张纯　孔化蓉

摘 要：从浩吉铁路信息化建设目标入手，以智能大脑为基础，进行了包括功能架构、系统架构、技术架构和网络架构的全程综合调度的研究，全面系统地指导了浩吉铁路智能综合调度系统的建设进程，搭建起了智能重载铁路信息化与现场业务之间的桥梁。通过实际应用，提高了运输、生产和运营的效率，增强了浩吉铁路的核心竞争力。

关键词：智能调度;浩吉铁路;运输调度

中图分类号：U29-39文献标识码：A文章编号：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

运输调度是铁路日常运输组织的指挥中枢，担负着组织客货运输、保障运输安全、提高运输效率、保证运输质量的重要责任。多年来，在传统的信息采集、传输方式下，铁路调度系统的广大干部职工总结出了一套以人的计算决策为核心的、行之有效的调度指挥方法，并形成了完善的规章制度体系。

随着信息技术的蓬勃发展，在云计算、大数据、物联网、移动互联、北斗卫星导航等信息技术的快速发展和日臻成熟的条件下，铁路经过二十多年的信息化建设，目前已经积累了丰富的信息资产，具备了释放数据红利的条件。

1 浩吉铁路实施智能调度的必要性

浩勒报吉至吉安铁路（以下简称“浩吉铁路”）连接蒙陕甘宁能源“金三角”地区与鄂湘赣等华中地区，是“北煤南运”新的国家战略运输通道。浩吉铁路作为新建铁路线路和贯穿南北的煤运大通道，是衔接多条煤炭集疏运线路、点网结合、铁水联运的大能力、高效煤炭运输系统，是国家综合交通运输系统的重要组成部分，其运力的规划和支配将直接影响对南方地区煤炭的供应效率[1]。

调度指挥是运输组织的核心。随着国铁集团的站段级改革，浩吉铁路也采用了综合段进行管理，要想实现减员增效、资源共享的目的，非常有必要建设智能调度系统。浩吉铁路以智能大脑为基础，设计了全程综合调度策略，研发了智能综合调度系统，探索“一人多岗”的铁路运输生产新模式，为企业提质增效提供了有力保障。

2 智能综合调度系统建设目标

智能综合调度系统建设的终极目标是以浩吉铁路运输日常调度指挥工作为核心;以货物运输需求为核心驱动;以物流计划为依据;以物流服务、物流资源、调度命令、车流推算和数据统计为主要内容。该目标的主要特点如下。第一，更加安全可靠。通过铁路固定设施、移动装备、运输过程等的状态感知，实现设备故障、行车事故的预测、预警，突出超前防范，综合计划，整体提升铁路运行安全保障能力。第二，更加经济高效。通过铁路运输组织的智能优化，提高运输效率;通过铁路经营管理精细化，提高经营效益。第三，更加方便快捷。通过铁路货运的网络化，为货主提供物流全流程的货物跟踪及查询服务，实现运输信息透明化。第四，更加节能环保。优化列车运行控制方式，实现智能分析和节能控制，降低铁路能源消耗。第五，优化效益质量。采用综合调度技术，通过共享总公司主数据中心IT基础设施资源，实现浩吉铁路提高运输质量、开发数据价值、优化收益的目的。

智能浩吉的目标和特征如图1所示。

3 架构的搭建与功能的实现

基于智能大脑的全程综合调度的优势在于，系统以智能大脑作为统一的基础平台，可充分利用智能大脑提供的数据基础、大数据分析、智能计算等服务，同时可实现数据共享、模型共享和可视化共享。

3.1 功能架构搭建

功能架构设计以智能大脑为中心，以全程综合调度为方向展开。智能大脑由大数据资源湖、大数据分析技术、智能计算技术、行业专用模型、大数据可视化等部分组成。全程综合调度包括综合计划编制、全程调度、基础设施运维支撑等典型应用。铁路通过运行图把线网上的运输生产活动联系成为一个统一的整体，运行图编制质量的好坏直接影响铁路线网的运输能力。同时，通过综合高效地利用浩吉铁路所有内外部资源，可实现浩吉铁路移动装备、固定基础设施及内外部环境信息的全面感知、泛在互联、融合处理、科学决策和主动学习，实现全生命周期一体化管理的新一代货运铁路示范。基于智能大脑的全程综合调度功能架构如图2所示。

3.2 主要功能实现

3.2.1 全程调度。构建全程综合调度，可通过大数据进行分析，根据客户订单，按照区域别、用户别、品类别完成门到门的全运输指挥;还可以結合气象、环境、基础设施等监测数据进行安全调度指挥，实现一票核收、分段计费的“电子运单一票制”。通过对车站现场业务进行原子化剥离、统一用户、统一入口，车站作业不再局限于岗位、工种，可以按需灵活配置，避免现场信息重复采集，实现部分车站无人化。通过实时采集列车运行状态信息、列车编组信息、现车信息、货运信息、施工信息、机车信息和乘务信息，融合构建综合运行图，并利用北斗及GIS技术实时定位、实时监控，实现货物全程追踪。全程综合调度技术如图3所示。

通过数据的融合共享，调度员通过智能调度系统实时掌握车站生产作业现场状况、机车车辆的分布和运用状态等数据，并提出车流、运行线、机车、车辆计划同步编制的思路，使运力资源综合规划、运输计划整体优化成为可能。

全程调度的目的是建立贯通供应链全过程的一体化调度指挥机制。全程调度的核心是将集疏运端、供应链上下游、相关专用线纳入统一调度指挥体系，形成全过程协同的调度指挥能力，主要包括以下几方面的调度。

第一，集疏运调度。通过良好衔接国铁、地铁、水运、汽车等集疏运端的信息接口，实现信息共享、计划协同，形成一致的运输计划，保证集疏运端按计划有序交接车流，为建立良好的运输秩序创造条件。

