铁路双向编组站阶段调整计划优化方法分析研究

个人收集整理资料， 仅供交流学习， 勿作商业用途铁路双向编组站阶段调整计划优化方法研究摘要本文通过作者的实践深刻地认识到我国铁路编组站综合自动化是未来编组站发展的必然趋势，同时沿用传统运营模式进行信息化建设存在着一些问题，提出了用CIPS的观点进行信息化建设的一些探讨，供领导决策时参考。Abstract In this paper, the authors profound understanding of Chinas practice of railway marshalling yard marshalling yard integrated automation is the future development trend, while the traditional business model for information technology there are some problems, put forward the viewpoint of using information technology CIPS Some of the construction for leadership decision-making reference目录一 编组站信息化现状剖析21.计划信息垂直“统一”，水平背靠背22.管控分离，手指不到，信息不流23.没有优化与决策，长期充当简单工具34.信息化面向职能，妨碍未来流程再造35.计划管理静态化，呈单方向要求，兑现率不高36.基础信息化不稳固，全路信息化缺根基47.侧重现车管理，以偏盖全，关键计划信息化缺失4二 编组站综合集成自动化系统CIPS）的总体目标51.调度计划自动执行52.调度决策指挥自动化53.大幅度减员增效54.集中控制55.提高编组站整体效率，缩短车辆在编组站作业周期56.信息资源的充分利用67.创建新一代编组站现代化模式6三 编组站信息化的重新定位61.调度计划综合管理62.执行过程管理73.历史数据管理9四 结论9致谢10参考资料10关键词：铁路、编组站、信息、综合自动化编组站技术是我国铁路发展最活跃的领域之一，各种眼花缭乱的自动化系统与信息化系统藏龙卧虎，已经达到了全路普及程度，构成了我国编组站“综合自动化”的风景线，其中局部技术领域驼峰自动化技术已经达到了世界先进水平，为保障铁路网中“点与线”的平衡发展，运输安全与畅通提供了有效的保障。编组站信息化现状剖析回顾我国铁路编组站的发展历史，我们可以看到，这些分门别类的系统往往是单独开发建设，自成体系，系统间连通性互操作性差；各自为阵，难以互通信息，无法统一调度；信息化与自动化严重脱节，整体自动化程度不高，处于编组站设备核心地位的编组站信息化技术落后于形势与运输生产需求的矛盾尤为突出。1.侧重现车管理，以偏盖全，关键计划信息化缺失编组站调度计划主要包括接发列车、调车机运用、本务机折返、货运管理、现车与调车管理。目前我国各编组站信息化比较成熟并得到普及的仅是现车管理系统，解决了预确报收发、现在车与调车计划，除此之外的计划信息计算机管理或不存在，或不成型，或不完整，或在酝酿中，尤其突出的是作为车站调度管理指挥使用的车站技术作业大表运站一）与车站班计划大表运站二）到目前为止仍然在计算机外管理，调度员一把尺子一支笔，趴在上面从接班开始埋头铺画到交班。长期以来采用计算机管理车站作业大表是编组站工作人员的夙愿，为此，个别路局或车站尝试自主研发或联合研发独立的作业大表铺画子系统，且具有投入实用的个案，但目前基本停留在独立自成系统水平上，主要用于写实，很难有计算机辅助调度的实效，更不具备信息输出去指挥与操管现车/调车计划或其他计划。其结果是造成目前编组站整体信息化程度不高，信息缺失且不连贯，无法支持优化与决策。2计划信息垂直“统一”，水平背靠背编组站的调度计划管理比较繁杂，现状不得不分层次、分功能管理，例如车站接发车计划、调车计划、货运计划，本务机站内折返、调车机应用等，可能由不同的调度人员分开管理，各自掌管的计划重心不同，但本质上这些计划之间是紧密耦合在一起的，互为前提构成链接与因果关系，这些内在联系是通过车站工作人员相互间默契或上一层的管理串起来。