现代铁路运输调度指挥体系的研究

腾 涛，刘志明

（1.武汉铁路局，湖北 武汉 430071；2.中国铁道科学研究院 通信信号研究所，北京 100081）

目前，我国铁路客运专线与高速铁路建设正处于黄金机遇期，京津城际铁路，石太、合宁等客运专线，郑西、武广高速铁路的开通运营，标志着我国铁路已经进入了高速时代。因此，确保客运专线与高速铁路高效、安全运行，不仅需要高性能、高质量的基础设备，而且需要先进的运输组织与管理技术，建立适应客运专线运输组织的调度指挥体系是目前迫切需要抓紧研究的课题。

1 现代铁路运输调度组织体系及架构

与国外铁路相比，我国铁路具有线路长、运行密度高、开行方案复杂、客货共线运输等一系列特点，客运专线网络与既有线网络在枢纽、大型车站和端点站等区域与既有线关联密切，尤其是始发站与动车段间的走行线路，由于受地形等因素限制，很难做到无干扰立体化运行。此外，为方便旅客出行，减少旅客换乘，通常会采用动车组跨线运行模式，这将为我国铁路的运输组织和调度指挥带来全新的挑战。

1.1 铁路调度组织机构设置的原则及方案

1.1.1 设置原则

（1）提高运输效率。能够实现对运输市场的快速响应，满足特殊运输的实时需求，满足事故与故障情况下的应急指挥与快速响应。

（2）统一运力资源。满足网络化运输的需要，充分体现全路一盘棋的管理理念，确保全路各种运力资源始终处于可管理、可监视、可控制状态，确保全路运输的畅通。

（3）满足管理需要。随着我国铁路的快速发展，其运输管理与组织方式也将逐步向高效化、科学化的现代管理体制方向发展，调度指挥机构将提升原有的调度指挥功能，将传统的监视、控制中心转变为综合路网管理中心，办理铁路运输生产的各项相关业务。

1.1.2 设置方案

（1）调度机构设置。根据以上原则，铁路调度组织机构按照3层架构设置，包括铁道部调度中心、区域调度中心和基层站段调度，如图1所示。

铁道部调度中心根据国家和铁道部有关指令，组织全路运输生产计划和基本运行图的编制，安排重要生产任务，处置重大突发事件，监视、协调全路运输生产，必要时接管区域调度中心的调度指挥工作。

区域调度中心接受铁道部调度中心的领导，负责管辖范围内的高速铁路、客运专线、城际铁路和既有线的调度指挥。按照铁道部调度中心的指令和基本运行图编制组织运输的实时运行图，制定本区域的实施计划，并按计划组织、控制、监视列车运行，及时处置各类运行异常情况，管理各类维修作业，组织事故救援和抢险，特殊情况下下达行车管制命令；汇总、统计、分析、上报各类运输指标。

图1 铁路调度组织机构设置示意图

基层站段调度包括车站、动车段(所)、维修(段、所)和乘务基地(所)，接收区域调度中心(铁道部调度中心)的指挥和控制，按照调度命令办理各类作业。基层站段调度拥有最高级别的优先控制权，特殊情况下直接办理本站作业。

（2）区域调度中心设置方案分析。区域调度中心是铁路调度指挥的主要实施单位，其管辖范围可以参考以下两种方案。

第一种方案是以干线为主兼顾枢纽的模式(干线模式)，即一条客运专线从始发站到终点站统一归属一个区域调度中心管理。由于客运专线和高速铁路采用高速动车组，在理论上具有足够长的动车组交路，客运列车全部按图行车，不存在铁路局间交接列车数量的限制，传统运输组织模式下的局间分界口已不具有实际意义，仅仅是管辖范围的分界线。在这种情况下，该方案有利于每条客运专线本身的运输组织和调度指挥，区域调度中心可以集中实现对客运专线全线的集中调度，统一指挥，协调各调度台间的工作，在处理运输过程中出现的问题时能做到快速响应，还能够对全线运力资源进行统一调度，提高运输效率和服务质量。

第二种方案是以枢纽为主兼顾干线的模式(枢纽模式)，由于客运专线(高速铁路)的运输干扰主要来自枢纽及端点站，跨线运输及动车组出入动车段(所)的作业主要发生在这些区域，同时也是客运专线之间、客运专线与既有线之间的交汇处，而且常常共用一个车站，以枢纽为主的方案便于对枢纽内各车站的调度指挥。

