礦區鐵路生產調度指揮系統設計與應用

孫繼康，袁群

（兗礦物流科技有限公司，山東 鄒城 273500）

0 引 言

礦區鐵路既有調度指揮為DMIS 調度監督系統，于2006 年建成投入使用，系統技術落后、功能單一，主要存在以下問題：鐵路運輸生產調度指揮仍以人工作業為主，列車運行圖手工繪制，調度命令人工電話下達，調度指揮中心工作人員勞動工作量大、運輸行車組織信息掌握不及時，極大影響了鐵路運輸行車組織效率；各車站的貨運管理業務采用電話聯系、手工填寫貨運單的方式，無信息化系統，工作效率和自動化程度低，安全可靠性不高；現車管理依靠行車調度員每天早8:00、晚18:00 通過電話向各車站值班員詢問車站停留存車情況，手工填寫調度交接班記錄，管理粗放，實時性、準確性無法得到保障，無法實施有效的現車管理；貨運調度員每天僅僅依靠電話與各車站貨運員聯系、落實現場作業情況，手工填記貨車技術作業寫實表，每天18:00 根據寫實表中的運量信息，通過人工計算完成日裝運情況統計表的統計填報工作，調度人員工作效率低、作業量大，無法保證貨物統計的時效性和準確性；調度應急管理信息化水平低，調度員對響應流程反應慢，特別是對很少出現的應急事件流程不熟悉，應急響應效率低；車號自動識別系統、無線數字平面調車系統與生產調度指揮主系統和各車站分系統無接口連接，調車作業單需要手工編寫錄入。

鑒于以上實際問題，既有調度監督系統已無法滿足礦區鐵路高效、密集的行車運輸組織要求。為了提升礦區鐵路生產調度指揮自動化、信息化、智慧化水平，實現礦區鐵路運輸生產、調度指揮、維修維護等綜合管理，研究設計生產調度指揮系統，以列車調度指揮系統（TDCS3.0）為核心，設計調度監督、行車指揮、現車管理、貨運統計分析等功能為一體的列車運行生產調度管理平臺，從適用性、實用性技術入手，滿足現場、車站、調度指揮中心、維護管理等各級使用維護人員的功能需求，以提升礦區鐵路運輸生產自動化、信息化、智能化水平，保障了運輸行車安全。

1 生產調度指揮系統設計

1.1 系統總體方案設計

根據礦區自營鐵路的應用實際，以列車調度指揮系統（TDCS3.0）為技術核心，研究設計了生產調度指揮系統總體方案，如圖1 所示。該系統主要由中心子系統、車站子系統、網絡子系統三部分組成。

圖1 生產調度指揮系統總體方案

1.2 系統硬件設計

1.2.1 中心子系統硬件設計

中心子系統設計采用服務器、調度員工作站系統、現車管理工作站系統、系統維護終端、LED 調度顯示大屏等設備配置。每臺應用服務器至少配置4顆CPU，CPU 主頻不低于2.6GHz，內存容量不低于16GB，采用雙機熱備模式，互為主備，實現各種服務器的應用功能。服務器設置光纖磁盤存儲陣列，支持RAID 系列功能，容量不小于1TB，實現調度系統各項數據的存儲功能。調度員工作站、現車管理工作站等調度中心用戶終端，實現站場圖形顯示、列車運行圖鋪畫、調度命令的編輯與下達、各車站列車存車數量統計與顯示、貨運數據統計及自動分析、應急管理等功能。調度大屏為調度系統輔助配套設備，實現調度中心站場圖形、現車分布等各工作站界面信息的投屏顯示功能。

1.2.2 車站子系統硬件設計

車站子系統是生產調度指揮系統車站端的重要設備，車站子系統實時從計算機聯鎖系統自動采集列車運行信息及各車站鐵路信號系統設備的狀態信息，通過通信網絡傳送到生產調度指揮中心，實現機車車輛運行狀態的實時追蹤、自動報點、站間透明、車站作業流程監督及錯辦報警等功能，實現各級運輸調度的集中管理、統一指揮和實時監督。車站子系統設計了綜合處理機、值班員終端、現車管理終端、電務維護終端等設備配置。

