丁 昆

（北京全路通信信號研究設計院，北京 100073）

編組站綜合自動化系統(tǒng)（CIPS）已在成都北、武漢北、貴陽南編組站投入使用，其標志性功能是所有列車、調(diào)車進路均按計劃自動辦理執(zhí)行，不再需要值班員/信號員人工操作或確認，最大創(chuàng)新點是進路辦理的自動擇機/擇路，使列車/調(diào)車共存的進路全自動辦理達到了實用化程度，其中信息聯(lián)鎖技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。

1 信息聯(lián)鎖概念

信息聯(lián)鎖的概念從車站聯(lián)鎖技術(shù)延伸而來。

車站聯(lián)鎖的思想可理解為一種算法：以進路操作辦理為激勵，以車站的道岔、信號機和軌道電路表示信息作為開關(guān)量采集輸入，通過嚴謹、約束的邏輯運算，按進路規(guī)則形成相應的開關(guān)量輸出，驅(qū)動轉(zhuǎn)轍機并鎖閉在正確位置，驅(qū)動信號機開放指揮行車，保障機制貫穿于選路、進路鎖閉和進路解鎖的全過程。車站聯(lián)鎖的算法常用二進制組合/時序邏輯，或布爾代數(shù)邏輯運算，或邏輯運算語言，因此可稱為邏輯聯(lián)鎖。

同理，信息聯(lián)鎖技術(shù)是一種算法：以調(diào)度計劃為激勵，以進路狀態(tài)信息和生產(chǎn)狀態(tài)信息為輸入，通過嚴謹、約束的數(shù)學運算，按照生產(chǎn)的客觀規(guī)律輸出進路的操縱（始終端按鈕），驅(qū)動聯(lián)鎖裝置控制行車，保障機制貫穿于計劃創(chuàng)建、執(zhí)行和完成的全過程。信息聯(lián)鎖在邏輯聯(lián)鎖之上提供更高級、更智能和更廣泛的功能和安全架構(gòu)，參與運算的數(shù)值有時間、地點、資源、機車、現(xiàn)車和因果邏輯等信息，超出了以邏輯運算為主的傳統(tǒng)聯(lián)鎖。由于參與運算的數(shù)據(jù)量較大，運算更為復雜，通常需要一定規(guī)模的數(shù)據(jù)平臺和性能更高的信息處理平臺支撐。邏輯聯(lián)鎖屬于典型的工業(yè)自動化技術(shù)，信息聯(lián)鎖不僅需要過程控制技術(shù)的支撐，還需要結(jié)合信息處理技術(shù)的支持。

2 信息聯(lián)鎖實現(xiàn)

邏輯聯(lián)鎖中，進路是將站場零散孤立的道岔、軌道區(qū)段和信號機組織成嚴密、確切制約關(guān)系的邏輯鏈和主脈絡，通過這條關(guān)系鏈，聯(lián)鎖邏輯駕馭從進路誕生到消失的全過程。以6502繼電式聯(lián)鎖為例，選擇/執(zhí)行組的多條站場型網(wǎng)絡線，以進路為單位將相關(guān)的邏輯組合在一起，構(gòu)成鏈接關(guān)系。

同理，信息聯(lián)鎖也需要以某種規(guī)律、確切的鏈路形式固化相關(guān)的制約。以編組站為例，將信息聯(lián)鎖的實現(xiàn)可歸納為7條關(guān)系鏈，共同作用構(gòu)成約束網(wǎng)，進路按計劃自動執(zhí)行的全過程均受到來自不同鏈路的規(guī)范和限制。