不同方案模式下客运专线的行车调度业务流程如图2所示。在干线模式下，由于全线归属一个区域中心管理，列车运行的协调只需要在调度台之间进行；在枢纽模式下，由于线路归属于不同的区域中心控制，列车运行的协调需要在调度台之间、区域调度中心之间进行，必要时还需要通过铁道部调度中心进行协调，其调度业务流程明显较干线模式复杂。

图2 不同方案模式客运专线的行车调度业务流程

不同方案模式下大站(枢纽)的调度业务流程如图3所示。在干线模式下，由于大站(枢纽)由不同客运专线车场组成，各车站隶属于不同的区域调度中心，运行的协调会涉及区域调度中心之间、车站与区域调度中心之间、车站的不同车场之间。在枢纽模式下，车站全部隶属于一个区域调度中心，其运输组织与协调相对干线模式要简单得多。

通过以上分析可以看出，两种方案各有优缺点，最佳解决方案需要通过对铁路运输的目的与需求进行分析确定，包括管理体制、区域经济发展、运输能力最大化、运输安全保证、运输效益分配等一系列问题。既有线铁路局间分界口的主要作用是对局间车流进行协调与控制，这主要是针对接发货物列车(空车)；而客运专线主要是开行动车组列车，不存在协调与控制的问题。因此，建议客运专线的区域调度中心采用以区域为主、兼顾干线的方式，其管辖范围按区域控制中心的管界划分，同时调度体系及响应系统具备动态调整的能力，可以根据生产力布局和铁道部管理的需要进行实时调整。

在现阶段，区域调度中心可与所在地既有铁路局调度系统进行整合，完成对已开通客运专线和既有线的调度指挥，并兼顾未来扩展的能力，同时应抓紧细化研究区域调度中心的布局与管辖范围。

图3 不同方案模式大站(枢纽)的调度业务流程

1.2 其他调度机构设置方案

1.2.1 车站调度

对于大型车站的管理，各国均采取了不同的方式，主要取决于运输组织与管理的需要。德国的大型车站基本上纳入区域调度所实行集中控制与管理；日本则采用立体结构区分不同的公司与线路，以减少彼此间的干扰。目前，我国铁路客运专线的大型车站通常由几个车场组成，并且基本上是平面布局，虽然各车场相对比较独立，但依然存在咽喉区共用等一系列问题，造成各车场间的相互干扰。根据客运专线运输生产的实际需要，在大型车站设置车站调度，在区域调度中心的统一领导下，负责大型车站的调度指挥。

车站调度应隶属于一个区域调度中心，并接受区域调度中心的领导，进入本站管辖范围的所有列车均由车站调度控制，驶出本站管辖范围的列车交给相应的区域调度中心(所、台、车站)控制。

大型车站设车站调度、车站值班员，由车站调度统一指挥。凡划分车场的车站，车场间接发列(调)车进路互有关联的行车事项，由车站调度统一指挥。大型车站有关行车人员必须执行车站列车调度员的命令、服从指挥。

1.2.2 动车基地(段、所)调度

动车组出入动车基地(段、所)是客运专线运输组织的重要环节，动车组在时间、数量、性能等方面必须满足列车运行计划、动车组交路计划和乘务出乘计划的需求，才能确保客运专线的正常运输秩序。

根据目前的规划方案，在北京、上海、武汉和广州建设动车组维修基地，在其他地点建设若干动车运用所，动车基地所在地列车开行密度高，对动车组出入基地(段、所)的时间有非常严格的要求，尤其是在高峰运行时段。因此，必须加强对动车组出入基地(段、所)的调度指挥，实现动车组列车的平稳、有序运行，提升客运专线的服务水平。

在通常情况下，动车基地所在地包括数个大型客运站办理列车始发和终到作业，动车组出入段作业频繁，且由于线路环境的限制，动车组在车站与动车基地间的走行往往需要借助既有线，由此会带来调度指挥系统间更多的协调问题。

