新模式調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的研究和思考

潘云松

（中國鐵路昆明局集團(tuán)有限公司 科技和信息化部，昆明 650011）

鐵路運輸調(diào)度對鐵路日常運輸生產(chǎn)進(jìn)行組織與指揮，是鐵路運輸組織的核心。隨著我國鐵路信息化建設(shè)的快速發(fā)展，鐵路運輸調(diào)度系統(tǒng)綜合運用云計算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)等技術(shù)，較好地實現(xiàn)智能輔助調(diào)度，大幅提升調(diào)度指揮水平[1]。

玉磨（玉溪—磨憨）鐵路起自玉溪站，終至磨憨口岸，途經(jīng)普洱、景洪，全長507.4 km。在中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱：國鐵集團(tuán)）組織領(lǐng)導(dǎo)下，昆明局集團(tuán)公司與有關(guān)單位聯(lián)合，開展了新模式調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)、建設(shè)工作，研究新建玉磨鐵路調(diào)度管理和車站作業(yè)的智能化、高效融合技術(shù)。借鑒智能浩吉（浩勒報吉—吉安）鐵路的建設(shè)經(jīng)驗，確定了以實現(xiàn)鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度一體化、車務(wù)段區(qū)域調(diào)度一體化、車站作業(yè)一體化為目標(biāo)的新模式調(diào)度系統(tǒng)信息化建設(shè)總體技術(shù)方案[2]。

1 設(shè)計原則和建設(shè)目標(biāo)

1.1 設(shè)計原則

依據(jù)鐵路信息化總體規(guī)劃[3]，遵循平臺+應(yīng)用、系統(tǒng)整合、輕量化應(yīng)用的信息系統(tǒng)設(shè)計理念，設(shè)計玉磨鐵路調(diào)度管理與車站作業(yè)系統(tǒng)總體技術(shù)方案。在設(shè)計階段，借鑒智能浩吉鐵路的平臺+應(yīng)用的設(shè)計方案[4]，跨專業(yè)整合，減少用工，改變既有運營管理模式，優(yōu)化業(yè)務(wù)流程。

1.2 建設(shè)目標(biāo)

以客運提質(zhì)、貨運增量為目標(biāo)，實現(xiàn)精準(zhǔn)調(diào)度指揮及貨運全流程管理，強(qiáng)化作業(yè)安全控制，開展大數(shù)據(jù)分析挖掘，促進(jìn)客貨融合，全面實現(xiàn)調(diào)度一體化、局站一體化、站內(nèi)作業(yè)一體化[5]的近期目標(biāo)，以及整體信息系統(tǒng)智能化、綜合化的長遠(yuǎn)目標(biāo)。

2 系統(tǒng)設(shè)計和功能

玉磨鐵路建設(shè)力求在信息技術(shù)和信息化建設(shè)方面有所突破和創(chuàng)新，實現(xiàn)調(diào)度和車站作業(yè)的3個一體化：鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度一體化、車務(wù)段區(qū)域調(diào)度一體化、車站作業(yè)一體化。新模式調(diào)度系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 新模式調(diào)度系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.1 鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度一體化

對鐵路運輸調(diào)度管理系統(tǒng)5.0（TDMIS5.0）進(jìn)行適應(yīng)性升級改造，科學(xué)提升調(diào)度智能化和協(xié)同計劃編制能力，實現(xiàn)各調(diào)度工種作業(yè)互聯(lián)互通。

（1）貨物列車計劃智能化編制。實現(xiàn)貨物列車計劃自動調(diào)整、自動編制功能。針對貨運計劃編制，實現(xiàn)貨運到卸推定、裝車、卸車，實時掌握車站作業(yè)進(jìn)度，鐵路局集團(tuán)公司與車站協(xié)同作業(yè)。

（2）施工日計劃全面化管理。實現(xiàn)施工計劃安全卡控、沖突預(yù)警、調(diào)度命令二次審核、月度施工計劃執(zhí)行進(jìn)度監(jiān)控。實現(xiàn)軌道車開行計劃圖形化審核，以及施工預(yù)案管理。

