鐵路貨運樞紐綜合自動化系統(tǒng)設計

李志兵，王文泓，許 揚

（1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.中國鐵路沈陽局集團有限公司，沈陽 110001）

1 概述

鐵路樞紐是連接鐵路干、支線的中樞，是為城鎮(zhèn)、港埠和工業(yè)區(qū)服務以及與國民經(jīng)濟各部門聯(lián)系的重要紐帶，是交通運輸樞紐的主要組成部分，由各種鐵路線路、專業(yè)車站以及其他為運輸服務的設備組成的總體。

鐵路編組站是鐵路貨物運輸網(wǎng)絡的重要節(jié)點，擔負鐵路樞紐或區(qū)域內(nèi)車流、貨流的匯集、疏解功能。編組站綜合自動化改造是以信息集成為核心，將零散割裂的單元設備整合為統(tǒng)一的集成系統(tǒng)，達到?jīng)Q策智能化、指揮數(shù)字化、執(zhí)行自動化和管理現(xiàn)代化，實現(xiàn)編組站大幅度減員增效，推動運營組織流程再造，提高生產(chǎn)的整體效率和效益，創(chuàng)建新一代編組站現(xiàn)代化模式。2007年，編組站綜合自動化系統(tǒng)在成都北編組站開通使用，揭開了鐵路編組站綜合自動化發(fā)展的序幕，全國的編組站陸續(xù)開始進行編組站綜合自動化改造。

基于編組站綜合自動化的理念，在綜合自動化系統(tǒng)的基礎上，實施鐵路貨運樞紐的綜合自動化（簡稱樞紐綜合自動化）改造，實現(xiàn)鐵路樞紐區(qū)域內(nèi)包含編組站、周邊站的計劃、行車、調(diào)車管控一體化，統(tǒng)籌機車、車輛、車站、貨運等資源，編制統(tǒng)一的列車、調(diào)車、機車運用、貨運計劃等，指揮監(jiān)督實際的作業(yè)按計劃執(zhí)行，實現(xiàn)調(diào)度所宏觀調(diào)控和樞紐精細化管理的兩級管控，使運輸資源利用最大化，適應新時代鐵路運輸發(fā)展的需要。

2 系統(tǒng)需求及系統(tǒng)目標

2.1 系統(tǒng)需求

加強樞紐的整體協(xié)調(diào)，充分發(fā)揮以編組站為核心的運輸組織和協(xié)調(diào)牽頭作用，通過車流透明、集中管控，變站間為場間，以點帶線，構(gòu)建樞紐綜合自動化系統(tǒng)。

在路局貨物列車開行計劃的基礎上，充分考慮中間站與編組站車流銜接、樞紐內(nèi)小站車流與運行圖合理匹配、區(qū)段通過能力充分利用，充分運用各站股道，提高辦理直通列車的通過能力；通盤考慮運輸組織整體情況，盡量做到列車均衡接發(fā)，及時上線；實現(xiàn)樞紐內(nèi)小運轉(zhuǎn)列車計劃自動編制；樞紐內(nèi)各站作業(yè)計劃與編組站統(tǒng)一自動編制；有效解決樞紐集結(jié)車流時間長、小運轉(zhuǎn)機車運用浪費等問題，提高計劃編制質(zhì)量及兌現(xiàn)率。

增加編組站的容車能力，在到達場不擴容的情況下，利用中間站股道，實現(xiàn)編組站到解列車的存放，提高“點-線”能力的匹配。

樞紐各站納入統(tǒng)一管控，實現(xiàn)列車進路自動觸發(fā)、各站的安全卡控及流程卡控，減輕勞動強度，提高“技防”水平。

樞紐各站準確掌握樞紐車流動向、機車動態(tài)、預確報，合理使用調(diào)車線及機車動力，避免調(diào)車作業(yè)交叉干擾影響調(diào)車效率問題。

