高速铁路综合运输计划协同编制方案研究

冯小芳

FENG Xiaofang

（中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081)

(Institute of Computing Science， China Academy of Railway Sciences Corporation Limited， Beijing 100081， China)

高速铁路客流的迅速增长和出行需求的网络时空复杂性给运输生产组织带来了更大的挑战，使得高速铁路综合运输计划的编制变得更为重要[1]。目前我国高速铁路运输计划主要包括列车运行计划(运行图)、动车组运用计划、客运乘务计划、车站作业计划等，各类运输计划分散在计划调、列调、动车调、供电调、施工维修、高速铁路司机调等不同系统之间进行编制，存在人工作业量大且缺乏数据融合和安全卡控手段等问题[2]。为充分发挥综合运输计划编制在整个运输生产过程中的牵引作用，实现旅客智能出行、铁路智能运输，在铁路智能运输调度研究的基础上，提出高速铁路综合运输计划协同编制方案，以全面提升安全生产、运营管理、客运服务的现代化水平。

1 高速铁路综合运输计划编制业务分析

高速铁路综合运输计划主要包括列车运行计划(运行图)、动车组运用计划、乘务员运用计划、车站作业计划等，各个计划既相互独立又相互关联，并通过相互配合、相互协调共同完成列车运行组织任务[3]。高速铁路综合运输计划编制是将分散在各个专业编制的包括列车开行、车辆运用、动车交路、乘务等运输计划进行共同综合编制，各专业协同管理。

1.1 高速铁路综合运输计划编制业务范围

高速铁路综合运输计划编制包含列车运行图编制、列车开行方案编制、日班计划编制、计划兑现反馈与趋势分析等阶段，高速铁路综合运输计划编制业务范围如图1 所示。

（1）列车运行图编制：结合线路能力、运输需求和经营能力，编制基本铁路列车运行图，规定各车次列车在每个车站的到达和出发(或通过)时刻及在区间的运行时间和列车在车站的停站时间及机车交路、列车重量和长度等，编制日常图、高峰图、周末图等运行图，形成基本运输计划。基本运输计划主要包含基本列车运行计划、基本编组计划、基本机车交路计划、基本三乘计划等。

（2）列车开行方案编制：在基本运输计划的基础上，通过客票销售信息、客流分析、客流预测等渠道，获取动态需求，确定列车开行方案。包含列车运行区段调整、列车加开停运、车底运用、车辆检修等相关方案的制定。

（3）日班计划编制：包含列车开行日计划、车底交路日计划、车底运用日计划、施工维修日计划、三乘计划等相关编制和动态调整，还包含次日综合运输计划编制落成和发布。

（4）作业计划编制：基于客运日班计划，结合站场设备设施状态，编制站段生产作业计划，包括列车到发计划、上水吸污计划、乘务作业计划、动车作业计划等。

（5）计划兑现反馈及趋势分析：收集站段作业计划的执行实际和执行状态反馈，进行计划兑现反馈和运输效率效益趋势分析，反馈到列车运行图编制环节，分析列车运行图编制的合理性和精益性，从而提高列车运行图编制水平。

图1 高速铁路综合运输计划编制业务范围Fig.1 Business scope of high-speed railway comprehensive transportation plan preparation

1.2 高速铁路综合运输计划编制业务流程

高速铁路综合运输计划编制纵向包含中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)、铁路局集团公司、站段(基地所)等3 级，横向涉及铁路局集团公司之间数据交换，高速铁路综合运输计划业务流程如图2 所示。

（1）基本运输计划编制。目前采用基于区域协同的高速铁路列车运行图编制思路，将整个高速铁路网划分成若干个区域子网，在子网内以繁忙干线为基础，以旅客满意度最高、能力利用最优为目标来编制满能力列车运行图[4-5]。列车运行图编制基于各区域的路网能力和客流情况，对整个高速铁路网进行短途列车运行线链接变为长途运行线。编制基本运输计划，包括基本列车运行计划、基本动车组交路计划、基本车辆分配计划和基本乘务计划等。列车运行图编制完成后，发布基本运输计划，实现基本运输计划与综合调度系统及其他客运相关的系统等进行数据共享。

（2）运输综合计划编制。综合计划编制以列车运行计划为基础，结合基本动车组交路计划和施工维修计划等，形成图定列车开行计划，并协同安排车底运用计划和确认三乘计划信息，编制图定列车开行计划。根据临客申请，编制临客开行计划。调度部门根据图定列车和临客列车开行计划，编制客运工作计划，并关联站段的上水、吸污计划，形成站段作业计划，同时发布给各相关站段，转发至站段、动车所及车间。

（3）开行方案调整。客运部门根据客运售票分析、客流预测分析等掌握旅客运输需求，提出客运加开停运调整申请，并与车辆部门进行车底交路确认，确认审批后生成客运开行调整方案。涉及跨局列车的开行调整方案需提交国铁集团公司申请批准[6]。国铁集团公司批准反馈调度命令后，自动生成临客开行方案并发布给相关单位。

