丰台西站排风作业优化方案设计与实现

温守强，徐嫣，吴东升，温斌宾，丁正刚

(1.中国铁路北京局集团有限公司 运输部，北京 100860； 2.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； 3.中国铁路北京局集团有限公司 丰台西站，北京 100070)

丰台西站位于北京市丰台区，属于路网型编组站，是华北地区的重要枢纽，担负着本地区及华东、中原、东北等地区车流终到解体、中转、编组出发等车流组织任务[1]。2015年丰台西站成为中国铁路北京局集团有限公司(以下简称“北京局集团公司”)首个采用编组站综合自动化系统(Synthetic Automation of Marshalling Yard，SAM)的编组站，运输效率显著提升，日办理出入车最高可达近30 000车，日均解编能力可达17 000车。SAM系统是由行车作业、调车作业、货车信息管理三大自动化设备组成的系统，实现了编组站运输生产指挥的智能化、信息化和自动化[2-3]。目前，SAM系统已在包括丰台西站在内的多个大中型编组站推广和应用，其技术和装备水平先进，使得编组站的运输效率大幅提升，保障了编组站的生产效率[4]。

在编组站日常生产作业过程中，SAM系统主要面向的是作业指令编制和执行，以获取到的数据信息为依据编制各项作业计划，按需进行作业计划的调整，并实现统计报表的自动生成与上传。但SAM系统目前在信息共享、作业单据电子化传递等方面仍有较大的提升优化空间，如需进一步加强与现场作业人员的信息互馈功能，简化信息传递流程，细化对作业人员的分工管理，完善编组站内生产作业的信息统计。为进一步完善SAM系统，改进系统在排风作业过程中电子化传递方面的缺陷，北京局集团公司丰台西站联合中国铁道科学院集团有限公司电子计算技术研究所，从SAM系统运用情况出发，结合丰台西站现场作业实际，针对SAM系统排风作业信息互馈能力薄弱的问题，改进了排风作业模块，结合移动作业手持终端进行应用，可以实现SAM系统排风作业模块与排风作业人员间的信息实时传递，简化传统排风作业中作业通知单的繁琐传递流程，有效提升编组站的运输组织水平。

1 列车排风作业现状及需求

1.1 现状分析

列车排风作业是列车解体前的必要作业，在列车到达编组站到达场后，与货检、列检等作业同步进行，需要排风制动员依据排风作业单，到达解体列车指定位置依次进行放风和拉风作业，将制动风管内的气体完全排尽，列车才能进一步进行解体作业，排风作业的顺利完成直接影响到调车作业计划的顺利执行，其效率水平的提升将有助于提升车站的运输组织效率。排风作业计划是排风制动员进行排风作业的具体依据，通常以纸质通知单的形式传递给现场作业人员，为实现排风作业通知单的传递，需要排风制动员往返于作业现场和值班室亲自取送排风作业通知单，传递效率低下。目前丰台西站排风作业主要存在以下几点问题。

（1）作业人员劳动强度高，排风作业效率有待提高。受限于作业通知单的传递方式，排风作业人员每次领取到一张作业通知单，完成一列车的排风作业后，需要返回值班室领取下一列待排风列车的作业通知单，频繁往返于两地之间，徒增了作业人员的劳动强度，大量时间浪费在走路过程中，真正用于作业的时间被严重压缩，作业效率不高也造成了到达场整体的接车能力受限。此外，取作业通知单途中需横越线路时，也存在一定的安全隐患。

（2）缺少对排风作业的量化统计，不利于进行绩效评判和责任追溯。由于没有建立体系化的排风作业管理规范，且缺乏信息化的记录手段，目前排风作业的具体信息存在记录不准确或缺失的情况，如作业的开始时间、结束时间和作业人员信息等，车站难以对作业人员的工作量进行统计，也难以形成安全管理追溯制度。

（3）排风作业变更信息传递滞后，影响作业效率。当排风作业计划发生变更时，目前是通过对讲机的形式传递变更通知给排风作业人员，作业人员重新返回值班室领取作业通知单，再返回现场。若更新后的计划单传递不及时，排风作业人员已按照更新前作业通知单对需解体列车进行过排风操作，此时还需要依据更新后计划单进行二次作业，大大增加排风作业时间，同时加大了排风员的工作强度，影响列车的解体作业。

