張純　孔化蓉

摘 要：從浩吉鐵路信息化建設(shè)目標(biāo)入手，以智能大腦為基礎(chǔ)，進(jìn)行了包括功能架構(gòu)、系統(tǒng)架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的全程綜合調(diào)度的研究，全面系統(tǒng)地指導(dǎo)了浩吉鐵路智能綜合調(diào)度系統(tǒng)的建設(shè)進(jìn)程，搭建起了智能重載鐵路信息化與現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)之間的橋梁。通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，提高了運(yùn)輸、生產(chǎn)和運(yùn)營(yíng)的效率，增強(qiáng)了浩吉鐵路的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

關(guān)鍵詞：智能調(diào)度;浩吉鐵路;運(yùn)輸調(diào)度

中圖分類(lèi)號(hào)：U29-39文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-5168（2020）07-0129-04

Abstract： Based on the intelligent brain， this paper studied the whole process integrated dispatching including functional architecture， system architecture， technical architecture and network architecture， comprehensively and systematically guided the construction process of the intelligent integrated dispatching system of Haolebaoji-Ji'an Railway， and built the bridge between the intelligent heavy haul railway informatization and field business. Through practical application， the efficiency of transportation， production and operation is improved， and the core competitiveness of Haolebaoji-Ji'an Railway is enhanced.

Keywords： intelligent dispatching;Haolebaoji-Ji'an Railway;transportation scheduling

運(yùn)輸調(diào)度是鐵路日常運(yùn)輸組織的指揮中樞，擔(dān)負(fù)著組織客貨運(yùn)輸、保障運(yùn)輸安全、提高運(yùn)輸效率、保證運(yùn)輸質(zhì)量的重要責(zé)任。多年來(lái)，在傳統(tǒng)的信息采集、傳輸方式下，鐵路調(diào)度系統(tǒng)的廣大干部職工總結(jié)出了一套以人的計(jì)算決策為核心的、行之有效的調(diào)度指揮方法，并形成了完善的規(guī)章制度體系。

隨著信息技術(shù)的蓬勃發(fā)展，在云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)、北斗衛(wèi)星導(dǎo)航等信息技術(shù)的快速發(fā)展和日臻成熟的條件下，鐵路經(jīng)過(guò)二十多年的信息化建設(shè)，目前已經(jīng)積累了豐富的信息資產(chǎn)，具備了釋放數(shù)據(jù)紅利的條件。

1 浩吉鐵路實(shí)施智能調(diào)度的必要性

浩勒?qǐng)?bào)吉至吉安鐵路（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“浩吉鐵路”）連接蒙陜甘寧能源“金三角”地區(qū)與鄂湘贛等華中地區(qū)，是“北煤南運(yùn)”新的國(guó)家戰(zhàn)略運(yùn)輸通道。浩吉鐵路作為新建鐵路線(xiàn)路和貫穿南北的煤運(yùn)大通道，是銜接多條煤炭集疏運(yùn)線(xiàn)路、點(diǎn)網(wǎng)結(jié)合、鐵水聯(lián)運(yùn)的大能力、高效煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)，是國(guó)家綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，其運(yùn)力的規(guī)劃和支配將直接影響對(duì)南方地區(qū)煤炭的供應(yīng)效率[1]。

調(diào)度指揮是運(yùn)輸組織的核心。隨著國(guó)鐵集團(tuán)的站段級(jí)改革，浩吉鐵路也采用了綜合段進(jìn)行管理，要想實(shí)現(xiàn)減員增效、資源共享的目的，非常有必要建設(shè)智能調(diào)度系統(tǒng)。浩吉鐵路以智能大腦為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了全程綜合調(diào)度策略，研發(fā)了智能綜合調(diào)度系統(tǒng)，探索“一人多崗”的鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)新模式，為企業(yè)提質(zhì)增效提供了有力保障。

2 智能綜合調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)目標(biāo)

