柏 青

（寧夏寧東鐵路股份有限公司，寧夏 銀川 750002）

地方鐵路作為國鐵的重要補充，在地區(qū)國民經(jīng)濟發(fā)展中起著重要作用。但地方鐵路在路網(wǎng)規(guī)模、設備狀況、運輸組織、管理模式和人員結構等方面都與國鐵有明顯差異，并且各地方鐵路企業(yè)之間也存在諸多不同[1]。近年來，隨著地方經(jīng)濟的不斷發(fā)展，地方鐵路在運營里程、貨物運量、技術裝備、經(jīng)營管理等方面都取得了長足進步。傳統(tǒng)的人工調(diào)度指揮工作方式已經(jīng)不能適應運輸生產(chǎn)的需要，為提高運輸能力和運輸效率，各企業(yè)都在探索利用先進的信號控制系統(tǒng)和信息技術，實現(xiàn)調(diào)度指揮向信息化方向轉變[2]。為此，研究采用一種基于區(qū)域聯(lián)鎖的“指揮—聯(lián)鎖一體化”地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)方案，緊密結合地方鐵路企業(yè)的運營特點，以提高運輸安全與運輸能力，降低運營成本，科學地利用資源為重點，將區(qū)域聯(lián)鎖、列車調(diào)度指揮和機車監(jiān)測綜合集成，集行車調(diào)度指揮、行車作業(yè)辦理、列車運行監(jiān)督、設備集中監(jiān)測于一體，滿足地方鐵路行車指揮要求。目前，該系統(tǒng)在寧夏寧東鐵路股份有限公司應用，有效提高了企業(yè)調(diào)度指揮水平和工作效率。

1 區(qū)域聯(lián)鎖與傳統(tǒng)地方鐵路調(diào)度指揮方式

區(qū)域聯(lián)鎖是指以計算機技術為核心，將不同地理位置的多個計算機聯(lián)鎖車站組成網(wǎng)絡，把整個控制區(qū)域納入到一個控制臺，進行各車站間的聯(lián)鎖邏輯運算[3]。

1.1 區(qū)域聯(lián)鎖的優(yōu)勢

區(qū)域聯(lián)鎖是鐵路信號控制系統(tǒng)的一種模式[4]，也是運力資源科學調(diào)整的重要技術手段。區(qū)域聯(lián)鎖相對于傳統(tǒng)的聯(lián)鎖系統(tǒng)其優(yōu)勢如下。

（1）區(qū)域聯(lián)鎖實現(xiàn)了多車站的信號聯(lián)鎖閉塞設備的集中控制，改變了傳統(tǒng)聯(lián)鎖、閉塞設備分散控制方式，使一個操作員可以對多個車站進行進路排列和辦理閉塞，大大提高了工作效率，節(jié)約了人力資源。傳統(tǒng)的 6502 電氣集中聯(lián)鎖控制系統(tǒng)由車站值班員現(xiàn)場操作信號設備，所需人員較多，站間聯(lián)系煩瑣，設備維護成本高。而地方鐵路的經(jīng)營模式?jīng)Q定了其必須在保證安全的前提下，合理布局生產(chǎn)力，科學配置人力資源，努力降低運營成本，區(qū)域聯(lián)鎖為此提供了技術條件。

（2）區(qū)域聯(lián)鎖利用數(shù)字化的控制臺進行操作，通過計算機網(wǎng)絡將操作臺控制命令傳遞給聯(lián)鎖系統(tǒng)，由聯(lián)鎖計算機實現(xiàn)聯(lián)鎖邏輯關系的運算和處理，將運算結果下達給執(zhí)行單元，并將執(zhí)行的結果實時反饋到控制臺。在傳統(tǒng)方式下，調(diào)度中心和車站缺乏數(shù)字化的信息傳遞手段，采用電話聯(lián)系的方式進行行車調(diào)度指揮。調(diào)度指揮工作大多是由調(diào)度員手工鋪畫運行圖，借助電話或傳真等通信方式下達計劃、調(diào)度命令和采集列車運行時刻，該工作方式效率低下、勞動強度大。區(qū)域聯(lián)鎖的全過程數(shù)字化，為微機監(jiān)測和調(diào)度指揮的信息化提供了重要的基礎條件。