1.2 需求分析

基于对丰台西站排风作业现状分析，可知完善SAM系统排风模块功能、提高排风作业效率的关键在于提高作业通知单的传递效率。目前，在铁路专业内，信息无线化、电子化传递已在一些领域取得了成功的经验，如货运票据的电子化工程已初步实现，铁路站车客运信息无线交互系统已建设完成[5]，列车编组顺序表电子化传递系统已构建完成[6-7]，以上电子化实践均为研究提供了一定的借鉴意义和技术支撑。此外，除技术支撑外，完善SAM系统排风模块还需结合运输生产实际，依据铁路信息化、智能化建设规划展开设计。具体需求包括以下4个方面。

（1）作业通知电子化传递。有必要取消作业通知单纸质化的传递过程，改为无线通信网络的传递方式，依托手持机APP智能应用的开发，实现实时推送、更新排风计划详情功能，以便现场调车组作业人员及时获取信息进行排风作业。

（2）作业过程实时反馈。在改进作业通知单信息正向传递给作业人员的同时，需进一步加强现场排风作业人员的信息逆向反馈能力，通过手持机APP实现反馈作业开始、作业完成、报点等信息的功能。

（3）作业信息提示。为便于排风作业人员及时掌握计划详情及变动情况，尽快开展作业内容，需设置作业计划提示功能，以语音提示和弹窗的形式推送到作业人员手持终端。

（4）建立排风数据共享机制，开发统计分析功能。在完善SAM系统排风模块的同时，应着重注意相关规范和技术标准，充分考虑与车站作业相关的调度、列检、机务等系统的互联互通，保证运输生产信息在车站内部以及相关系统之间快速、准确地传递、共享，为系统的智能化、自动化、集约化提供数据支撑。同时利用SAM系统自身采集或收集的大数据信息，开发拓展运输生产指标、调机运用效率、计划兑现、车流预警、能力查定、人员工作量等统计分析功能，为生产及管理决策、绩效评定、安全管理追溯等提供记录参考[8]。

2 方案设计

2.1 解决方案

为解决丰台西站排风作业流程中存在的问题，提出充分利用丰台西已建成的无线通信网络基站，开发与SAM系统信息数据联通的APP应用，同时为排风作业员配备手持移动作业终端，在移动作业终端上安装APP，通过APP查询排风作业计划，进行排风作业的通知、反馈和联控，从而进一步规范排风作业，提升编组站岗位间互控水平，保障作业安全、提高工作效率、减少人员劳动强度。为实现目标，基于完善原SAM系统的思路，补强SAM系统排风作业功能模块，增加信息传输处理平台以及移动作业APP。排风计划信息交换通信系统构成如图1所示。

图1 排风计划信息交换通信系统构成Fig.1 Structure of exhaust plan information exchange communication system

移动作业终端通过站内无线网络访问信息传输处理平台，信息传输处理平台连接SAM系统排风作业模块，读取排风作业计划并转发数据，移动作业终端实时接收排风计划进行作业，移动作业终端报点信息通过原路回写SAM系统，解决排风作业人员在作业过程中接收排风计划和实时报点不方便等问题，为提高作业效率、确保作业人员人身安全提供技术支持。

2.2 流程设计

在上述解决方案条件下，排风作业流程可分为计划传递阶段、作业执行阶段和作业完成阶段，排风作业流程如图2所示。

图2 排风作业流程Fig.2 Procedure of exhaust operation

（1）计划传递阶段。SAM系统依据站存车情况、日班计划和阶段计划编制排风作业计划并传递给信息传输处理平台，平台对排风作业计划信息进行必要处理，按场别通过排风作业APP传递排风计划给不同场别的排风作业员；平台和APP在接收到排风作业计划后分别利用MD5算法生成校验码，核对两校验码，若校验码不一致还需SAM系统重新传递排风作业计划信息[9]。

（2）作业执行阶段。排风作业APP计划页面显示排风计划摘要信息，排风作业人员按照分工选择是否认领作业，认领成功后，APP将更新该排风作业计划的状态为已认领，并经信息传输处理平台，依据数据交换接口规范传输给SAM系统，SAM系统记录该排风作业的执行信息[10]。排风作业人员可对已认领的作业进行取消认领操作，取消认领成功后，APP将更新该排风作业计划的状态为待认领，经信息传输处理平台传输给SAM系统，SAM系统记录该排风作业的执行信息。