實現(xiàn)樞紐各站的自動統(tǒng)計，滿足各站管理決策對于分析的需求。

2.2 系統(tǒng)目標

1）實現(xiàn)調(diào)度決策智能化、生產(chǎn)組織精準化、運力調(diào)配精益化、應急處置科學化。

2）達到輔助決策、高效調(diào)度、動態(tài)配能、精準運輸?shù)恼{(diào)度指揮目標。

3）建立樞紐各站運輸生產(chǎn)信息統(tǒng)一平臺。

4）計劃協(xié)同編制，涵蓋貨運、列車、機車等工作計劃編制全過程，提高計劃編制質(zhì)量，實現(xiàn)列車開行計劃的高水平兌現(xiàn)。

5）提高樞紐車流流動的有序性和目的性。

6）充分發(fā)揮編組站的技術優(yōu)勢，減少中間站的調(diào)車作業(yè)，減輕周邊車站的作業(yè)壓力，降低中間站的作業(yè)車停時。

7）保障編組站重點列車的組流上線。

8）均衡使用各車場到發(fā)線能力。

9）從計劃源頭上為調(diào)車作業(yè)、施工作業(yè)、特種車作業(yè)創(chuàng)造安全條件。

10）集中統(tǒng)一指揮。

11）調(diào)度大廳內(nèi)設置樞紐各站站場多功能表示大屏，顯示樞紐內(nèi)所有車站與區(qū)間，包括各車站信號、道岔、軌道電路、調(diào)機動態(tài)走行位置、列車編組、列車車次等。

3 系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)方案

樞紐綜合自動化與路局運輸管理信息系統(tǒng)、調(diào)度指揮系統(tǒng)接口，統(tǒng)一管理樞紐各站的現(xiàn)車，實現(xiàn)樞紐內(nèi)貨物列車計劃、小運轉(zhuǎn)開行計劃、各站調(diào)車計劃自動編制，樞紐內(nèi)自動推流，各站作業(yè)信息共享；將樞紐各站的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)、駝峰控制系統(tǒng)、停車器控制系統(tǒng)、調(diào)機系統(tǒng)統(tǒng)一納入樞紐綜合自動化的集控平臺，綜合自動化接收路局的階段計劃和調(diào)度命令，實現(xiàn)對集控站（場）的集中管理、自動控制。

3.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

樞紐綜合自動化總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 樞紐綜合自動化總體結(jié)構(gòu)示意Fig.1 Schematic diagram of overall structure of integrated automation system for railway hub

3.3 樞紐調(diào)度中心崗位劃分及職責

樞紐綜合自動化需要對樞紐調(diào)度中心的崗位及職責進行重新劃分。

值班站長：全面負責組織協(xié)調(diào)樞紐內(nèi)各站的運輸生產(chǎn)組織，根據(jù)車站日班計劃內(nèi)容督促樞紐總調(diào)度員、編組站車站調(diào)度員按規(guī)定時間、內(nèi)容及時編制下達樞紐與編組站階段計劃，檢查施工命令的執(zhí)行情況，監(jiān)視各崗位的作業(yè)進度，對車站作業(yè)指標進行分析與匯總。

樞紐總調(diào)度員：掌握樞紐內(nèi)各站的車流情況和裝卸進度，編制樞紐內(nèi)部列車工作計劃，安排樞紐小運轉(zhuǎn)列車、直達列車開行計劃，編制各站摘掛列車的輪廓計劃，編制與下達樞紐階段計劃，并監(jiān)視計劃執(zhí)行進度。

樞紐助理調(diào)度員：協(xié)助樞紐調(diào)度員編制中間站調(diào)車作業(yè)計劃，掌握各站調(diào)車進度，掌握樞紐內(nèi)各站現(xiàn)在車。

編組站調(diào)度員：指揮編組站調(diào)車工作，對階段計劃負責，預測與組織實施階段始發(fā)車；協(xié)調(diào)與安排上、下行系統(tǒng)間的交換車流。

編組站上、下行系統(tǒng)調(diào)度員：編制與下達編組站上、下行系統(tǒng)的解體、編組調(diào)車計劃，安排作業(yè)順序和調(diào)車機運用；樞紐作業(yè)車按卸線成組安排小運轉(zhuǎn)列車編組；掌握編組站調(diào)車進度，指揮尾部調(diào)車長和駝峰值班員按計劃執(zhí)行調(diào)車。