（3）機(jī)車工作計劃智能化管理。實現(xiàn)機(jī)車動態(tài)表、機(jī)車計劃滾動編制、客車一日一圖、機(jī)車乘務(wù)員超勞預(yù)警功能，與機(jī)車出乘務(wù)派班系統(tǒng)共享，使車站掌握機(jī)車機(jī)班。

（4）客運列車工作精細(xì)化管理。實現(xiàn)動調(diào)掛車限制（卡控）、動調(diào)命令發(fā)布、新版車組管理、高速鐵路計劃圖形化顯示、日計劃下達(dá)、動車組開行限制功能。

2.2 車務(wù)段區(qū)域調(diào)度一體化

通過實現(xiàn)區(qū)域集中調(diào)度管理，加強(qiáng)玉磨鐵路整體作業(yè)計劃統(tǒng)籌編制，提高管內(nèi)中小站現(xiàn)車管理的質(zhì)量和效率，減少用工，壓縮停留時間，提高計劃兌現(xiàn)率。具體措施及功能如下。

（1）調(diào)車計劃區(qū)域集中編制。為提高集中調(diào)車計劃編制效率，提出了跨站調(diào)車計劃的概念，實現(xiàn)在一張調(diào)車計劃上編制多站調(diào)車計劃，同時在編制過程中進(jìn)行各項安全卡控。運用區(qū)域“毛玻璃”集中顯示和調(diào)車計劃集中編制，可適應(yīng)不同規(guī)模區(qū)域集中調(diào)車組織的需要。

（2）區(qū)域一體化技術(shù)作業(yè)圖表。將運行圖和運站1融合，能在運行圖上顯示車站股道占用和作業(yè)計劃/實際情況，使車務(wù)段在宏觀掌握全段運輸計劃的同時，兼顧車站的每個作業(yè)細(xì)節(jié)，滿足區(qū)域一體化管理。

（3）車流到達(dá)預(yù)測。利用運統(tǒng)1電子化形成的準(zhǔn)確車流信息，實現(xiàn)3 h、6 h、12 h單位時長內(nèi)車流推算和到達(dá)預(yù)計，作為優(yōu)化車站作業(yè)計劃編制的依據(jù)。

（4）區(qū)域調(diào)度綜合展示。以圖表形式提供車務(wù)段生產(chǎn)指標(biāo)、旅客發(fā)送情況、貨物發(fā)送情況等展示功能，運用大數(shù)據(jù)技術(shù)，展示數(shù)據(jù)挖掘分析結(jié)果，輔助生產(chǎn)調(diào)度組織決策。

（5）調(diào)車作業(yè)計劃安全預(yù)警輔助。預(yù)警包括語音提示、禁溜禁峰、股道超長、關(guān)門車、穿越正線等。

（6）調(diào)車計劃移動傳送和移動報點?？蓪⒄{(diào)車計劃傳送到本務(wù)機(jī)移動作業(yè)終端，通過移動作業(yè)終端報告計劃完成時間。

2.3 車站作業(yè)一體化

采用以車務(wù)段調(diào)度中心為核心的區(qū)域集中管理模式，以車站為單元，在站內(nèi)組織并執(zhí)行客運、貨運、行車的作業(yè)計劃。本系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)，可以按照需求設(shè)定車站綜合崗位，滿足業(yè)務(wù)流程靈活優(yōu)化調(diào)整、作業(yè)融合的需要。具體措施及功能如下。

（1）場站作業(yè)系統(tǒng)融合。實現(xiàn)貨運站和箱管系統(tǒng)的重構(gòu)集成，整車與集裝箱作業(yè)、場站回送業(yè)務(wù)深度融合，全面提升場站用戶體驗。

（2）貨運與車務(wù)作業(yè)統(tǒng)一集成。實現(xiàn)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，系統(tǒng)無縫銜接，貨運車務(wù)作業(yè)融合。

（3）外勤作業(yè)智能化。提供便捷的外勤移動作業(yè)終端，實現(xiàn)作業(yè)數(shù)據(jù)實時完整采集，貨運生產(chǎn)與管理的緊密銜接，提升了貨運外勤生產(chǎn)效率。

