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铁路智能运输系统构成及作用 北京交通大学交通运输学院摘 要：本文总结了国内外铁路智能运输系统的研究进展，介绍了我国铁路智能运输系统的主要构成及其作用，通过对铁路智能运输系统构成及主要研究内容的分析，总结出了ITS的实际意义。关键词：智能交通；铁路智能运输系统；构成；作用中图分类号：U29-39 文献标志码：AComposition and Function of Railway Intelligent Transportation SystemSchool of Traffic and Transportation，Beijing Jiaotong University,Beijing,100044,ChinaAbstract: This paper summarizes the research progress of railway intelligent transportation systems, introduces the main components and their role in Chinas railway intelligent transportation systems, intelligent transportation system through the railway structure and main content of the analysis, summed up the practical significance of ITS.Keywords: Intelligent Transportation; RITS; Composition ; Function 铁路作为服务于社会的一种公共运输形式，其始终不变的目的是安全、迅速、可靠、准确和经济地运送旅客和货物。铁路作为社会的主导产业和新兴科学技术的推动者和体现者，在各国社会和经济发展中起着不可替代的作用。以货物重载化和客运高速化为典型特征和发展方向的中国铁路不仅是国民经济发展水平和国家综合科技水平的重要标志，而且是相关产业和技术发展的巨大推动力。20世纪80年代以后，社会对铁路运输业的“更高、更快、更多”的要求以及其他运输形式的固有缺陷为铁路运输带来了前所未有的机遇和挑战。既有的按业务划分的彼此孤立、无法共享信息与资源的各业务系统已经无法适应这些新的挑战，通过信息化建设进而实现智能化已成为中国铁路运输系统发展的历史必然。要迎接新的挑战和需求，铁路运输系统必须将许多最新的科学技术成果有机地融合为一体，从而成为新一代现代铁路运输业的大脑和神经系统。已有的技术积累和近年来涌现的新兴技术，如：车载电子信息技术、现代电子学、数据及图像处理技术、分布式计算机测控技术、信息处理技术、现在通信技术、智能控制与决策技术、网络技术、AI及DAI技术、海量数据传输技术、地理信息系统技术、存储与挖掘技术等，为在已有业务系统基础上以集成为手段构造新一代铁路运输系统提供了可能性。而这种将使整个铁路运输业发生革命性变化的系统即为铁路智能运输系统(Railway Intelligent Transportation System-RITS)。1. 铁路智能运输系统(RITS)简介1.1 RITS的定义铁路智能运输系统(RITS)是集成了电子技术、计算机技术、现代通信技术、现代信息处理技术、控制与系统技术、管理与决策支持技术和智能自动化技术等技术的，以实现信息采集、传输、处理和共享为基础的，通过高效利用与铁路运输相关的所有移动、固定、空间、时间和人力资源的，以较低的成本达到保障安全，提高运输效率，改善经营管理和提高服务质量为目的的新一代铁路运输系统。 1.2 RITS的目标 铁路智能运输系统(RITS)的目标是增强铁路运输产品市场竞争能力，提高铁路运输的效率和能力，增强个人的流动性、便利性以及舒适性。减少能源消耗和环境污染，提高现有基础设施的利用率，创造与旅行相关的商机，提供集成的、统一的、标准化的信息，提高铁路运输系统的安全性和可靠性。 1.3 RITS的功能 铁路智能运输系统具有确认、定位、检测、控制、监视、通信、信息处理、宏观与微观决策支持等诸多功能。1.4 RITS研究现状20世纪80年代末以来，各国为了满足社会对铁路越来越高的要求，纷纷投入了将智能技术、信息技术、通信技术等现代先进技术与铁路运营管理、调度指挥、行车控制、安全监控等相结合以全面提高铁路综合竞争力的研究，并取得了令人瞩目的成果。由于现有的智能交通系统过多地强调公路运输，缺乏从铁路角度来考虑问题。日本的CyberRail体系框架应运而生。该体系框架主要包含四个领域：面向需求的运输规划和调度、多式联运信息和个人导航、智能列车控制、通用信息平台。美国的智能铁路系统(Intelligent Railway System-IRS)包括的系统有：数字数据通信系统、国家差分GPS系统、主动列车控制系统、乘务员登记和计时系统、乘务员监视系统、机车完好性监督系统、能源管理系统、智能平交道口系统、智能气象系统、战术规划系统、战略规划系统、调车场管理系统、工作顺序报告系统、机车调度系统、车辆预订和调度系统、乘务员调度系统、生产管理系统、紧急情况报警系统、旅行者咨询系统。 