1.2 區(qū)域聯(lián)鎖的結構

區(qū)域聯(lián)鎖主要包括區(qū)域聯(lián)鎖制式、網(wǎng)絡結構、技術平臺結構、操作平臺和崗位設置、區(qū)域聯(lián)鎖技術應用等幾個方面的內(nèi)容。區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)結構有兩種方式：集中式和分布式。

（1）集中式。集中式是指將聯(lián)鎖計算機 ( 下位機 ) 和操作員站 ( 上位機 ) 放置于同一地方，然后在每個車站放置 I/O 接口柜，所有現(xiàn)場信息通過光纜或專用傳輸通道，實現(xiàn)遠程采集和控制。該方式對系統(tǒng)制造和維護管理要求很高，要求在軟件、硬件和通信傳輸?shù)确矫娑急仨毷前踩到y(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障將造成車站無法作業(yè)。

（2）分布式。分布式是指操作員站集中方式，聯(lián)鎖計算機和 I/O 接口等設備分別放在沿線各車站，操作指令通過光纜或專用通道傳輸。當網(wǎng)絡發(fā)生故障時，系統(tǒng)授權下放，由各站備用操作員站進行操作，車站就地控制本站進路，避免因局部設備故障造成多個車站作業(yè)終止，保證了系統(tǒng)的可靠性和可用性。

為適應地方鐵路通信傳輸?shù)燃壿^低的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)采用分布式區(qū)域聯(lián)鎖，如圖 1 所示。

1.3 區(qū)域聯(lián)鎖的行車指揮方式

區(qū)域聯(lián)鎖操作平臺一般由行車人員作業(yè)站、無行車人員作業(yè)站和調(diào)度中心組成。通常在行車人員作業(yè)站行車室設置一個操作臺負責本站操作，其崗位設置為值班員、助理值班員各 1 名；在調(diào)度中心設置 1 名助理調(diào)度員負責無行車人員作業(yè)站的遠程集中操作。

圖1 分布式區(qū)域聯(lián)鎖系統(tǒng)示意圖

在分布式區(qū)域聯(lián)鎖中，采用遙控、站控、非常站控 3 種行車指揮方式。在遙控方式下，助理調(diào)度員對區(qū)域聯(lián)鎖車站信聯(lián)閉設備在調(diào)度中心進行遠程集中控制，無行車人員作業(yè)站控制臺不起作用；在站控方式下，車站控制臺脫離區(qū)域聯(lián)鎖設備控制，助理調(diào)度員不能遠程操作，由本地車站值班員實施操作；非常站控方式是指設備故障時，助理調(diào)度員無法遠程集中控制，并且無法通過區(qū)域聯(lián)鎖設備進行控制，控制權下發(fā)的一種控制方式。

2 基于區(qū)域聯(lián)鎖的地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)設計

調(diào)度指揮是鐵路企業(yè)運輸生產(chǎn)的大腦和心臟，其指揮水平和工作效率直接決定鐵路的運輸效率，及時準確的信息處理和傳遞是調(diào)度指揮工作的核心。在調(diào)度指揮信息化過程中，國鐵全部采用“列車調(diào)度指揮系統(tǒng)＋鐵路運輸管理信息系統(tǒng)”( TDCS＋TMIS ) 實現(xiàn)列車運行指揮，分為 3 個層級，功能復雜繁多，崗位分工很細，而地方鐵路的運輸特點決定了其不可能全面照搬 TDCS 和 TMIS。因此，地方鐵路必須立足自身運營特點，對調(diào)度指揮工作流程進行優(yōu)化，利用先進的信息技術和計算機控制，最大程度地減輕調(diào)度人員的勞動強度，實現(xiàn)地方鐵路運輸組織的信息化、現(xiàn)代化，提高運輸能力和效率。

