段蘊桔

(中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 通信信號研究所，北京 100081)

1 鐵路編組站貨運調(diào)車作業(yè)現(xiàn)狀

近年來隨著鐵路貨運需求逐步旺盛，鐵路貨運車站作業(yè)量隨之增長，目前鐵路編組站綜合自動化能力較高，但貨場和專用線多處于非集中區(qū)，調(diào)車自動化水平低，缺少實時掌握調(diào)車作業(yè)進度的技術(shù)手段，調(diào)車作業(yè)安全完全靠人保證，造成鐵路貨運能力不足的矛盾逐步凸顯[1]。而鐵路貨運調(diào)車作業(yè)作為銜接鐵路車站和貨運系統(tǒng)的紐帶，涉及車站機車車輛和貨場人員設(shè)備跨區(qū)配屬應(yīng)用，信息交流量大、涉及崗位多、作業(yè)流程繁雜、對信息化需求程度高，主要有以下3個方面問題。

（1）提前規(guī)劃和確認(rèn)取送調(diào)車作業(yè)需求的效率不高。目前貨運裝卸作業(yè)計劃由貨調(diào)進行安排，再通過電話通知車站運轉(zhuǎn)作業(yè)人員，由站調(diào)編制階段計劃，作業(yè)人員根據(jù)階段計劃編制調(diào)車作業(yè)計劃，由調(diào)車組執(zhí)行。這個過程涉及貨運、車務(wù)、車輛、機務(wù)等多個專業(yè)和工種，但各工種都存在不掌握其前序工種、并行工種、后續(xù)工種的作業(yè)情況，導(dǎo)致工種間重復(fù)作業(yè)、相互干擾與交接等工的情況頻繁發(fā)生，影響取送車作業(yè)效率。因此，在計劃編制和執(zhí)行過程中需要一個信息化的手段，幫助運轉(zhuǎn)、貨運雙方高效、準(zhǔn)確地達成取送時機和取送內(nèi)容上的共識，而且事后可追溯，責(zé)任清晰。

（2）監(jiān)控非集中區(qū)作業(yè)進度的效率不高。在車站運輸組織生產(chǎn)過程中，車站和貨運各崗位間運輸資源調(diào)配和各環(huán)節(jié)作業(yè)開展需要提供及時有效的信息交互。目前，車站和貨場之間存在作業(yè)信息脫節(jié)，車站無法及時獲知設(shè)備狀態(tài)和作業(yè)進度等情況，導(dǎo)致資源調(diào)配和作業(yè)指揮不合理、不及時，嚴(yán)重影響車站貨運調(diào)車作業(yè)效率。例如在裝卸作業(yè)、調(diào)車作業(yè)執(zhí)行過程中，站調(diào)不掌握裝卸進度和地面防護的安撤情況，貨調(diào)不掌握調(diào)機位置，缺少在系統(tǒng)層面的溝通反饋機制。因此，在貨運調(diào)車作業(yè)過程中需要一個平臺，可以及時掌握和反饋貨場和專用線裝卸作業(yè)進度和設(shè)備狀態(tài)，減少貨場和車站對調(diào)車作業(yè)決策延誤。

（3）現(xiàn)場作業(yè)發(fā)生問題時的應(yīng)急指揮效率不高。車站的運轉(zhuǎn)、貨運等不同崗位作業(yè)人員，在編制上分屬不同的車間，不同工種使用各自的專業(yè)系統(tǒng)，相互間的作業(yè)聯(lián)系以及向上反饋作業(yè)異常主要依靠電臺和電話，現(xiàn)場作業(yè)安全、作業(yè)質(zhì)量和作業(yè)銜接仍然需要人工保證，安全壓力大。當(dāng)現(xiàn)場作業(yè)發(fā)生問題時，根據(jù)規(guī)定不允許跨工種進行溝通，造成溝通的鏈條太長不利于問題的快速處理，而在現(xiàn)場實際作業(yè)中，存在跳過必要的人員跨工種溝通的情況，會導(dǎo)致崗位間的信息不一致。因此，基于結(jié)合部協(xié)同不足的問題，完善貨運調(diào)車作業(yè)管理水平，通過系統(tǒng)對貨場和專用線調(diào)車作業(yè)過程進行監(jiān)控極為必要。

2 編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)