智能綜合調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)的終極目標(biāo)是以浩吉鐵路運(yùn)輸日常調(diào)度指揮工作為核心;以貨物運(yùn)輸需求為核心驅(qū)動(dòng);以物流計(jì)劃為依據(jù);以物流服務(wù)、物流資源、調(diào)度命令、車(chē)流推算和數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)為主要內(nèi)容。該目標(biāo)的主要特點(diǎn)如下。第一，更加安全可靠。通過(guò)鐵路固定設(shè)施、移動(dòng)裝備、運(yùn)輸過(guò)程等的狀態(tài)感知，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障、行車(chē)事故的預(yù)測(cè)、預(yù)警，突出超前防范，綜合計(jì)劃，整體提升鐵路運(yùn)行安全保障能力。第二，更加經(jīng)濟(jì)高效。通過(guò)鐵路運(yùn)輸組織的智能優(yōu)化，提高運(yùn)輸效率;通過(guò)鐵路經(jīng)營(yíng)管理精細(xì)化，提高經(jīng)營(yíng)效益。第三，更加方便快捷。通過(guò)鐵路貨運(yùn)的網(wǎng)絡(luò)化，為貨主提供物流全流程的貨物跟蹤及查詢(xún)服務(wù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸信息透明化。第四，更加節(jié)能環(huán)保。優(yōu)化列車(chē)運(yùn)行控制方式，實(shí)現(xiàn)智能分析和節(jié)能控制，降低鐵路能源消耗。第五，優(yōu)化效益質(zhì)量。采用綜合調(diào)度技術(shù)，通過(guò)共享總公司主數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)設(shè)施資源，實(shí)現(xiàn)浩吉鐵路提高運(yùn)輸質(zhì)量、開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)價(jià)值、優(yōu)化收益的目的。

智能浩吉的目標(biāo)和特征如圖1所示。

3 架構(gòu)的搭建與功能的實(shí)現(xiàn)

基于智能大腦的全程綜合調(diào)度的優(yōu)勢(shì)在于，系統(tǒng)以智能大腦作為統(tǒng)一的基礎(chǔ)平臺(tái)，可充分利用智能大腦提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)分析、智能計(jì)算等服務(wù)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、模型共享和可視化共享。

3.1 功能架構(gòu)搭建

功能架構(gòu)設(shè)計(jì)以智能大腦為中心，以全程綜合調(diào)度為方向展開(kāi)。智能大腦由大數(shù)據(jù)資源湖、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能計(jì)算技術(shù)、行業(yè)專(zhuān)用模型、大數(shù)據(jù)可視化等部分組成。全程綜合調(diào)度包括綜合計(jì)劃編制、全程調(diào)度、基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)維支撐等典型應(yīng)用。鐵路通過(guò)運(yùn)行圖把線(xiàn)網(wǎng)上的運(yùn)輸生產(chǎn)活動(dòng)聯(lián)系成為一個(gè)統(tǒng)一的整體，運(yùn)行圖編制質(zhì)量的好壞直接影響鐵路線(xiàn)網(wǎng)的運(yùn)輸能力。同時(shí)，通過(guò)綜合高效地利用浩吉鐵路所有內(nèi)外部資源，可實(shí)現(xiàn)浩吉鐵路移動(dòng)裝備、固定基礎(chǔ)設(shè)施及內(nèi)外部環(huán)境信息的全面感知、泛在互聯(lián)、融合處理、科學(xué)決策和主動(dòng)學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)全生命周期一體化管理的新一代貨運(yùn)鐵路示范?；谥悄艽竽X的全程綜合調(diào)度功能架構(gòu)如圖2所示。

3.2 主要功能實(shí)現(xiàn)