（4）場站資源管理數(shù)字化。對貨區(qū)貨位、箱區(qū)箱位、股道現(xiàn)車、在站汽車實現(xiàn)數(shù)字化管理，精準(zhǔn)掌握狀態(tài)與位置變化，為后續(xù)貨運場站全面數(shù)字化管理奠定基礎(chǔ)。

（5）業(yè)務(wù)管理精細(xì)化。實現(xiàn)鐵路局集團(tuán)公司貨運業(yè)務(wù)集中化部署，全面掌握車站生產(chǎn)作業(yè)實時情況，逐步實現(xiàn)臺賬報表電子化，十八點上報自動化，促進(jìn)車站管理水平的提升。

3 系統(tǒng)實現(xiàn)方案

3.1 云平臺+微服務(wù)架構(gòu)

云平臺是指基于硬件資源和軟件資源管理的服務(wù)，具有提供計算、網(wǎng)絡(luò)和存儲能力和應(yīng)用運行管理監(jiān)控能力。

微服務(wù)架構(gòu)是建立在云平臺基礎(chǔ)上的一種新型應(yīng)用架構(gòu)模式，通過將原來的單體應(yīng)用按義務(wù)范圍進(jìn)行劃分，劃分為多個小的、獨立的微服務(wù)，通過完全自動化進(jìn)行獨立部署。微服務(wù)間使用輕量級機(jī)制通信，每個微服務(wù)可使用不同的編程語言、不同的存儲技術(shù)，從而為應(yīng)用的功能復(fù)用、資源的整合利用、升級擴(kuò)展帶來極大便利[6]。

新模式調(diào)度系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)，所開發(fā)的微服務(wù)應(yīng)用部署在云平臺上。云平臺+微服務(wù)組成的服務(wù)端集中部署在鐵路局集團(tuán)公司，對外提供服務(wù)，其架構(gòu)如圖2所示。

圖2 新模式調(diào)度系統(tǒng)云平臺+微服務(wù)架構(gòu)

該架構(gòu)的主要優(yōu)點有：

（1）集中部署便于信息系統(tǒng)運行維護(hù)，以及數(shù)據(jù)集中與共享；

（2）云平臺具有服務(wù)應(yīng)用快速部署、資源回收的能力；

（3）服務(wù)的穩(wěn)定性和可靠性高，對外提供服務(wù)負(fù)載能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快；

（4）簡化軟件升級和運行維護(hù)工作，使應(yīng)用可以快速、穩(wěn)定、安全地升級擴(kuò)展，更好地滿足不斷提高的運輸管理要求。

3.2 局站一體化實現(xiàn)方案

應(yīng)用微服務(wù)架構(gòu)，劃分為前臺、中臺、后臺，共同完成局站一體化融合。后臺負(fù)責(zé)訪問數(shù)據(jù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)持久化；中臺實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯和算法；前臺負(fù)責(zé)綜合展示。通過組合服務(wù)實現(xiàn)崗位功能靈活定制。按照循序漸進(jìn)平穩(wěn)過度原則，采用分階段方式實現(xiàn)局站一體化：第1階段，鐵路局集團(tuán)公司局端和車站端通過接口協(xié)議實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享；第2階段，將鐵路局集團(tuán)公司TDMS 5.0改造成微服務(wù)架構(gòu)，鐵路局集團(tuán)公司端應(yīng)用和車站端應(yīng)用通過調(diào)用同一微服務(wù)所提供數(shù)據(jù)，實現(xiàn)鐵路局集團(tuán)公司與車站共用一張底圖數(shù)據(jù)，鐵路局集團(tuán)公司與車站能同時掌握車站作業(yè)反饋結(jié)果。鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度與車務(wù)段區(qū)域調(diào)度在同一張底圖上協(xié)同編制計劃，鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度從全局角度編制計劃，車務(wù)段區(qū)域調(diào)度編制具體作業(yè)計劃，車站組織完成作業(yè)計劃并反饋。主要接口傳輸流程如圖3所示。

圖3 主要接口傳輸流程

（1） 鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度所下達(dá)給車務(wù)段區(qū)域調(diào)度的信息主要包括貨運列車日計劃、階段計劃、施工計劃和客調(diào)命令。區(qū)域調(diào)度接收計劃和簽收命令。