中国铁路在RITS领域已进行了大量的研发和探索性应用，自2001年开始，国家铁路智能运输系统工程技术研究中心(The Center of Nation Railway Intelligent Transportation System Engineering and Technology-RITSC)主持完成了铁路智能运输系统体系框架、铁路智能运输系统标准体系、铁路智能运输系统发展战略等基础研究项目，首次对铁路智能运输系统的服务框架、逻辑框架、物理框架、通用技术平台、标准体系、示范环境等进行了详细描述。以下，我们将对国内铁路智能运输系统进行详细描述。2. 铁路智能交通系统的构成2.1铁路运输管理信息系统(TMIS)铁路运输管理信息系统(Transportation Management Information System-TMIS),以提高运输生产，特别是货运管理水平为目标，是通过建立全路计算机网络，将所有的设备联成整体，从而实现为铁路运输调度部门实时提供全路货车、机车、列车、集装箱及所运货物的位置、状态变化的信息，为领导和计划、统计、财务等部门进行宏观决策和科学管理提供可靠依据。TMIS系统还可以将货物运输的动态信息提供给货主，可作为企业组织生产和适应市场变化的重要依据。铁路运输管理系统主要包括：货运营销和生产管理系统、货运制票系统、确保信息系统、集装箱追踪管理信息系统、车站综合管理系统、货车追踪系统。2.1.1 货运营销和生产管理系统货运营销和生产管理系统包括货运计划和技术计划两大部分。货运计划部分主要是在联网货运站和车务段受理货主提报的货运计划。通过计算机网络将受理的货运计划实时上报铁路分局、铁路局和铁道部。铁路分局、铁路局和铁道部分别按照各级规定权限对提报的货运计划进行审批并将审批信息自动下达。技术计划部分利用货运计划确定的货源信息，编制车辆运用计划，通过合理安排各区段车辆的运用，提高车辆运用效率和铁路运输能力，压缩铁路运输成本。2.1.2 货运制票系统货运制票系统即：在货运站办理货物运输时，利用计算技术如货物运输基本信息，自动计算计费径路，按照不同的货物和经过的区段所对应的费率计算货物运费及其他各项杂费并打印货票，完成相关统计报告。2.1.3 确报信息系统确报信息系统是以主要生产列车信息的车站和确报站及分局、路局、铁道部为节点，利用计算机网络实时发送、接收、转发列车确报。以彻底解决确报不及时、不准确、不完整的问题。2.1.4 集装箱追踪管理信息系统主要通过铁路通信网络，从全路600多个集装箱办理站实时收集集装箱装车清单、卸车清单、空箱回送清单和集装箱运输日况表等信息。在铁道部建立集装箱动态库，并通过与ATIS相结合掌握集装箱运行位置，为运输指挥人员和货主提供集装箱运输轨迹和动态信息，实现集装箱全程节点式追踪管理，满足集装箱运输管理和客户信息查询的需要。2.1.5 车站综合管理系统车站综合管理系统是整个TIMS系统的建设基础和重要的原始信息来源。车站综合管理系统主要包括现车管理和货运管理两部分，现车管理通过对列车到发作业、解编作业、装卸作业、运用变更等，对站内现在车的分布和运用状态进行动态追踪。货运管理通过计划管理、货物受理、仓库管理、装卸车中转配装、到达交付、进出门管理、货运安全等，对发送货物和到达货物进行站内全过程的管理，并完成相关统计分析，生成运输生产情况的各种上报信息。2.1.6 货车追踪系统铁道部、铁路局、铁路分局按照统一的数据结构，建立三级车辆、列车、机车集装箱动态库。通过对车辆、列车、机车、集装箱、货物进行大节点式的动态追踪管理，并与调度系统结合，为铁道部、铁路局和铁路分局运输调度指挥中心提供运输生产的各种实时、可靠的信息。系统使调度员能够及时准确的掌握列车运行状态、现在车保有量和车辆使用情况等信息，更加有效地组织运输生产、进行车辆的调度和管理，充分发挥调度指挥在铁路运输组织中的作用。同时，可面向社会，为货主提供实时的信息服务，提高铁路行业在运输市场中的竞争力。2.2 调度指挥管理信息系统(DMIS)铁路运输调度指挥管理信息系统(Dispatching Management Information System-DMIS)是综合通信、信号、计算机网络、多媒体等多门学科技术的系统工程。DMIS把传统的以车站为单位的分散信号系统逐步改造成一个全国统一的网络信号系统，构成一个覆盖全国铁路的大型计算机网络，实现全国铁路系统内有关列车运行、数据统计、运行调整及数据资料的数据共享、自动处理与查询。DMIS的目标是提高运输效率、保证行车安全、挖潜提效、减轻调度人员的劳动强度、提高行车指挥技术水平和实现铁路运输调度指挥现代化。DIMS按照现行铁路运输调度管理体制设计为四层体系结构：铁道部调度指挥中心、铁路局调度指挥中心、铁路分局调度指挥中心、基层信息采集系统。