基于“一日一圖”的高速鐵路聯調聯試運輸組織計劃智能編制系統研究

賈國強，李松林

（1.中國鐵路鄭州局集團有限公司 運輸部，河南 鄭州 450052；2.河南譽凌電子科技有限公司，河南 鄭州 450000）

0 引言

高速鐵路在工程靜態驗收后，要采用檢測列車、綜合檢測列車、試驗動車組列車及相關檢測設備，對系統間的輪軌關系、弓網關系、流固耦合關系、車-線-橋耦合關系、列車運行控制、環境影響等方面進行嚴格測試、驗證、調整、優化，使各系統和整體系統性能達到設計目標，我國稱這一龐大的系統工程為聯調聯試。聯調聯試完成后要開展運行試驗，按運行圖組織列車運行，對整體系統在正常和非正常運行條件下的行車組織、客運服務、故障模擬和應急救援等進行演練，驗證是否具備開通運營條件。高鐵聯調聯試和運行試驗是高速鐵路建設的重要組成部分和運營準備的必要環節，是高速鐵路動態驗收的主要工作過程［1］。

在整個動態試驗過程中，聯調聯試和運行試驗大綱中所有試驗項目都要落實到每日運輸組織計劃中來實現，通過安全、高效的行車組織工作，實現動態驗證。編制每日運輸組織計劃是聯調聯試過程中的一項重要工作。

近年來，高速鐵路在我國得到突飛猛進的發展，高速鐵路線路開通日益增多。我國高鐵的各項設備、技術領跑于世界高鐵，但是，聯調聯試和運行試驗的行車組織工作從技術手段、信息化水平、編制效率、安全性等方面滯后于高鐵發展總體技術水平，需要進一步完善［2］。2019年以來，中國鐵路鄭州局集團有限公司先后完成了鄭萬、鄭阜、商合杭、鄭太、濟鄭高鐵濮鄭段（濮陽東—鄭州東）等5條不同速度等級高速鐵路聯調聯試和運行試驗工作，對基于“一日一圖”的高速鐵路聯調聯試運輸組織計劃智能編制系統進行研究，并投入實際運用，進行了初步嘗試，提高信息化水平、試驗效率，確保行車安全，助力了新線開通。

1 運輸組織計劃編制需求分析

1.1 運輸組織計劃編制要求[3]

由現場指揮部組織至少在前一日研究確定并發布，根據工作需要，聯調聯試日計劃可跨日安排。運輸組織日計劃由現場指揮部運輸組織組牽頭組織編制［3］，主要包括試驗列車及編組、試驗區段、檢測測試內容、運行計劃及試驗速度、試驗列車行車指揮人、行車組織注意事項、安全措施、列車乘務及保潔擔當、添登乘人員及車上工作職責、后勤安排等內容。

鐵路局集團公司要進一步維護聯調聯試工作計劃的嚴肅性［4］。聯調聯試日計劃編制時應充分考慮與試驗列車運行和檢測測試相關的各種因素，編制完成并公布后，不得隨意取消、變更。實施過程中，因天氣、設備故障、檢測指標超限等特殊因素需取消、調整計劃內容時，必須在確保安全的前提下，經聯調聯試現場指揮部批準并傳達到位后方準實施。

根據以上要求，運輸組織日計劃編制具有時效性強（要及時發布，便于現場學習執行）、內容根據試驗日計劃要求變化大、內容復雜、涉及因素多等特點，集中體現在每天的運行圖鋪畫中，必須快速、準確、一日一圖、一試驗一方案［5］。

1.2 既有編制方法現狀

既有編制方法采用2種：一是利用既有運行圖編制系統；二是采用手工繪制運行圖、編制運輸組織計劃。

1.2.1 利用既有運行圖編制系統

既有運營線路有成熟的運行圖計算機編制系統，已經實現了運行圖編制的標準化、信息化［6］，為鐵路運輸日常組織提供了強大技術支撐。如應用于聯調聯試工作，還存在一定問題。根據《列車運行圖編制管理規則》［7］第三款要求，必須提前輸入技術資料和技術標準，需設置線路屬性、線路車站、線路區間、運行標尺、慢行標尺、徑路數據、列車數據、天窗數據、交路數據、間隔時間標準等基礎數據庫，而新建高鐵的動態檢測是在開通前進行，其中的運行標尺、慢性標尺、間隔時間標準等資料只有在動態檢測后開通前才能提供。同時，由于根據逐級提速要求和其他特定試驗要求，試驗中速度級范圍大、變化快，造成運行標尺不斷變化，根據速度級變化調整系統中運行標尺耗時費力，編制計劃效率較低，不能很好的滿足試驗需要［8］。