2.1 生產(chǎn)流程

車站有不同的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，各個環(huán)節(jié)之間按照特定的生產(chǎn)工藝被聯(lián)系和組織在一起，這就是生產(chǎn)流程鏈。以編組站有調(diào)中轉(zhuǎn)為例，生產(chǎn)流程如圖1所示，每個環(huán)節(jié)還可展開和細化，例如其中接車環(huán)節(jié)的分層流程如圖2所示。此外還有無調(diào)中轉(zhuǎn)、貨運、車輛站/段修等其他生產(chǎn)工藝，構(gòu)成編組站生產(chǎn)工藝集合。生產(chǎn)流程反映了生產(chǎn)的規(guī)律，通常是必須嚴格執(zhí)行的剛性標準。生產(chǎn)流程鏈所要求的工藝順序和生產(chǎn)約束是信息聯(lián)鎖所要保障的第一鏈，從計劃創(chuàng)建開始直到執(zhí)行結(jié)束都必須受到管制。

流程鏈接的信息要素包括地點、時間、因果、機車和車輛，必須從這些信息的角度保障上下游工序?qū)樱鞒虉D中體現(xiàn)的生產(chǎn)順序和串/并聯(lián)要求，是信息聯(lián)鎖控制執(zhí)行的重要依據(jù)。受信息聯(lián)鎖嚴管下的進路自動辦理，不應該出現(xiàn)擇路或/和擇機不當而背離生產(chǎn)流程的冒險行為。

計劃創(chuàng)建、修改、取消、優(yōu)化和下達，以及計劃由人工決策或自動決策不屬于信息聯(lián)鎖范圍，但是從頭至尾保障不得安排和實施違背生產(chǎn)規(guī)律的計劃是信息聯(lián)鎖的重要職責。計劃是自動執(zhí)行的信息源頭，如果計劃階段沒有工作流程鏈保障，執(zhí)行階段將無法履行。

按照生產(chǎn)流程和工藝編制調(diào)度計劃是硬道理，但是沒有信息聯(lián)鎖參與的傳統(tǒng)調(diào)度計劃信息處理沒有強制手段，尤其按生產(chǎn)環(huán)節(jié)分平臺管理不同調(diào)度計劃模式也不具備流程鏈接核查條件，完全靠人在平臺之外遙相呼應維持計劃不違背生產(chǎn)流程，因此計劃間不同步、相互矛盾很常見。信息聯(lián)鎖的流程鏈約束機制保障了計劃的一致、完整和合規(guī)，使計劃間的間接關(guān)聯(lián)關(guān)系直接用流程鏈接綁在一起，這是計劃能夠按生產(chǎn)流程自動執(zhí)行的必要條件。

2.2 計劃排隊

同一個生產(chǎn)對象在不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的加工處理順序為流程鏈，不同生產(chǎn)對象在相同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的處理順序為計劃排隊鏈。

同環(huán)節(jié)的加工排隊根據(jù)資源可利用情況分為串行、平行和混合型，例如解體環(huán)節(jié)的單推單溜為串行，雙推單溜為并串行——并行預推串行溜放，雙推雙溜為平行，當具備并行條件時盡量采取并行作業(yè)，顯然可以提高工效。

無論串、并行均存在順序管理問題，計劃排隊的次序選擇屬于決策優(yōu)化問題，但是信息聯(lián)鎖必須按照計劃鏈管理其順序，并限制如下。

（1）始終保持執(zhí)行順序與計劃排隊順序相一致，不得違背。任何自動擇路或/和擇機不當而背離計劃排隊順序，均為信息聯(lián)鎖要阻止的冒險行為。

（2）作為可事先安排的排隊順序，可以根據(jù)需要在計劃層面隨時調(diào)整，但臨界點在未執(zhí)行前，一旦進入執(zhí)行程序，進入不可逆轉(zhuǎn)狀態(tài)，必須限制計劃排隊順序的再調(diào)整。

