动车组运用调度指挥系统与功能设计

保鲁昆，刘文韬，朱 君

（1. 中国铁道科学研究院 通信信号研究所，北京 100081；2. 乌鲁木齐铁路局 乌鲁木齐西站，新疆 乌鲁木齐 830023）

截至2012年底，我国建成并且投入运营的客运专线里程达9356km，居世界第一位[1]。随着客运专线网络的逐渐形成，我国中高速动车组列车的开行范围和开行距离均呈现大幅度提高，特别是长距离跨局开行的动车组的增多，尤其在发生动车组运用调整时，动车组配属段(所)只能通过传真或电话方式才能了解到动车组的状态及其后续运用计划。同时，由于目前各铁路局动车组运用调度指挥系统软件功能不完善、数据格式不统一，不同铁路局系统间存在数据交换障碍。因此，需要加强调度员和动车段(所)动车组运用管理。

1 动车组调度指挥现状

通过对各铁路局调度所动车运用管理系统调研，以及和相关调度员开展座谈，目前动车组运用调度管理系统存在以下不足[2]。

（1）动车组运用计划编制自动化程度较低。调度所在编制动车组运用日班计划时，调度员首先通过传真或网络途径，接收该铁路局管辖范围内动车段(所)编制、担当的动车组运用计划信息；然后调度员再从中国铁路总公司信息交换网站获取跨铁路局动车组运用计划信息，最后经人工汇总形成该铁路局动车组运用日班计划再下发给基层站段。由于各铁路局上传的跨铁路局动车组运用日班计划信息格式不统一，需要调度员经过拷贝、粘贴并修改后才能使用，这样很容易出现错误。由于编制过程调度员人工作业较多，动车组运用计划数据缺乏统一格式标准，导致整个编制过程自动化程度不高，特别是当跨铁路局动车组运用计划出现调整时，由于更新不及时更容易产生错误，从而影响调度指挥工作。

（2）无周转图形式显示动车组运用计划和记录运用实绩。目前动车组运用日班计划多数以表格文字形式描述，表格文字形式不能形象直观地表达动车组运用的周转车站、周转接续时间及出入段地点，调度员无法直观地查看各动车组周转接续关系。另外，当动车组完成其担当的列车后无法以周转图的形式自动记录其运用实绩，动车组运用周转实绩需要调度员手工绘制。

（3）调度员对动车组运用状态和运用环境信息掌握不全。动车组运用状态和环境信息包括动车组所处位置的线路曲线、坡度、桥梁和隧道，风、雨、雪、地震和异物侵限等防灾设备的报警状态，以及动车组整备状态、检修进度、在线速度等，调度台缺少相应的终端进行复式显示。以上这些信息分别由不同的工种提供和维护，动车调度员需要通过电话或传真方式了解并且核实信息，不利于调度员对动车组的运用管理。

（4）动车组运用调整不够灵活。当动车组因故障或列车运行紊乱等情况无法正常执行动车组日班计划时，需要动车调度员、动车段(所)和列车调度员协同完成对动车组运用日班计划的调整。目前的调整方法是采用备用动车组替代方式，由于备用动车组数量有限，在发生大面积晚点或故障动车组增多时就会出现无备用动车组可用的局面，影响列车运行计划的正常执行。

2 动车组运用调度指挥系统设计

汇总调度员在动车组调度指挥实际工作中的各种业务需求，采用目前主流的面向服务的软件架构(Service-Oriented Architecture，SOA)设计思想，设计并开发了动车组运用调度指挥系统。动车组运用调度指挥系统逻辑架构如图1所示。

2.1 系统功能

动车组运用调度指挥系统由以下功能组成。

（1）应用功能：是指面向调度员的业务应用，包括计划编制、综合信息查询、计划调整、综合监视、打印和指标统计。

（2）统一登录与分屏管理功能：允许不同的调度员在统一登录界面登录不同的调度台，提供调度台终端分屏管理的功能。

（3）系统管理与日志记录功能：该模块对用户身份及安全登录认证进行管理，并且能够对用户的操作进行记录。

（4）数据交换功能：动车组运用调度指挥系统通过信息共享平台获取需要的计划和动态数据，也通过该共享平台将动车组运用的相关数据提供给其他系统。

2.2 系统适应性

图1 动车组运用调度指挥系统逻辑架构图

由于各调度工种的工作内容和调度台间的管辖范围需要经常调整，系统在设计时充分考虑了其适应性，可以将不同的功能模块配置给不同的调度工种，也可以随时调整不同调度台间的管辖范围。另外，系统采用 SOA 架构降低了各功能模块之间的耦合度，当用户需求发生变化时系统开发人员能够及时响应用户的需求，降低用户等待时间。

