铁路双向编组站阶段调整计划优化方法研究_铁路枢纽编组站

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铁路双向编组站阶段调整计划优化方

法研究

[摘要]本文通过作者的实践深刻地认识到我国铁路编组站综合自动化是未来编组站发展的必然趋势，同时沿用传统运营模式进行信息化建设存在着一些问题，提出了用CIPS的观点进行信息化建设的一些探讨，供领导决策时参考。

[Abstract] In this paper, the author's profound understanding of China's practice of railway marshalling yard marshalling yard integrated automation is the future development trend, while the traditional busine model for information technology there are some problems, put forward the viewpoint of using information technology CIPS Some of the construction for leadership decision-making reference

目录

一．

编组站信息化现状剖析········································2 1.计划信息垂直“统一”，水平背靠背·································2 2.管控分离，手指不到，信息不流····································2 3.没有优化与决策，长期充当简单工具································3

4.信息化面向职能，妨碍未来流程再造································3 5.计划管理静态化，呈单方向要求，兑现率不高························3 6.基础信息化不稳固，全路信息化缺根基······························4 7.侧重现车管理，以偏盖全，关键计划信息化缺失······················4 二． 编组站综合集成自动化系统（CIPS）的总体目标·················5 1.调度计划自动执行················································5 2.调度决策指挥自动化··············································5 3.大幅度减员增效··················································5 4.集中控制························································5 5.提高编组站整体效率，缩短车辆在编组站作业周期····················5 6.信息资源的充分利用··············································6 7.创建新一代编组站现代化模式······································6 三． 编组站信息化的重新定位······································6 1.调度计划综合管理················································6 2.执行过程管理····················································7 3.历史数据管理····················································9 四． 结论························································9 致谢······························································10 参考资料··························································10 关键词：铁路、编组站、信息、综合自动化

编组站技术是我国铁路发展最活跃的领域之一，各种眼花缭乱的自动化系统与信息化系统藏龙卧虎，已经达到了全路普及程度，构成了我国编组站“综合自动化”的风景线，其中局部技术领域——驼峰自动化技术——已经达到了世界先进水平，为保障铁路网中“点与线”的平衡发展，运输安全与畅通提供了有效的保障。

一、编组站信息化现状剖析

回顾我国铁路编组站的发展历史，我们可以看到，这些分门别类的系统往往是单独开发建设，自成体系，系统间连通性互操作性差；各自为阵，难以互通信息，无法统一调度；信息化与自动化严重脱节，整体自动化程度不高，处于编组站设备核心地位的编组站信息化技术落后于形势与运输生产需求的矛盾尤为突出。

1.侧重现车管理，以偏盖全，关键计划信息化缺失

编组站调度计划主要包括接发列车、调车机运用、本务机折返、货运管理、现车与调车管理。目前我国各编组站信息化比较成熟并得到普及的仅是现车管理系统，解决了预确报收发、现在车与调车计划，除此之外的计划信息计算机管理或不存在，或不成型，或不完整，或在酝酿中，尤其突出的是作为车站调度管理指挥使用的车站技术作业大表（运站一）与车站班计划大表（运站二）到目前为止仍然在计算机外管理，调度员一把尺子一支笔，趴在上面从接班开始埋头铺画到交班。长期以来采用计算机管理车站作业大表是编组站工作人员的夙愿，为此，个别路局或车站尝试自主研发或联合研发独立的作业大表铺画子系统，且具有投入实用的个案，但目前基本停留在独立自成系统水平上，主要用于写实，很难有计算机辅助调度的实效，更不具备信息输出去指挥与操管现车/调车计划或其他计划。