3.2.1 全程調(diào)度。構(gòu)建全程綜合調(diào)度，可通過(guò)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)客戶(hù)訂單，按照區(qū)域別、用戶(hù)別、品類(lèi)別完成門(mén)到門(mén)的全運(yùn)輸指揮;還可以結(jié)合氣象、環(huán)境、基礎(chǔ)設(shè)施等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行安全調(diào)度指揮，實(shí)現(xiàn)一票核收、分段計(jì)費(fèi)的“電子運(yùn)單一票制”。通過(guò)對(duì)車(chē)站現(xiàn)場(chǎng)業(yè)務(wù)進(jìn)行原子化剝離、統(tǒng)一用戶(hù)、統(tǒng)一入口，車(chē)站作業(yè)不再局限于崗位、工種，可以按需靈活配置，避免現(xiàn)場(chǎng)信息重復(fù)采集，實(shí)現(xiàn)部分車(chē)站無(wú)人化。通過(guò)實(shí)時(shí)采集列車(chē)運(yùn)行狀態(tài)信息、列車(chē)編組信息、現(xiàn)車(chē)信息、貨運(yùn)信息、施工信息、機(jī)車(chē)信息和乘務(wù)信息，融合構(gòu)建綜合運(yùn)行圖，并利用北斗及GIS技術(shù)實(shí)時(shí)定位、實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)貨物全程追蹤。全程綜合調(diào)度技術(shù)如圖3所示。

通過(guò)數(shù)據(jù)的融合共享，調(diào)度員通過(guò)智能調(diào)度系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握車(chē)站生產(chǎn)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)狀況、機(jī)車(chē)車(chē)輛的分布和運(yùn)用狀態(tài)等數(shù)據(jù)，并提出車(chē)流、運(yùn)行線(xiàn)、機(jī)車(chē)、車(chē)輛計(jì)劃同步編制的思路，使運(yùn)力資源綜合規(guī)劃、運(yùn)輸計(jì)劃整體優(yōu)化成為可能。

全程調(diào)度的目的是建立貫通供應(yīng)鏈全過(guò)程的一體化調(diào)度指揮機(jī)制。全程調(diào)度的核心是將集疏運(yùn)端、供應(yīng)鏈上下游、相關(guān)專(zhuān)用線(xiàn)納入統(tǒng)一調(diào)度指揮體系，形成全過(guò)程協(xié)同的調(diào)度指揮能力，主要包括以下幾方面的調(diào)度。

第一，集疏運(yùn)調(diào)度。通過(guò)良好銜接國(guó)鐵、地鐵、水運(yùn)、汽車(chē)等集疏運(yùn)端的信息接口，實(shí)現(xiàn)信息共享、計(jì)劃協(xié)同，形成一致的運(yùn)輸計(jì)劃，保證集疏運(yùn)端按計(jì)劃有序交接車(chē)流，為建立良好的運(yùn)輸秩序創(chuàng)造條件。

第二，物流調(diào)度。通過(guò)與供應(yīng)鏈上下游的產(chǎn)煤、用煤、儲(chǔ)煤企業(yè)建立良好的數(shù)據(jù)交換機(jī)制，及時(shí)掌握上下游企業(yè)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)和異常預(yù)警，根據(jù)異常及時(shí)調(diào)整計(jì)劃，保證裝卸作業(yè)按計(jì)劃有序地進(jìn)行，提高運(yùn)力資源使用效率。

第三，區(qū)域調(diào)度集中。將與浩吉鐵路同步建設(shè)的專(zhuān)用線(xiàn)、站納入浩吉調(diào)度指揮體系，按區(qū)域集中管理，統(tǒng)一各項(xiàng)計(jì)劃，保證運(yùn)輸秩序和作業(yè)效率。

3.2.2 智能大腦。智能浩吉大腦平臺(tái)由五層組成，分別為大數(shù)據(jù)資源湖、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能計(jì)算技術(shù)、行業(yè)專(zhuān)用模型和大數(shù)據(jù)可視化，各層具體功能如下。

第一，大數(shù)據(jù)資源湖。大數(shù)據(jù)資源湖是智能浩吉智慧產(chǎn)生的源泉，一切智慧及決策皆來(lái)源于數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)采集到的鐵路內(nèi)外部的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和處理，可識(shí)別出隱含的有意義的信息，從而深刻認(rèn)識(shí)事物狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)，為決策判斷提供科學(xué)的依據(jù)。大數(shù)據(jù)資源湖基于浩吉鐵路信息化，全面整合營(yíng)銷(xiāo)服務(wù)、運(yùn)輸生產(chǎn)、綜合安全、經(jīng)營(yíng)管理等數(shù)據(jù)，同時(shí)還包括綜合視頻、圖形圖像、語(yǔ)音數(shù)據(jù)、文本數(shù)據(jù)等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

