費3 min)，現在僅需書面交付至各場行車控制臺，全部5個場的交付時間不超過4 min。四是優化出發列車作業流程，出發進路建立后由行車控制臺直接發車，取消了外勤助理值班員發車作業，平均每列車可壓縮2 min出發作業接續時間。

（3）運輸生產布局進一步優化。一是上下行到發場及編尾、田心站信號控制權實現集中控制，作業人員整體轉隸調度車間，取消編尾作業樓作業員、信號樓內勤助理值班員及信號員崗位。二是上下行編尾停車器改造后制動效能可靠，取消了編尾鐵鞋防溜組崗位。三是上下行出發場實現行車控制臺直接發車，取消了助理值班員崗位。

（4）減員增效目的進一步體現。根據編組站自動化系統開通后的行車作業人員崗位配置一般性規則[1]，系統開通后通常出現減員情況。車站依據鐵路局集團公司批準的生產布局設置，在SAM系統開通后分階段整合了相關作業崗位，其中，將接發列車室內行車及調度計劃崗位人員搬遷至新調度大樓，內勤助理值班員、信號員崗位由建設前的56人減少至24人，增設總值班員崗位，增加4人；取消編尾鐵鞋防溜制動員崗位，每班減少5人；取消編尾樓作業員崗位，每班減少2人；取消外勤崗位，每班減少4人；考慮備班等情況，共計減員86人，按平均每人稅前年工資總額10萬元計，每年可減少用工成本860萬元。

2.2 運輸效率情況

車站2017年中停時等指標較2016年有所改善，全年中時完成6.6 h，較2016年同比壓縮1.4 h；停時完成40.5 h，較2016年同比壓縮4.3 h；日均辦理車16 110車，較2016年日均15 201車同比增加6.0%；有調8 643車，同比增加6.6%；無調7 467車，同比增加5.2%。雖然SAM系統開通后，2017年運輸指標完成情況比2016年要好，但從歷史數據來看，由于車站作業車辦理量受外部宏觀條件及車流調整影響較大，很難體現SAM系統運用與運輸效率變化之間的直接關系，考慮從中停時、辦理車及解編效率等方面對呈現趨勢進行分析。

2.2.1 中停時指標方面

查閱車站歷史運輸數據可知，2011—2018年車站累計完成中停時總體趨勢為壓縮狀態。由于停時指標受專用線及貨場等貨物裝卸作業效率的影響，SAM系統的運用效果較難反映，在此暫不討論。中時為有調中時及無調中時的加權平均，影響中時的首要因素為有調中時，無調比為重要影響因素[2-4]?？梢钥闯鲋曛薇闭窘陙碇袝r指標的逐年壓縮主要受益于無調車流(無調比)的逐年增長，但SAM系統集中自動控制模式開通以來，中時指標比2016年(無調車數相近)同期完成較好，中時壓縮效果明顯，說明SAM系統接發列車及調車作業自動化功能有益于縮短中轉車停留時間，一定程度上促進了作業組織的有序銜接。

2.2.2 辦理車指標方面

2011年1月—2018年7月，車站日均辦理車數總體呈“V”型走勢，2014年觸底后在2017年迎來新高點(2017年5次突破20 000車大關，2017年12月23日創造歷史記錄21 446車)，但2018年旋即回落，可見車站辦理車數與SAM系統運用并無直接關系，辦理車數的波動與車流調整及宏觀經濟環境變化密切相關。

2.2.3 解編效率方面

2011—2017年車站解編列數總體趨勢為逐年下降，選擇有調比相近的2015年與SAM系統開通后的列車解編數據比較如表1所示。

表1 2015年與SAM系統開通后的列車解編數據比較Tab.1 Comparison of train disintegration and marshalling data between 2015 and Using SAM

由表1可見，SAM系統開通后比2015年日均解體多0.6列、日均編組少0.4列，SAM集中自動模式開通后比2015年日均解體多0.3列、日均編組少0.5列；總體情況為SAM系統開通后解多編少，解編總列數基本持平，而2015年的有調車數少500多車，在運行圖技術數據未發生明顯變化的情形下，說明2015年各場日均交換車流較多，調機作業鉤數及車輛周轉次數相應增多，導致中時相對較大。另一方面，與辦理車數相近的2013年相比，SAM系統開通后的解編列數下降了近1/6，下降原因主要為無調車流的增長，2013年全年辦理車無調比為33.1%，而開通SAM系統后為45.2%。因此，綜合考慮車流調整等因素影響，SAM系統的運用與解編效率升降并無明顯關聯。

