鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統設計研究

廖志林，胡文斌，方立海，唐偉忠

(1.中國鐵路蘭州局集團有限公司 信息技術所，甘肅 蘭州 730000；2.中國鐵路蘭州局集團有限公司 調度所，甘肅 蘭州 730000)

鐵路調度部門作為運輸管理和行車組織的指揮中樞，是突出把握“強基達標、提質增效”工作主題，落實“三保三增”戰略，全面推進安全、質量、人才“三大工程”的重要部門，擔負著確保運輸安全，完成運輸生產經營任務和提高鐵路運輸企業效益的神圣職責[1]。近年來，隨著運輸調度相關信息系統的不斷升級和完善，已經基本覆蓋了主要調度生產、管理崗位，主要功能初步滿足了運輸調度指揮工作需要，對提升計劃編制質量、整體運輸效率和調度工作水平起到了積極作用。但是，由于系統初期設計缺乏統籌規劃，各專業著眼點和需求不同，造成系統條塊分割，互聯互通性不強，自動化程度較低，數據質量不高，數據價值沒有得到有效挖掘，數據驅動業務能力不強，信息資源綜合利用程度不高，不能充分發揮信息系統對運輸組織的支撐作用[2]。因此，通過深度整合鐵路運輸調度相關信息資源，設計鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統，將精益管理的思想滲透到調度日常運輸生產的全過程，使各項工作布置到位、重點監控到位、落實執行到位，有效促進調度整體工作質量與管理水平的全面提升，更好地提高鐵路調度工作質量和運輸效率效益。

1 鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統架構設計

1.1 系統目標

以運輸調度指揮作業為主線，以加快調度人才培養為目標，以規范調度作業行為、提升人員綜合素質為導向，以調度指揮作業相關規章、規范、工作流程和作業標準為依據，以網絡接入為基礎，以信息系統有效集成和簡化數據采集手段為重點，強化標準化作業流程管理，突出技術創新與管理創新、源頭控制與過程控制相結合，實現對調度指揮作業從結果檢查向過程監控的轉變。

（1）完善調度生產大數據應用構架頂層設計。系統的設計應與未來鐵路智能化的發展趨勢相匹配，并遵循利舊、升級和改造的基本原則，對既有的在用調度相關信息系統進行深度整合與集成，減少切換操作界面、查找菜單、手工錄入等操作所耗費的時間，提升數據共享水平，解決數據孤島問題，使調度人員專注于指揮，提高調度工作效率。

（2）提高調度工作質量和精細化指揮水平。依托信息平臺實現各項運輸效率指標的自動統計、分析，全面評價調度員的個人能力和工作業績，提高調度工作質量，完成運輸生產任務。

（3）規范調度作業行為。通過系統嚴格規范調度指揮作業的基本工作流程和作業標準，利用信息手段促進調度標準化作業，夯實安全基礎。

（4）強化調度安全過程卡控。強化調度指揮作業過程控制監督，由“事后分析”向“事前預防”轉變，對不合理或違反規章制度的行為進行警示，提高調度安全管控能力和水平[3]。

（5）實現調度大數據分析應用。實現計劃與實際比較分析，根據給定需求對指定內容進行統計分析，便于檢查調度日(班)計劃編制執行效果、運輸生產實際效率以及生產過程中存在的問題，為解決問題和改善管理提供較好支撐。

（6）為調度決策提供科學依據。通過優化系統間的信息共享和交換，提高調度系統數據的準確性、完整性和及時性，便于調度人員全面、動態、準確地掌握當前運輸生產信息，為調度決策提供科學依據。

1.2 總體架構

為實現鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統目標，考慮到鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統需要跨多平臺、多數據庫，與多個既有的在用信息系統進行深度集成與協同工作，因而采用具有分布式、跨平臺、易擴展、易維護、安全性高等特性的JavaEE技術體系進行構建[4]。鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統架構圖如圖1所示。

圖1 鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統架構圖Fig.1 Architecture of the evaluation and decision system of the railway scheduling command

（1）表示層。該層完成各類報表模板設計、可視化圖表分析、數據人工編輯校正、數據公共查詢等服務，為管理崗位和生產崗位使用各功能模塊提供個性化、簡潔、直觀的操作界面。

（2）業務邏輯層。該層針對具體的應用場景，依托數據層提供的服務，為用戶提供具體的業務應用服務。鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統主要應用功能包括安全過程卡控、工作質量評價、列車運行圖輔助盯控及預測、施工組織管控、數據統計分析等多個應用場景。另外，該層還將各業務對象進行細分，構建統一、規范的數據結構，為表示層提供相關的數據分析、指標統計等數據服務。

（3）數據層。該層完成鐵路調度工作質量評價及輔助決策相關數據源的管理與共享，包括現有業務數據，如列車運行圖、車站現在車、調度命令、施工維修計劃、調度日班計劃等，也包括需要新納入本架構管理的數據源，如各類生產指標、效率指標等。

2 鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統功能分析

影響調度工作質量與管理水平的關鍵因素是數據質量不高、多工種間協同性不強、調度員工作質量無法準確量化等，因而必須技術、管理雙管齊下，對影響數據質量的各環節實施“信息聯鎖”，保證數據一致性和完整性，建立健全調度工作質量評價體系，才能全面提升調度工作質量和運輸效率效益水平。