（4）车底编组管理。以基本动车组车底交路计划为基础，实时关联动车组状态信息、修程修志信息，结合动车组检修计划，对动车组交路变更申请进行定员、车型等相关参数的安全卡控，提出合理的车底变更申请，提交相关部门进行审批变更，落成车底变更命令的同时形成车底运用计划，并关联到运输综合计划编制，发布给相关的部门和站段。

（5）动态调整计划。次日综合计划下达完成后，针对临时的列车开行、车型编组、交路、值乘调整等，进行动态调整计划编制，并将动态调整计划下达给相关的单位和部门。

图2 高速铁路综合运输计划业务流程图Fig.2 Business flow of high-speed railway comprehensive transportation plan

2 高速铁路综合运输计划协同编制方案

高速铁路综合运输计划编制是指基于对运输需求、设施设备状态、所处环境状态、生产动态的实时自动获取，实现客运列车运行计划、动车组运用计划、乘务计划和车站作业计划的一体化编制，计划的自动下达，执行过程的动态监控，以及生产效率和运输效益的自动评价，包括基本图、开行方案、开行计划、站段作业计划编制等客运生产全过程，还包含了动态调整、计划执行与趋势分析等一体化闭环管理编制。综合主要表现在各专业协同和融合的情况下，贯穿需求获取到计划执行的运输生产全过程的管理，提出高铁综合运输计划横向各个专业、纵向各个环节协同编制的方案。

2.1 构建高速铁路综合运输计划协同管理平台

通过构建高速铁路综合运输计划协同管理平台，实现运输计划闭环、专业作业协同、生产信息互融，确保相关专业系统有效协作、计划流程贯通。综合运输计划协同管理平台分为统一资源描述、信息动态采集、业务流程卡控、综合监控冲突检测等4 个层级，高速铁路综合运输计划协同管理平台总体结构图如图3 所示。

图3 高速铁路综合运输计划协同管理平台总体结构图Fig.3 Overall structure of collaborative management platform for high-speed railway comprehensive transportation plan

（1）统一资源描述。该层由铁路数据服务平台提供基础支撑，主数据类信息主要包括提供固定设施、移动设备、物资设备、运输产品、人员机构等，运输专业信息提供动态采集车底运用、车型编组等数据，还包括采集视频、音频、天气、安全报警等相关环境数据。统一资源描述层根据各相关业自身的业务需求划分专业数据应用，包括调度数据应用、客运数据应用、动车数据应用、工电供数据应用等，为数据共享和融合提供基础支撑。

（2）信息动态采集。该层根据相关业务领域化分为调度计划域、基本能力规划域、客运营销开行决策域、施工维修域、车站值乘域、动车组管理域、综合视频监控域等，各相关专业系统内部的业务处理在各自的业务处理域内完成。相关业务域之间的运输生产信息通过构建运输生产信息库进行实时动态传递，实现各业务域之间的数据共享交换。

（3）业务流程卡控。该层包含业务规则定义、业务流程管理定制、协同消息定制、冲突校验定义及安全检查等。业务流程定义和管理为综合计划协同编制提供流程引擎和冲突规则处理，为业务流程协同提供技术支撑。

（4）综合监控冲突检测。该层包含运输计划综合展示、冲突提醒冲突推送、运输指标统计分析、运输综合监督、重点揭示管理、评价考核等，实现运输计划协同编制过程中的全面盯控和综合展示及动态考核评价。运输计划协同管理平台在统一资源描述和信息动态采集之上，通过流程卡控实现一体化平台协同管理和编制，通过与各业务领域系统业务流程的互控与信息交互，实现统一运输计划、运输资源实时发布，实现运输作业的统一协调管理。

2.2 高速铁路综合运输计划协同编制

基于构建的综合运输计划协同管理平台，将列车运行图编制系统、智能综合调度系统、客票客营管理平台、综合维修管理系统、机务管理系统、客运站段生产管控与旅客服务平台、动车组管理系统等各系统及平台协同管理，实现高速铁路综合运输计划协同编制。综合运输计划编制以列车开行计划为核心，统领施工维修计划、动车交路计划、车底运用计划、站段作业计划、三乘计划，覆盖运输生产全过程形成有机整体，形成高速铁路综合运输计划协同编制图如图4 所示。

图4 高速铁路综合运输计划协同编制图Fig.4 Collaborative preparation flow of high-speed railway comprehensive transportation plan

（1）编制列车开行计划。以列车运行基本计划为核心，形成图定列车运行计划，包括列车车次、运行轨迹、经由客运站、时刻表和基本车型定员等要素。列车开行计划协同编制主要针对临客停运、加开等场景，涉及国铁集团、铁路局、站段三级协同过程，在图定列车开行计划编制的基础上，各部门协同编制临客加开、停运和调整计划，进而形成完整的列车开行计划。

