基礎數據信息系統在高鐵應急處置中的應用與展望

郭庭佑

摘要：截止2022年底，我國已建成世界上規模最大的高速鐵路網，為人民提供了安全、快捷、便利的出行方式，使得高鐵成為人民出行的首選。但是在高鐵運行時一旦出現設備故障，如不能正確且及時的處置，將會嚴重干擾高鐵正常的運行秩序，引起社會關注，影響高鐵聲譽。通過對既有高鐵應急處置作業方式的分析，目前存在數據涉及面廣、存儲形式多樣、查閱不便、綜合應用效果差等痛點，為此提出搭建基礎數據信息系統的構想，通過實際應用，實現了設備信息查詢效率提高2.2倍以上，準確率提高到99.66%，系統查看現場設備信息使用率高達100%。

關鍵詞：基礎數據；融合顯示；應急處置；輔助決策

doi：10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.03.049

中圖分類號：TP 393.08，U 29-39? ? ? ? ? ?文獻標志碼：A? ? ? ? ? ?文章編碼：1672-7274（2024）03-0-04

截至2022年底，我國高速鐵路營業里程超4.2萬千米。高鐵列車開行密度大，運行速度快，一旦出現設備故障將導致動車組列車不能正常運行或停車，嚴重影響鐵路運輸秩序，甚至危及旅客人身、財產安全。

我國高鐵設備呈多樣化發展趨勢明顯，有砟與無砟線路并存、CTCS-2與CTCS-3列控系統[1]并存、多種分相結構并存、多種型號動車組并存，設備差異性對應急處置決策產生了重要影響。在進行應急處置時，應將各部門基礎數據進行融合顯示并輔以規章支持，形成可高效制定處置方案的技術保障能力，減少非正常行車對運輸秩序的影響，給乘客更好的乘車體驗。因此，構建高速鐵路信息綜合及輔助決策系統勢在必行，意義重大。

1? ?應急處置現狀分析

目前，調度部門在接到非正常行車的報告后，由高鐵各工種調度，根據現場匯報、動車組類型、工務、電務、供電、通信等設備狀態及行車限制條件，共同制定非正常行車組織方式，嚴重時還需應急指揮中心制定應急處置或救援方案。由于部門分工、現場條件及人員知識和技能的限制，應急指揮中心及調度部門獲取信息的及時性、準確性、完整性受到制約，存在影響分析判斷準確性及遲滯應急處置、救援方案制定的風險。

2? ?存在的問題

2.1 涉及面廣

高鐵基礎數據涉及部門廣，如工務、電務、機務、車輛、供電、車務、信息等部門；數據種類多，各部門又將數據進行分類，如工務類數據（平縱斷面、允許速度、防災系統等）、電務類數據（列控數據、信號機、應答器等）、供電類數據（供電臂范圍、禁V區、變電所等）；在作業中根據不同情況使用各種數據，范圍非常廣。

2.2 存儲形式多樣

各類數據存儲形式種類繁多，基本為紙質版與電子版兩類，其中，電子版又分為只讀和非只讀兩類。

2.3 查閱不便

各部門數據都是分類公布的，查閱數據時須準確知道所查數據分類，跨部門查閱時時效性不高，特別是查閱紙質版和只讀版數據時耗時會更長。

2.4 綜合應用效果差

數據綜合應用極為不便，如查詢某一里程（某一范圍）線路及設備特點時，調度部門須對各部門該里程的各類數據分別進行查詢、匯總，導致查詢耗時長、應用效果差。

3? ?基礎數據信息系統搭建構想

以高鐵設備數據為基礎，以數據融合顯示為重點，以規章和作業標準為依據，以快速查詢和準確指導為導向，強化應急處置信息全面顯示，以輔助提示處置流程為特點。

3.1 系統性原則

高鐵應急指揮涉及多專業多崗位，具有聯動性、協同性、制約性的特征。在系統設計過程中，一是充分辨識調度指揮及應急處置對信息化的需求；二是詳細研究系統架構、數據格式、軟件功能、操作流程等具體方案；三是在確保需求和穩定的前提下完成系統框架（如圖1所示）和開發。

3.2 集成性原則

首先解決各部門固定設備信息的融合顯示、數據格式多樣、存儲分散、查找困難的問題，實現融合顯示、快速查找功能。其次通過梳理分析基本規章文電及作業標準，實現應急處置場景還原、處置方案流程化、關鍵事項提示化的功能。

3.3 可靠性、便利性和易維護性原則

調度指揮及應急處置需要準確的數據做支撐，數據的準確性決定了系統的可靠性。系統首先選擇LKJ數據及列控基礎數據；其次選擇性使用部分臺賬數據。數據格式參照LKJ及臺賬數據格式建立，降低數據庫更新維護難度。

4? ?基礎數據信息系統及其功能

4.1 建立設備信息集成查詢子系統

按照調度指揮和應急處置的需求，融合顯示主要行車設備數據，解決數據查找碎片化、存儲分散化、應用不便的問題。并具備設備信息篩選顯示、列車定位還原、定位標注等功能，方便快速查閱設備信息及現場環境信息。