第二，物流调度。通过与供应链上下游的产煤、用煤、储煤企业建立良好的数据交换机制，及时掌握上下游企业生产动态和异常预警，根据异常及时调整计划，保证装卸作业按计划有序地进行，提高运力资源使用效率。

第三，区域调度集中。将与浩吉铁路同步建设的专用线、站纳入浩吉调度指挥体系，按区域集中管理，统一各项计划，保证运输秩序和作业效率。

3.2.2 智能大脑。智能浩吉大脑平台由五层组成，分别为大数据资源湖、大数据分析技术、智能计算技术、行业专用模型和大数据可视化，各层具体功能如下。

第一，大数据资源湖。大数据资源湖是智能浩吉智慧产生的源泉，一切智慧及决策皆来源于数据。通过对采集到的铁路内外部的相关数据进行智能分析和处理，可识别出隐含的有意义的信息，从而深刻认识事物状态及发展趋势，为决策判断提供科学的依据。大数据资源湖基于浩吉铁路信息化，全面整合营销服务、运输生产、综合安全、经营管理等数据，同時还包括综合视频、图形图像、语音数据、文本数据等非结构化数据。

第二，大数据分析技术。大数据分析技术集成了大数据模型算法，为智能浩吉的智能决策提供了大数据计算能力，主要集成的大数据模型算法有数值预测模型、分类预测模型、推荐算法、聚类算法、文本挖掘算法等。

第三，智能计算技术。智能计算技术为浩吉铁路各应用的智能决策提供了智能计算能力，主要集成的智能计算技术包括深度学习、文本分析、图形图像分析、知识图谱等。

第四，行业专用模型。行业专用模型提供了各专业定制化的计算方法，包括客货客户画像、工务设备画像、机务设备画像、车务设备画像和供电设备画像等。

第五，大数据可视化。数据可视化，指在是借助于图形化手段展示大数据分析结果，使数据清晰有效地表达，使人们快速高效地理解并使用，它集成了数据采集、统计、分析、呈现等多环节。展示手段可采用开源的JS图形库辅助开发，如D3和Echarts等;可视化图形包括散点图、气泡图、瀑布图、树图、3D区域图等。

智能大脑平台的功能架构如图4所示。

3.2.3 基础设施维护。基础设施维护基于智能大脑平台，按“集中化、智能化、自动化、可视化”四大设计原则，通过设备故障预测与健康管理模块（PHM）、过程控制与行为管理建设“4+2”应用功能模块，实现智能运维可视化、设备全寿命履历、移动检测数据、固定监测数据、现场检查数据、智能数据分析、联合生产调度、设备PHM、工务电务供电专业间接口动态监控、应用系统管理等功能模块;同时，实现专业化的智能数据分析与处理，建立统一的设备病害问题库，对生产维修过程进行全面管理，实现智能系统的故障预测。

3.3 网络架构搭建

3.3.1 网络架构设计方法。在进行局域网、数据中心建设时，采取层次化或扁平化的设计模式，局域网一般采用“核心交换机+接入层”的层次化设计模式。浩吉铁路公司数据中心采用扁平化设计方案，局域网采用层次化设计方案。

数据中心生产网与管理网进行物理隔离，通过部署网闸，作为两个网络唯一的连接点，保障信息访问的安全控制。

3.3.2 网络架构设计。数据中心采用外部服务网和内部服务网的物理隔离访问方式，各区域通过部署防火墙建立有效隔离的网络安全访问机制，有效提升内部生产网的信息安全程度。网络总体架构设计如图5所示。

4 应用效果

智能综合调度系统结合浩吉铁路运输调度业务实际，以生产为核心，以运输为主线，采用先进的计算机技术，统一的技术规范，为浩吉公司、西安铁路局调度、武汉铁路局调度、沿线各站用户提供了风格一致，操作一致的业务功能。

智能综合调度系统利用行业智能决策技术，为优化计划、提高运输效率开拓了广泛的空间。同时，由于自动编制计划是基于运力资源的精确分配实现的，西安铁路局和武汉铁路局调度所可以与车站调度共同编制列车工作计划，同时与计划调、机调、区域调（车站调度）等工种协同工作。随着生产过程的进行，该系统能及时调整计划，达到调度所与车站间现车同步、列车运行线同步、列车编组同步，客观上也提高了计划的可行性，保证了计划兑现率，实现站调一体化。

此外，基于智能大脑平台，通过对信号系统、移动设备监控系统、视频系统以及运力资源安全保障系统的信息采集，可以完成行车及移动设备的状态监视，并根据统计和评估指标的需求生成报表、报告，满足行车调度联动及应急协调指挥的全面管理功能。

5 结语

基于先进的智能大脑平台，以浩吉铁路为载体，通过开展全程综合调度策略研究工作，进一步完善了重载铁路调度信息化管理与建设。通过技术架构、应用架构、系统架构和网络架构的逐层分析和落地，智能综合调度系统的研发和在浩吉铁路上的应用，构建了贯通供应链全过程的统一计划，实现了按计划提供稳定的车流来源、接续和基础保障，保证了计划的可行性，使浩吉铁路运输生产能够高效有序地进行，提升了铁路系统的可靠性，保证了运营的稳定和安全，提高了运营效率，达到了充分利用浩吉铁路运力、降本增效的目的。

未来重载铁路技术将以大数据为基础，在智能化、互联网、云应用、自动化等领域进一步融通发展，逐步推进智能重载铁路的可持续发展。

参考文献：

[1]赵捷，于海澜.企业信息化总体架构：企业信息战略规划治理和信息系统总体架构设计[M].北京：电子工业出版社，2003.