（3）作业完成阶段。排风作业人员在现场完成排风作业计划内容后，可以在APP上操作点击完成作业，APP将更新该排风作业计划的状态为已完成，经信息传输处理平台给SAM系统，SAM系统记录该排风作业的完成信息，接收APP的作业报点信息，排风作业完成。

3 系统功能

3.1 系统功能设计

完善后的SAM系统排风作业优化方案功能框架如图3所示，其主要包括SAM系统排风作业模块、信息传输处理平台、移动作业终端APP[11]。

图3 SAM系统排风作业优化方案功能框架Fig.3 Function framework of exhaust operation optimization scheme with SAM system

3.2 SAM系统排风作业模块

针对SAM系统排风作业模块进行了改造，增加排风计划编制、排风计划传递、排风作业统计分析和排风作业取消报点功能。

（1）排风作业计划编制。在传统人工编制基础上，开发了排风计划智能预编制功能，可以依据设定的计划编制原则，结合站场股道、列车编组等实际信息，经算法流程获取到排风预编计划，编制人员只需核对预编计划，针对部分计划内容修改即可，无需进行人工编制，节省了大量人工编制的时间。

（2）排风作业计划传递。SAM系统可以通过信息传输处理平台向移动作业终端正向传递排风作业计划详情，作为排风作业的参考依据。信息传输处理平台起到了中间桥梁作用，平台在收到计划信息后会进行一次MD5算法校验，APP在收到平台传输的计划信息后也会进行一次MD5算法校验，若两次MD5码不一致，说明数据在传输过程中发生了丢失或损坏，SAM系统需要重新传递排风计划信息。

（3）排风作业统计分析。移动作业终端的应用增强了作业人员向SAM系统传递信息的反馈能力，增加了SAM系统对反馈信息的记录、统计及分析功能，记录的信息包括每一排风作业计划的计划内容、开始时间、结束时间、作业人员信息以及执行过程中的状态变化信息，为编组站生产作业统计、人员绩效统计、作业质量分析等提供依据。

（4）排风作业取消报点。对于移动作业终端已完成报点的排风作业计划，可能因站存车情况变动等原因导致调车作业计划变更，此时在SAM系统客户端可以进行取消报点操作，并重新将更新后的排风作业计划传输至信息传输处理平台，平台依据变更信息及时传递给相应的作业人员移动作业终端上。

3.3 信息传输处理平台

信息传输处理平台作为排风计划信息传递的中转站，主要发挥数据转换、数据校验、数据异常处理的功能。

（1）数据转换。信息传输处理平台从SAM系统端和移动作业终端获取源数据时均要进行数据转换工作。基于相关接口规范和业务需求，数据转换的内容包括格式和类型转换、数据翻译、数据匹配、数据聚合以及其他复杂计算等，并满足后续数据传输和使用的需要。

（2）数据校验。由于数据源的数据质量有不可控性，所以必须要在信息传输处理平台中进行必要的数据校验工作。对于文件接口的数据检查，主要从接口数据的及时性、完整性和正确性3个方面进行检查，平台根据接收文件的时间、入库是否异常等角度进行分析；数据传输过程中由于网络等原因也可能造成数据丢失和损坏，通过校验传输前后的校验码，判断数据传输是否完整一致。

（3）数据异常处理。从SAM系统端和移动作业终端获取数据的过程中，由于处理环节较多，数据处理复杂，容易造成数据不一致的情况。针对传输过程中数据信息不一致或缺失的问题，需要SAM系统端补传相应的数据到信息传输处理平台，移动作业终端应用中的数据再做相应更正，以保障排风作业计划的正确性，减少作业返工。