綜合處理機是車站子系統的核心處理設備，每個車站設置一套，采用雙機熱備模式。主要功能為信號設備狀態采集、外部系統接口、站場表示處理、列車計劃處理、車次跟蹤和校核處理、進路狀態識別和錯辦報警提示等。值班員終端實現現車、列車、調車、編組管理功能，終端為雙機并行工作狀態，以保持數據的實時交互、同步更新?，F車管理終端實現站內生產作業管理和信息上報，是提高車站作業效率和鐵路運輸管理系統正常運行的有力保障，同時也是一系列統計、分析及查詢信息的基礎?，F車管理系統實現貨運組織的自動化管理, 有效提高了車站工作人員的工作效率。通過值班員終端、現車管理終端的應用，車站值班人員、車站貨運工作人員可以實時查看本車站的機車、車輛分布狀態和列車運行情況，以及車站各股道上的停留車輛信息，進而完成裝卸車作業，從而更好的為行車調度指揮服務。電務維護終端主機一般設置于系統工控機柜內，與安裝在機柜內的LCD 三合一控制設備、顯示器、鍵盤鼠標一體化設備配套使用。

1.2.3 網絡子系統硬件設計

網絡子系統設計采用雙通道環路模式，實現中心子系統內部、車站子系統內部、中心與車站之間、車站與車站之間各子系統網絡信息通信。網絡子系統設計了路由器、交換機、通信傳輸設備配置。

路由器是車站子系統之間、車站子系統與中心子系統之間交互信息的核心網絡處理單元。根據各車站站間實際通道情況，路由器使用光纖實現車站、調度指揮中心之間的信息交互功能。交換機是車站子系統各設備之間、車站子系統與調度指揮中心子系統之間信息交互的網絡傳輸設備。

1.3 系統服務器軟件設計

系統服務器軟件設計采用跨平臺技術編程，為提高系統的高可靠性，采用了容錯、進程分離技術。為了完成生產調度指揮系統各個業務子系統整合，實現數據共享，采用面向服務的SOA 架構，將系統設計的重點放在業務流程的設計上，而不是底層的應用開發或系統集成技術細節，可以使用一組分布式服務來構成并組織應用程序，實現信息、資源的共享。系統服務器軟件設計主要包括通信服務器、后臺應用服務器、通信前置服務器軟件設計。系統軟件結構圖如圖2 所示。

圖2 系統軟件結構圖

1.4 系統接口設計

1.4.1 與計算機聯鎖系統接口設計

采用RS422 標準串行接口，通信方式為異步雙工，雙方采用屏蔽電纜連接。通訊速率為19.2 kbps或38.4 kps，1 個起始位，8 個數據位，1 個停止位，無奇偶校驗。生產調度指揮系統從計算機聯鎖系統自動獲取各車站鐵路信號系統設備的狀態信息，雙方保證控制指令的完整傳送和完整執行。車站子系統僅僅與各車站的計算機聯鎖控顯終端設備通信，采用帶交叉的四線連接，保證通信的可靠性。

1.4.2 與車號自動識別系統接口設計

通過與車號自動識別系統接口設計，可以實現與車號自動識別系統的無縫集成，為數字化運輸系統提供列車、車輛、機車的實時追蹤管理所需準確、實時的基礎信息，從而實現現車的實時管理、車流的精確統計和實時調整等功能。將車號自動識別信息與貨運管理信息相結合，實現對機車、車輛及所運輸貨物類別信息的動態追蹤，為生產調度指揮管理部門提供詳實、準確的貨物運輸信息。

1.4.3 與無線數字平面調車系統接口設計

本系統與既有的無線數字平面調車系統進行接口消息傳遞，車站值班員在本系統編寫完調車作業單后，可直接發送到既有的平面調車系統，很好的將兩個系統有效結合，避免車站值班員重復編寫調車作業單的工作。本系統支持現車預覽功能，即值班員編寫完調車作業單后，可以提前預覽車站現車變化，如果編寫有誤，系統自動計算檢查，精確報警到每個變化，極大的減小了值班員的工作強度。車站值班員編制完調車作業單，可一鍵下達到平面調車系統，將調車作業計劃單發送到調車組手持終端和機車車載終端，同時具備導出打印功能，改變既有手寫調車作業通知單的工作方式，避免值班員重復編制調車作業單，并且在本系統可以提前預覽調車勾執行完成后現車變化情況，減少了調車作業單編寫錯誤的環節，極大的減輕了值班員工作量。

1.4.4 與無線車次號系統接口設計

各車站新設調度命令傳送及車次號校核設備，在機車上設置機車數據采集編碼器，為生產調度指揮系統的調度命令傳送及車次號校核提供無線傳輸通道。

2 實現功能

通過系統設計，能夠完成列車運行實時追蹤、自動報點、貨運管理、現車管理、統計分析、列車實際運行圖自動繪制、階段計劃調整及下達、調度命令編輯與下達、錯辦報警等行車組織作業，實現調度監督、運行圖自動鋪畫、現車管理、調度命令下達、統計分析、輔助管理等六大功能。