2.1 系統(tǒng)功能需求

編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)面向的用戶包括2類，車站貨運崗位和運轉(zhuǎn)崗位，目前貨運、運轉(zhuǎn)作業(yè)人員分別在貨運平臺和鐵路車站現(xiàn)車信息管理系統(tǒng)上進行計劃編制，再通過電話進行計劃對接和作業(yè)盯控。調(diào)車組在集中區(qū)接收調(diào)車作業(yè)計劃并前往貨場/專用線進行車輛取送作業(yè)，在非集中區(qū)通過電臺與車站進行聯(lián)系[2]。

（1）貨運裝卸計劃和調(diào)車作業(yè)計劃的進度監(jiān)控需求。貨運裝卸計劃和調(diào)車作業(yè)計劃在不同的系統(tǒng)上進行編制，作業(yè)人員對作業(yè)執(zhí)行進度存在監(jiān)控需求，包括溝通狀態(tài)、執(zhí)行狀態(tài)、兌現(xiàn)狀態(tài)3個方面，其中，溝通狀態(tài)包括取送需求(內(nèi)容、要求、時機)、取送需求確認(rèn)(內(nèi)容、要求、時機)；執(zhí)行狀態(tài)包括正在執(zhí)行的貨運裝卸計劃和裝卸項，正在執(zhí)行的調(diào)車作業(yè)計劃和調(diào)車鉤；兌現(xiàn)狀態(tài)包括貨運裝卸計劃的兌現(xiàn)情況，調(diào)車作業(yè)計劃的兌現(xiàn)情況，取送需求的滿足情況等。

（2）貨場和專用線裝卸作業(yè)進度和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控需求。貨調(diào)、站調(diào)需要通過可視化的方式，實時了解貨場內(nèi)的裝卸作業(yè)進度和設(shè)備狀態(tài)可用情況，其中，裝卸作業(yè)進度包括車輛位置、車輛狀態(tài)(等裝、等卸、正在裝、正在卸、待取、待轉(zhuǎn)線等)，設(shè)備狀態(tài)包括防護牌、機具、堆物等狀態(tài)。需要系統(tǒng)通過動態(tài)圖像的方式展示非集中區(qū)場站內(nèi)股道、設(shè)備、車輛、裝卸狀態(tài)，為作業(yè)人員提供直觀、實時、便利的可視功能[3]。

（3）貨場和專用線調(diào)車作業(yè)過程監(jiān)控需求。調(diào)車組根據(jù)調(diào)車作業(yè)計劃進行取送調(diào)車作業(yè)，當(dāng)調(diào)車組進入股道時，需要系統(tǒng)提供安全監(jiān)控和進度監(jiān)控功能。安全監(jiān)控指監(jiān)控大門開閉情況、手扳道岔位置、道口開閉情況、防溜安撤情況，進度監(jiān)控指監(jiān)控調(diào)機及其所帶車組的當(dāng)前位置情況。

2.2 系統(tǒng)功能

基于非集中區(qū)貨運調(diào)車監(jiān)控需求，設(shè)計編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)主要功能包括5個板塊，編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊如圖1所示。

圖1 編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)功能模塊Fig.1 Functional modules of freight shunting coordination system in marshalling stations

2.2.1 股道狀態(tài)監(jiān)控模塊

系統(tǒng)提供股道信息、設(shè)備狀態(tài)信息以及股道作業(yè)狀態(tài)信息，自動跟蹤股道上貨運作業(yè)狀態(tài)，通過人機交互方式對股道信息、設(shè)備狀態(tài)進行調(diào)整，并對計劃編制、調(diào)車作業(yè)、裝卸作業(yè)提供數(shù)據(jù)支撐[4]，同時提供作業(yè)協(xié)同交互功能，根據(jù)不同設(shè)備性質(zhì)進行作業(yè)安全卡控。

（1）股道狀態(tài)。系統(tǒng)提供股道占用、道岔定反位占用情況顯示功能，通過圖形界面進行可視化展示。股道占用顯示包括2類，一是列車在集中區(qū)內(nèi)和越過聯(lián)絡(luò)線信號機前股道占用；二是在非集中區(qū)進入場區(qū)、股道后的股道占用情況。道岔定反位顯示指在非集中區(qū)，通過股道應(yīng)答設(shè)備顯示人力手扳道岔的定反位狀態(tài)。

（2）設(shè)備狀態(tài)。系統(tǒng)提供股道設(shè)備狀態(tài)顯示功能，包括大門、道口、防溜器、防護信號、站臺、堆場狀態(tài)等，根據(jù)設(shè)備信息傳輸裝置的信息和人工操作判斷設(shè)備狀態(tài)，通過圖形界面進行可視化展示。