1.2.2 采用手工繪制運行圖、編制運輸組織計劃

完全依賴經驗豐富的調度人員手工繪制運行圖、編制運輸組織方案，但因試驗場景的不同導致計劃編制適時調整工作難度大、耗時長、易出錯。尤其是幾條線同步進行試驗時，每天需要分線編制不同計劃，工作難度極大，而且還面臨著以下問題：

（1）調度員根據經驗和試驗內容，推算運行時分后，人工繪制運行圖。由于推算的誤差，聯調聯試指揮部無法掌握準確的列車運行計劃與試驗計劃。

（2）聯調聯試試驗方案可能根據試驗場景和現場實際適時做出多次調整，依靠人工頻繁調整方案費時費力、難度很大且易失誤。

（3）聯調聯試試驗涉及新建線路和車站，面對新建線路和車站，每次編制計劃時需查閱大量線路和站場設備技術資料，計劃編制人員對新建線路的數據資料需要一個熟悉過程，給計劃編制工作帶來很大困難，安全壓力增大。

以上2種編制方式，都存在效率低、勞動強度大、調整不方便、準確性不高的問題，不能滿足聯調聯試需要。

2 運輸組織計劃智能編制系統研發

2.1 系統總體目標

為了提高聯調聯試運輸組織計劃編制人員工作效率，減輕現場勞動強度，同時綜合考慮高鐵聯調聯試運輸組織計劃編制系統準確性、可靠性、易操作和可維護性等各個方面的要求［9］，需要完成以下目標［10］：

（1）實現列車編組、區間數據、線路數據及試驗內容等基礎數據管理維護；

（2）根據試驗計劃，結合區間距離、運行速度、起停附加時分、限速等基礎數據，自動鋪畫列車運行圖；

（3）根據運行圖能一鍵生成聯調聯試運輸組織方案和列車時刻表；

（4）實現對已鋪畫運行圖的車次、編組、速度、行別、站停、股道、始發終到信息等數據編輯和修改；

（5）根據基本圖能實現列車多徑路規劃，檢查共有線路占用沖突；

（6）實現運行圖、運輸組織方案、列車時刻表歷史查詢、復制、保存、導出、打印等功能。

2.2 系統主要設計原則

2.2.1 確保聯調聯試行車安全

聯調聯試不同于正常行車，有大量的反方向行車、拉鋸試驗，有正方向、反方向、多列動車組同時運行，給現場接發列車造成安全隱患［11］。高鐵聯調聯試運輸組織計劃編制系統根據試驗要求生成運行計劃，直接注明運行線別、正方向、反方向、股道等信息，為現場防錯辦、確保運行安全提供明確無誤的運行信息［12］。

2.2.2 數據安全，計劃精準[13]

系統采用雙因子認證技術對登錄用戶身份進行鑒別，通過數據加密、權限控制等手段確保聯調聯試數據安全。該系統基于繪圖參數信息自動繪制運行圖、生成列車時刻表和運輸組織方案，減少人工干預，降低人為出錯的概率，提高組織管理人員工作效率，提升運輸組織計劃精準度，確保聯調聯試運輸組織工作安全有序進行。

2.2.3 減輕勞動強度，提高工作效率

以往聯調聯試運輸組織計劃大部分借助編圖軟件，個別采用人工繪圖編制，由于根據逐級提速要求和其他特定試驗要求，試驗中速度級范圍大、變化快，造成運行標尺不斷變化，根據速度級變化調整系統中運行標尺耗時費力，過程繁瑣復雜易出錯，編制計劃效率較低，不能很好的滿足試驗需要。通過高鐵聯調聯試運輸組織計劃編制系統可以隨時適應速度級變化，用時短、效率高、準確性高，同時可根據聯調聯試方案會審核結論靈活調整，減輕運輸人員編制工作強度，使其精力真正集中在運輸組織工作上來。

2.2.4 優化試驗方案，縮短試驗時間

高鐵聯調聯試運輸組織計劃編制系統可整體檢查評估試驗計劃的可執行性和飽和程度，方案編制人員據此修改聯調聯試試驗序列，自鄭萬、鄭阜、商合杭、鄭太高鐵及濟鄭高鐵濮鄭段等高鐵聯調聯試工作開展以來，通過每天優化試驗方案，增加試驗序列，整體聯調聯試工作比原定時間節點都提前完成，節約聯調聯試時間、人力成本，為提前完成新建高鐵線路開通提供保障。

2.3 完成目標需解決的主要技術問題[10]

