一種實現鐵路信號智能調度的算法

李帥

摘要：隨著智能技術的發展，傳統的鐵路信號調度指揮體系正在受到越來越多的挑戰，在“少人化、無人化”的總體行業形勢下，機器智能調度代替人工調度將成為歷史的必然，智能化調度體系的建立將在不遠的將來完整實現。

關鍵詞：鐵路信號;智能調度;算法

現階段有很多智能調度設備都處在研究和實驗階段，本文就從系統預研的角度論述一種鐵路信號智能調度系統的核心進路算法。

正文

首先說明，鐵路信號調度指揮體系是依托于進路選擇和取消模式實現的，鐵路機車運行進路為數個基本進路組合而成，且基本進路會隨著車輛作業的持續從頭至尾逐一自動消除。

機車的計劃運行進路由車載控顯設備選擇并下發，智能調度設備將機車計劃運行進路拆分為若干順序的基本進路，并給聯鎖核心運算設備逐條下發基本進路開放命令;原則運行授權設備上在機車在前一個基本進路上作業時下發后一個基本進路的開放命令。

以一個實例來說明各設備的工作原理、數據傳輸過程和相關關鍵邏輯處理方法。

假設一個鐵路站場有A/B/C三臺機車，每臺裝備一套車載控顯設備;車載的控顯主機中的機車定位設備會實時獲取機車位置信息，通過通信終端和無線通信設備將三臺機車的位置信息發至運行授權設備中;聯鎖執行設備實時采集站場所有的室外設備狀態（道岔方向、信號機燈光、軌道電路占用出清等），通過冗余CAN總線上傳至聯鎖核心運算設備，在通過冗余以太網，經智能調度設備轉發，經無線通信設備發送至車載控顯設備，顯示在車載控制觸摸屏上。

第一種情況：

當三臺機車中只有一臺接收到作業計劃，要將機車從現在的位置A1開動到目標位置An，操作人員可以通過觸摸屏下發信號調度指令，車載控顯主機會將此調度指令按照既定規則行成機車運行進路，此進路信息通過無線通信設備傳輸至運行授權設備;因B和C機車此時都無作業計劃，和A機車的計劃機車運行進路不存在沖突，此時運行授權設備就將此運行進路開放命令一次性下發給聯鎖核心運算設備;聯鎖核心運算設備在按照聯鎖運算邏輯檢查此進路安全有效后，將開放進路的相關轉岔、信號機開放命令下達給聯鎖執行設備執行;待聯鎖執行設備執行完畢后，將站場實時設備狀態再向上逐層傳輸至車載控顯設備上，機車司機將根據觸摸屏上出現的進路和信號開放信息駕駛機車進行相關作業。

第二種情況：

當已經有一臺或者兩臺機車在作業中時，即機車A/B已經存在其各自的運行進路（A1-An，B1-Bn，且互相不沖突），此時機車C接收到作業計劃，要將C車從現在的位置C1開到Cn，機車C的車載控顯設備會將調度指令轉化為計劃運行進路C1-Cn，并將此信息傳輸給運行授權設備。

如果機車C的計劃運行進路C1-Cn與A/B車的已存在進路A1-An和B1-Bn不存在沖突，那么將執行第一種情況的處理方法。

如果機車C的計劃運行進路C1-Cn與A/B車的已存在進路A1-An和B1-Bn有沖突，那么當計劃進路C1-Cn傳輸至運行授權設備后，運行授權設備會將進路C1-Cn拆分為C1-C2/C2-C3…../Cm-Cn這樣幾個基本進路，并找出第一個與A1-An或B1-Bn中某個基本進路沖突的進路，先將這個沖突進路以前的進路開放命令下發至聯鎖核心運算設備執行，然后觀察A/B車的進路執行情況，當A/B與C沖突的基本進路作業完畢，自動消除后，再將C的這個沖突進路開放命令下發至聯鎖核心運算設備執行;

聯鎖核心設備的運算、聯鎖執行設備的命令執行、相關信息的反饋與傳輸按照第一種情況的方式執行，不受上述進路沖突處理過程的影響。

如此逐步、逐段進行進路的開放授權，實現作業的優化和安全保障。

第三種情況：

當存在2臺（或以上，假設為機車A和機車B）機車同時接收到作業計劃，且車載控顯設備同時下發計劃進路命令時。即運行授權設備同時受到機車A的計劃運行進路A1-An和機車B的計劃運行進路B1-Bn。

如果進路A1-An和B1-Bn不存在沖突，那么將執行第一種情況的處理方法，兩條計劃進路將同時得到順序執行。

如果進路A1-An和B1-Bn存在沖突，且機車A的計劃進路中的第一個基本進路與機車B的計劃進路中的第一個基本進路相沖突，那么默認先執行機車A的計劃進路的第一個基本進路（后面的也順序執行），待機車A的第一個基本進路因作業完畢自動清除后，再執行機車B的第一個基本進路和以后的不與機車A進路相沖突的進路，如此順序執行，直到機車A和機車B的計劃進路都執行完畢。

如果進路A1-An和B1-Bn存在沖突，且機車A的計劃進路中的第一個基本進路與機車B的計劃進路中的非第一個基本進路沖突，那么運行授權設備將先下發機車A計劃進路中的第一個基本進路（后面的也順序下發執行）和機車B與機車A沖突的基本進路以前的進路，待機車A計劃進路的第一個基本進路因作業完畢自動清除后，再順序下發機車B的沖突基本進路和以后的基本進路錄的開放命令，直到機車A和機車B的計劃進路都執行完畢。

如果進路A1-An和B1-Bn存在中間基本進路的沖突，運行授權設備將在機車A和機車B的拆分基本進路中找出各自的沖突進路，先向聯鎖核心運算設備順序下發兩臺機車計劃進路中沖突基本進路以前的基本進路開放命令，根據機車實際作業情況，當先作業到沖突進路前一區段的機車進入這個進路時，下發命令開放此機車的沖突基本進路（后面的基本進路也順序下發執行）;待此機車作業完其沖突基本進路并自動清除后，再順序下發開放另一臺機車的沖突基本進路和后面的基本進路開放命令，直到機車A和機車B的計劃進路都執行完畢。

結語

現階段智能調度技術尚處于萌芽期，相應的技術方案與思路都是開放的，本文僅從進路拆分、優先級排序、授權處理與智能執行的方面對調度邏輯進行全方位的描述，目的在于實現一套基本不依賴于調度人員干預的鐵路信號智能調度指揮系統，至于其他方面的因素，本文未過多考慮，在此也算拋磚引玉，希望能與鐵路調度領域專家的交流并獲得指導。

參考文獻：

[1]寧濱，莫志松，李開成.高速鐵路信號系統智能技術應用及發展[J].鐵道學報，2019，41（03）：1-9.

[2]曹曉云. 包神鐵路智能調度系統的研究與設計[D].復旦大學，2011.

（作者單位：合肥工大高科信息科技股份有限公司）