2.2.2 裝卸作業(yè)計劃編制模塊

裝卸作業(yè)計劃編制模塊提供股道、貨位填記、裝卸作業(yè)車數(shù)車種和重點信息填記功能。

（1）股道、貨位填記。系統(tǒng)提供股道、貨位自動填記功能，作業(yè)人員選擇需要進行作業(yè)的股道或貨位，根據(jù)股道目前作業(yè)內(nèi)容和作業(yè)計劃，確定計劃作業(yè)內(nèi)容，系統(tǒng)可根據(jù)選擇自動填記股道號。

（2）裝卸作業(yè)車數(shù)車種。系統(tǒng)實現(xiàn)多種作業(yè)車數(shù)錄入功能。一是支持作業(yè)人員手動輸入裝車、卸車車數(shù)。二是根據(jù)本單作業(yè)內(nèi)容進行判斷，裝車作業(yè)數(shù)據(jù)提供運貨五信息表，展示一批受理作業(yè)信息包括首單受理號、到站、需求車數(shù)、品名、車種，展開一批信息為每一單受理號、發(fā)站、發(fā)局、發(fā)貨人、到站、到局、收貨人、品類、品名、車種信息，作業(yè)人員選擇需要進行裝車作業(yè)的序號，系統(tǒng)自動填記裝車作業(yè)車數(shù)車種；卸車作業(yè)數(shù)據(jù)提供到達計劃信息表，展示一列到達列車信息包括計劃到點、車次、編組內(nèi)容、車數(shù)、實際到點，展開一列信息為每一車車號、車種、發(fā)站、發(fā)局、發(fā)貨人、到站、到局、收貨人、自重、換長信息，作業(yè)人員選擇需要進行卸車作業(yè)的序號，系統(tǒng)自動填記卸車作業(yè)車數(shù)。

（3）重點信息填記。系統(tǒng)提供預(yù)計開始作業(yè)時間、預(yù)計結(jié)束作業(yè)時間、對位車號、注意事項、備注填記功能。其中裝車作業(yè)預(yù)計開始作業(yè)時間必填，卸車作業(yè)預(yù)計結(jié)束作業(yè)時間必填；貨位作業(yè)欄提供對位車號填記功能；注意事項欄提供可配置功能，由作業(yè)人員進行注意事項配置，包括重點物資、超限列車、危險貨物等信息，可根據(jù)股道、作業(yè)內(nèi)容自動填記并提供備注填寫功能[5]。

2.2.3 調(diào)車作業(yè)管理模塊

系統(tǒng)提供調(diào)車作業(yè)計劃中的取送計劃信息展示，將裝卸作業(yè)計劃和取送計劃進行計劃關(guān)聯(lián)，供相關(guān)崗位進行作業(yè)安排，提供調(diào)機跟蹤功能獲得調(diào)機在非集中區(qū)作業(yè)信息和作業(yè)報點功能[6]。

（1）取送車調(diào)車作業(yè)展示。系統(tǒng)提供取送計劃讀取展示功能，根據(jù)運轉(zhuǎn)作業(yè)人員編制的調(diào)車取送作業(yè)計劃，展示取送調(diào)機號、取送計劃號、鉤序、目標(biāo)股道、增減鉤數(shù)、預(yù)計開始時間。

（2）計劃關(guān)聯(lián)。系統(tǒng)提供裝卸作業(yè)和取送計劃關(guān)聯(lián)功能，系統(tǒng)自動判斷一批裝卸車數(shù)和一單取送車股道、時間、車種、車數(shù)是否能匹配，如能匹配則直接將一批裝卸計劃與一單取送計劃進行關(guān)聯(lián)。如存在不能匹配的情況，人工選中對應(yīng)的取送計劃或者裝卸計劃號，在關(guān)聯(lián)的欄里將對應(yīng)的計劃進行取消或者補選。

（3）調(diào)機跟蹤。系統(tǒng)實現(xiàn)在非集中區(qū)調(diào)機作業(yè)跟蹤功能，收集現(xiàn)場應(yīng)答器、計軸器、電臺傳輸數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)運算并進行判斷，獲取調(diào)機所在股道、作業(yè)鉤序、進出線束車號、進出股道車數(shù)等信息。系統(tǒng)還提供作業(yè)報點功能，當(dāng)調(diào)車組準(zhǔn)備進入/離開股道時，系統(tǒng)記錄調(diào)車組在電臺確認(rèn)后計軸器提供的第一次/最后一次占用股道時間，作為調(diào)機進入/離開股道報點。