2.1 基于全局視野的安全過程卡控

（1）計劃編制崗位互控。基于計劃協同工作約束、卡控條件和優先級，建立車流、機車機班、貨運、施工維修等一體化的作業規范。在計劃編制過程中，實時監測各工種計劃編制動態，對列車運行線、施工、機車以及車底交路間沖突進行預警，自動提醒沖突內容，向各崗位分發沖突信息，并提出建議調整方案。計劃編制完成后，對計劃和機調數據進行解析和對比分析，診斷內容缺項或不一致的列車計劃，有效降低人為因素導致的計劃內容不完整和漏傳、錯傳幾率，從日班計劃源頭筑牢安全防線。

（2）列車運行速度等級安全卡控。通過實時監測編組中不符合該列車速度等級的車輛車型、車號，有效防止因編組原因產生的列車超速問題發生。

（3）超限列車會讓計劃的邏輯檢查。將會讓條件的人工判斷改為系統邏輯判斷，對違反會讓限制條件的列車運行調整計劃，系統實時提供警示信息，提醒列車調度員正確調整，變結果控制為過程控制[5]。

（4）實時查詢旅客列車編組、車組、乘務、運行明細、旅客乘降、售票信息，方便調度員快速獲取相關信息，為正確及時應對各類非正常情況提供信息支撐。

（5）對換班登錄和下達日(班)計劃、階段計劃等作業內容進行提醒，有效防止調度人員未及時登錄系統或漏發、晚發計劃問題的發生。

2.2 基于大數據架構的調度工作質量評價

圍繞調度效率指標、工作質量、能力利用等建立面向計劃調度員、列車調度員、貨運調度員的工作質量評價體系。采用數據、界面及功能集成3種策略對數據資源進行深度集成和大數據分析、運用，以班組和調度臺為網格化單元，通過對貨物列車旅速、日(班)計劃兌現率、空車走行率、貨運機車日產量、機車日車公里等多項質量指標和運輸效率指標進行自動統計、分析、排名，從而全面評價調度員的個人能力和工作業績[6]。

同時，各項指標、數據和存在問題均以明細列表方式實時進行公開揭示，使每名調度員均清楚自身出現錯誤地方，實時進行整改，實現了調度工作質量評價“安全生產前置化、問題整改實時化、過程控制程序化、統計分析智能化、競賽評比透明化，考核獎勵陽光化”的目標。

計劃調度員工作質量評價統計如圖2所示。

2.3 跨區段、面向崗位的列車運行圖輔助盯控及預測

采用矢量繪圖和臺間拼接相關技術[7]，綜合運用數據挖掘手段，突破傳統調度臺的限制，基于全局一張圖的設計理念，結合不同崗位需對諸如旅客列車、五定班列、行包等特殊列車進行不同側重點盯控的作業特點，對實際列車運行圖、列車日班計劃及車流徑路系統進行全面整合[8]，結合列車預確報信息，采用數據提取、清洗、篩選、組合等數據挖掘手段，實現了跨區段、面向不同崗位、圖形化的列車在管內運行軌跡的全程追蹤、輔助盯控、異常預警及相關信息查詢。列車運行圖輔助盯控及預測如圖3所示。

2.4 施工組織可視化管控

將施工日計劃、自輪運轉設備運行計劃、運行揭示命令、列車運行圖、車站平面圖、全局路網圖等數據進行深度整合，以動畫方式、全天候直觀顯示局管內施工(含維修、慢行)整體情況和實施進度，實現施工作業組織關鍵流程的動態監控和異常預警，為深度優化天窗資源配置創造有利條件。施工組織可視化管控如圖4所示。

2.5 面向生產決策的一體化數據統計分析

對調度相關的列車運行圖、調度命令、車流計劃、軍特運、預確報、現在車等數據資源進行深度整合，構建面向運輸生產和管理決策的多主題的數據倉庫。為生產崗位提供車輛實時追蹤、線路通過能力測算、局間分界口能力預警、編區站疏解能力、違編違流監測等功能；為管理崗位提供可按日、旬、月、年進行各類數據統計分析、比對的決策報表等功能。面向生產決策的一體化數據統計分析為調度各參與者全面把控運輸生產需求、合理調配生產資源、科學進行運輸決策等提供數據保障。

圖2 計劃調度員工作質量評價統計Fig.2 Statistical table of work quality evaluation on staff of scheduling and command

圖3 列車運行圖輔助盯控及預測Fig.3 Supporting monitoring and prediction on the train diagram

圖4 施工組織可視化管控Fig.4 Visualized management and control on construction organization

3 結束語

鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統以人才+項目為融合點，將業務作業流程和人員納入一體化管理，應用大數據思維深度整合鐵路運輸、調度、貨運、施工、現車、集成平臺等鐵路局集團公司、站段兩級信息系統資源，突出效率指標的數字化定量分析，將精益管理思想滲透到調度日常運輸生產的全過程，通過信息技術手段規范調度作業行為，提升人員綜合素質，加快人才發展體制機制創新，為著力建設一支忠誠干凈擔當、數量充足、充滿活力的高素質調度專業化人才隊伍提供了技術保障，也是提升鐵路日班計劃兌現能力、落實三保三增戰略的重要手段。此外，鐵路調度工作質量評價及輔助決策系統擁有良好的開放性和擴展性，可根據具體應用場景進行功能配置，具有廣闊的應用前景和推廣價值。