我国目前的车站信息化建设看似围绕着这些岗位的职能进行管理，却严重脱离了业务本身的相互紧密联系而成为相互绝缘、信息不共享的各种信息子系统，例如行车调度计划子系统DMIS分机）、货运子系统、现车子系统、也许还有孕育中的车站本务机管理子系统、调车机管理子系统，虽然这些子系统能够实现铁路局至车站的上下通气，但编组站信息化横向看却是彼此无联系的信息“孤岛”。这种状况的形成很大程度上是因为车站信息化发展简单沿袭铁路局信息化建设模式，只强调上、下统一，不重视水平共享，如此演义下去，车站今后可能继续添加与铁路局分别“对口”孤立的子系统家族，例如统计子系统、施工计划子系统、调度命令子系统、特调计划子系统、篷布管理子系统、车流推算子系统等等，而车站信息化自身建设很难找到并建立这些支离破碎子系统相互间的关系。这种模式存在的问题可举例说明：当站内某个列车接车因故延误或取消时，客观上将影响接车排队顺序与场线安排计划；影响该列车本务机折返交路上的出发列车；扰动按接续规则事先推算好的车流使用；影响解体顺序以及头部调车机安排计划链；影响与该列车有关的解体计划；进而影响集结、编组及出发对来自该列车车辆的计划使用，甚至可能造成接续该列车车流的出发列车正点开车；也可能该列车计划有本站卸车辆或配空装车需要的空车种而影响货运计划，同时也就会影响取送车及调车机计划。这种客观的连锁反应在相互不通气的“子系统”模式下只能通过不同的调度人员在各自的人机界面或纸面上分别调整，最终信息是否一致、是否发生相互衔接不上问题只能由人为保障。如果是这样，就丧失了车站信息化、信息共享的意义。另外一个典型的例子是车站的车号识别已经普及，车号信息已进入了全路ATIS系统，甚至编组站到达列车中每个车辆的数据均可上传至铁道部数据库，但是现实中很难用于车站自动抄车号业务，这是因为车站的确报与ATIS分属两个不同的子系统，相互信息共享谈何容易。如果说车站的接发车计划因铁路局“D”与“T”之分，DMISTDCS）站机信息难以被整合进去，那么同属于“TMIS”名下的各种子系统如果不能实现车站级一体化，不能在同一个信息平台上共享就极不合理了。3管控分离，手指不到，信息不流多年来，车站信息化建设自成体系，与过程控制自动化系统等基础技术发展长期脱节，背靠背发展，其结果是：被管理的信息基本上是“人造”信息，依赖于人为的录入，而且信息的流动全靠人的“推动”，手指头不到，信息自身不会按照运输生产过程自行流动，因此信息的准确性与实时性均受人为因素限制，存在大量虚假信息，可想而知在此基础上产生的调度指挥输出信息也将大失水准。我们知道过程控制系统是各种计划的最终执行环节，蕴含着大量丰富的信息，准确、自动、且实时，如果车站信息化管理不结合这类信息，并与计划信息整合在一起，车站信息化的道路会越走越窄。4没有优化与决策，长期充当简单工具我国车站铁路信息化建设的另外一个弊端是自觉不自觉地定位在调度工具的层面上：用屏幕替代纸或毛玻璃板）；键盘替代笔尺；远程打印代替计划部署，信息管理基本上全依靠人工决策，没有自动决策，没有优化，没有人工智能，没有计算机辅助调度，没有调度指挥自动化功能，充其量仅解决了无纸化办公问题的总体目标2003年新建成都北编组站建设工程按照铁道部、成都铁路局、铁路第二设计院的规划与指导意见，北京全路通信信号研究设计院通过方案竞选获得了系统整合与集成的机会，拟通过整合现有已经成熟的各种过程控制分系统，建立共享信息平台，结合调度计划管理，集成创新，实现编组站决策、优化、管理、调度、控制一体化，达到高度综合自动化的目的，从集成中找效率、要效益，其总体目标体现在以下方面：1.调度计划自动执行编组站CIPS系统首要目标是将调度计划中与站内经路有关的部分直接下达给控制系统自动执行，亦即以CIPS管理系统所编制的接发车计划、调车计划、本务机站内折返计划、调车机工作计划等为依据，产生并向联锁、驼峰、停车器自动化分系统实时下达调度指令，操控进路自动办理，使编组站所有的列车进路、调车进路、机车走行进路和溜放进路自动执行，实现作业过程控制全面自动化。2.