（2） 車務(wù)段區(qū)域調(diào)度和車站反饋給鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度所的信息主要包括現(xiàn)車庫信息、到達(dá)確報、車站計劃（勾計劃）、裝卸實績信息。由車站人員將車站裝卸實績實時上傳，鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度和區(qū)域調(diào)度同時能看到車站相關(guān)生產(chǎn)信息。

（3） 車站人員能掌握解析后的客調(diào)命令信息。根據(jù)基本圖內(nèi)容和客調(diào)命令檢索日開行車次、時刻、運行區(qū)段、站點、作業(yè)事項等內(nèi)容。車務(wù)段需求作業(yè)點能對重點事項進(jìn)行揭示和查詢。

3.2.1 采用虛擬桌面

終端設(shè)備采用虛擬桌面。與常用的計算機(jī)相比，主要優(yōu)點如下。

（1）能靈活定制終端界面，嚴(yán)格限定用戶使用權(quán)限，包括訪問外部設(shè)備資源、安裝程序等。

（2）能對終端桌面集中運維管理。對于同一種崗位，所安裝程序基本相同，可通過定制模板并復(fù)制的方法實現(xiàn)運維管理；終端出現(xiàn)故障時，僅需更換終端，不需要安裝程序，簡化了設(shè)備運維工作。

（3）更加安全。因用戶的權(quán)限受到嚴(yán)格限制，網(wǎng)絡(luò)安全和病毒攻擊的風(fēng)險概率降低；因為數(shù)據(jù)都集中在存儲設(shè)備上，所以即使終端設(shè)備受損丟失，數(shù)據(jù)也能安全保存。

3.2.2 風(fēng)險及防范措施

采用集中部署的信息系統(tǒng)需要依靠高可靠性和高傳輸速率的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、高負(fù)載能力和高穩(wěn)定性的服務(wù)系統(tǒng)作為保證。與分布部署的系統(tǒng)相比，集中部署最大風(fēng)險和瓶頸是網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)、數(shù)據(jù)備份。如果出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，鏈接在云平臺的所有終端將不能工作，會影響運輸生產(chǎn)，因此做好保障工作非常重要[7]。保障措施如下。

（1）鏈接到車站終端的網(wǎng)絡(luò)均采用兩個以上獨立物理通道，設(shè)定路由策略要具備能自動選擇和切換路徑功能，保障網(wǎng)絡(luò)可靠性。

（2）提升服務(wù)端冗余性和可靠性。通過云平臺實現(xiàn)軟硬件自動調(diào)配；微服務(wù)提供強(qiáng)大的管理能力，保證應(yīng)用穩(wěn)定和可靠；補(bǔ)強(qiáng)設(shè)施設(shè)備，使其具有同城災(zāi)備能力及異地災(zāi)備能力，實現(xiàn)災(zāi)備中心間數(shù)據(jù)實時同步，一旦一個中心出現(xiàn)問題，其他中心能迅速接管并提供服務(wù)。

（3）做好應(yīng)急預(yù)案工作，加強(qiáng)應(yīng)急演練。應(yīng)急預(yù)案包含信息應(yīng)急和業(yè)務(wù)應(yīng)急，這兩個預(yù)案應(yīng)相互補(bǔ)充，盡量減少故障損失。

4 建議和思考

4.1 智能化方面

在智能化方面，已在研究和分析機(jī)車運用、貨車重車到達(dá)、貨車裝車需求、排空車需求、施工天窗等綜合因素，輔助局調(diào)度，編制調(diào)度日班計劃；考慮到新上的云平臺只部署了微服務(wù)和數(shù)據(jù)庫應(yīng)用，剩余資源可搭建數(shù)據(jù)服務(wù)平臺；后續(xù)還需重點研究如何實現(xiàn)與國鐵集團(tuán)主數(shù)據(jù)中心間的數(shù)據(jù)交換，跨專業(yè)的數(shù)據(jù)共享；針對各專業(yè)，研究和開發(fā)算法模型，深入挖掘數(shù)據(jù)價值，不斷提升各專業(yè)智能化技術(shù)應(yīng)用水平，使大數(shù)據(jù)和智能化在輔助安全、運輸生產(chǎn)、客貨營銷等方面發(fā)揮重要作用[8-9]。