2.3 車流鏈接

圖1中解體環(huán)節(jié)與集結(jié)環(huán)節(jié)之間屬多對多關(guān)系，即每個解體對應多個集結(jié)，每個集結(jié)又對應多個解體，其間沒有簡單直接的因果關(guān)系，其內(nèi)涵是車輛交接，稱為車流鏈接。類似情況還有圖中未表述的解體與取送（編組站取送環(huán)節(jié)有交流、貨場、站/段修車等地點取送車作業(yè)）、取送與編組、取送與取送、無調(diào)中轉(zhuǎn)列車的減軸/補軸與發(fā)車等，這些生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間均存在現(xiàn)車交接而發(fā)生因果關(guān)系。

信息聯(lián)鎖抓住這個客觀規(guī)律，形成這樣一個機制：進路的辦理與使用自然伴隨現(xiàn)車的移動，凡是改變現(xiàn)車分布的計劃在被執(zhí)行前，均必須以當前實時現(xiàn)車為基礎，檢查執(zhí)行后所形成的現(xiàn)車與計劃現(xiàn)車絕對一致。如果不一致，說明其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)尚未完成，需等待直至一致后才可執(zhí)行，由此解決了流程鏈和計劃鏈無法表述的隱性工序鏈接問題。

更有意義的是，現(xiàn)車是各生產(chǎn)工序的產(chǎn)物，流通在各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間，從物流的角度，與流程鏈接和排隊鏈接暗中吻合；執(zhí)行過程中若違背流程鏈或排隊鏈，同時會導致車流鏈斷裂；車流鏈檢查作為通例構(gòu)成自動執(zhí)行的安全保障底線，可起到重復檢查和多重約束的作用。

傳統(tǒng)上計劃現(xiàn)車信息是調(diào)度計劃的組成部分，但是為了車流鏈檢查的需要，信息聯(lián)鎖需根據(jù)每一步執(zhí)行結(jié)果反饋，動態(tài)地維護實時現(xiàn)車信息，倘若實時現(xiàn)車更新不及時會影響其他環(huán)節(jié)的及時執(zhí)行。

2.4 機車鏈接

機車資源的合理運用是計劃決策的一部分，同一臺機車在不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)是串聯(lián)的，以推峰調(diào)車機為例，機車按調(diào)度計劃的順序安排周而復始地執(zhí)行推峰任務。信息聯(lián)鎖充分利用機車鏈接提供以下限制和安全保障。

（1）按機車鏈保障執(zhí)行順序與計劃順序相一致。

（2）保障同機車鏈的執(zhí)行過程為串行，上一個工序執(zhí)行結(jié)束，下一個工序才能開始。

（3）機車鏈接順序作為計劃可任意調(diào)整，但必須限制在未進入執(zhí)行程序之前。

（4）同機車鏈接下的進路保持物理上連續(xù)。

2.5 規(guī)章鏈接

為生產(chǎn)制定的一系列規(guī)章制度是保障生產(chǎn)安全和生產(chǎn)質(zhì)量的大綱，傳統(tǒng)上這些規(guī)章制度常以書面形式表述在各種標準和站細文本，用于規(guī)范運營人員的行為達到安全生產(chǎn)的目的。信息聯(lián)鎖中的規(guī)章鏈接,則是將這些規(guī)定變成算法中的約束規(guī)則，從技術(shù)上限制在計劃創(chuàng)建、調(diào)整和執(zhí)行中的違規(guī)行為。以編組站為例，常見的規(guī)章鏈接如下。

（1）隔離規(guī)則：危險品貨物在現(xiàn)車和列車編組中的限制。

（2）調(diào)車規(guī)則：特殊車輛/貨物的調(diào)車限制。

（3）編組規(guī)則：貨物列車編組的車流組織要求。

（4）編掛要求：列車牽引定數(shù)和車輛編組狀態(tài)的限制。

規(guī)章是調(diào)度計劃應遵守的“游戲規(guī)則”，信息聯(lián)鎖以規(guī)章鏈接構(gòu)成調(diào)度計劃的限制門檻和強制規(guī)范。如果沒有信息聯(lián)鎖的規(guī)章鏈接約束，調(diào)度計劃及其執(zhí)行過程中是否違章，只能憑借調(diào)度人員/運轉(zhuǎn)人員的責任心，其陰影總是揮之不去。