第二，大數(shù)據(jù)分析技術(shù)。大數(shù)據(jù)分析技術(shù)集成了大數(shù)據(jù)模型算法，為智能浩吉的智能決策提供了大數(shù)據(jù)計(jì)算能力，主要集成的大數(shù)據(jù)模型算法有數(shù)值預(yù)測(cè)模型、分類(lèi)預(yù)測(cè)模型、推薦算法、聚類(lèi)算法、文本挖掘算法等。

第三，智能計(jì)算技術(shù)。智能計(jì)算技術(shù)為浩吉鐵路各應(yīng)用的智能決策提供了智能計(jì)算能力，主要集成的智能計(jì)算技術(shù)包括深度學(xué)習(xí)、文本分析、圖形圖像分析、知識(shí)圖譜等。

第四，行業(yè)專(zhuān)用模型。行業(yè)專(zhuān)用模型提供了各專(zhuān)業(yè)定制化的計(jì)算方法，包括客貨客戶(hù)畫(huà)像、工務(wù)設(shè)備畫(huà)像、機(jī)務(wù)設(shè)備畫(huà)像、車(chē)務(wù)設(shè)備畫(huà)像和供電設(shè)備畫(huà)像等。

第五，大數(shù)據(jù)可視化。數(shù)據(jù)可視化，指在是借助于圖形化手段展示大數(shù)據(jù)分析結(jié)果，使數(shù)據(jù)清晰有效地表達(dá)，使人們快速高效地理解并使用，它集成了數(shù)據(jù)采集、統(tǒng)計(jì)、分析、呈現(xiàn)等多環(huán)節(jié)。展示手段可采用開(kāi)源的JS圖形庫(kù)輔助開(kāi)發(fā)，如D3和Echarts等;可視化圖形包括散點(diǎn)圖、氣泡圖、瀑布圖、樹(shù)圖、3D區(qū)域圖等。

智能大腦平臺(tái)的功能架構(gòu)如圖4所示。

3.2.3 基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)。基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)基于智能大腦平臺(tái)，按“集中化、智能化、自動(dòng)化、可視化”四大設(shè)計(jì)原則，通過(guò)設(shè)備故障預(yù)測(cè)與健康管理模塊（PHM）、過(guò)程控制與行為管理建設(shè)“4+2”應(yīng)用功能模塊，實(shí)現(xiàn)智能運(yùn)維可視化、設(shè)備全壽命履歷、移動(dòng)檢測(cè)數(shù)據(jù)、固定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)檢查數(shù)據(jù)、智能數(shù)據(jù)分析、聯(lián)合生產(chǎn)調(diào)度、設(shè)備PHM、工務(wù)電務(wù)供電專(zhuān)業(yè)間接口動(dòng)態(tài)監(jiān)控、應(yīng)用系統(tǒng)管理等功能模塊;同時(shí)，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)化的智能數(shù)據(jù)分析與處理，建立統(tǒng)一的設(shè)備病害問(wèn)題庫(kù)，對(duì)生產(chǎn)維修過(guò)程進(jìn)行全面管理，實(shí)現(xiàn)智能系統(tǒng)的故障預(yù)測(cè)。

3.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)搭建

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)方法。在進(jìn)行局域網(wǎng)、數(shù)據(jù)中心建設(shè)時(shí)，采取層次化或扁平化的設(shè)計(jì)模式，局域網(wǎng)一般采用“核心交換機(jī)+接入層”的層次化設(shè)計(jì)模式。浩吉鐵路公司數(shù)據(jù)中心采用扁平化設(shè)計(jì)方案，局域網(wǎng)采用層次化設(shè)計(jì)方案。

數(shù)據(jù)中心生產(chǎn)網(wǎng)與管理網(wǎng)進(jìn)行物理隔離，通過(guò)部署網(wǎng)閘，作為兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)唯一的連接點(diǎn)，保障信息訪(fǎng)問(wèn)的安全控制。