采用一種基于區(qū)域聯(lián)鎖的“指揮—聯(lián)鎖一體化”地方鐵路調(diào)度指揮管理信息系統(tǒng)方案，以區(qū)域聯(lián)鎖為基礎，利用信息技術，將行車指揮、行車作業(yè)辦理、生產(chǎn)作業(yè)組織、行車運行監(jiān)督、設備集中監(jiān)測于一體，結合 TMIS 與 TDCS 的特點[5]，從運輸組織模式入手，系統(tǒng)既要功能完整，又要突出重點，并且要方便易用。

2.1 系統(tǒng)功能目標

從運輸組織的角度，地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)要以行車指揮為核心，將調(diào)度員、助理調(diào)度員、車站值班員、車號員 ( 貨運員 )、機車乘務員等主要行車崗位有機銜接，構成一個統(tǒng)一的平臺，使計劃、現(xiàn)車、編組、調(diào)度命令等生產(chǎn)信息在此平臺上按業(yè)務流程順暢流轉，從而提高工作效率。因此，該系統(tǒng)的主要功能包括調(diào)度監(jiān)督、調(diào)度指揮、車站生產(chǎn)作業(yè)管理、車號自動識別、無線傳輸與接收、統(tǒng)計報表和查詢等。

（1）調(diào)度監(jiān)督。實時采集各車站信號和閉塞設備狀態(tài)信息，傳輸至數(shù)據(jù)庫服務器，經(jīng)過處理后，以圖形化方式在 DLP 大屏上顯示各站站場股道及區(qū)間占用情況，并將主要站場視頻監(jiān)控圖像接入，使調(diào)度員能夠全面動態(tài)掌握現(xiàn)場和區(qū)間情況，從而更好地進行行車組織。

（2）調(diào)度指揮。調(diào)度指揮包括日班計劃編制及三四小時階段計劃調(diào)整，列車車次自動追蹤，列車運行圖自動繪制，調(diào)度命令及行車計劃網(wǎng)絡下達，行車日志自動形成，調(diào)度命令、路票的編制、下達和傳輸，列車編組和現(xiàn)車查詢等。

（3）車站生產(chǎn)作業(yè)管理。車站生產(chǎn)作業(yè)管理包括區(qū)間和站間“透明”，階段計劃查詢和接收，調(diào)度命令接收和回執(zhí)，列車運行報點，自動填寫行車日志，車次追蹤，列車編組計劃的編制與傳送，車站現(xiàn)在車管理，調(diào)車作業(yè)單編制下達、傳輸和追蹤，貨運裝卸車管理等。

（4）車號自動識別。通過車號自動識別技術采集的車輛信息和調(diào)車作業(yè)單信息，自動跟蹤每個車輛的運行軌跡，跟蹤車輛現(xiàn)車的位置、狀態(tài)，記錄每個車輛的進站、出站時間，以及車號、編組順序、裝卸車情況等信息。

（5）無線傳輸與接收。通過無線傳輸調(diào)度命令、路票及調(diào)車作業(yè)單，實現(xiàn)了機車和地面間調(diào)度命令、路票和調(diào)車單的實時發(fā)送、接收、顯示、打印及回執(zhí)等功能。

（6）統(tǒng)計報表和查詢。實現(xiàn)調(diào)度命令查詢、自備車查詢、列車編組查詢、機車查詢、現(xiàn)在車查詢、調(diào)車作業(yè)單查詢、列車正晚點查詢。統(tǒng)計報表實現(xiàn)調(diào)度績效統(tǒng)計、運輸日況統(tǒng)計、日運量統(tǒng)計、地綜報統(tǒng)計等。

2.2 地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)的結構

地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)由核心設備層、基礎網(wǎng)絡層和業(yè)務應用層構成，其結構如圖2 所示。

地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)結構中各層次的主要構成及作用如下。

（1）核心設備層。核心設備層包括數(shù)據(jù)庫服務器、Web 服務器等，主要負責系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)的存儲和提供 Web 服務。數(shù)據(jù)庫服務器采用雙機熱備系統(tǒng)，由 2 臺服務器和 1 套磁盤陣列設備組成。安裝操作系統(tǒng)和集群管理軟件構成雙機環(huán)境，數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)主要用于存儲各種數(shù)據(jù)信息，如基本運行圖、實際運行圖、階段計劃、確報信息、現(xiàn)車信息、車號識別數(shù)據(jù)、調(diào)度命令等。