其结果是造成目前编组站整体信息化程度不高，信息缺失且不连贯，无法支持优化与决策。

2．计划信息垂直“统一”，水平背靠背

编组站的调度计划管理比较繁杂，现状不得不分层次、分功能管理，例如车站接发车计划、调车计划、货运计划，本务机站内折返、调车机应用等，可能由不同的调度人员分开管理，各自掌管的计划重心不同，但本质上这些计划之间是紧密耦合在一起的，互为前提构成链接与因果关系，这些内在联系是通过车站工作人员相互间默契或上一层的管理串起来。我国目前的车站信息化建设看似围绕着这些岗位的职能进行管理，却严重脱离了业务本身的相互紧密联系而成为相互绝缘、信息不共享的各种信息子系统，例如行车调度计划子系统（DMIS分机）、货运子系统、现车子系统、也许还有孕育中的车站本务机管理子系统、调车机管理子系统，虽然这些子系统能够实现铁路局至车站的上下通气，但编组站信息化横向看却是彼此无联系的信息“孤岛”。

这种状况的形成很大程度上是因为车站信息化发展简单沿袭铁路局信息化建设模式，只强调上、下统一，不重视水平共享，如此演义下去，车站今后可能继续添加与铁路局分别“对口”孤立的子系统家族，例如统计子系统、施工计划子系统、调度命令子系统、特调计划子系统、篷布管理子系统、车流推算子系统……

等等，而车站信息化自身建设很难找到并建立这些支离破碎子系统相互间的关系。

这种模式存在的问题可举例说明：当站内某个列车接车因故延误或取消时，客观上将影响接车排队顺序与场线安排计划；影响该列车本务机折返交路上的出发列车；扰动按接续规则事先推算好的车流使用；影响解体顺序以及头部调车机安排计划链；影响与该列车有关的解体计划；进而影响集结、编组及出发对来自该列车车辆的计划使用，甚至可能造成接续该列车车流的出发列车正点开车；也可能该列车计划有本站卸车辆或配空装车需要的空车种而影响货运计划，同时也就会影响取送车及调车机计划。这种客观的连锁反应在相互不通气的“子系统”模式下只能通过不同的调度人员在各自的人机界面或纸面上分别调整，最终信息是否一致、是否发生相互衔接不上问题只能由人为保障。如果是这样，就丧失了车站信息化、信息共享的意义。

另外一个典型的例子是车站的车号识别已经普及，车号信息已进入了全路ATIS系统，甚至编组站到达列车中每个车辆的数据均可上传至铁道部数据库，但是现实中很难用于车站自动抄车号业务，这是因为车站的确报与ATIS分属两个不同的子系统，相互信息共享谈何容易。

如果说车站的接发车计划因铁路局“D”与“T”之分，DMIS（TDCS）站机信息难以被整合进去，那么同属于“TMIS”名下的各种子系统如果不能实现车站级一体化，不能在同一个信息平台上共享就极不合理了。3．管控分离，手指不到，信息不流

多年来，车站信息化建设自成体系，与过程控制自动化系统等基础技术发展长期脱节，背靠背发展，其结果是：被管理的信息基本上是“人造”信息，依赖于人为的录入，而且信息的流动全靠人的“推动”，手指头不到，信息自身不会按照运输生产过程自行流动，因此信息的准确性与实时性均受人为因素限制，存在大量虚假信息，可想而知在此基础上产生的调度指挥输出信息也将大失水准。

我们知道过程控制系统是各种计划的最终执行环节，蕴含着大量丰富的信息，准确、自动、且实时，如果车站信息化管理不结合这类信息，并与计划信息整合在一起，车站信息化的道路会越走越窄。4．没有优化与决策，长期充当简单工具

我国车站铁路信息化建设的另外一个弊端是自觉不自觉地定位在调度工具的层面上：用屏幕替代纸（或毛玻璃板）；键盘替代笔尺；远程打印代替计划部署，信息管理基本上全依靠人工决策，没有自动决策，没有优化，没有人工智能，没有计算机辅助调度，没有调度指挥自动化功能，充其量仅解决了无纸化办公问题（由于车站信息化不完整，事实上无纸化办公未必均实现）。即便设计有局部决策功能，也因信息缺失归结为“不定因素太多”而无法正常使用。

这种现象产生客观上是因为所需决策基础信息的完整性与连贯性没有处理好，主观上是因为车站信息化规划没有正确的指导思想。

面对如此信息化成果，如果借势铁路高度统一、运输指挥核心地位，这其实是铁路运输生产特质所决定的，有无信息化系统这种关系均不会改变，而信息技术沦落为调度人员手边“算盘子”水平无助于统一指挥与领导，运输生产的统一并不代表信息化自身建设达到了统一、一体的模式。