（1）線路基礎數據的錄入與維護；

（2）運行圖的鋪畫與智能調整；

（3）運行圖沖突檢測提醒；

（4）運輸組織計劃的自動生成與發布；

（5）時刻表與基本圖的導入導出；

（6）實現運行圖、運輸組織方案、列車時刻表歷史查詢、復制、保存、導出、打印等功能。

2.4 系統工作流程

系統依據聯調聯試試驗計劃，結合區間距離、運行速度、起停附加時分、限速等基礎數據，實現了在聯調聯試指揮部中從繪制運行圖到編制運輸組織計劃，再到信息發布共享等工作的一整套信息化流程［14］，系統工作流程見圖1。

圖1 系統工作流程

2.5 主要功能

系統模塊中主要功能分為8個部分［15］，系統功能結構見圖2。

圖2 系統功能結構

該系統的8個主要功能如下：

（1）運行圖自動鋪畫。根據車次號、運行速度、發車時間、車站、公里標等數據，結合聯調聯試場景，通過逐級提速加車、道岔側向測試加車等功能自動鋪畫列車運行圖。

（2）基本圖導入、同步。導入基本圖EXCEL時刻表、TDMS接口文件，自動鋪畫運行圖。

（3）同步計劃。支持本局、鄰局計劃同步，提供協作運輸組織計劃的技術手段。

（4）股道運用展示。展示各既有站股道運用情況，確定每日試驗始發站發車時間和股道。

（5）區間停車自動鋪畫。通過區間停車、折返功能準確評估出試驗列車的運行時分，及時掌握列車開行計劃。

（6）沖突檢測。車次號重復，股道占用檢測，正反向行別沖突檢測，多圖車次查重。

（7）運輸組織計劃定制化。支持運行圖圖片、列車時刻表、運輸組織方案定制化。

（8）信息文件共享平臺。在聯調聯試現場指揮部將每日試驗計劃、施工計劃、會議紀要等文件上傳到平臺中，可在線預覽，同時供各部門下載查閱。

3 運輸組織計劃智能編制系統運用

該系統在鄭萬、鄭阜、商合杭、鄭太、濟鄭等5條高鐵聯調聯試中發揮重要作用，減輕了聯調聯試人員現場工作壓力，使運輸組織人員將更多的精力投入到運輸安全管理和試驗安全管理工作中，提高運輸組織工作效率。其主要運用場景和案例如下。

3.1 逐級提速試驗[10]

試驗內容：160～220 km/h的提速試驗。

列車運行要求：檢測車最高運行速度不超過140 km/h，動車組運行運行速度分別為160、180、200、220 km/h。

輸入條件：輸入相應的車次號、運行速度、發車時間、車站、公里標等，系統輸入條件后自動鋪圖見圖3。

圖3 逐級提速試驗自動輔圖

計劃兌現情況：當日試驗計劃全部兌現。

3.2 隧道交會試驗[10]

試驗內容：兩列動車組在隧道內交會試驗。

試驗計劃：兩列動車組在拐河北與方城之間隧道內交會，交會時兩車速度最高不超過350 km/h。

輸入條件：輸入相應的車次號、運行速度、發車時間、車站、公里標等，系統輸入條件后自動鋪圖見圖4。

圖4 隧道交會試驗自動輔圖

計劃兌現情況：當日試驗計劃全部兌現。

3.3 站場股道和列車徑路沖突檢查[10]

鄭萬高鐵與鄭阜高鐵同時開行試驗列車，從鄭州東動車所到寺后線路所為試驗列車經由線路，存在占用沖突的問題，將試驗列車運行圖共有部分展示在1張運行圖上，同時加粗顯示，有利于調度人員檢查列車占用徑路沖突。系統輸入條件后自動鋪圖見圖5。

圖5 站場股道和列車徑路沖突檢查自動輔圖

3.4 列控ITC試驗[10]

試驗內容：C2等級控車下，各信號設備的工作狀態測試。

列車運行要求：以列控設備允許速度運行，自動過分相。系統輸入條件后自動鋪圖見圖6。

圖6 列控ITC試驗自動輔圖

4 結束語

2019年11月，高鐵聯調聯試運輸組織計劃智能編制系統通過了中國鐵路鄭州局集團有限公司科信部組織的總體技術方案審查和科技成果技術審查。目前，先后應用于鄭萬、鄭阜、商合杭、鄭太、機南城際、濟鄭、鄭州南剩余工程、京廣高鐵動態檢測等8條不同速度等級高速鐵路聯調聯試和運行試驗工作，編制計劃790余份。該系統實現了項目建設預期，將聯調聯試運輸組織計劃編制工作從手工邁向計算機信息化、自動化，填補了聯調聯試期間運行圖自動鋪畫的國內空白。下一步聯調聯試運輸組織計劃智能編制系統需進一步完善，加強與試驗計劃、試驗大綱結合，利用大數據分析，智能自動鋪畫出每日運行圖，并不斷根據每日試驗結果迭代修正。