樞紐總值班員：指揮樞紐行車工作，掌握行車階段計劃，必要時辦理到發(fā)列車的加開與停開；簽收與分發(fā)調(diào)度命令；干預列車的接發(fā)車場別；全面負責對外施工要點與故障登記；協(xié)調(diào)線路/各站值班員間的作業(yè)聯(lián)系；站控時監(jiān)督值班員辦理列車進路。

編組站上、下行車站值班員：在總值班員領導下安排所轄系統(tǒng)的接車線路，指揮與掌握技術作業(yè)進度；辦理鄰站預告；車機聯(lián)控；監(jiān)督指令執(zhí)行及指令必要的操作；必要時人工另選走行方案或變更進路；負責停車器人工控制；站控時負責辦理各自范圍的列車或調(diào)車進路。

線路車站值班員：在總值班員領導下安排所轄系統(tǒng)的接發(fā)車作業(yè)，指揮與掌握技術作業(yè)進度；辦理鄰站預告；車機聯(lián)控；監(jiān)督指令執(zhí)行及指令必要的操作；必要時人工另選走行方案或變更進路；站控時負責辦理各自范圍的列車或調(diào)車進路。

機車調(diào)度員：結(jié)合車站需求合理安排本務機運用，管理站區(qū)內(nèi)調(diào)度機車交接班、整備、上油等，編制與下達編組站本務機機車交路計劃，掌握樞紐地區(qū)小運轉(zhuǎn)機車的運轉(zhuǎn)情況，為樞紐總調(diào)度員編制的樞紐列車工作計劃合理安排機車。

車輛調(diào)度員：根據(jù)車站需求合理安排列檢作業(yè)及掌控作業(yè)進度，安排車輛技檢順序，協(xié)調(diào)安排取送站修，根據(jù)站修作業(yè)進度，向車站提供取送站修車時機與輛數(shù)信息。

貨運調(diào)度員：管理樞紐內(nèi)所有辦理貨運業(yè)務的車站，安排卸線及掌握裝卸車作業(yè)進度，樞紐內(nèi)各貨運營業(yè)站裝卸車計劃的下達及實績計算上報，對于在編組站內(nèi)的車輛設置卸車線。

樞紐調(diào)度中心崗位布置建議如圖2所示。

圖2 樞紐調(diào)度中心崗位布置示意Fig.2 Schematic diagram of post layout of hub dispatching center

4 系統(tǒng)功能

1）實現(xiàn)樞紐管內(nèi)計劃統(tǒng)一編制

系統(tǒng)根據(jù)各站的車流情況、技術作業(yè)情況、作業(yè)進度，統(tǒng)一編制樞紐管內(nèi)的列車計劃。

系統(tǒng)統(tǒng)一編制調(diào)小機車運用計劃和管內(nèi)調(diào)車計劃。

2）集中管理管內(nèi)現(xiàn)車

系統(tǒng)集中管理樞紐現(xiàn)車。

樞紐小運轉(zhuǎn)列車離開車站后，編組站與車站的現(xiàn)車變化實現(xiàn)無縫銜接。

樞紐貨運調(diào)度員錄入的作業(yè)車卸線、收/發(fā)貨人、卸車要求等信息也隨現(xiàn)車一起轉(zhuǎn)入樞紐綜合自動化。

3）統(tǒng)一確報管理功能

接收所有含樞紐內(nèi)各站作業(yè)車的貨物列車預確報并進行管理，樞紐內(nèi)列車發(fā)出后其他車站自動接收到相應確報。

4）統(tǒng)一樞紐行車管理功能

系統(tǒng)根據(jù)樞紐各站車流需求及列車車流內(nèi)容自動決策接車場別及股道。

系統(tǒng)根據(jù)樞紐具體情況，確定集中控制的站場范圍，重新劃分值班員數(shù)量和控制區(qū)域，量身定制新的值班員操作界面。

樞紐行車與樞紐現(xiàn)車、調(diào)車和貨運統(tǒng)一管理，融入樞紐現(xiàn)車和調(diào)機跟蹤的動態(tài)信息，實現(xiàn)樞紐行車管理集中控制、自動控制功能，實現(xiàn)作業(yè)通知與反饋功能，自動推送安全風險，實現(xiàn)站內(nèi)作業(yè)安全卡控與預警功能，系統(tǒng)完整、正確反映整個樞紐的生產(chǎn)當前工況。