5．信息化面向职能，妨碍未来流程再造

纵观IT行业，信息技术发展有三种模式，面向具体职能的个体；面向部门；面向企业，我国现行编组站信息化主要采用了面向个体模式，这是信息技术的初级阶段，其结果使得有机联系的运输组织整体很难信息共享，形成信息私有化，因此在装备车站信息化后，计划间的链接、执行工序间的链接、计划的部署、实际执行情况掌控仍然不得不大量使用计算机外的调度电话或面对面口头交流手段，并没有充分利用信息共享与数据通信的优势改善调度环境。

许多行业的信息技术发展历史证明，信息管理系统发展到一定高度时将会引起生产流程再造、业务重组，如果铁路信息化设计仅限于追随岗位与职能展开，最终结果只会阻碍运输生产组织布局调整与发展。6．计划管理静态化，呈单方向要求，兑现率不高

车站作业受铁路局统一指挥，计划从铁路局产生与下达，并在车站层层细化与部署，最终得到执行，原理上是正确的，但是我们会发现一个现象：往往上一级计划不可缺，但不可信，例如路局编制下达的日班计划、本务机计划；编组站内自产的班计划以及阶段计划。这很大程度上反映了我国调度管理的信息化水平之低下。目前编组站相对靠得住的信息仅存列车预确报、调车计划、路局列调接发列车部署，而这些信息往往是眼前已经发生或即将发生的工作，与之前的计划可能相去甚远，兑现率较低，难怪不少编组站对车站班计划与阶段计划编制流于形式，仅用来记载实际。

当调度人员没有信息化支撑而掌管计划时，由于受到人的限制，海量信息收集困难且不准确，计划编制过程费时费力，因此不得不采用宏观静态管理，无法随机应变，另外计划产生的提前量较大，计划周期长，因此调度人员纸面上计划的准确性有限，在没有信息化的过去，这种现象是可以理解的，但是在经过多年的搭建与普及信息化管理平台之后，仍然维持这种水平，没有质的飞跃，不能不说是当前铁路信息化的悲哀。

究其原因是信息化研发没有挖掘运输生产的核心需求，对运输管理过程没有深化与提炼，信息化目标值定义过程中虚的成份多，实的内容少。7． 基础信息化不稳固，全路信息化缺根基

我国编组站信息化工作从上世纪80年代末开始起步，以向塘编组站YIS系统为先驱，主营现在车管理，时至今日，车站信息化的功能与作为尚没有发生根本性突破。

车站信息化存在的诸多问题尚未解决，现在有一种新观点是编组站信息化没有必要再发展，因为总体发展趋势是用铁路局乃至铁道部的统一管理与调度来弱化甚至取代编组站的计划与信息管理，笔者认为这是错误的认识。

车站，尤其编组站是全路货车运输与调度管理信息化的重要源头，是信息根基。编组站作为货运列车的加工厂生产出来的列车对路网列车运行图与地区车流的流动构成决定性的冲击，因此编组站调度计划信息的优劣以及实际情况掌握的透明度将直接规模影响一个枢纽、乃至整个铁路局的运输生产计划与实施，如果脱离开编组站本身基础层信息的全面、正确、合理、有效的管理，那么铁路局的统一领导与管理将是空中楼阁，所以作为一个企业级的编组站的信息化管理未来只能加强，不能削弱，而不论管理编组站信息的计算机与数据存储设备硬件物理

上摆放在铁路局或编组站，也无论延伸到管理编组站专职调度人员桌面上的终端可能放在铁路局或者车站。

如果不进一步解决好编组站自身的信息化建设问题，正视当前编组站信息化的现实，奢谈“统一领导、统一规划、统一标准、统一资源、统一管理”将是一句高调空洞的口号，其结果是失去水准的统一、难以兑现的统一、丧失意义的统一。这个道理就如同上级的规章制度不合理，可操作性差，其规章制度的严肃性将受到挑战。