2.3 系统扩展性

（1）横向扩展：系统在横向上允许管理人员配置多个动车组运用管理调度台，并且其管辖范围可以任意调整。

（2）纵向扩展：系统在纵向上能够与基层站段和中国铁路总公司的动车组运用管理系统充分衔接，实现计划的接收、编制和下达，还可以与相邻铁路局实现动车组运用计划的交换。

3 动车组运用调度指挥系统功能设计

3.1 系统模块划分

根据调度员日常工作需要，将动车组运用调度指挥系统分为日班计划编制、综合信息查询、综合监视、人工调整动车组运用计划、打印和指标统计、系统日志6个功能模块。

3.2 系统功能设计

3.2.1 动车组运用日班计划编制模块

动车组运用日班计划编制模块分为调度所和动车段(所)2个部分。动车段(所)首先根据列车运行日班计划编制该铁路局担当的动车组运用计划，编制完成后发送到调度所；调度所接收到该铁路局担当动车组运用计划后，进行冲突检查、修改和确认操作，然后调度所再主动从中国铁路总公司 FTP 网站获取跨铁路局动车组运用计划。由于各铁路局提供的数据格式不统一，系统提供了可以直接读取并且自动筛选出该铁路局需要的动车组运用计划的功能，开发出友好界面供调度员手工输入使用，并对输入内容能够自动校核。

当调度所编制完成动车组运用计划后，系统能够对所有计划进行接续车站是否一致、接续时间是否符合车站作业标准、动车组运用时间和里程是否满足修程修制的检查[3]。对编制完成的动车组运用计划，系统可以全部生成 Excel 报表，也可以只生成跨铁路局列车的动车组运用计划；根据编制完成的动车组运用计划，系统还可以自动生成调度命令，供调度员下达至基层站段使用。

动车组运用日班计划编制模块最突出的特点是对动车组运用计划的数据格式进行统一标准化，实现了动车段(所)与调度所之间计划数据信息的无缝衔接，提供了便利的编辑修改和冲突检查功能；同时，导出的数据能够被其他系统或铁路局直接使用。

3.2.2 综合信息查询模块

综合信息查询模块通过信息共享平台从动车段(所)、客运段、机务段、调度监督、安全防灾、CTC 等子系统接收相关数据，以表格或周转图的方式显示，供调度员使用。在表格界面中，调度员可以查看动车组运用相关计划、动车组当前状态、动车组履历等。在周转图界面中，调度员可以查看列车运行调整计划和动车组运用计划。调度员可以在周转图界面中通过输入车次查询担当该车次的动车组编号、司机姓名、机械师信息，也可以通过输入动车组编号查询该动车组担当的所有列车及出入段车站。通过表格和周转图界面，调度员可以全面了解动车组运用相关计划和动车组当前位置与状态数据。

3.2.3 综合监视模块

综合监视模块能够从动车组运用周转图、接触网供电状态、行车监视、维修与防灾、地理信息系统5个维度全面监视动车组的运用环境和状态。

动车组运用周转图监视子模块以航空线的形式显示动车组的接续关系，构成了动车组从出段到入段的完整运用过程，调度员从该图中可以直观看到动车组当前的在线位置、动车组担当内容及相关作业。

接触网供电状态监视子模块以图形形式再现了线路区段内供电臂是否带电和开关状态。行车监视子模块复视了区间和车站各种信号设备的占用状态，并且显示列车的早晚点信息。维修与防灾监视子模块可以在线路平纵断面图相应的公里标处显示风、雨、雪、地震、异物的防灾报警，施工和维修信息。通过把以上3种信息上、中、下叠加显示，采用公里标大致对齐的方式，调度员可以清晰地了解到动车组运行时所处的天空、地面环境及其自身状态。