5）編組站列車計劃協(xié)同

系統(tǒng)根據(jù)車流組成、調(diào)機作業(yè)情況、編組站尾部編組車流需求、樞紐各站車流需求以及設備使用情況，自動決策解體順序。

系統(tǒng)根據(jù)貨物品名、收貨人、專用線用途，給出編組站摘掛列車編組最佳順位，甩掛信息車站錄入、系統(tǒng)根據(jù)鉤分自動生成合理的列車出發(fā)時刻，根據(jù)車站作業(yè)進度自動調(diào)整摘掛（小運轉(zhuǎn)）列車出發(fā)時刻；編組站綜合自動化提供讀取中間站承認車，根據(jù)配空時機、一次作業(yè)時間、摘掛（小運轉(zhuǎn)）列車作業(yè)時機，自動收集中間車流并推算編組站開車時機。

6）車流推算

系統(tǒng)實現(xiàn)中間站車流與編組站車流有效銜接，中間站向編組站提供車流掛運計劃。以列車編組計劃為基礎，根據(jù)樞紐各站列車編組需求及配空需求，智能推算車流、編制站內(nèi)階段計劃。

7）樞紐調(diào)車生產(chǎn)統(tǒng)一管理功能

系統(tǒng)統(tǒng)一管理樞紐各站的現(xiàn)在車和取送車計劃。

8）樞紐機車的統(tǒng)一調(diào)度

系統(tǒng)建立統(tǒng)一的小運轉(zhuǎn)機車平臺，樞紐機車調(diào)度統(tǒng)一安排機車運行，為小運轉(zhuǎn)列車配置機車，并實時掌握小運轉(zhuǎn)機車的當前狀態(tài)。及時掌握站內(nèi)解編情況，靈活叫班，避免車列長時間等待占用股道。

將編組站調(diào)機自動化技術擴展到樞紐調(diào)車機上，提供地面調(diào)車機動態(tài)跟蹤和車載信息化功能，實現(xiàn)整個地區(qū)內(nèi)調(diào)車安全防護和平面調(diào)車連接遙控功能。

9）樞紐貨運作業(yè)的統(tǒng)一管理

對樞紐各站的作業(yè)車進行統(tǒng)一管理，包括批卸線、作業(yè)進度等，為樞紐總調(diào)編制列車工作計劃提供數(shù)據(jù)源。

10）信息共享

系統(tǒng)透明相鄰站作業(yè)信息。

支持樞紐調(diào)度室、車站貨運部門、貨運營銷部門統(tǒng)一管理與監(jiān)督整個樞紐內(nèi)各站的生產(chǎn)情況。

自動產(chǎn)生樞紐列車運行圖表與樞紐調(diào)車機動態(tài)表，以便實時掌握整個樞紐內(nèi)作業(yè)情況。

完善階段計劃功能，編組站樞紐調(diào)度室每階段通過樞紐綜合自動化系統(tǒng)向樞紐各站下達階段計劃，樞紐各站能同步顯示與調(diào)閱。

11）分析功能

實現(xiàn)樞紐運輸生產(chǎn)組織實時分析功能，建立樞紐生產(chǎn)預警系統(tǒng)，對樞紐內(nèi)各站中停時、裝卸作業(yè)車、重點車、老牌車等情況進行監(jiān)控，超過設定警戒值時及時進行預警。

12）報表

樞紐內(nèi)各站各種統(tǒng)計報表自動產(chǎn)生，形成樞紐運輸生產(chǎn)日況表。

5 結(jié)束語

樞紐綜合自動化打造樞紐一體、區(qū)域一體，變站間為場間，解決樞紐集結(jié)車流時間長、小運轉(zhuǎn)機車運用浪費、運輸生產(chǎn)信息零散、傳統(tǒng)行車調(diào)車風險管控漏洞等問題，實現(xiàn)了樞紐車流透明、調(diào)小機車統(tǒng)籌運用、小站車流與編組站車流有效銜、生產(chǎn)過程安全卡控，提高了樞紐運輸效率，有力保障了鐵路運輸生產(chǎn)。