2.3 作業卡控情況

SAM系統主要包括信息管理系統(SMIS)及集中控制系統2個大類，由于SMIS系統為整合納入且功能提升幅度不大，因而SAM系統的現實安全效用主要體現在集中控制系統。

（1）具備進路自動辦理功能，消解人工錯排進路風險。開通SAM系統集中自動模式后，除人工干預的情況，辦理進路的方式均由系統跟據列車及調車計劃自動辦理，人工錯誤排列進路的問題得到有效遏制。對處于京廣、滬昆兩大干線交匯地區且銜接多條樞紐聯絡線的株洲北Ⅰ場、Ⅲ場、Ⅳ場、Ⅵ場及田心站而言，多方向接發列車錯辦風險歷來是安全卡控的重點，SAM系統自動辦理進路時具備圖定運行徑路校核功能，能夠有效防止列車進錯車場、進錯方向等進路錯排問題發生。

（2）具備施工標識及安全卡控功能，增強施工組織安全控制。對于規定區域的施工維修項目，如樞紐地區接觸網停電行車限制卡及電務維修分區，在規章上要求對施工范圍內的相關信號機及道岔予以封閉及單鎖。株洲北站每日施工維修任務繁重，僅信號機、道岔的加封加鎖及核對工作，足以耗費作業人員大量精力，同時還要確保施工過程安全及非施工區的正常作業，作業人員的勞動強度及安全壓力非常大。SAM系統具備施工區域標識及安全卡控功能，能夠有效防止人工漏封、漏鎖施工區域相關信號機及道岔的問題，同時系統設定不能向標識區域自動辦理進路的卡控條件，既減輕了作業人員勞動強度，也確保了施工組織過程安全可控。

（3）具備豐富的進路自動觸發條件校驗功能，實現作業過程閉環可控。SAM系統設置了較為完備的進路自動觸發校驗條件：列車運行計劃與實際運行車次的一致性檢查、調車計劃作業條件確認(調機、峰別、牽出線、股道、車次等)、分路不良區段作業的空閑檢查、終到解體列車解體作業條件確認(列檢作業是否完成、本務機車是否停留等)、出發列車技術作業狀態檢查、超限運行條件檢查等，不僅體現了規章要求，而且強化了作業關鍵的安全控制。

（4）納入STP系統(含推峰機車無線遙控系統)，降低調車作業風險。全站13臺調車機車均安裝了STP設備，有效防止調機闖藍燈、超速連掛等安全問題的發生。另一方面， SAM綜合顯示系統實時顯示STP調機位置、速度等信息，便于作業人員掌握調車作業動態，合理安排下一階段股道及調機運用。

（5）納入編尾停車器控制系統，確保編尾作業有序。系統根據調車作業實績自動控制停車器動作[5]，避免了人工錯誤操作的作業問題發生。另一方面，編尾停車器采用“2+1”設置且制動效能可靠，取消編尾防溜制動員崗位后，編尾鐵鞋制動作業的人身風險徹底消除。

（6）站場綜合復示系統全面覆蓋，增強崗位互控力度。各崗位人員實時掌握接發列車及調車作業進度，發現問題能夠相互聯系確認，崗位間聯防互控實時有效，車站值班員作為作業組織者的安全壓力得到一定程度的緩解，有益于集中精力搞好作業標準的“貫標、落標”，從而使現場作業安全得到進一步強化。

3 結束語

SAM系統運用2年來，株洲北站在減員增效及安全卡控方面取得了實效，但在生產力布局調整并實現崗位減員的同時，進路指令計劃確認及調車鉤計劃報點等工作仍然需要人工完成，加大了部分崗位人工勞動強度，因而人工勞動強度的有效降低與SAM系統自動化程度密切相關。另外，隨著SAM系統功能日趨完善[6-9]，能夠實現常見的安全風險卡控，一定程度上減輕了作業強度。然而，SAM系統功能目前僅僅停留在“為人代勞”層面，還不能做到“替人思考”，作為鐵路編組站復雜作業自動化的“私人訂制”服務，還應進一步構建大數據運算平臺，不斷提升智能化水平。