• 查询稿件
  • 获取最新论文
  • 知晓行业信息
官方微信 欢迎关注

中国铁路运输调度指挥平台实践与深化研究

刘俊

刘俊. 中国铁路运输调度指挥平台实践与深化研究[J]. 铁路计算机应用, 2024, 33(11): 79-84. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.11.14
引用本文: 刘俊. 中国铁路运输调度指挥平台实践与深化研究[J]. 铁路计算机应用, 2024, 33(11): 79-84. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.11.14
LIU Jun. Practice and exploration of China railway transportation dispatching and command platform[J]. Railway Computer Application, 2024, 33(11): 79-84. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.11.14
Citation: LIU Jun. Practice and exploration of China railway transportation dispatching and command platform[J]. Railway Computer Application, 2024, 33(11): 79-84. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2024.11.14

中国铁路运输调度指挥平台实践与深化研究

基金项目: 中国国家铁路集团有限公司科技研究开发计划课题(P2023X012)
详细信息
    作者简介:

    刘 俊,正高级工程师

  • 中图分类号: U292 : TP39

Practice and exploration of China railway transportation dispatching and command platform

  • 摘要:

    随着信息技术的发展,新一代铁路运输调度系统应运而生。文章介绍中国铁路运输调度指挥平台的建设原则和“1+3+N”应用体系;提出强化数据集中、业务集中、公共服务,以及继承发展、分步实施的实施策略;阐明指挥平台具体实践内容,包括搭建平台门户、打造数据中台、构建业务中台、研发客运调度应用等;指出该指挥平台建设的相关启示。研究结果对铁路运输调度指挥高质量发展具有重要意义。

    Abstract:

    With the development of information technology, a new generation of railway transportation dispatching system has emerged. This paper introduced the construction principles and "1+3+N" application system of China's railway transportation dispatching and command platform, and proposed implementation strategies to strengthen data centralization, business centralization, public services, as well as inheritance and development, and step-by-step implementation. It elaborated on the specific practical content of this command platform, including building a platform portal, creating a data middle platform, and building a business middle platform, and developing passenger dispatching applications, etc., pointed out the relevant inspirations for the construction of the command platform. The research results are of great significance for the high-quality development of railway transportation dispatching and command.

  • 铁路运输调度指挥是铁路运输组织的关键环节,对于保障运输安全、组织客货运输、保证重点运输、提高客货服务质量、完成生产经营任务、提高运输企业效益具有重要作用[1]。调度指挥作为铁路日常运输组织的中枢,通过调度计划编制,实现客货运需求与运力资源的合理匹配,并在计划执行过程中进行有效管控,通过执行情况反馈,进一步分析评价,形成“需求感知—计划编制—过程控制—执行反馈—分析评价”的闭环,具有面向运输生产全过程管理的特点[1-2]。在这一过程中,调度指挥系统需要与外部客货运、机车车辆、控制等专业进行信息交互,感知客货运市场需求、生产资源运用情况、生产作业动态等,同时在调度指挥系统内部,中国国家铁路集团有限公司(简称:国铁集团)、铁路局集团公司、运输站段三级调度通过计划下达与反馈进行交互,各层级中各专业调度通过协同办公形成有效的联动机制,编制高效可行的各专业调度计划[2]

    随着大数据、互联网、人工智能、超级计算等新技术的发展,铁路运输调度涌现出业务与科技创新融合的新需求,迫切需要推动建设集运输全要素全过程动态感知、科学化精准化指挥决策、自适应自动化作业管控、快速化高效化应急处置、精细化差异化分析评估为一体的中国铁路运输调度指挥平台(简称:指挥平台),以科技赋能调度现代化高质量发展[3]。指挥平台的建设对于推进铁路运输调度信息应用技术创新,推进运输调度管理系统统型,进一步提升铁路运输调度指挥业务数字化、智能化水平,强化三级调度指挥体系,夯实调度指挥工作高质量发展基础具有重要意义。

    遵循“统一规划、统一标准、统一平台”的信息化建设总体方针,满足统一集中部署、信息化治理、网络安全、自主可控等要求。依据运输调度指挥业务需求,充分考虑业务特点及系统集成方式,遵循以下原则进行指挥平台建设:

    (1)保持铁路网完整及调度集中统一指挥。根据客货运量、设备设施状态、列车运行情况、环境等因素,集中统一调整路网运力资源,满足运输需求,充分发挥各类资源的运输能力和路网的网络效应,实现调度集中统一指挥。