二、编组站综合集成自动化系统(CIPS)的总体目标

2003年新建成都北编组站建设工程按照铁道部、成都铁路局、铁路第二设计院的规划与指导意见，北京全路通信信号研究设计院通过方案竞选获得了系统整合与集成的机会，拟通过整合现有已经成熟的各种过程控制分系统，建立共享信息平台，结合调度计划管理，集成创新，实现编组站决策、优化、管理、调度、控制一体化，达到高度综合自动化的目的，从集成中找效率、要效益，其总体目标体现在以下方面： 1.调度计划自动执行

编组站CIPS系统首要目标是将调度计划中与站内经路有关的部分直接下达给控制系统自动执行，亦即以CIPS管理系统所编制的接发车计划、调车计划、本务机站内折返计划、调车机工作计划等为依据，产生并向联锁、驼峰、停车器自动化分系统实时下达调度指令，操控进路自动办理，使编组站所有的列车进路、调车进路、机车走行进路和溜放进路自动执行，实现作业过程控制全面自动化。2.调度决策指挥自动化

采用优化决策、人工智能、专家系统等方法，提供站内调车机、线路与走行经路等资源的合理分配与优化使用方案，实现站内车站班计划、阶段计划、车流推算、调车计划、本务机折返和调车机调动等计划的自动编制；同时，随着执行过程的自动反馈，动态优化调整各计划以适应当前情形，从而真正实现调度决策指挥自动化。3.大幅度减员增效

通过调度计划的计算机辅助决策指挥；计划统一编制、动态调整以及扁平化管理；计划直接发布至控制环节执行，取消正常情况下人为参与控制等手段，可有效地大幅度减少车站作业人员、调度人员与管理人员。4.集中控制

自动化程度的大幅度提高与作业人员的大幅度减少，以及站内当前所有工况尽收眼底，被CIPS直观地展示出来，使得在调度大厅集中监控与操纵全站到、解、集、编、发的作业成为可能、必要和必然，获得单一指挥、统一办理、流水执行、高效运转的效果。

5.提高编组站整体效率，缩短车辆在编组站作业周期

通过编组站整体闭环，优化调度，合理安排各工序间的衔接；加大自动化力度；取消人工计划布控、作业人员横向沟通协调及实况汇报等通信联络时间；扩

展调机司机和外业人员的信息视野；利用车号、燃轴等检测信息预告服务于技术作业等手段，提高编组站的整体作业效率，有效减少车辆在编组站的中转时间与停留时间，并降低站内平均结存车保有量。6.信息资源的充分利用

编组站CIPS系统的核心是数据整合、信息集成，车号识别、轴温探测、脱轨器表示、电务监测、环境监控、电源监测及图像监视等信息被集成与共享，可提高作业预见性，使站内各个作业流程更加顺畅贯通。7.创建新一代编组站现代化模式

编组站CIPS系统是我国编组站综合自动化发展史上一次质的飞跃和里程碑，为我国编组站下一轮现代化建设创造新的典范和模式，使我国的编组站整体技术达到世界领先水平。

三、编组站信息化的重新定位

编组站CIPS系统的核心是编组站信息化的改造，鉴于现实情况我国目前编组站信息化起点太低，欠帐太多，面对实现管控一体化需求，没有信息基础，没有改造前景和利用价值，因此成都北没有简单集成目前常规装备并正在推行的“统一版”车站信息化系统，而是按照总体目标的需要对编组站信息化重新定位、规划、分析、设计与实施，打造了一个全新的编组站综合信息管理分系统，在历时两年的研究中我们深刻领悟到以下要点： 1，调度计划综合管理

我们知道，通常情况下，编组站的调度计划包括：  站内接发列车工作计划  现车及调车工作计划  本务机折返工作计划  调车机工作计划  站内施工计划  货运工作计划

这些计划的编制以及计划的执行过程，是车站信息化管理的对象，当我们换一个全新的角度重新审视编组站信息管理时，对调度计划管理部分适用的信息技术与设计要点为：(1)全面性