4.2 綜合化方面

目前，已實現(xiàn)行車組織作業(yè)融合、貨運的整車和集裝箱融合，以及各專業(yè)內(nèi)的功能定制。后期還可對旅客運輸、貨物運輸、行車崗位進(jìn)一步融合，設(shè)定更加綜合、更加靈活的車站作業(yè)崗位和業(yè)務(wù)流程；在鐵路局集團(tuán)公司調(diào)度層面，實現(xiàn)跨專業(yè)、跨平臺的崗位的融合；設(shè)定綜合崗位，使調(diào)度崗位得到進(jìn)一步優(yōu)化，最終實現(xiàn)跨專業(yè)整合，減少用工，改變既有運營管理模式，優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)流程。

4.3 便捷化方面

（1）進(jìn)一步擴(kuò)大移動作業(yè)終端使用范圍，擴(kuò)展到貨物運輸外勤作業(yè)、行車調(diào)度作業(yè)、調(diào)車機(jī)車司機(jī)、工務(wù)室外作業(yè)等崗位，使貨物運輸內(nèi)外勤間、站調(diào)與調(diào)車人員間實現(xiàn)信息的及時交流和共享，站內(nèi)崗位間信息透明，進(jìn)一步提升車站作業(yè)效率；

（2）加強(qiáng)信息互聯(lián)互通，包括鐵路與國內(nèi)海關(guān)及邊檢站間的互聯(lián)互通。立足于國鐵集團(tuán)口岸站管理系統(tǒng)，通過部門間協(xié)議，實現(xiàn)旅客運輸與國家移民局間、貨物運輸與海關(guān)總署間信息交換，提升通關(guān)服務(wù)便捷度。

4.4 兩段指揮中心融合

在普洱車務(wù)段安全生產(chǎn)調(diào)度指揮中心與普洱基礎(chǔ)設(shè)施段調(diào)度指揮中心合署辦公的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究兩中心之間的信息共享，實現(xiàn)兩段信息透明、共同應(yīng)急、資源統(tǒng)籌利用、施工方案協(xié)同編制。結(jié)合調(diào)度大廳的大屏共用、配套體制機(jī)制優(yōu)化，使兩中心有機(jī)融合，更能發(fā)揮整體效益。

4.5 優(yōu)化工作崗位

（1）優(yōu)化局調(diào)度崗位。車流計劃調(diào)度、機(jī)車調(diào)度、施工調(diào)度納入既有調(diào)度臺管理。

（2）優(yōu)化車務(wù)段崗位。車站調(diào)度員（調(diào)車區(qū)長）統(tǒng)一集中到安全生產(chǎn)調(diào)度指揮中心，實現(xiàn)區(qū)域調(diào)度指揮和玉磨鐵路全線調(diào)車計劃統(tǒng)一編制。

（3）優(yōu)化車站崗位。在確保安全的前提下，通過貨運集中受理、行車和貨運崗位融合、十八點統(tǒng)計數(shù)據(jù)自動生成、崗位功能靈活設(shè)置，以及信息智能化輔助手段等方式，車站作業(yè)人員崗位設(shè)置還可進(jìn)一步調(diào)優(yōu)。

5 結(jié)束語

本文介紹新模式調(diào)度系統(tǒng)研發(fā)和建設(shè)工作，研究新建玉磨鐵路調(diào)度管理和車站作業(yè)的智能化、高效融合技術(shù)。

新技術(shù)的運用、智能輔助手段、綜合崗位設(shè)定、信息系統(tǒng)集中管理、作業(yè)模式的變革等都會帶來新的風(fēng)險，因此，還需加強(qiáng)對新技術(shù)的研究。在研究與實踐的過程中，不斷優(yōu)化信息系統(tǒng)運維模式，從而進(jìn)一步提升信息系統(tǒng)的運維保障水平和應(yīng)急處置能力；不斷完善與新系統(tǒng)應(yīng)用相適應(yīng)的規(guī)章制度，使信息技術(shù)與鐵路業(yè)務(wù)進(jìn)一步融合，促進(jìn)鐵路建設(shè)及運營管理水平提升。