地理信息系统监视子模块包含线路位置与走向，线路附近的医院、公安、维修基地、动车基地等信息，在地图上附加列车运行位置、列车车次、早晚点时分和列车运行速度等信息。此外，在地理信息系统监视子模块还可以对重点列车设置监视，系统界面将随着重点列车的位置变化而变化。

通过将以上5个监视子系统在多屏幕上合理配置，实现了动车组运行环境的三维立体综合监视，为应急调度指挥提供了充足的信息。动车组运用综合监视界面如图2所示。

3.2.4 人工调整动车组运用计划

当发生列车运行调整时，动车组运用计划调整子模块能够自动接收列车运行调整计划，并且以表格和周转图的形式显示列车运行调整计划和动车组运用计划，动车组运用计划显示和调整界面如图3所示。在接收到列车运行调整计划后，系统自动校验动车组运用计划，如果存在动车组运用冲突，系统会通过声音提示调度员，并且在图形界面中以突出颜色显示，调度员可以在上部的图形界面中进行人工调整动车组运用计划，也可以通过下部的表格界面调整动车组运用计划，其中表格和图形任一方调整，其他一方数据将随之发生变化。

动车运用周转图界面中调整的方式主要包括以下方式。

（1）更换动车组：可以在列车的始发或终到站更换动车组，也可以在列车运行的中间站或区间更换动车组，更换动车组后该交路后续车次的担当动车组也随即发生变化。

图2 动车组运用综合监视界面

图3 动车组运用计划显示和调整界面

（2）变更动车组出入段计划：在周转图界面中通过添加、删除出入段图标实现动车组出入段计划的变更。

（3）变更接续关系：系统提供了添加、删除和交换接续关系以实现变更动车组运用计划的功能，便于实现动车组运用计划的灵活调整。

（4）变更动车组在站作业类型：可以在系统的图形界面中变更动车组的在站作业类型，包括排污、上水等。

调整完成后，系统提供冲突自动检测功能，如果存在冲突则继续提示调度员进行调整，直至没有冲突或调度员忽略该报警为止。同时，针对调整内容系统将自动生成动车组调整的调度命令，经过调度员检查修改后即可以下达，节省了调度员人工输入的时间[4-5]。

3.2.5 打印和指标统计

针对动车组运用周转图记录的动车组运用实

绩，系统提供了打印功能，在打印时可以设置纸张大小、方向和标题大小与位置。按照不同的统计维度，系统提供了对动车组运用各项指标进行统计的功能。统计维度主要包括动车段(所)、动车组型号、不同时间段；统计指标主要包括平均运用里程，最大、最小运用里程，平均运用时间，最长、最短运用时间，平均担当列车数，最多、最少担当列车数。统计指标能够根据用户需求生成 Excel 报表，用户也可以选择生成不同格式形状的直观图形报表。

3.2.6 系统日志

系统日志模块记录了调度员使用过程中的主要操作内容和操作步骤，以及一些错误信息。利用日志系统所记录的信息可以为系统排错，优化系统的性能；或者根据这些信息调整系统的操作行为。根据日志信息可以还原出调度员对动车组运用计划调整的时间、调整的方案、调整的内容，在出现责任事故时为责任认定提供依据。

4 结束语

有效的动车组运用管理，不仅可以提高运输效率，还可以最大程度地节约运输成本。动车组运用调度指挥系统不仅可以满足调度员对动车组运用管理日常工作的基本需求，还丰富了调度员对动车组运用环境信息的掌握，为动车组的优化运用创造了良好条件。目前该系统已经开发完成，正处于上线使用前的调试优化阶段，上线后将根据用户需求继续优化和完善系统功能。

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[1]中国经济网. 全国铁路工作会议召开[EB/OL]. (2013-01-17)[2013-09-08]. http://www.chnrailway. com/news/20130117/0117431831. html.

[2]张 峰，胡纪青. 动车组调度指挥的现状及对策研究[J]. 铁道运输与经济，2010，32(4)：41-44.

[3]聂 磊. 高速铁路列车运行调整优化理论与方法[D]. 北京：北京交通大学，1999.

[4]赵 鹏. 高速铁路动车组和乘务员运用的研究[D]. 北京：北京交通大学，1998.

[5]王 莹. 动车组运用计划和乘务计划的优化方法研究[D]. 北京：北京交通大学，2009.