    (2)统一调度指挥核心作业流程。规范调度各专业工种作业流程,明确关键作业完成时间、输出内容标准,实现信息采集、计划编制与调整、计划下达与执行监控、效率/效益分析评价等核心作业过程的标准化。

    (3)实现数据集中存储,应用集中部署。建立数据标准,明确数据质量要求,实现运输调度数据在国铁集团集中;构建调度业务主题数据域,支撑各项应用;建立统一的运输调度数字化模型,实现对各类计划结构化描述与一元化管理,支撑信息共享、互联互通;基于云原生微服务架构,建立服务接口标准,倡导技术交流,促进开发协作。

    (4)统一基础数据维护与发布。按照统一维护、多点应用的原则,实现站段、线路、编组计划、基本运行图、铁路网、列车运行监控装置(LKJ)等基础数据的统一维护与发布;按照一人一账户原则,统一三级调度指挥人员及管理人员账号权限,逐级授权,降低平台日常维护的工作量和复杂度。

    基于指挥平台建设原则,以“市场需求—能力供给—调度组织—效能评价”为牵引,以“全国铁路(简称:全路)一张网、三级一张图、全程一条线、跨局一台车”为建设理念,构建安全卡控一体化、计划编制一体化、效率效益分析一体化的指挥平台[3],有效支撑运输调度工作高质量发展,促进全铁路运输效率效益整体提升。

    面向调度指挥业务需求,按照“平台+应用”原则设计,采用“双活”架构,打造指挥平台“1+3+N”应用体系,国铁集团主数据中心 1 级部署,新建调度集中数据中台和调度指挥业务中台,实现全路统一的调度基础数据集中维护、业务数据集中处理、公共服务集中发布等 3 个集中,支撑车流计划调度、客运调度、货运物流调度、施工管理、机辆调度、工电供调度、运输统计分析、安全基础管理、调度应急指挥等9个应用实现。

    指挥平台按照《“十四五”铁路网络安全和信息化规划》要求,结合调度集中统一指挥原则,采取国铁集团主数据中心 1 级部署方式,同时在铁路局集团公司部署应急缓存及信息交换前置服务器,指挥平台各应用在内部服务网统一安全域运行,实现调度系统由两级分散部署向一级集中转变。指挥平台按照接口标准接入车机工电辆供各专业数据,与相关系统按照总对总和铁路局集团公司2种模式进行数据交互,逐步形成云(主数据中心)、边(铁路局集团公司数据中心)、端(应用终端)结合的应用部署体系。指挥平台部署架构如图1所示。

    图  1  中国铁路运输调度指挥平台部署架构

    调度集中数据中台、调度指挥业务中台,强化调度内部各层级数据共享,以及与客、货、车、机、工、电、辆等各专业系统信息交互,实现全路调度基础数据集中维护、业务数据集中处理、公共服务集中发布。

    (1)全路调度基础数据集中维护。整合既有调度系统内的基础数据,建立数据关联,加强完整性设计,保证基础数据的整体性和一致性;扩充基础数据范围,将相关调规、行规、技规、作业标准、站线能力等纳入基础数据体系,并进行路网数字化建模,完善调度相关基础数据。

    (2)业务数据集中处理。实现列车、车辆、机车、动车、司机等主要运输对象运用规则、计划、轨迹全运用生命周期信息管理,为调度集中统一指挥全过程提供全链数据支撑。

    (3)公共服务集中发布。包括安全卡控一体化服务、计划编制一体化服务、效率效益分析一体化服务以及基础服务。安全卡控一体化服务,通过运输规则和调度指令的全面数字化,实现计划编制及执行环节的安全卡控和预警。计划编制一体化服务,纵向实现国铁集团、铁路局集团公司、站段三级计划协同编制,横向实现货运工作计划、列车工作计划、机车车辆工作计划、施工计划的一体化编制,并根据运输实际对计划进行动态调整。效率/效益分析一体化服务,构建效率/效益分析实时评价模型,围绕运输效率、线网能力、开行效益等,对计划编制质量、计划执行效果进行即时评价。基础服务,实现调度命令统一管理、计划编制一体化协同、能力利用综合分析、列车运行图综合查询等。