图4 北京铁路枢纽示意图

图4为北京铁路枢纽示意图，北京动车段负责向北京西站、北京南站和北京站等提供动车组，分别承担京广、京沪、京沈、哈大线和京津、京石、京唐城际铁路等的运输任务。目前，除北京南站与北京动车段之间可以采用动车组的专用走行线外，北京西站、北京站至北京动车段的走行均需通过既有线完成，如北京动车段—白堡盆—广安门—北京西站，北京南站—北京站等。

在动车基地(段、所)设立动车运用调度，作为客运专线调度所动车运用调度的延伸，负责处理动车组在车站与动车基地间的行车指挥。

1.2.3 维修段(所)调度

维修段(所)调度负责制定维修计划和施工要点，通过网络上报客运专线调度所维修调度，并按照批复的维修计划和运行调度下达的施工命令组织施工，维修作业流程如图5所示。

2 现代铁路调度指挥系统的基本构思与架构分析

纵观国外高速铁路运输组织与调度指挥体系的发展趋势，以传统的监控中心方式构建的铁路调度指挥系统已经不能满足现代铁路的高速、高效、高安全运行的需要，日本、德国、西班牙等国家的高速铁路调度中心均对计划编制、行车指挥、能源管理、车辆管理、安全监控和维修监控等功能进行了高度集成，将以监控为主的调度中心转变为集营销管理、开行方案与运输计划编制、运输过程控制和运输结果统计分析为一体的现代化铁路网综合管理中心。

2.1 基本构思

（1）构建以服务为导向的现代化铁路调度指挥体系，以现代铁路高速度、高密度、高安全、高品质为依托，及时满足客货运输需要的综合型路网运营管理体系。

（2）铁路运输调度体系由客货运营销、路网运行管理与控制、运输数据统计分析3个层次组成，各层次紧密配合、协同工作。

（3）根据运输能力与市场需求制定客货营销策略并组织实施，通过与路网运行管理与控制协调，实时确定对用户的响应时间，提高对市场需求的反应速度，根据运输统计分析结果，调整营销策略。

（4）根据市场营销计划、客货流预测和铁路运输能力，编制列车开行方案和基本运行图，组织运行计划的实施，实现路网运营管理与控制。按照运行计划监视、控制列车的运行，根据运输需求和列车运行情况，及时进行运营调整，保证铁路列车的正常运行秩序，确保运输安全与正点，对列车运行效果进行统计分析，与客货营销相互协调，对用户的需求及时做出响应。

（5）加强运输统计与分析，为运输结算、优化营销策略、提高运输效率、降低运营成本提供决策依据。

2.2 架构分析

目前，在既有调度指挥系统架构中，如图6所示，行车过程可分为调度指挥域、进路控制域和列车控制域，每部分由不同的系统完成，其中调度指挥域采用调度指挥系统(TDCS)，进路控制域采用计算机联锁系统(Interlocking)，列车控制域采用列车控制系统(CTCS)，各域之间虽有关联但彼此相互独立，调度指挥及调整策略不能得到及时响应。

图5 维修作业流程示意图

在客运专线中采用调度集中系统后，可将调度指挥域与进路控制域整合成一个域，进路控制系统可以对调度计划调整做出及时响应，从而大大改善了系统性能。客运专线调度及行车控制架构如图7所示，采用调度集中系统后，行车指挥过程中的列车进路控制效率得到了提高。但上述结构并非最佳方案，其主要原因是客运专线的站间距离较长，一般可达到30～50km，列车在区间运行所需要的时间远远大于在车站进行作业(进站、发车、通过、折返等)所需要的时间，只有实现列车在区间运行的实时调整，才能充分利用列车在区间运行的附加时分，实现对列车运行的及时调整，形成高度集成的客运专线调度及行车控制架构，如图8所示。

图6 既有线调度及行车控制架构

图7 客运专线调度及行车控制架构

3 结束语

为充分发挥高速铁路的运输效率，确保运输生产的安全，必须在高质量的线路、车辆、通信信号和牵引供电设施的基础上，建立现代化的运输调度指挥体系及构建高效率的调度指挥系统。从我国铁路的全局出发，从铁路未来发展的战略角度出发，从铁路运输与管理的本质出发，构建一个科学的、合理的、高效的、灵活的现代铁路运输调度指挥体系，遵循“路网完整性与调度指挥统一性”的原则，充分满足铁路运输需求及未来发展的需要，满足铁路运力资源科学合理调配的需要。