2.1 調度監督功能

調度監督是生產調度指揮系統的基礎功能，是調度指揮中心調度人員和車站值班人員日常的工作平臺，能夠讓調度人員直觀的了解所轄調度區域的行車作業情況，包括各車站名稱、車站及區間鐵道線路的平面布置、列車信號機的狀態、道岔位置、進路排列、列車停留位置、列車車次號信息、列車運行方向等。調度監督界面如圖3 所示。

圖3 調度監督界面

2.2 運行圖自動鋪畫

列車運行圖是調度中心行車調度員的日常工作平臺，是行車調度員作業的體現，系統設計實現了行車作業計劃一鍵下達和行車作業技術圖表生成自動化功能。列車運行圖主體界面如圖4 所示。在調度員預鋪計劃線，并錄入作業計劃后，一鍵下達到各相關車站，列車運行實際到發點由系統自動采集，實現計劃線自動轉實際線；同時各車站列車到發編組、機車站內作業鉤數自動上報后在運行線上進行標注。系統能監督正在運行列車的實時狀態，并且與下達的列車運行計劃進行比較，當列車實際運行情況和列車運行計劃有差別或有其它非正常情況發生時，系統能夠對列車運行計劃進行自動比較、調整。運行圖軟件還支持列車計劃和列車實際運行情況查詢、實際運行圖的顯示與打印功能。

圖4 列車運行圖主體界面

2.3 現車管理

現車管理是直接將車站現車分布信息以圖形化的方式顯示本站所有現車和位置，同時以顏色區分不同的車型，以是否填充區分重空，同時顯示車輛的車號和裝載的貨物品類、運用標記（扣壞禁裝不良等），還針對每個股道上的現車進行了簡單的統計，通過簡單的點擊即可顯示該車輛的詳細信息。通過現車管理系統，調度指揮中心的工作人員能夠實時了解各車站的機車、車輛分布狀態及實時變化情況，以及股道上車輛的綜述信息，并能夠查看各股道現車車輛的詳細信息。

2.4 調度命令編輯與下達

調度命令編輯與下達功能是為調度指揮中心工作人員提供調度命令的編輯、審核、發送、簽收、查詢等操作而設計的，調度指揮中心工作人員或者其他具備調度命令發送權限的崗位人員編輯調度命令，調度命令需經主管部門審核后方可下達給各基層單位。調度命令下達給所轄的基層單位后，調度指揮中心工作人員可以監視調度命令的發送、接收、簽收狀態。調度命令下達到受令單位后，受令單位的操作終端會發出聲光提示，直到調度命令被簽收為止。受令單位根據操作終端上的聲光提示，及時查看并簽收。調度命令下達后，具備存儲、隨時查詢、打印等功能。

2.5 統計分析

統計分析功能包括數據采集、報表編制及修改、統計資料管理、統計查詢分析、自動計算生成18 點統計報表等。

2.6 輔助管理

調度中心研究開發輔助管理系統，將機車利用率、內外運周轉量、運量統計等進行分類匯總，通過圖形化的方式展示，更清晰形象的表達鐵運處當天、當月、當年的運量統計指標。同時，還建立了電子文檔管理系統，統計分析員可將當日、當月的施工管理、三防管理、應急管理等相關文檔通過該系統存入數據庫，實現電子化辦公管理，并可通過本系統投放到大屏顯示。

3 應用效果

將設計完成生產調度指揮系統應用于礦區鐵路以檢驗其設計效果。該系統自2020 年投入應用至今，運行安全穩定可靠，期間對部分功能進行了局部修改，完善了使用功能實際需求。生產調度指揮系統的設計應用，形成一個完整的集智能化控制、管理、決策于一體的生產調度指揮系統，改變了傳統的“紙筆記錄、電話指揮”人工操作方式。同時，通過生產調度指揮系統建立的信息管理平臺，把行車調度、現車管理、貨運管理、應急管理、“三防”管理、施工調度等信息管理系統有機的融為一體，實現功能性集成創新，極大的降低了勞動強度，顯著提升了礦區鐵路自動化、信息化、智能化水平。

4 結 論

研究設計的生產調度指揮系統在礦區鐵路首次應用，探究形成了生產調度指揮系統成套關鍵技術，實現了調度監督、運行圖自動鋪畫、現車管理、調度命令下達、統計分析、輔助管理等六大功能，顯著提升了礦區鐵路運輸行車組織管理水平，達到了裝備更新、工藝革新、技術創新的目的，對于提高鐵路信息化、智慧化技術裝備水平、保障系統設備本質安全和行車組織安全有著極其重要的意義。