    全面推进全路车流管理、调度应急指挥等应用系统建设并融合改造,重构迁移客运调度、货运调度、机辆调度、工电供调度、运输统计分析等系统,优化统型施工管理系统,研发新建调度安全基础管理等系统,按照国产化替代和统型要求,构建车流计划调度、客运调度、货运物流调度、施工管理、机辆调度、工电供调度、运输统计分析、安全基础管理、调度应急指挥等 9 个主要应用。

    通过构建数据中台,汇集全路运输调度各环节数据,包括调度内部各层级、各专业数据共享,以及与现车系统、中国铁路12306互联网售票系统、中国铁路95306货运电子商务系统、客运管控平台、货运管控平台、机务运安系统等外部各专业系统信息交互,强化运输调度数据在国铁集团集中。

    面向调度指挥全过程各环节,覆盖三级调度各工种业务,聚焦计划编制、执行、调整以及评价各业务场景,按照微服务理念,搭建业务中台,实现业务服务。

    公共服务包括:安全卡控一体化服务,计划编制一体化服务,效率效益分析一体化服务,基础服务,通过业务中台,强化业务集中,并提供上述公共服务,支撑指挥平台功能应用。

    指挥平台是调度指挥领域的一级信息系统,涵盖除控制系统以外的所有调度信息系统功能。指挥平台采用微服务云原生架构搭建,既有的各专业调度信息系统,将通过融合改造、重构迁移、新建研发等方式,按照指挥平台技术规范进行升级,相关应用纳入指挥平台运行。

    (1)对于高速铁路智能综合调度系统[4]、调度应急指挥系统[5]等采用微服务云原生架构研发的应用,通过融合改造方式纳入指挥平台。

    (2)对于运输调度管理系统5.0等基于传统技术架构已进行功能升级的应用,包括全路车流管理系统、货运调度、机辆调度、工电供调度、运输统计分析等,通过重构迁移方式纳入指挥平台。

    (3)对于施工管理等多年未进行统一升级的应用,采用新建研发的方式,在指挥平台中新建施工管理应用。

    指挥平台建设遵循国铁集团国产化替代要求,通过新建数据中台和业务中台、推进既有应用改造迁移实现应用集中、提升系统效果的建设路线,按照数据集中、应用集中、一体化提升三阶段分步实施。

    一期初步构建调度集中数据中台和调度指挥业务中台。二期推进应用集中部署工作,通过融合改造、重构迁移、新建研发等方式,实现指挥平台主要功能应用,在铁路局集团公司开展应用试点。三期分区域推进各专业调度系统在各铁路局集团公司的建设实施,并进行安全卡控一体化、计划编制一体化、效率效益分析一体化功能提升,完成指挥平台全路实施。

    门户框架为指挥平台各模块和功能提供统一基础运行环境服务、用户管理服务、权限管理服务、应用安全防护。同时,按照行车、客调、货调、施工、机辆、工电、安全等模块,实现分专业调度工种的辅助决策。通过全路运输生产各要素和运输调度指挥各环节的信息汇集,实现各业务域的实时监控报警、重点提示、历史峰值创新、历史信息展示、趋势预警等,为国铁集团、铁路局集团公司和站段各级调度提供透明、全面、综合、详细的调度相关信息,并提供调度生产指挥辅助决策支持。具体来说,包括铁路网运行综合情况、客货运情况、特种货物运输情况、集装箱运输情况、快运行包情况、运输日况等统计与展示。

    基于统一的Pass平台技术架构,构建数据中台,如图2所示。汇集全路运输调度各环节数据,包括调度内部各层级、各专业数据共享,以及与调度系统外部各专业信息交互,实现列车、机车、货车车辆、分界口、施工维修、调度安全等10个主题数据域,支撑指挥平台各专业应用的建设;为了强化数据存储与处理能力,构建数据库集群,存储运输规则、计划、基础数据等结构化数据,以及调度命令、设备采集信息等非结构化数据,实现数据的高效存储和快速访问,提高数据的容错能力和安全性。通过数据中台的建设,实现调度指挥三级信息透明,实现列车、车辆、机车、动车、司机等主要运输对象规则、计划、轨迹全运用生命周期信息管理,为调度集中统一指挥全过程提供全链数据支撑,为调度指挥智能化夯实大数据基础。

