中国铁路运输调度指挥平台总体架构研究

刘 俊

（中国国家铁路集团有限公司，北京 100844）

铁路运输调度作为铁路日常运输组织的中枢，承担着持续保障铁路运输安全、提升服务质量、提高运输效率效益的重任。2023年，中国国家铁路集团有限公司（简称：国铁集团）调度工作会议要求构建现代化中国铁路调度信息技术体系，深化大数据、互联网、人工智能和超级计算等新技术在运输调度业务领域的应用。

铁路运输调度指挥工作是铁路运输生产的核心工作，实行分级管理、集中统一的指挥原则，组织结构包括国铁集团、铁路局集团公司和站段等三级。国铁集团设运输调度指挥中心，铁路局集团公司设调度所，运输站段设调度室，各级调度机构分别代表各级领导负责本级铁路运输指挥工作[1]。其中，国铁集团应用主要支撑调度人员掌握铁路路网整体运输情况、运力资源分布、制定轮廓计划，运输方案决策提供辅助支持；铁路局集团公司应用支撑调度人员掌握局管内运输情况，制定、下达调度计划并及时调整；站段应用主要支撑作业人员协同编制调度计划和组织执行。

调度计划为调度日（班）计划和阶段计划，调度日（班）计划是日常运输组织工作的基础，是一日（班）内的运输工作计划，包括国铁集团调度日计划和铁路局集团公司调度日（班）计划。国铁集团调度日（班）计划包括分界口列车交接计划、货运工作计划；铁路局集团公司调度日（班）计划包括货运工作计划、列车工作计划、机车车辆工作计划和施工日计划等。阶段计划是保证实现日（班）计划的行动计划[2]。

各国铁路在运输调度指挥方面分别形成了自己的系统，但由于各国铁路发展情况不同，相关系统的开发和使用情况也各有差异。目前，美国推广自主铁路运行控制管理系统，集调度、控制、通信和各种业务于一体的综合管理系统；日本正在推进铁路运行控制系统建设，从综合运行管理系统升级到新一代自律分散型列车运行管理系统，实现“高安全、优服务、快运维、低能耗”等目标；欧盟没有统一的调度系统，各国采用各自系统独立运营，其中，最具代表性的是德国铁路调度指挥系统和法国铁路调度指挥系统[3]。

我国铁路运输调度管理系统于2001年开始建设，经过5次大的升级改造，由最初的1.0版本逐步升级到如今的5.0版本，实现了由手工到电子化、信息化的不断发展，目前正朝着智能化方向迈进，力争实现全面感知、泛在互联、融合处理、主动学习及科学决策能力提升[4]。同时，伴随着铁路高质量发展的需要和科学技术的快速发展，对运输调度指挥系统建设有了更高、更新的需求。既有的铁路运输调度管理系统5.0缺乏面向运输生产全过程的数据架构顶层设计，不能很好地支撑调度人员及时、全面、准确地获取运输生产全过程各环节实时信息。为充分发挥全国铁路（简称：全路）“一张网”和集中统一调度指挥优势[5-6]，更好地服务铁路运输组织变革，亟需运用现代信息技术，实施铁路集中部署，建立新一代运输调度指挥系统（即：中国铁路运输调度指挥平台）。通过构建三级一体的中国铁路运输调度指挥平台，以“市场需求—能力供给—调度组织—效能评价”业务链为牵引，聚焦提质、增能、创效，通过安全卡控一体化、计划编制一体化、效率效益分析一体化，提升调度指挥与各专业协同作业效能，提升铁路路网运输能力供给，打造现代化的运输调度指挥信息体系，支撑运输调度专业通过科技赋能、数据赋智，率先实现铁路现代化的战略要求。

1 总体架构

按照《“十四五”国家信息化规划》，遵循“统一规划、统一标准、统一平台”的总体方针和信息化建设网络安全、自主可控、信息共享等要求，设计中国铁路运输调度指挥平台，总体架构如图1所示。

图1 中国铁路运输调度指挥平台总体架构

中国铁路运输调度指挥平台作为新一代中国铁路运输调度指挥系统，主要面向国铁集团、铁路局集团公司和站段等三级用户，为其提供一体化应用服务。该平台采用统一登陆认证、统一访问鉴权、统一应用门户和统一日志管理，依托一体化的铁路现代信息基础设施，支撑其各业务功能应用，同时，通过与中国铁路12306、95306、旅客服务与生产管控平台、货运生产作业与管控平台、车站系统[7]、机务运用安全管理信息系统等多个外部相关系统的数据共享，进一步提升铁路运输调度指挥业务数字化水平，为调度高质量发展夯实数据基础。