圖2 地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)結構示意圖

（2）基礎網(wǎng)絡層。基礎網(wǎng)絡層包括防火墻、核心交換機、廣域網(wǎng)和無線傳輸網(wǎng)絡。其中，調(diào)度中心到數(shù)據(jù)庫服務器距離較遠，采用租用專用通道方式連接，車站與機房采用光纖或 2M 專線接入，采用環(huán)形、星形或環(huán)星結合的方式組成廣域網(wǎng)，各站設置無線調(diào)度命令發(fā)送裝置。

（3）業(yè)務應用層。業(yè)務應用層包括調(diào)度終端、車號和貨運作業(yè)終端、查詢終端、DLP 大屏幕、車號識別器等。

調(diào)度終端分為調(diào)度中心和車站值班員兩種，分別實現(xiàn)行車調(diào)度指揮和車站作業(yè)管理功能。

車號和貨運作業(yè)終端實現(xiàn)編組計劃編制、現(xiàn)車核對、貨運管理等功能。

DLP 大屏幕采用 DLP 高清晰度數(shù)碼顯示設備，實時顯示車站股道及區(qū)間列車占用情況、列車運行圖、視頻監(jiān)控等重要信息，實現(xiàn)調(diào)度監(jiān)督功能。

2.3 系統(tǒng)技術創(chuàng)新

地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)在技術方面的創(chuàng)新主要表現(xiàn)在以下方面。

（1）實現(xiàn)了調(diào)度中心—車站—機車全范圍的信息覆蓋。地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)采用集成技術，系統(tǒng)功能覆蓋了從調(diào)度中心到車站運輸組織的主要環(huán)節(jié)，打破了條塊和部門分割。系統(tǒng)架構精簡，技術標準和操作界面統(tǒng)一，既實現(xiàn)了調(diào)度監(jiān)督、階段計劃、調(diào)度命令、區(qū)間透明、現(xiàn)車、確報、車號識別、貨運管理等各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)需要，又有效滿足了各子系統(tǒng)對系統(tǒng)資源與數(shù)據(jù)資源的共享需要。這種模式打破了國鐵 TMIS 和 TDCS間的界限，減少了大量的數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)運行效率高，操作簡便實用。

（2）用軟件技術實現(xiàn)了對車次的自動實時追蹤。與 TDCS 不同，該系統(tǒng)沒有增加無線車次校核設備，而是利用信號聯(lián)鎖和閉塞設備的狀態(tài)及邏輯關系，對車次和列車到發(fā)時刻進行追蹤判斷處理，自動跟蹤列車運行狀況，自動形成列車實際運行圖，拉近了調(diào)度員和現(xiàn)場的距離，大幅降低了車次追蹤系統(tǒng)的設備投入。

（3）通過廣域網(wǎng)絡和無線傳輸系統(tǒng)，提高了調(diào)度命令和調(diào)車作業(yè)單的傳輸效率。利用該技術在調(diào)度中心的調(diào)度員可以直接對機車下達調(diào)度命令，在機車上實現(xiàn)實時顯示、確認回執(zhí)、打印調(diào)度命令與路票、語音提示等功能，在車站上實現(xiàn)車站值班員直接向機車傳送調(diào)車作業(yè)單，提高了作業(yè)效率和準確率。

基于區(qū)域聯(lián)鎖的地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)，突破了地方鐵路運輸領域中調(diào)度指揮的傳統(tǒng)理念，覆蓋了運輸生產(chǎn)的各個層面，并預留了新增系統(tǒng)接口。該系統(tǒng)功能齊全，技術先進，使地方鐵路的車流、物流、信息流同步集成，實現(xiàn)了運輸過程信息的共享。