    图  2  中国铁路运输调度指挥平台数据中台

    初步实施业务中台,打造应用底座,实现了统一基础数据维护、调度命令三级贯通、日(轮廓)计划精细化编制等应用。

    在调度基础数据统一维护与发布应用中,实现了服务全网调度指挥的路网示意图应用,包括车站、车场以及区间线路,形成全铁路行车节点拓扑结构“一张网”。实现了铁路固定行车设备建模,抽象化地描述路网及沿线行车设备的拓扑关联结构与运用属性。实现了全铁路范围内的按局别的编组计划数字化维护,实现了面向主要干线、分界口、列车一条线管理的全程运行图应用。

    建立覆盖国铁集团、铁路局集团公司、站段三级的调度命令管理平台,通过对命令类型、号段、模板、受令处所等进行管理,实现命令流程定制化、自动化生成,受令单位自动识别,并根据开行调整方案自动生成命令申请内容,实现对命令内容冲突检测,命令发布流程状态自动监控[6]。通过命令基础维护、命令编制管理、命令审批管理、命令安全卡控、命令发布管理,对命令拟写、审核、会签、发布、签收、转发进行全流程管理和各层级一体化贯通。

    分界口日(轮廓)计划编制按照三级一体、数据集中的模式进行协同编制,国铁集团负责运输决策和计划编制,铁路局集团公司负责全铁路日计划编制、数据收集和执行情况反馈,站段级负责执行情况反馈。对国铁集团分界口轮廓计划、铁路局集团公司日班计划协同编制与执行进行全过程管理,包括计划编制、计划下达、计划执行、计划调整、动态监控报警与执行评价。

    搭建国铁集团级计划协同编制平台[7],贯通运输能力、货运需求、调度计划和评价分析等环节的信息衔接,形成生产主任、货运、机车、施工、行调、车流等岗位计划协同编制机制,对全铁路车流进行精细化管理,并对运输态势进行精准化预测,支撑面向运输全过程一体化、各岗位协同工作闭环管理。

    形成国铁集团级计划与铁路局集团公司级计划联动和信息交互机制,铁路局集团公司上报精细化计划数据,国铁集团进行调整审批后下发至铁路局集团公司,铁路局集团公司依据国铁集团计划对后续班计划、阶段计划进行调整,实时同步至国铁,为国铁集团计划调整提供决策支持,实现上下两级计划一体化编制,提升国铁集团对全路车流精细化掌握水平以及计划编制与调整效率。

    针对铁路局集团公司、站计划协同编制,通过对分界口接入车流预测推演和管内车站待发车上报,掌握管内空重车流变化和编组站车流出入情况,在各个编组站集中生成取送计划、管内配空计划和交口列车开行计划,对车站的所有车辆进行精准管理和运用,根据车流分布和调机能力自动安排车站作业计划,并以数据流的方式实现计划编制流程的铁路局集团公司、站联动和交互。

    客运调度应用在功能上进行了提升。在方案管理方面,通过一条贯穿全程的客车运行线,直观显示旅客列车的经由线、经由铁路局集团公司、径路、时刻、股道等信息,并关联客车开行规律、编组信息、交路情况,为客运调度指挥提供全程数据支撑。在命令管理方面,依托业务中台支撑,纵向打破一个命令通过两个系统传输的现状,实现了调度命令在同一系统的三级流转以及站段向车间转发命令;横向实现各业务处室的审会签工作,同时,实现调度命令命令内容完整性、逻辑关系校验、客票系统比对校验等多维安全卡控。在临客管理方面,支持多种格式的时刻表导入和时刻的自由拼接。在计划管理方面,增加了与基本图和昨日计划比对、交路接续关系时刻股道冲突检查、车底编组校验,确保了日计划准确性;实现与调度集中系统、客车运行安全监控系统的动态交互,列车调度员通过列车运行图可以直接查看“三乘”信息;实现票额调整自动生成甩挂命令提醒,避免错办。

    客运调度应用打通了与客票、客管、运安、动车组管理信息系统、客车管理信息系统系统接口,使用新理念、新技术构建了客运调度数据应用体系和数据管理体系,通过建立全路客运列车开行计划库,首次实现对全路旅客列车的全程全生命周期管理,新增的客调命令自动拟写、客运计划自动编制功能纵向贯通国铁集团、铁路局集团公司、站段三级,横向联动调度、运输、客运、车辆等各专业,为全面提升客运调度工作质量提供了有力的科技支撑。