2 平台功能

2.1 安全卡控一体化

2.1.1 运输规章规则数字化

对基本运行图、基本机车周转图、编组计划、车流径路进行数字化管理；对《调度所管理工作细则》《车站行车工作细则》中能够指导具体生产作业的规则进行数字化；对涉及生产作业安全的站场、线路等基础设施进行数字化建模，准确识别其中涉及的逻辑关系和限制条件，作为风险提示和安全卡控的基础和依据。

2.1.2 计划编制环节安全卡控

在计划编制过程中，卡控数据的完整性、准确性、可行性和及时性，保证计划编制基础数据来源明确、无缺失，保证计划执行无风险、可兑现；对于重点掌握的旅客、特运、超限超重、挂有装载危险货物车辆等重点列车，自动生成其运行条件并实现自动卡控和提示；对于超限车禁止会车、停送电安全、计划的防止无电区、列车进路安全、施工安全、作业指令安全等情况进行预检查和仿真。

2.1.3 计划执行环节安全卡控

基于运输调度全要素全过程动态，整体地洞悉影响铁路路网畅通、运输效能、生产效率的各类风险，以数据应用服务体系为基础，从全局视角提升对铁路路网运行风险的发现识别、理解分析和响应处置能力。自动、实时、集中监控列车运行计划、停送电计划、股道运用计划、调车机运用计划等执行情况，对风险点进行识别和预判风险，辅助生成风险消解方案及其对应的调度命令，建立风险辅助消解机制。

2.2 计划编制一体化

纵向实现轮廓计划、日班计划、作业计划的三级计划协同编制，横向实现货运工作计划、客运列车工作计划、货运列车工作计划、机车车辆工作计划、施工计划的一体化编制。通过不断收集现场作业情况，自动形成实时/分阶段地执行计划进度，并对计划进行动态调整[8]。可从3个方面思考。

2.2.1 全路车流滚动式推算

根据计划的执行情况，实时掌握车辆分布并自动推演车流变化，根据车流变化情况实时生成调整计划或进行人工干预，形成车流推算和计划编制的滚动进行，从而实现车流均衡和计划编制精准高效[9]。

2.2.2 计划集中编制

国铁集团实现总体轮廓计划编制，负责向铁路局集团公司下达分界口计划、机车调整计划、装车轮廓计划；基于各专业作业计划预推基础上，实现货运工作计划、客运列车工作计划、货运列车工作计划、机车车辆工作计划、施工计划的集中统一编制，提高计划精细度与准确率，为实现调度集中统一指挥提供更加有效的支撑和服务。

2.2.3 计划自适应调整

通过计划仿真试验和实时感知计划执行兑现情况，能够预警、预判铁路路网运行的局部风险如编组站拥堵、区段通过能力不足、装卸困难站、车流不平衡、机车不足、客运站股道运用能力不足等情况；推演和发现铁路路网运行的区域风险如空车分布不平衡、区域集中装车到达等情况，根据感知到的风险点和计划兑现情况，自动生成决策并进行计划的自适应调整。

2.3 效率效益分析一体化

以提升全路整体效能为目标，在构建快速、精准的决策体系基础上，充分考虑运输、机具、人力资源均衡使用情况，以运输生产需求和营收支出为导向，综合评价计划质量、人工和移动/固定设备运用情况、需求满足情况和运输效益，形成效率效益指标的一体化即时分析和展示，支撑计划科学编制调整。从以下3个评价内容实施

2.3.1 完善效率效益评价指标体系

充分发挥大数据优势，从运输效率、铁路路网能力运用、列车开行效益、机辆运用效率、运输均衡性等视角，优化、完善多维度的效率效益指标体系，设计指标计算方法，为效率效益一体化分析建立基础。

2.3.2 计划编制中的动态评价

从运输效率、路网能力运用、列车开行效益、机辆使用成本、计划鲁棒性和计划局部偏移对整体影响程度等多个维度对计划进行评价，实时反馈计划的评价结果。分解计划编制的总体指标到各个阶段，监控阶段性兑现情况，对落后的指标进行综合分析并编制调整计划。同时监控计划执行偏移程度，实时进行风险指标反馈。