2.6 優(yōu)先順序

所謂計劃離不開生產(chǎn)進度的要求，即時間坐標。信息聯(lián)鎖參與規(guī)劃不同計劃在不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的時間對接，然而執(zhí)行進度僅僅是合理安排計劃的參考信息，并不構(gòu)成約束和制衡，尤其不允許在無聯(lián)鎖保障的情況下，簡單地按預定進度要求辦理進路和執(zhí)行計劃，但是在優(yōu)先順序鏈的算法中，時間坐標將發(fā)揮重要作用。

不同計劃、用不同機車、在不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)、無車流交接的生產(chǎn)通常為平行作業(yè)，構(gòu)成沒有強制順序的平行高效生產(chǎn)，但仍舊會因爭搶站場的共用資源發(fā)生交集，表現(xiàn)為進路上相互影響，于是存在擇路避讓和避不開時優(yōu)先順序的裁決問題。

發(fā)現(xiàn)相擾的方法是判別不同計劃的進路在時間與空間上同時相交，為了路權(quán)裁決的目的，信息聯(lián)鎖唯有以進路為單位更加精細地測算生產(chǎn)進度，才能真實客觀地發(fā)現(xiàn)相擾，繼而作出正確的優(yōu)先順序裁定，其測算方法如下。

（1）按調(diào)程（調(diào)車）或行程（列車）以及不同的走行速度計算進路走行的起止時間，要計入列車/調(diào)車所牽引車輛的在途長度。

（2）若調(diào)車進路有折返，應按折返點計算調(diào)程。

（3）動態(tài)地根據(jù)進路的實際反饋，隨時重新調(diào)整后面進路的進度預期，包括根據(jù)實際開始調(diào)整預計結(jié)束。

已知相擾，信息聯(lián)鎖的優(yōu)先原則是急用先行，具體方法例如列車優(yōu)先、先到先走（按開始時刻優(yōu)先）、占用期短優(yōu)先（按結(jié)束時刻優(yōu)先）等，相擾情況下的平行進路算法和裁決算法充分體現(xiàn)了信息聯(lián)鎖也是智能聯(lián)鎖。

在計劃將要執(zhí)行前和執(zhí)行中發(fā)現(xiàn)相擾，通過選擇不同的路避開或減少相擾，避不開時決定優(yōu)先順序，按先走先觸發(fā)控制路權(quán)，這是信息聯(lián)鎖為計劃的執(zhí)行動態(tài)建立的優(yōu)先順序制約鏈，不在調(diào)度計劃的內(nèi)容之列。

2.7 進路鏈接

進路是信息聯(lián)鎖最終要解決的問題，但是“進路”詞匯和概念在信息聯(lián)鎖中已顯貧乏，補充定義及其對應關(guān)系如下。

經(jīng)路—路徑—長進路—基本進路—區(qū)段

經(jīng)路指完成一個生產(chǎn)工序所走進路的總和，允許跨場和折返，經(jīng)路的不同選擇稱為徑路方案；經(jīng)路分解到車場咽喉的進路稱為路徑，由邏輯聯(lián)鎖中熟知的長進路或/和基本進路組合而成，路徑的不同選擇稱為進路變更。