（1）集成顯示與篩選?？蓪⒏鞑块T設備數據按需進行篩選顯示（圖2）。

（2）列車定位還原。輸入列車車次、停車里程等信息，實現列車定位還原（見圖3），為處置方案制定提供輔助手段。

（3）添加定位線。輸入需要定位的里程，可實現多條定位線標注，并可自由切換顯示（見圖4）。

4.2 建立應急處置查詢子系統

應急處置是鐵路行車組織過程中不可或缺的核心組成部分，依托信息平臺，建立高鐵列車調度應急處置作業[2]5大類（災害天氣行車組織、設備故障行車組織、非正常行車組織、救援組織、其他）61個場景信息庫。實現應急處置場景模糊查找、精準查詢和指導功能，方便調度員較系統地掌握應急指揮所必備的基礎知識和基本技能，為鐵路行車安全提供技術保障（見圖5）。

4.3 建立應急處置救援輔助決策子系統

錄入列車分相附近停車位置等必要參數，可定位顯示分相前后1.5 km范圍內的工務、電務等設備位置信息，調用“車弓網”位置關系模型輸出弓網位置關系，實現高鐵列車停于分相區自救方案輸出的功能。

（1）分相區全景顯示。詳細展示了分相區正、反向合電標距離內的全部接觸網支柱、明示轉換柱及隔離開關號，融合顯示了對應的線路坡度、信號機（區間信號標志牌）、應答器等信息（見圖6），滿足應急處置作業需要。

（2）分相區作業特點突出明示。一是分相所處的地理環境（橋梁、隧道）；二是相越區供電[1]的方式（垂直停電、V型停電）；三是越區供電的方向；四是相鄰供電臂的名稱。

（3）場景還原功能。輸入場景還原所需參數（運行方向、車型、停車里程等），根據“車弓網”間的位置關系運算模型，計算出動車組各受電弓所處分相的具體分區位置，為制定救援方案提供數據支撐（見圖7）。

（4）分相區自救輔助方案輸出。根據計算出的各受電弓所處分相的具體分區位置，輸出對應方案[1]（越區供電前行、升一區受電弓退行、升二區受電弓退行、升三區受電弓前行、升四區受電弓前行），根據現場實際情況，擇優選擇（見圖8）。

5? ?系統應用情況

本系統自2020年5月投入應用以來，對日常調度應急指揮作用非常明顯，改善了調度應急指揮中的作業條件，對保障運輸安全、提高應急處置效率、提升調度指揮水平發揮了顯著作用。

5.1 提升設備數據查詢效率

以列車停于接觸網分相區事件為例，從現場資料收集、規章依據查找、方案制定用時三方面的數據收集和對比情況（人工查詢與系統查詢數據詳見表1，效率對比見圖9、準確率對比見圖10）可知，應用本系統后，無論是查詢時長還是準確性都有著明顯的提升。

5.2 系統使用效果

自2020年7月至今，本系統管轄范圍內共發生設備不良應急處置事件81件，均使用本系統對現場設備信息進行查詢，使用率達100%；通過攝像頭數據查看現場情況60件；查看列車停車位置現場設備情況42件。

5.3 提高了應急指揮水平

至今本系統通過對集中顯示的設備信息，結合動車組型號、停車里程等信息，快速還原現場環境事件42件；快速查閱處置流程及關鍵點事件40件；輔助提供越區供電處置方案事件1件，為高鐵應急處置作業提供了較為全面的基礎資料及技術支撐。

5.4 提升了日常學習效果。

設備信息融合顯示，便于直觀地了解和掌握高鐵線路基礎設備情況及行車組織特點；應急處置流程匯總，可顯著提高對應急處置關鍵環節、關鍵步驟的學習掌握程度。

6? ?在應急處置輔助決策方面的發展方向

本系統通過與高鐵運行基礎數據、現場運用環境、運用規章制度、防災系統、綜合視頻等系統的信息交互，可自動生成應急處置參考方案，指導各部門應急處置作業，達到數據綜合應用的目的。

6.1 系統性集成

本系統集成顯示功能如系統性融入到調度指揮系統TDCS或CTC系統，可進一步提高調度精細化指揮水平，為提高非正常行車組織效率提供技術支持。

6.2 智能應急處置輔助決策系統

智能應急輔助決策系統是本系統的發展方向，也是服務對象。在本系統信息交互的基礎上，決策系統可自動制定出滿足實際情況的應急處置方案，生成高鐵行車限制條件，同時自動分解成為各工序流程，最終推送至各工序部門，形成其可遵照執行的標準流程。

7? ?結束語

經過實際運用的驗證和評估，基礎數據信息系統可有效提高查詢效率與準確率，輔助指導應急處置流程，提供數據及技術支撐，大大減少列車晚點，提高高鐵運輸服務品質。

參考文獻

[1] 中國鐵路總公司．鐵路技術管理規程 高速鐵路部分[M]．北京：中國鐵道出版社有限公司，2017.

[2] 中國鐵路蘭州局集團有限公司．列車調度員崗位作業手冊 高速鐵路部分[M]．北京：中國鐵道出版社有限公司，2020.