2.2.4 調(diào)車作業(yè)協(xié)同模塊

調(diào)車作業(yè)協(xié)同是以裝卸作業(yè)計劃和取送調(diào)車作業(yè)計劃為基礎(chǔ)，結(jié)合現(xiàn)場設(shè)備進行作業(yè)協(xié)同管理，包括作業(yè)提醒和作業(yè)核驗2個功能板塊。

（1）作業(yè)提醒。系統(tǒng)根據(jù)貨運裝卸作業(yè)和調(diào)機取送作業(yè)計劃的關(guān)聯(lián)，提供貨運作業(yè)和調(diào)機取送作業(yè)協(xié)同功能，支持裝卸、作業(yè)預(yù)計開始、結(jié)束作業(yè)前進行調(diào)車取送計劃編制提示；根據(jù)調(diào)機作業(yè)順序，對下一鉤作業(yè)股道進行預(yù)告；根據(jù)現(xiàn)場大門、道口、防溜器、防護信號、站臺、堆場、線路、道岔狀態(tài)，對調(diào)車作業(yè)動輪安全進行卡控，當(dāng)調(diào)機準(zhǔn)備動輪而系統(tǒng)顯示設(shè)備狀態(tài)未確認(rèn)時，進行提示。

（2）作業(yè)核驗。系統(tǒng)支持對取送調(diào)車作業(yè)成果核驗，主要包含2個方面，一是通過設(shè)置在線束前的車號識別設(shè)備，當(dāng)車列進出線束時讀取調(diào)機號和車輛號，將一單取送計劃在本線束進、出的車輛順序和實際進、出線束的列車數(shù)、順位、車號進行一一核對[7]，如存在信息不相符的情況則進行提示；二是通過設(shè)置在股道上的計軸設(shè)備，根據(jù)取送計劃判斷在本股道需要連掛、摘鉤的車數(shù)，當(dāng)調(diào)機在股道摘掛作業(yè)結(jié)束并離開股道后，系統(tǒng)讀取計軸設(shè)備提供的進、出股道車數(shù)，與取送計劃進行核驗，如存在車數(shù)不一致的情況則進行提示。

2.2.5 其他功能模塊

（1）崗位交互。系統(tǒng)提供崗位間信息交互功能，作業(yè)人員可在界面上選擇，向選中的崗位作業(yè)人員發(fā)送文字信息或文件，并在系統(tǒng)內(nèi)存檔。

（2）防溜器。系統(tǒng)提供防溜器記錄功能，由作業(yè)人員選擇股道防溜器類型、位置、鐵鞋號，系統(tǒng)自動記錄安放防溜和撤除防溜時間，并通過圖形實時地展示股道防溜器狀態(tài)，并自動記錄股道上對應(yīng)鐵鞋盒里剩余鐵鞋數(shù)。

（3）操作記錄。系統(tǒng)提供操作記錄功能，對作業(yè)人員在作業(yè)過程中的操作進行留痕，并進行存儲。

2.3 系統(tǒng)流程

鐵路不同編組站崗位設(shè)置情況各異，但具體作業(yè)流程相近，系統(tǒng)通過在運轉(zhuǎn)、貨運崗位間信息傳遞，實現(xiàn)將裝卸計劃、調(diào)車作業(yè)計劃、作業(yè)進度、設(shè)備狀態(tài)等模塊形成作業(yè)閉環(huán)，編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)邏輯流程如圖2所示。

圖2 編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)邏輯流程Fig.2 Logical process of freight shunting coordination system in marshalling stations

編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)以通遼站東郊專用線為案例進行開發(fā)，專用線位于非集中區(qū)，專用線內(nèi)企業(yè)涉及煤電、糧食、鋼鐵等多種品類裝卸作業(yè)。由于存在企業(yè)和車站間作業(yè)協(xié)調(diào)的問題，專用線內(nèi)設(shè)立外勤值班員崗，負(fù)責(zé)執(zhí)行貨調(diào)下達的計劃并和企業(yè)內(nèi)作業(yè)人員進行溝通。專用線內(nèi)設(shè)備自動化程度低，道岔由調(diào)車長進行人工手動扳道，道口、大門由作業(yè)人員進行人工開閉，作業(yè)完畢后通過電臺或電話通知室內(nèi)人員，車站長期存在相關(guān)崗位間信息溝通不暢、非集中區(qū)內(nèi)調(diào)車作業(yè)和貨運作業(yè)進度不透明、專用線內(nèi)股道設(shè)備狀態(tài)未知等問題[8]。