信息聯(lián)鎖按經(jīng)路/路徑構(gòu)成的進路鏈接關(guān)系管理和控制進路。

（1）客觀上構(gòu)不成進路鏈接的調(diào)度計劃，通過信息聯(lián)鎖檢查機制應嚴令禁止。

（2）分段表述的單元進路在走行軌跡上必須首尾相接，始終保持進路的貫通和連續(xù)。

（3）路徑層面上的調(diào)車進路參照邏輯聯(lián)鎖的長調(diào)車進路原則，由遠至近分段辦理進路，且由遠至近開放信號。

（4）路徑層面上，當調(diào)車越過折返點后辦理折返進路，并根據(jù)實際調(diào)車方向和實際折返點確定是否延辦折返進路。

（5）經(jīng)路層面上，無負荷的單機調(diào)車（本務機單機走行或調(diào)車機折返）按照走一段辦一段的原則由近至遠辦理路徑。

（6）經(jīng)路層面上，有在途現(xiàn)車的調(diào)車按照由遠至近原則辦理路徑。

（7）經(jīng)路層面上，跨場列車按照一次性由近至遠原則辦理路徑。

進路鏈接是信息聯(lián)鎖為計劃的自動執(zhí)行所建立的鏈接關(guān)系，以調(diào)度計劃為依據(jù)，不屬于傳統(tǒng)調(diào)度計劃的內(nèi)容。從進路鏈接的角度選擇合理的徑路方案和進路變更屬于智能聯(lián)鎖。

3 信息聯(lián)鎖與調(diào)度計劃

調(diào)度計劃是調(diào)度人員指揮生產(chǎn)的規(guī)劃和安排，傳統(tǒng)上調(diào)度計劃滿足于生產(chǎn)人員閱讀，根據(jù)調(diào)度分工，不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的計劃往往分開表述，例如行車計劃和調(diào)車計劃。

調(diào)度計劃是信息聯(lián)鎖的信息源，信息聯(lián)鎖負責調(diào)度計劃的自動執(zhí)行?？茖W調(diào)度和按照計劃執(zhí)行分屬兩個不同的自動化方向，信息聯(lián)鎖顯然重在后者。信息聯(lián)鎖并不取代調(diào)度計劃，然而信息聯(lián)鎖深深地植入調(diào)度計劃的處理中，與調(diào)度計劃形影不離，計劃的創(chuàng)建、調(diào)整、修改到執(zhí)行均嚴格受到信息聯(lián)鎖的監(jiān)護，受到限制和約束；否則，計劃會因無法執(zhí)行使生產(chǎn)停擺，從這個角度，計劃的可持續(xù)操作性保障機制比計劃的決策優(yōu)化更為重要。

人的智慧在調(diào)度計劃的決策優(yōu)化中十分重要，然而信息聯(lián)鎖有責任過濾和防止出現(xiàn)違背生產(chǎn)規(guī)律的人為低級錯誤，是信號聯(lián)鎖安全理念的重要體現(xiàn)。

在一個連續(xù)生產(chǎn)環(huán)境中，滿足生產(chǎn)人員閱讀需求的調(diào)度計劃可按生產(chǎn)環(huán)節(jié)分離、分而治之，但是滿足過程控制系統(tǒng)自動執(zhí)行需要的調(diào)度計劃因信息聯(lián)鎖技術(shù)的參與，只能選擇統(tǒng)一的數(shù)據(jù)平臺和信息處理平臺，即信息集成是信息聯(lián)鎖的必要條件，否則調(diào)度信息將失去聯(lián)鎖，或達不到應有的嚴謹程度。

為了滿足計劃自動執(zhí)行的需要，信息聯(lián)鎖圍繞調(diào)度計劃新創(chuàng)建和維護了上述7條鏈中的流程鏈、實時現(xiàn)車鏈、規(guī)章鏈、優(yōu)先鏈和進路鏈，余下的計劃鏈、計劃現(xiàn)車鏈和機車鏈取自調(diào)度計劃，屬調(diào)度計劃的成分。

4 信息聯(lián)鎖與邏輯聯(lián)鎖

信息聯(lián)鎖與傳統(tǒng)邏輯聯(lián)鎖之間存在內(nèi)在的聯(lián)系：信息聯(lián)鎖以邏輯聯(lián)鎖為基礎，形成上下層關(guān)系，信息聯(lián)鎖的輸出可作為邏輯聯(lián)鎖的輸入，邏輯聯(lián)鎖的進路信息可作為信息聯(lián)鎖的采集輸入，兩者相結(jié)合共同實現(xiàn)新的自動化目標。