3 系統(tǒng)應用分析

寧夏寧東鐵路股份有限公司是寧夏自治區(qū)惟一的地方鐵路企業(yè)，主要承擔寧夏寧東能源化工基地鐵路建設和運營任務，公司營業(yè)線路里程 225 km，運營車站 23 個。大棗線是寧東鐵路網(wǎng)的運輸主干線，單線全長 90 km，設有大沙溝、永豐、新華橋、靈武、橫溝、黃羊墩、古窯子、羊場灣、棗泉 9 個車站。靈武電廠專用線從橫溝站接軌，全長12.3 km，設有靈武電廠站，其中大沙溝、古窯子站為區(qū)段站，羊場灣、棗泉站為裝車站，靈武電廠站為卸車站，其他 5 個車站為中間站，無裝卸及其他技術作業(yè)。

3.1 系統(tǒng)應用情況

大棗線采取區(qū)域聯(lián)鎖模式，對有技術作業(yè)及裝卸作業(yè)的車站，即古窯子、羊場灣、大沙溝、棗泉、靈武電廠 5 個車站設置行車人員，實施本地操作；只進行會讓作業(yè)的永豐、新華橋、靈武、橫溝、黃羊墩 5 個中間站，不再設置行車人員，僅由保衛(wèi)人員負責站區(qū)巡視、值守。在調(diào)度中心設置一個操作臺，由 1 名助理調(diào)度員負責上述 5 個車站的集中控制操作，同調(diào)度員一起遠程指揮。

寧東鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)覆蓋了公司全部線路范圍，具備調(diào)度監(jiān)督、計劃編制和下達、調(diào)度命令下達和接受、行車日志自動生成、實際運行圖自動鋪畫、列車編組計劃編制、現(xiàn)車管理和貨運管理等，實現(xiàn)了調(diào)度指揮和車站作業(yè)的信息化。

調(diào)度中心每班設調(diào)度員 2 名，將列調(diào)、計劃調(diào)、貨調(diào)、機調(diào)、施工調(diào)、輛調(diào)、統(tǒng)計、分析等各工種調(diào)度功能實現(xiàn)高度集中。調(diào)度員除履行各工種調(diào)度工作職責外，同時監(jiān)督助理調(diào)度員正確操縱控制區(qū)域聯(lián)鎖車站信號、閉塞設備。

車站值班員負責接收階段計劃、排列進路，編制行車日志、調(diào)車作業(yè)單。車號員編制編組計劃和核對現(xiàn)車。

3.2 系統(tǒng)應用效果

地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)的應用，對寧東鐵路運輸組織和企業(yè)管理起到了重要的支撐和推動作用。

（1）滿足了寧東能源化工基地運量大幅增長的需求。2011 年，寧東鐵路完成運量 3 100 萬 t，是2007 年運量的 3.6 倍，運輸技術指標得到較好的控制，極大地提高了運輸效率。

（2）減少了人員設置，降低了人工成本。按一般中間站每站設置 10 人計算，5 個車站共需行車人員 50 人。調(diào)度中心按照崗位設置要求，需定員 35 人，而目前只設置 9 名調(diào)度員、4 名助理調(diào)度員，僅人工成本一項每年即可節(jié)約 720 萬元，極大地提高了勞動效率，降低了運營成本。

（3）實現(xiàn)了 3 個創(chuàng)新。①通過新技術、新設備的應用，實現(xiàn)了技術創(chuàng)新；②將 5 個車站并入一個操作臺并將操作臺設置在調(diào)度中心，實現(xiàn)了作業(yè)方式創(chuàng)新；③促進了行車組織和指揮方式的改變，實現(xiàn)了管理創(chuàng)新。

實踐證明，地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)的應用使寧東鐵路運輸管理水平、運輸效率和企業(yè)運營成本控制水平得到了極大的提高，經(jīng)濟和社會效益明顯，達到了預期的目的。

4 結束語

采用基于區(qū)域聯(lián)鎖的“指揮—聯(lián)鎖一體化”地方鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)方案，突破了地方鐵路運輸領域中調(diào)度指揮的傳統(tǒng)理念，采用 TMIS 與TDCS 相結合的方式，在調(diào)度中心直接實現(xiàn)列車進路操作控制，這種新型管控一體化綜合系統(tǒng)，實現(xiàn)了地方鐵路調(diào)度指揮的信息化與智能化，提高了地方鐵路運輸調(diào)度指揮的整體水平。

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