3.4 移动作业终端

移动作业终端排风作业APP主要实现了用户管理和作业管理2大功能模块。

3.4.1 用户管理模块

用户管理模块用于对APP用户进行账户管理，包括用户登录、日志查询和用户信息查询功能。

（1）用户登录。可实现用户认证登录功能，在APP登录界面分别输入账号和密码即可进入系统界面。

（2）用户日志查询。每一用户可对涉及本用户的排风作业计划详情进行查询，包括排风计划内容变更、排风计划状态变更、排风计划完成作业等，为作业人员现场作业提供依据。

（3）用户信息查询。在APP应用中，可查看当前登录用户的身份信息，包括账号、用户名、岗位名、场别等，以便排风作业人员进行身份核对。

3.4.2 作业管理模块

作业管理模块用于实现排风作业信息化、电子化的需求功能，有效连接SAM系统和现场作业人员的移动作业终端设备，保障排风作业的效率。

（1）排风作业认领和取消认领。APP应用在接收到排风作业计划后，将每一排风计划的详细信息展示在页面中，排风作业员依据车站值班员的分工指令，选取对应的排风计划进行认领，即表示该计划已被认领，遵循一个计划只能由一个用户认领的原则设置卡控，其他排风作业员不可重复认领。在实际认领过程中，可能会出现错误认领的情况，导致实际作业人员无法认领该排风计划，因此，APP应用排风计划取消认领功能，以维持排风作业顺畅进行。

（2）排风作业完成和报点。排风作业员在完成排风作业后，通过APP应用可一键完成作业，APP同时向SAM系统发送作业报点，实现作业完成信息的实时传递，以便列车进行下一步解体作业。

（3）作业计划更新提示。作业计划更新提示主要用于调车作业计划发生变化的情景下，APP端可接收到来自于SAM系统的语音提示，提示内容具体包括更新的计划号、车次、更新内容等。

4 系统应用效果

目前，SAM系统排风作业模块已经完成开发，自2022年5月20日开始在丰台西站上线运行，经过不断查找系统应用中在编制计划和现场使用中存在的问题，逐一进行分析并研究出相应解决方法。现该系统应用安全稳定，已经在运输生产中发挥了积极的作用。SAM系统排风作业模块的使用也大大降低了排风作业人员的劳动强度，每班摘管次数大幅度减少，由原来每班摘管5 000余次锐减为1 000余次；每列平均排风作业时间由原来的30 min缩短为17 min，降幅43.3%，大大提高了到达场排风作业效率。

为准确掌握移动作业终端APP的实际应用状况，有序推进该系统应用的持续深入，对排风计划的利用率指标进行检测统计，排风计划利用率指标计算方式为

式中：ρ为排风计划利用率，%；SJ为实际使用移动作业终端中排风计划的列车数，列；SR为实际解体列车数，也是执行排风作业的次数，列。

统计2022年11月10日—2022年11月15日期间的数据，丰台西站到达Ⅰ场排风计划执行情况如表1所示，丰台西站到达Ⅱ场排风计划执行情况如表2所示。

表1 丰台西到达Ⅰ场排风计划执行情况Tab.1 Exhaust plan implementation of yard Ⅰ in Fengtaixi Station

表2 丰台西到达Ⅱ场排风计划执行情况Tab.2 Exhaust plan implementation of yard Ⅱ in Fengtaixi Station

从表1和表2中可知，统计期间排风计划利用率普遍在85%以上，不同班组的利用率有所差别，与每一班作业班组人员的作业习惯、班组长是否要求等因素有关，一些班组的利用率达到100%。具体地，丰台西到达Ⅰ场计划利用率96.1%，到达Ⅱ场计划利用率93.2%，全站整体计划利用率为94.7%，说明移动作业终端 APP认领、完成、报点的作业新方式已经被排风作业班组所接受。排风计划移动作业终端APP的投入使用，对改善排风作业现状起到了积极作用。

5 结束语

通过开发排风作业移动作业终端应用和构建排风计划信息传输处理平台，为排风移动作业终端提供安全可靠的信息传输通道，实现站内排风作业计划的电子化传递。从丰台西站试运行情况看，该系统可灵活适用于计划编制、作业下达、作业变更、作业报点等各类场景，有效减少了平均每一列车排风作业时间，有利于提升编组站接车能力和解体能力，同时也降低了编组场调车组和出发场列检人员的作业强度。目前系统运行平稳，下一步将继续改进系统技术方案，完善系统应用相关管理制度，该系统未来将有望完全替代既有的排风作业方式。