凡是编组站运输生产流程上的环节，特别是与机车车辆移动与进路有关的计划必须纳入信息化管理范畴，一个也不能少，不能挑肥拣瘦，图其方便，否则会出现信息黑洞，发生信息断链，难以理清相互之间的因果关系。

只有拥有全部这些计划信息，并且是正确的信息、详尽的信息、相互关联的信息，才具备自动执行的条件。(2)一体化

虽然编组站的工作可以分门别类定义，也允许不同职能的人员分开管理，但是本质上相互间是紧密相连，相互强耦合，穿插套结在一起的，因此后台的信息处理不能简单地分而治之，必须一体化管理。

在工业领域中，作为货运列车加工厂的编组站生产属于典型的流程类工业，流程工业自身有特定的信息化发展规律，牵一发动全身，流程工业的性质决定了编组站信息化必须一体化管理，随时处理各环节调度计划相互间的平衡、合理的关联与工序间的链接。(3)动态性

编组站信息化系统应该发挥计算机存储信息量大，计算速度快的优势，将过去人工铺排计划分时段编制、时段内执行者自决或调度员口头通知调整，改为随时随地计划动态调整，滚动调整。

动态调整是车站调度计划能够被自动执行的先决条件。

引起动态调整的主要归因一是来自上级计划的变化，二是来自执行过程的偏差，而实际执行结果是引起计划动态调整的最活跃因素，因此计划的动态编制与调整必须建立在过程控制子系统自动反馈的基础上。

动态调整应该借用自动化领域的过程调节与伺服原理，在计划与执行间形成智能闭环，即通过结果反馈，动态调节调度计划以适应后期执行的需要，在此前提下使计划执行的兑现率达到百分之百。

动态计划需自动决策与之相配合，在动态中求优化，很难想象完全依赖人工决策与录入操作能够适应现场千变万化的情形。(4)实时性

如果产生静态计划，我们可以四平八稳、心平气和、精雕细琢地编制计划，但是如果要产生动态计划，并且计划要直接输出去执行，那么对于计划的编制与改变，包括决策与优化时间在内，必须限制在一个很短的时间范围内，即有实时性要求，否则时过境迁，丧失了计划的实效性，并且影响执行效率。(5)自动化

编组站信息管理自动化的另外一种说法是调度指挥自动化，或者计算机辅助调度。如前所述，若要将编组站综合自动化提高到站内所有进路类均按计划自动执行的实用化水平，如果没有信息自动化支撑，对站内计划的编制调整力度与频度压力将大大超出目前对车站调度人员的要求，甚至突破人的承受极限，因此信息自动化绝不是锦上添花，而是管控一体化的必然。编组站CIPS系统目前定义的自动决策内容如下：

 接发车场线决策

 解体顺序、编制解体勾计划及解体峰位决策  头部调机应用、调车分类线应用决策  编组顺序、牵出线、编组勾计划编制  尾部机车应用决策

 编制取送调车勾计划决策  出发列车接续关系决策

 列车、调车、机车走行经路决策 2，执行过程管理

过程管理因管控一体化而诞生，是实现车站调度计划自动指挥执行的必然产物。过程管理是调度计划与过程控制之间的桥梁，是管与控的中间件。

作为全新理念的过程管理是某些特定功能的总称，属于概念上的定位，这并不说明过程管理是独立存在的程序或数据实体。事实上，过程管理与调度计划管理犬牙交错，交织在一起，在实现方面很难独立成章或以独立结构而存在。

如果调度计划管理有必要为发挥调度人员的主观能动性提供介入手段，其自动化程度取决于人工干预的多寡，那么过程管理基本上应建立在全自动化的基础之上。

过程管理的功能与要点包括：(1)调度计划分解与转化

过程管理的作用主要是由计算机管理取代各个岗位值班员、信号员甚至其他作业人员的工作，即按照调度计划，处理与监控执行过程。

调度人员输出的计划通常比较宏观，若要各个不同范围、不同功能的子系统执行，需进一步细化与转化，并输出给过程控制子系统，其中与进路有关的输出类别有：列车进路、调机进路、本务机进路、调车进路、溜放进路、停车器控制要求、驼峰股道封锁等等；与进路无关的输出类别有：列车预告、报点、发确报、车机联控、抄车号、车辆安全检测、技术作业通知与完成等等。(2)计划指令自动触发