调度决策指挥自动化采用优化决策、人工智能、专家系统等方法，提供站内调车机、线路与走行经路等资源的合理分配与优化使用方案，实现站内车站班计划、阶段计划、车流推算、调车计划、本务机折返和调车机调动等计划的自动编制；同时，随着执行过程的自动反馈，动态优化调整各计划以适应当前情形，从而真正实现调度决策指挥自动化。3.大幅度减员增效通过调度计划的计算机辅助决策指挥；计划统一编制、动态调整以及扁平化管理；计划直接发布至控制环节执行，取消正常情况下人为参与控制等手段，可有效地大幅度减少车站作业人员、调度人员与管理人员。4.集中控制自动化程度的大幅度提高与作业人员的大幅度减少，以及站内当前所有工况尽收眼底，被CIPS直观地展示出来，使得在调度大厅集中监控与操纵全站到、解、集、编、发的作业成为可能、必要和必然，获得单一指挥、统一办理、流水执行、高效运转的效果。5.提高编组站整体效率，缩短车辆在编组站作业周期通过编组站整体闭环，优化调度，合理安排各工序间的衔接；加大自动化力度；取消人工计划布控、作业人员横向沟通协调及实况汇报等通信联络时间；扩展调机司机和外业人员的信息视野；利用车号、燃轴等检测信息预告服务于技术作业等手段，提高编组站的整体作业效率，有效减少车辆在编组站的中转时间与停留时间，并降低站内平均结存车保有量。6.信息资源的充分利用编组站CIPS系统的核心是数据整合、信息集成，车号识别、轴温探测、脱轨器表示、电务监测、环境监控、电源监测及图像监视等信息被集成与共享，可提高作业预见性，使站内各个作业流程更加顺畅贯通。7.创建新一代编组站现代化模式编组站CIPS系统是我国编组站综合自动化发展史上一次质的飞跃和里程碑，为我国编组站下一轮现代化建设创造新的典范和模式，使我国的编组站整体技术达到世界领先水平。编组站信息化的重新定位编组站CIPS系统的核心是编组站信息化的改造，鉴于现实情况我国目前编组站信息化起点太低，欠帐太多，面对实现管控一体化需求，没有信息基础，没有改造前景和利用价值，因此成都北没有简单集成目前常规装备并正在推行的“统一版”车站信息化系统，而是按照总体目标的需要对编组站信息化重新定位、规划、分析、设计与实施，打造了一个全新的编组站综合信息管理分系统，在历时两年的研究中我们深刻领悟到以下要点：调度计划综合管理我们知道，通常情况下，编组站的调度计划包括： 站内接发列车工作计划 现车及调车工作计划 本务机折返工作计划 调车机工作计划 站内施工计划 货运工作计划这些计划的编制以及计划的执行过程，是车站信息化管理的对象，当我们换一个全新的角度重新审视编组站信息管理时，对调度计划管理部分适用的信息技术与设计要点为：全面性凡是编组站运输生产流程上的环节，特别是与机车车辆移动与进路有关的计划必须纳入信息化管理范畴，一个也不能少，不能挑肥拣瘦，图其方便，否则会出现信息黑洞，发生信息断链，难以理清相互之间的因果关系。只有拥有全部这些计划信息，并且是正确的信息、详尽的信息、相互关联的信息，才具备自动执行的条件。一体化虽然编组站的工作可以分门别类定义，也允许不同职能的人员分开管理，但是本质上相互间是紧密相连，相互强耦合，穿插套结在一起的，因此后台的信息处理不能简单地分而治之，必须一体化管理。在工业领域中，作为货运列车加工厂的编组站生产属于典型的流程类工业，流程工业自身有特定的信息化发展规律，牵一发动全身，流程工业的性质决定了编组站信息化必须一体化管理，随时处理各环节调度计划相互间的平衡、合理的关联与工序间的链接。动态性编组站信息化系统应该发挥计算机存储信息量大，计算速度快的优势，将过去人工铺排计划分时段编制、时段内执行者自决或调度员口头通知调整，改为随时随地计划动态调整，滚动调整。动态调整是车站调度计划能够被自动执行的先决条件。引起动态调整的主要归因一是来自上级计划的变化，二是来自执行过程的偏差，而实际执行结果是引起计划动态调整的最活跃因素，因此计划的动态编制与调整必须建立在过程控制子系统自动反馈的基础上。动态调整应该借用自动化领域的过程调节与伺服原理，在计划与执行间形成智能闭环，即通过结果反馈，动态调节调度计划以适应后期执行的需要，在此前提下使计划执行的兑现率达到百分之百。