（2）编制动车交路计划。主要形成同一车底各运行车次的接续关系，担当交路的车底信息。结合基本交路信息和列车开行计划，设置列车开行规律和新旧交替启用日期，自动生成动车交路计划。动车交路计划结合列车运行计划中的动车运行轨迹、时刻表和客运营业站等信息并自动绑定列车运行线数据。通过导入和维护提前下达调度命令或下发的文电，形成临时加开或停运的动车交路计划。

（3）编制车底运用计划。根据列车开行计划和动车交路计划，推导编制车底运用计划，包含车底、车型定员等，与动车组运用状态进行校核，如需变更则提出变更申请，按照变更申请流程，编制车底变更命令，最后形成车底变更计划纳入统一的车底运用计划管理，并在交路计划的基础上完成车型、车号的绑定。结合不同的路网能力、客流需求、动车组类型等条件构建模型，对列车开行和动车组运用两者进行同步优化，对于提高运输能力、节约动车组运用具有重要实用价值[7]。

（4）编制三乘计划。三乘计划包含随车列车长、司机和机械师值乘计划，三乘计划编制是以乘务交路为基础，以值乘的高速列车运行区段及其到发点为依据，在满足乘务规章规定的各项作息时间标准的条件下，确定每天需值乘的交路方案和月度乘务排班计划，并满足交路数最少、交路接续最紧凑、动车组司机间休时间较均衡3 个目标[8]。三乘计划的编制可由动车段、动车所、机务段、客运段等相关岗位在收到下达列车开行计划后根据乘务交路基础数据、司机、机械师、列车长等基础数据，分别安排和分配对应的乘务信息，计划调度确认后为列车运行线绑定三乘信息，相关部门可实时掌握三乘信息。

（5）编制站段作业计划。站段作业计划主要包括为列车分配到发线，安排进出站以及车底调转进路等。根据列车开行计划、列车到达、出发班计划和阶段计划并结合调度命令，围绕按要求准点开车的目标，分阶段编制本站的到达计划、作业计划、出发计划，安排全站的到发线运用、调机运用和机车运用，指挥全站按计划完成生产任务，并将站段作业计划绑定到列车运行线上。一个车站的作业计划安排是否合理不仅影响本站的设施利用和客运服务质量，还可通过列车的传导作用在路网范围内产生影响[9]。

（6）编制施工维修计划。综合计划协同编制即实现计划编制一体化，自动平衡施工与运输的矛盾，实现施工维修月、日计划、周计划的编制审批管理。自动进行施工日计划与列车运行计划的冲突检查并进行自动提醒，针对施工影响范围、行车限制条件、限速影响等进行自动检测、关联卡控。

2.3 高速铁路综合运输计划闭环管理

高速铁路综合运输计划闭环管理分为计划编制、运输作业执行、计划动态调整3 部分，涵盖运输计划的编制、执行和调整环节，实现运输计划闭环、计划作业协同、作业实绩反馈等应用效果，高速铁路综合运输计划闭环管理如图5 所示。

图5 高速铁路综合运输计划闭环管理Fig.5 Close-loop management of high-speed railway comprehensive transportation plan

（1）计划编制。基于各专业信息互融，所有维修、机务、客运、车站作业工作都围绕着列车开行计划开展。通过平台可以获取运输需求信息，进而决策列车开行方案及加开停运申请，各业务依托于平台协同确认开行的列车运行时刻、列车车底分配和司机乘务分配等，最后审批落成综合运输计划，并发布给各相关单位。

（2）运输作业执行。计划下达后，监督列车开行实际，并跟踪列车运行轨迹，做出列车运行正晚点预测预警。同时监督各个站段作业计划的执行进度、预计完成时间等，与综合计划进行比对，主动感知列车运行异常状态。通过对客运列车动态定位、客运列车故障感知、列车运行状态监测、应急预警模型设计构建客运应急监测预警[10]，为计划动态调整提供支撑。

（3）计划动态调整。针对高速铁路列车运行调整复杂性高的特点，采用贪婪算法，建立列车到发时刻与进路同步优化的高速铁路列车运行调整模型等进行实时列车计划调整[11]。例如，遇应急情况或临时停运加开、车底运用变更请求时，各部门协同处置生成变更调度命令，同时落成动态调整计划。计划调整同时，所有工作都同步调整。

3 结束语

高速铁路运输综合计划协同编制方案研究是高速铁路运输调度指挥水平提升的关键，通过借鉴平台化服务理念，构建运输综合计划协同编制平台，纵向实现国铁集团公司、铁路局集团公司、站段与基地(段所)的信息资源优势互补、流程贯通，横向实现各专业协同联动，做到计划编制、执行和动态调整一体化全过程管理，以更好实现铁路智能运输、旅客智能出行，为全面提升安全生产、运营管理、客运服务的现代化水平提供技术支撑，并为探索中国高速铁路智能综合调度系统建设总体方案提供理论依据。