信息聯(lián)鎖是信號的聯(lián)鎖理念在調(diào)度計劃信息處理領(lǐng)域的延展應用。由于信息聯(lián)鎖處于上游，獲得的信息量更大，智能化程度更高，可作為邏輯聯(lián)鎖的補充和完善。信息聯(lián)鎖代替人工辦理進路，就要對邏輯聯(lián)鎖無法顧及的安全負責，舉例說明如下。

（1）無岔區(qū)段調(diào)車

聯(lián)鎖系統(tǒng)執(zhí)行調(diào)車進路時通常不加區(qū)別地均不檢查股道或無岔區(qū)段有車占用，但從信息聯(lián)鎖角度，經(jīng)路的目的地有車占用可不檢查，但是必須檢查中間路徑目的地有車占用，方法是檢查軌道電路表示或?qū)崟r現(xiàn)車。

（2）在途長度

徑路方案涉及盡頭線折返調(diào)車時，信息聯(lián)鎖需檢查折返距離大于機車編掛的在途車輛長度；否則，該盡頭線不適用；非盡頭線調(diào)車折返應根據(jù)在途長度判斷和選擇牽出進路的辦理遠度。

（3）區(qū)段分路不良

遇軌道分路不良區(qū)段，信息聯(lián)鎖在選路時應盡量主動選擇規(guī)避，或避開徑路方案中對分路不良區(qū)段的道岔有轉(zhuǎn)轍要求，減少人工現(xiàn)場確認列車/調(diào)車出清軌道分路不良區(qū)段的機會。

（4）電力機車

如果機車屬性為電力機車，信息聯(lián)鎖須通過檢查保證所選方案在整個經(jīng)路上均有接觸網(wǎng)，否則徑路方案不成立。

（5）防止溜放脫線

車輛2、3軸距大于分路道岔區(qū)段長度，在駝峰溜放時會發(fā)生中途轉(zhuǎn)換而脫線掉道，信息聯(lián)鎖應通過檢查現(xiàn)車信息中的車輛換長，在計劃生成和執(zhí)行中嚴格限制對問題車輛采用連續(xù)溜放的調(diào)車作業(yè)方式。

（6）超級超限

信息聯(lián)鎖應根據(jù)實時現(xiàn)車的超級超限信息，限制列車/調(diào)車使用不允許存在超限車的到發(fā)線/調(diào)車線存車，以及限制使用不允許過超限車的進路。

（7）線路有效長

信息聯(lián)鎖應檢查列車、調(diào)車的在途現(xiàn)車長度，保障到發(fā)線/調(diào)車線有效長度足夠存放現(xiàn)車。

（8）退路鎖

可預計的調(diào)車中途折返，信息聯(lián)鎖采用出清單鎖道岔的方法，提供可隨時折返調(diào)車的安全防護，避免非正常情況下“走黑路”折返調(diào)車。

（9）施工

施工納入計劃后，信息聯(lián)鎖在執(zhí)行時按要求自動禁用相關(guān)資源。

5 結(jié)論

調(diào)度計劃的信息處理由來已久，但是采用信息聯(lián)鎖技術(shù)監(jiān)督調(diào)度計劃的信息處理過程是創(chuàng)新。受到信息聯(lián)鎖技術(shù)全面“照顧”的調(diào)度計劃，從技術(shù)上保障了計劃的質(zhì)量和安全，使調(diào)度計劃健壯到足以驅(qū)動進路控制系統(tǒng)自動運行。

編組站CIPS以管控一體化為特色，引用信息聯(lián)鎖技術(shù)是關(guān)鍵。信息聯(lián)鎖技術(shù)系統(tǒng)地解決了從計劃到執(zhí)行的完整算法，其方式方法不僅適用于編組站自動化，在其他技術(shù)作業(yè)車站的自動化實踐中也可借鑒和應用。

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