    通过指挥平台建设,打造运输生产一体化的作业平台,需要针对铁路局集团公司相关专业系统实施建设,有针对性的进行顶层设计和规划,从业务和技术等方面进行协调,实现多方合作、统筹项目推进和技术保障,稳步开展试点和实施。按照统一领导、统一规划、统一实施的原则推进指挥平台建设,强化平台建设领导组织,推进有组织的研发、有组织的试点、有组织的实施。

    统筹全铁路调度信息化建设单位,成立指挥平台联合研发团队,结合指挥平台的建设任务和各自研发优势,组建专项工作组,形成工作合力、高效推进,落实统一建设标准,形成统一软件版本。同时,与外部各单位做好协调,各铁路局集团公司负责平台实施组织、业务规范、铁路局集团公司运行环境和实施资金保障等方面工作。

    指挥平台建设将在铁路局集团公司采用国产化设备进行边缘应急备用部署,铁路局集团公司需要做好平台备用部署的软硬件环境资源准备,通过分阶段有针对性的进行精准设计,控制好基础软硬件资源规模,加快促进铁路局集团公司实施项目的立项和适度的经费保障。

    指挥平台通过跨层级、跨专业、跨系统的数据共享与业务协同,连接各个业务环节、优化各类运输资源配置。确保数据的完整性、准确性和时效性,通过数据共享、业务协同的一体化验证,以及各类调度指挥决策的精准化验证,发现潜在问题,评估方案优劣,不断迭代优化,降低实际操作中的风险和不确定性,有效地提升系统的运行效率,确保调度决策的科学性和准确性。

    围绕信息自动获取、态势智能预测、计划一体化自动编制、命令自动生成、安全自动卡控、指标智能统计等关键调度指挥能力建设,深化与铁路12306互联网售票系统、中国铁路95306货运电子商务系统市场需求数据、编图系统列车运行参数的共享融合,加强车流自动推算、空车自动配空、故障自动识别、应急自动调整、调度安全风险防控等关键技术攻关[8]

    基于指挥平台建设原则,打造指挥平台“1+3+N”应用体系,实现1级部署、3个集中和9大应用。围绕指挥平台建设,提出强化数据集中、业务集中、公共服务,与继承发展、分步实施的实施策略。针对搭建平台门户、打造数据中台、构建业务中台三方面,阐述指挥平台具体实践及效果,并提出实践相关启示。未来,指挥平台将助力提升调度指挥与各专业协同作业效能、铁路路网运输能力供给,打造世界一流的现代化运输指挥信息体系,支撑运输调度通过科技赋能、数据赋智,落实率先实现铁路现代化的战略要求。

  • 图  1   中国铁路运输调度指挥平台部署架构

    图  2   中国铁路运输调度指挥平台数据中台

  • [1] 刘 俊. 现代化中国铁路运输调度保障体系深化研究[J]. 中国铁路,2023(8):1-7.
    [2] 李 军,赵世超,王 斌,等. 面向铁路运输生产全过程的智能综合调度系统方案研究[J]. 铁道运输与经济,2023,45(1):23-29.
    [3] 刘 俊. 中国铁路运输调度指挥平台总体架构研究[J]. 铁路计算机应用,2023,32(8):52-56.
    [4] 张宏杰,冯小芳,孔庆玮. 京张高铁智能综合调度系统方案设计研究[J]. 中国铁路,2022(4):14-20.
    [5] 牛 剑,冯小芳,刘 俊. 铁路调度应急指挥系统总体方案研究[J]. 铁道运输与经济,2020,42(6):6-11.
    [6] 孔庆玮,苗 茁,冯小芳,等. 基于知识图谱的高速铁路客运调度命令闭环管理方案研究[J]. 铁道运输与经济,2023,45(10):89-98. DOI: 10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2023.10.12.
    [7] 孔庆玮,冯小芳,韩 宇,等. 面向铁路运输生产全过程的列车工作计划协同编制方案研究[J]. 铁路计算机应用,2021,30(9):16-21.
    [8] 田 锐,赵 飞. 高速铁路智能调度系统功能架构及关键技术探讨[J]. 铁道运输与经济,2022,44(5):52-56,78. DOI: 10.16668/j.cnki.issn.1003-1421.2022.05.09.
图(2)
计量
  • 文章访问数:  86
  • HTML全文浏览量:  23
  • PDF下载量:  41
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-19
  • 刊出日期:  2024-11-24

目录

/

返回文章
返回