2.3.3 量化评价，绩效分析

根据实际生产情况计算效率效益指标，实现实时指标展示和定期评价分析。指标和实际生产数据同时纳入运输大数据体系，实现指标自动分析、问题辅助挖掘和风险辅助预判。

2.4 集中数据中台

通过建设集中数据中台，完善面向车、机、工、电、辆等不同专业视角的全息数据链，实现生产数据在调度系统内一点产生、统一融合处理、多维场景应用；实现铁路所有运输调度各环节数据汇集、调度内部各层级数据共享以及与各专业系统信息交互；实现列车、编组、司机、车辆、机车、动车、安全等主要运输对象和要素的规则、计划、轨迹全运用生命周期信息管理功能；实现面向国铁集团、铁路局集团公司不同主体业务维度调度数据的一体化管理；实现数据综合治理，服务调度指挥全过程数字化，支撑平台各项应用建设。

3 关键技术

3.1 运营维护一体化技术

通过构建运营维护一体化体系，有效地解决中国铁路运输调度指挥平台开放性和可维护性问题，构建完善的研发和运营维护全生命周期管理机制，实现平台应用监控智能化、应用运维自动化、运营维护管理流程化。

3.2 云原生微服务架构

通过信息动态采集与交互，实现国铁集团、铁路局集团公司及站段的三级的调度业务流程贯通。中国铁路运输调度指挥平台功能采用云原生微服务架构进行实现，建立统一的中国铁路运输调度指挥平台应用管理规范和服务，提高应用持续交付能力，降低新业务应用的建设成本和风险。同时，对其他相关业务领域提供列车工作计划、货运工作计划、站段作业计划等业务处理服务，通过负载均衡、流量控制、配置管理、日志集中管理等进行微服务基础支撑，实现运输资源实时发布与业务流程互控。

3.3 运输综合计划协同编制

以列车工作计划为统领，综合考虑机车车辆运用计划、货运工作计划、站段作业计划、施工维修计划等，形成有机整体[10]。所有作业工作都围绕着一部计划开展，所有工作都随计划变化进行同步调整，实现计划编制和调整、调度命令拟定下达的智能化、自动化，并通过信息共享实现工作协同。

4 实施策略

为加快建设中国铁路运输调度指挥平台，按照数据集中、应用集中、一体化提升的实施路径分阶段推进建设。

4.1 数据集中

在国铁集团主数据中心打造运输调度集中数据中台，服务三级信息透明，为调度集中统一指挥全过程提供全链条数据支撑，实现运输生产数字化。围绕铁路所有运输调度各环节数据汇集，平台内部各层级数据共享，实现多业务维度调度数据的一体化管理，支撑调度各专业应用的建设。

4.2 应用集中

开展应用集中建设，在国铁集团主数据中心开展集中部署，通过集中强化调度集中统一指挥。开展调度安全管控、调度应急指挥、全路车流信息管理、客运调度、货运调度、机辆调度、施工管理、运输统计分析及货运通道生产计划一体化编制等应用的建设。结合既有功能的服务对象、覆盖范围，以及新形势新背景下对新一代铁路运输调度指挥的需求，采取迁移、改造和重构相结合的方式，实现运输调度指挥应用集中。

4.3 一体化提升

在数据集中、应用集中的基础上，根据试点情况，完善安全卡控一体化、计划编制一体化、效率效益分析一体化功能。如支持获取计划执行监控、调整时实时/分阶段统计各站计划完成情况，显示完成进度，预判预警铁路路网运行的局部风险，推演和发现铁路路网运行的区域风险，支持根据感知到的风险点和计划兑现情况，自动生成决策并进行计划的自适应调整功能。有序推进全路实施工作，推动新一代中国铁路运输调度指挥系统全面建成。

5 结束语

国铁集团党组提出构建国铁“六个现代化体系”，包括现代化铁路基础设施体系、现代化铁路运输服务体系、现代化铁路科技创新体系、现代化铁路安全保障体系、现代化铁路经营管理体系、现代化铁路治理体系。铁路运输调度指挥担负着保障运输安全、组织客货运输、提高客货运服务质量等重要责任，提升铁路运输调度精细化、精益化、精准化指挥水平，构建新一代三级一体的中国铁路运输调度指挥平台具有重要意义。本文研究中国铁路运输调度指挥平台总体架构，围绕安全卡控一体化、计划编制一体化和效率效益分析一体化开展功能设计，并提出按照数据条中、应用条中和一体化提升的实施路径。本文研究结果，将对各级调度指挥人员在运输生产全过程动态感知、科学化和精准化指挥决策、自适应和自动化作业管控、快速化和高效化应急处置、精细化和差异化分析评估等方面提供强大的能力支撑，进而提高调度“保安全、提效率、增效益、优服务”的保障能力，推动铁路运输调度指挥高质量发展。