动态计划需自动决策与之相配合，在动态中求优化，很难想象完全依赖人工决策与录入操作能够适应现场千变万化的情形。实时性如果产生静态计划，我们可以四平八稳、心平气和、精雕细琢地编制计划，但是如果要产生动态计划，并且计划要直接输出去执行，那么对于计划的编制与改变，包括决策与优化时间在内，必须限制在一个很短的时间范围内，即有实时性要求，否则时过境迁，丧失了计划的实效性，并且影响执行效率。自动化编组站信息管理自动化的另外一种说法是调度指挥自动化，或者计算机辅助调度。如前所述，若要将编组站综合自动化提高到站内所有进路类均按计划自动执行的实用化水平，如果没有信息自动化支撑，对站内计划的编制调整力度与频度压力将大大超出目前对车站调度人员的要求，甚至突破人的承受极限，因此信息自动化绝不是锦上添花，而是管控一体化的必然。编组站CIPS系统目前定义的自动决策内容如下： 接发车场线决策 解体顺序、编制解体勾计划及解体峰位决策 头部调机应用、调车分类线应用决策 编组顺序、牵出线、编组勾计划编制 尾部机车应用决策 编制取送调车勾计划决策 出发列车接续关系决策 列车、调车、机车走行经路决策执行过程管理过程管理因管控一体化而诞生，是实现车站调度计划自动指挥执行的必然产物。过程管理是调度计划与过程控制之间的桥梁，是管与控的中间件。作为全新理念的过程管理是某些特定功能的总称，属于概念上的定位，这并不说明过程管理是独立存在的程序或数据实体。事实上，过程管理与调度计划管理犬牙交错，交织在一起，在实现方面很难独立成章或以独立结构而存在。如果调度计划管理有必要为发挥调度人员的主观能动性提供介入手段，其自动化程度取决于人工干预的多寡，那么过程管理基本上应建立在全自动化的基础之上。过程管理的功能与要点包括：调度计划分解与转化过程管理的作用主要是由计算机管理取代各个岗位值班员、信号员甚至其他作业人员的工作，即按照调度计划，处理与监控执行过程。调度人员输出的计划通常比较宏观，若要各个不同范围、不同功能的子系统执行，需进一步细化与转化，并输出给过程控制子系统，其中与进路有关的输出类别有：列车进路、调机进路、本务机进路、调车进路、溜放进路、停车器控制要求、驼峰股道封锁等等；与进路无关的输出类别有：列车预告、报点、发确报、车机联控、抄车号、车辆安全检测、技术作业通知与完成等等。计划指令自动触发如果我们将过程管理的输出称为指令，那么指令的触发将决定计划是否同意被执行。指令的触发是过程管理的核心功能，通过对指令的触发管理决定调度计划正确无误的执行时机；通过指令的触发管理裁决不同的计划执行中争抢进路资源时的优先权。为了实现触发管理智能化，过程管理的信息化深度须达到站内各种机车车辆运动的调程计划信息管理与调程实际信息管理。执行结果反馈信息收集与处理收集与管理过程控制系统的反馈信息，监督计划的执行过程，是过程管理的重要功能之一。各过程子系统自产检测信息以及独立的电务检测与环境监控信息的实时收集与管理也在过程管理范围之列。过程信息全方位动态展现过程管理的动态性很强，信息变化多端，瞬间即逝，但必须向有关调度人员或执行人员透明，供有关人员对计划执行过程进行监督，因此按照人机工程提供友好的图示界面展现很重要。被管理的子系统在成都北站设计中，过程管理所管辖与服务的执行层子系统共有11个，其类别有： 联锁自动化分系统 驼峰自动化分系统 调机自动化分系统 尾部停车器自动控制分系统 外勤移动信息分系统 电务监测及环境监控分系统对于直接参与控制的子系统，管理模式分为自动、半自动、站控及维护等四种模式。历史数据管理计划信息管理、过程信息管理与历史信息管理是重新定位的车站信息化的三大支柱，其中历史信息管理即利用海量数据库技术保存所有的编组站作业中产生的计划与过程信息，并通过信息分析与挖掘提供以下重要的服务：情景再现通过回放操作控制，真实同步还原再现调度大厅所有计划管理与过程管理的界面与操作，追溯调度计划与执行的动态过程。报表管理按照规定以及编组站自行发挥的报表要求，产生数据准确的生产统计报表。统计分析对生产过程进行统计分析，为车站或车务段对编组站的技术、人员、生产、资源管理提供依据，包括基于调程历史纪录数据基础