如果我们将过程管理的输出称为指令，那么指令的触发将决定计划是否同意被执行。指令的触发是过程管理的核心功能，通过对指令的触发管理决定调度计划正确无误的执行时机；通过指令的触发管理裁决不同的计划执行中争抢进路资源时的优先权。

为了实现触发管理智能化，过程管理的信息化深度须达到站内各种机车车辆运动的调程计划信息管理与调程实际信息管理。(3)执行结果反馈信息收集与处理

收集与管理过程控制系统的反馈信息，监督计划的执行过程，是过程管理的重要功能之一。

各过程子系统自产检测信息以及独立的电务检测与环境监控信息的实时收集与管理也在过程管理范围之列。(4)过程信息全方位动态展现

过程管理的动态性很强，信息变化多端，瞬间即逝，但必须向有关调度人员或执行人员透明，供有关人员对计划执行过程进行监督，因此按照人机工程提供友好的图示界面展现很重要。(5)被管理的子系统

在成都北站设计中，过程管理所管辖与服务的执行层子系统共有11个，其类别有：

 联锁自动化分系统  驼峰自动化分系统  调机自动化分系统

 尾部停车器自动控制分系统  外勤移动信息分系统

 电务监测及环境监控分系统

对于直接参与控制的子系统，管理模式分为自动、半自动、站控及维护等四种模式。3，历史数据管理

计划信息管理、过程信息管理与历史信息管理是重新定位的车站信息化的三大支柱，其中历史信息管理即利用海量数据库技术保存所有的编组站作业中产生的计划与过程信息，并通过信息分析与挖掘提供以下重要的服务：(1)情景再现

通过回放操作控制，真实同步还原再现调度大厅所有计划管理与过程管理的界面与操作，追溯调度计划与执行的动态过程。(2)报表管理

按照规定以及编组站自行发挥的报表要求，产生数据准确的生产统计报表。(3)统计分析

对生产过程进行统计分析，为车站或车务段对编组站的技术、人员、生产、资源管理提供依据，包括基于调程历史纪录数据基础上全天候编组站各个环节的动态能力分析评估结果。(4)决策参数优化

在统计分析的基础上，“学习”与自我适应，自动减少调度偏差，提高调度决策的质量及智能化水平。(5)归档

实现编组站生产过程中运输资料的电子归档，提供便利的提取手段，利于车站对编组站的管理，代替纸张归档。(6)电务信息与环境信息监测

提供编组站信号设备与检测档案管理与分析，为设备的维护与管理提供分析资料。

四、结论

编组站信息化是铁路完成跨越式发展的必由之路，同时也是实现铁路货物运输管理现代化的必须；编组站信息化的技术方案需要兼顾既有作业习惯，但更需要技术创新，须将编组站作为列车的“加工工厂”，编组站信息化就是要实现编组站货物信息流、车辆信息流、机车与调机信息流、作业过程信息流的集成再造，将编组站加工列车的作业如同对待“自动化工厂”的流水线一样。编组站CIPS建立在针对流程工业的计算机集成过程系统（Computer Integrated Proce System）理论基础之上，以信息集成为核心，综合了管理技术、生产技术、信息技术、自动化技术、系统工程技术，实现了控制、调度、管理、经营、优化、决策一体化，使整个“工厂”形成智能闭环系统，突出整体效益。CIPS的最高境界是“无人工厂”，按编组站CIPS规划的远期目标，编组站所有室内工作量仅需一个人力就可完成。

致谢

这次毕业论文能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学和一直关心支持着我的家人对我的教诲、帮助和鼓励的结果。我要在这里对他们表示深深的谢意！

感谢我的指导老师——李老师，没有您的悉心指导就没有这篇论文的顺利完成。

感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。

参考资料

1.《编组站综合集成自动化系统（CIPS）功能要求》2005年12月，通过铁道部科技司技术审查；