編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)上線后，增加的功能有3個方面：①監(jiān)控方面，運轉(zhuǎn)、貨運崗位可以看到對方的作業(yè)計劃并進行作業(yè)關(guān)聯(lián)，實時監(jiān)控裝卸作業(yè)和調(diào)車作業(yè)進度，并通過股道窗口監(jiān)控各股道、設(shè)備占用情況；②安全方面，提供了調(diào)車作業(yè)動輪卡控，調(diào)機進出股道時，自動確認(rèn)股道和設(shè)備狀態(tài)并通過系統(tǒng)提示進行安全卡控；③協(xié)同方面，計劃溝通、現(xiàn)場設(shè)備日常管理不再需要電話頻繁聯(lián)系，防溜器等設(shè)備記錄由系統(tǒng)填寫替代了手工臺賬。系統(tǒng)根據(jù)各崗位作業(yè)分工進行功能權(quán)限劃分，提高了貨運調(diào)車作業(yè)效率，進一步保障了非集中區(qū)調(diào)車作業(yè)安全，提高管理溝通效率和作業(yè)信息化程度，為非集中區(qū)內(nèi)貨運和調(diào)車作業(yè)提供了便捷、高效的平臺。編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)總界面如圖3所示。

圖3 編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)總界面Fig.3 General interface of freight shunting coordination system in marshalling stations

2.4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計和設(shè)備構(gòu)成

編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)采用C/S結(jié)構(gòu)，客戶端使用C#語言編寫，采用WinForm和DevExpress界面組件，界面站場圖采用GDI+繪制。服務(wù)端使用JAVA語言開發(fā)，采用Spring Boot框架，ORACLE數(shù)據(jù)庫，在系統(tǒng)的架構(gòu)部署上采用了集群的模式，使用Redis負(fù)載均衡和哨兵模式，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[9]。編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.4 System structure of freight shunting collaborative system in marshalling stations

編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備包括終端設(shè)備、服務(wù)器和非集中區(qū)設(shè)備，采用專用接口設(shè)備和安全接口方式實現(xiàn)與系統(tǒng)和設(shè)備的數(shù)據(jù)交互和設(shè)備聯(lián)控，終端和服務(wù)器均基于編組站綜合自動化系統(tǒng)(SAM)已有設(shè)備[10]，非集中區(qū)設(shè)備在SAM基礎(chǔ)上新增?？紤]到非集中區(qū)沒有軌道電路，因此采用非集中區(qū)設(shè)備替代部分集中區(qū)功能，其中車號識別設(shè)備設(shè)置在線束入口處，根據(jù)識別的調(diào)機、車輛車號信息進行車號核驗；車輪傳感器設(shè)置在股道上，提供股道占用、進出車數(shù)核驗、作業(yè)報點等功能。由于非集中區(qū)軌旁沒有有線傳輸條件，因此車號識別設(shè)備和車輪傳感器均采用無線方式進行通信，將采集到的信息傳輸?shù)礁浇哂锌煽織l件的無線信息接收設(shè)備處(基站)，通過有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)杰囌尽?/p>

3 結(jié)束語

編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)已通過了實驗室模擬仿真測試，達到了設(shè)計要求，目前正在通遼站進行試用，系統(tǒng)提高了通遼站非集中區(qū)貨運調(diào)車作業(yè)管理水平，提升了車站信息化水平、作業(yè)效率，實現(xiàn)部分狀態(tài)可視化、作業(yè)核驗及安全卡控[11]。下一步將針對現(xiàn)場設(shè)備、作業(yè)情況結(jié)合貨運調(diào)車協(xié)同精細(xì)化管理進行進一步完善。目前在通遼站試用結(jié)果表明，編組站貨運調(diào)車協(xié)同監(jiān)控系統(tǒng)在不進行大規(guī)模改造既有系統(tǒng)的情況下，提供了一種有效解決非集中區(qū)運轉(zhuǎn)、貨運間信息傳輸和作業(yè)協(xié)同問題的低成本技術(shù)方案，具備推廣價值。