2.2.1 铁道部调度指挥中心作为DMIS系统的核心与14个铁路局调度中心远程连接，接收全国铁路系统的各种实时信息与运输数据和资料，监视全路主要干线、分界口、重要枢纽等的运输状况、信号设备显示状态、列车早晚点、计划运行图、实际运行图、施工、气象、事故及灾害等信息，为铁道部各专业调度提供实时监视和统计查询功能，为各级领导的决策提供真实可靠的信息。2.2.2 铁路局调度指挥中心铁路局调度指挥中心设在各铁路局所在地，建有路局调度指挥中心局域网，通过专线与铁道部及其所属各分局调度中心远程连接，进行信息交换。2.2.3铁路分局调度指挥中心铁路分局调度指挥中心设在各铁路分局所在地，建有分局调度指挥中心局域网，分局调度中心接收铁路分局内各站的信息与资料，监视主要干线、路局交界口、大型客站、编组站、枢纽、车站、区间的列车宏观运行状态、运行统计数据、重点列车及车站的列车实际运行位置和站场状态显示，同时按照要求将基层信息通过专线传送到上层路局调度中心。2.2.4基层信息采集系统基层信息采集系统主要通过安装在各车站的车站联锁系统、区间闭塞系统、区间监督系统、调度集中系统、无线车次号校核系统、无线调度命令传送系统和车站值班员终端从信号设备及其他设备上采集有关列车运行位置、列车车次，信号设备状态等相关数据，并将数据通过专用通信线路传送到铁路分局。2.3 车号自动识别系统(ATIS)铁路车号自动识别系统是铁路运输信息系统中数据自动采集的基础。该系统通过在全路560多个主要车站(包括铁路局分解站、分局分界站、编组站、大型区段站、大型货运站等)的进/出站信号机附近的机车、车辆标签信息接收设备(AEI)采集电子标签信息，通过控制处理计算机形成列车报文，并与其他相关系统的信息结合进行车站级的应用，同时将报文信息逐级上传，在各级进行车号自动识别信息。2.4铁路客票发售及预定系统(TRS)中国铁路客票发售与预订系统由全国票务中心管理系统、地区票务中心管理系统和车站电子售票系统构成。采取集中与分布相结合的方案，构成了一个覆盖全国铁路的大型广域网实时交易系统。车站售票系统主要是面向售票的实时交易服务；地区客票中心主要是面向以座席为核心的调度控制和客运业务管理；铁道部客票中心主要是面向全路客运的宏观管理、营销分析，并负责全路的联网售票。2.5行包营运管理信息系统铁路行包营运管理信息系统由行包办理站计算机管理系统、行包追踪中心、铁道部行包管理系统三级构成。其系统特征为：1、行包办理站计算机管理系统：接收追踪中心传输的行包预(确)报数据，以便有目的地提前组织生产作业。车站行包系统负责收集并处理车站行包作业的数据，负责记录并向追踪中心报告行包作业过程的实绩。2、行包追踪中心：设在各路局所在地，行包追踪中心设立行包追踪信息数据库，该数据库负责存储及管理本局始发的及终到站在本局管内的行包的数据，根据车站作业实绩完成追踪数据库的更新。与此同时，追踪中心还要接收本局管内行包办理站传输的行包作业实绩信息，并负责与管内车站和其他中心进行通讯，发出行包到达及发送的预(确)报。追踪中心还负责完成数据的汇总统计及上报。3、铁道部行包管理系统：主要负责对影响全路生产的基础数据进行管理及维护，完成全路行包运输生产数据的汇总处理、统计分析等。行包营运管理信息系统的目标是：建设覆盖全路所有行包受理站的计算机网络，实现铁路客运行包运输过程的全程追踪，为铁路行包管理提供决策支持，向社会提供信息服务，全面提高行包运输的服务质量。2.6 铁路办公信息系统铁路办公信息系统是利用先进的计算机技术和网络通信技术，以铁道部机关办公信息系统为核心，将各业务信息系统集成在同一平台上互通互联，建成高质量、高效率的全路统一的综合办公信息系统。2.7行车安全综合监控管理信息系统(SMIS)行车安全综合监控管理信息系统(Integrated vehicle Safety monitoring management information system-SMIS)是采用先进的计算机网络技术，建设行车安全信息网络，搭建安全监测数据传输平台；坚持技术创新和体制创新相结合，建立安全监控管理中心和适应新形势的行车安全管理体制；统一信息渠道，实现各种安全监测信息的自动采集、传输与集成以及监测数据的集中管理和资源共享；开发完整的电子化安全监控管理信息服务应用；建成集监测、控制和管理决策为一体的行车安全监控管理信息系统。3.智能铁路交通系统的作用1)列车运营管理集成化，列车运行控制、检测和诊断智能化。在安全数据共享基础上的安全评估决策体系，使铁路具有快速响应能力的防灾、救援、决策和指挥信息系统。2) 建立综合调度指挥系统，实现运输、机务、电务等相关资源的综合利用，以便充分挖掘基础设施的潜力，增强市场竞争力，提高决策质量和效率，防止全局性事故，保障各业务子系统的协调运行。3)提供基于图像识别技术的智能化平交道口监控和车站监控系统，以保障列车运行的安全，防止铁路与其他相关运输系统的冲突。4)为旅客提供详尽的信息查询服务、客票电子交易服务及导航服务等，辅助旅客制定出行决策，以及提供相关信息在车站及车上的传输、显示等。5)为货主提供与货运资源相关的实