3.3.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)中心采用外部服務(wù)網(wǎng)和內(nèi)部服務(wù)網(wǎng)的物理隔離訪(fǎng)問(wèn)方式，各區(qū)域通過(guò)部署防火墻建立有效隔離的網(wǎng)絡(luò)安全訪(fǎng)問(wèn)機(jī)制，有效提升內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)的信息安全程度。網(wǎng)絡(luò)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)如圖5所示。

4 應(yīng)用效果

智能綜合調(diào)度系統(tǒng)結(jié)合浩吉鐵路運(yùn)輸調(diào)度業(yè)務(wù)實(shí)際，以生產(chǎn)為核心，以運(yùn)輸為主線(xiàn)，采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)，統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范，為浩吉公司、西安鐵路局調(diào)度、武漢鐵路局調(diào)度、沿線(xiàn)各站用戶(hù)提供了風(fēng)格一致，操作一致的業(yè)務(wù)功能。

智能綜合調(diào)度系統(tǒng)利用行業(yè)智能決策技術(shù)，為優(yōu)化計(jì)劃、提高運(yùn)輸效率開(kāi)拓了廣泛的空間。同時(shí)，由于自動(dòng)編制計(jì)劃是基于運(yùn)力資源的精確分配實(shí)現(xiàn)的，西安鐵路局和武漢鐵路局調(diào)度所可以與車(chē)站調(diào)度共同編制列車(chē)工作計(jì)劃，同時(shí)與計(jì)劃調(diào)、機(jī)調(diào)、區(qū)域調(diào)（車(chē)站調(diào)度）等工種協(xié)同工作。隨著生產(chǎn)過(guò)程的進(jìn)行，該系統(tǒng)能及時(shí)調(diào)整計(jì)劃，達(dá)到調(diào)度所與車(chē)站間現(xiàn)車(chē)同步、列車(chē)運(yùn)行線(xiàn)同步、列車(chē)編組同步，客觀上也提高了計(jì)劃的可行性，保證了計(jì)劃兌現(xiàn)率，實(shí)現(xiàn)站調(diào)一體化。

此外，基于智能大腦平臺(tái)，通過(guò)對(duì)信號(hào)系統(tǒng)、移動(dòng)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)以及運(yùn)力資源安全保障系統(tǒng)的信息采集，可以完成行車(chē)及移動(dòng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)和評(píng)估指標(biāo)的需求生成報(bào)表、報(bào)告，滿(mǎn)足行車(chē)調(diào)度聯(lián)動(dòng)及應(yīng)急協(xié)調(diào)指揮的全面管理功能。

5 結(jié)語(yǔ)

基于先進(jìn)的智能大腦平臺(tái)，以浩吉鐵路為載體，通過(guò)開(kāi)展全程綜合調(diào)度策略研究工作，進(jìn)一步完善了重載鐵路調(diào)度信息化管理與建設(shè)。通過(guò)技術(shù)架構(gòu)、應(yīng)用架構(gòu)、系統(tǒng)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的逐層分析和落地，智能綜合調(diào)度系統(tǒng)的研發(fā)和在浩吉鐵路上的應(yīng)用，構(gòu)建了貫通供應(yīng)鏈全過(guò)程的統(tǒng)一計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)了按計(jì)劃提供穩(wěn)定的車(chē)流來(lái)源、接續(xù)和基礎(chǔ)保障，保證了計(jì)劃的可行性，使浩吉鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)能夠高效有序地進(jìn)行，提升了鐵路系統(tǒng)的可靠性，保證了運(yùn)營(yíng)的穩(wěn)定和安全，提高了運(yùn)營(yíng)效率，達(dá)到了充分利用浩吉鐵路運(yùn)力、降本增效的目的。

未來(lái)重載鐵路技術(shù)將以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，在智能化、互聯(lián)網(wǎng)、云應(yīng)用、自動(dòng)化等領(lǐng)域進(jìn)一步融通發(fā)展，逐步推進(jìn)智能重載鐵路的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]趙捷，于海瀾.企業(yè)信息化總體架構(gòu)：企業(yè)信息戰(zhàn)略規(guī)劃治理和信息系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003.