1 面向发达路网的调度管理现状
截至2023年底，全国铁路营业里程达到15.9万km，其中高速铁路4.5万km。2023年，全路投产高速铁路线2 776 km。面对复杂的高速铁路网结构大规模变化，以及投入大量新装备设施、新增大量运输生产部门及运输生产辅助单位，当前调度指挥体系还存在多工种专业调度联动和融合一体化不足，亟需梳理并优化高速铁路运输组织各环节作业流程，探索面向发达高速铁路网的调度管理优化方案，以更好地发挥“全路一张网、集中统一指挥”的面向路网的高速铁路调度管理优势，实现调度管理效率效益最大化的目标。
1.1 高速铁路调度管理现状
高速铁路运输调度工作实行分级管理、集中统一指挥。中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)设运输调度指挥中心(以下简称“调度中心”)，铁路局集团公司设调度所。国铁集团高速铁路调度业务设立了计划、行车、动车调度台，涉及高速铁路的其他工种调度工作由相关普速铁路调度台兼任。铁路局集团公司高速铁路调度设值班副主任、计划、列车、客服、动车、供电、施工调度台，涉及高速铁路的其他工种调度台由铁路局集团公司根据需要设置或由相关普速铁路调度台兼任。根据分级管理、集中统一指挥的原则，国铁集团调度中心、铁路局集团公司调度所分级负责日常运输组织指挥工作。在铁路日常行车安全管理工作上，国铁集团调度中心按规定对铁路局集团公司的调度指挥安全工作实施监督管理，铁路局集团公司对本局调度指挥安全工作全面负责。
目前在信息系统设置方面，全路推广实施了铁路运输调度管理系统(TDMS5.0)，既有运输调度管理系统采用了国铁集团、铁路局集团公司两级架构，以铁路局集团公司级为核心，系统中的高速铁路调度和动车调度子系统基本支撑了铁路局集团公司级高速铁路业务需要。国铁集团系统主要基于运输信息集成平台、十八点统计和铁路局集团公司级系统的上报数据，汇总形成全路运输生产信息，支撑高速铁路相关岗位调度人员把握全路整体运输情况、做出运输方案决策、跟踪生产实际。随着调度指挥业务的发展，运输调度管理信息系统在数据管理和分享、日计划协同编制、调度命令管理、新技术运用等方面暴露出一些不足。
1.2 面向发达路网高速铁路调度管理存在的主要问题
近年来，铁路部门根据客运需求变化及客流特点，采取差异化的运力调整措施，精准实施“一日一图”
[1]。但高速铁路跨线列车多、跨线范围广，不同线路间的耦合性较高；各高速线路允许列车运行速度不一、列车运行的密度大，这些都给高速铁路运输组织工作提出了更高的要求。调度指挥业务涉及运输生产全过程、各环节，需要及时准确掌握所有信息，才能精细、准确地做出调度指挥决策，然而既有调度管理存在各专业间数据共享不力，跨岗位使用困难、耦合度不高，自动化程度较低，数据质量不高，数据价值没有得到有效挖掘，数据驱动业务能力不强，信息资源综合利用程度不高，不能充分支撑业务需求等问题，具体问题和原因如下。
（1）数据欠缺、共享不力、质量不高，不能很好地支撑调度人员及时、全面、准确地获取运输全过程各环节实时信息。各专业系统建设初期由于缺乏统一规划，各专业着眼点和需求不同，造成系统条块分割，存在专业壁垒，互联互通性不强。客运调度员编制“每日一图”，需要掌握客车临时加开、停运、恢复开行、迂回运输、变更运行区段、变更营业站、变更径路、车辆甩挂和实际编组等信息，但目前这些信息都是通过文电或文本命令方式获取，需调度人工录入系统并核对，人工作业量大且安全风险性高，缺乏系统转换数据支持和安全卡控手段。
（2）调度命令管理模式和信息系统功能支撑还不完善。一是调度命令管理自动化程度较低。缺乏格式化编制和数字化管理技术手段，缺乏基本运行图和高速铁路日计划质量管控，导致大部分铁路局集团公司统计分析和辅助决策、高速铁路列车计划自动调整等业务开展存在一定困难，同时调度人员作业劳动强度大，非正常情况下行车组织的安全卡控能力亟需加强。
（3）跨区域、跨铁路局集团公司、跨专业、跨岗位协作困难。缺乏对于运输生产全过程管理和运输计划一体化编制的支撑，难以满足高效响应客流变化的要求。目前调度所内同工种各岗位间、调度和运输、客运、车辆各专业处室间协作性不足。因分级指挥模式，信息系统建设之初国铁集团和铁路局集团公司、站段分别设计、分期建设各自的调度管理系统，在国铁集团和铁路局集团公司、站段三级间纵向协同方面还需要加强贯通和一体化管理。面向路网协同一体化指挥可更好地发挥面向发达高速铁路网进行集中调度指挥管理的优势，实现高速铁路运输效率效益最大化。
随着客运需求量增加，列车运行密度越来越大，对高速铁路调度管理在精细化、精益化管理方面提出了更高的要求，高速铁路调度优化管理具有十分重要的意义。近年来，李文新等
[2]从高速铁路与既有线分工方案和构建协同优化模型上进行了相关研究。金晶等
[3]详细阐述了法国铁路运营管理模式以及其在多样化客运产品方面的研究探索。林宏等
[4]从运输组织、运行图、调度指挥和综合防灾系统等方面，重点总结分析了日本铁路的运输组织管理特点，日本综合调度系统已在设计上有了很大的优化改进
[5]。李平等
[6]研究了国外铁路数字化与智能化发展趋势，表明国外已经在大力推进铁路数字化和智能化改进。
2 面向发达高速铁路网的调度管理优化策略设计
随着路网规模不断增大，加强调度集中指挥，健全区域协调机制十分关键
[7]。为持续提升铁路数字化、智能化水平，实现高速铁路运营管理更加安全可靠、方便快捷和经济高效，提出从高速铁路基础数据管理、高速铁路日计划编制、高速铁路调度命令管理等3方面进行面向发达高速铁路网的调度管理优化策略设计。
2.1 高速铁路调度基础数据规范管理
面向发达高速铁路网进行调度统一指挥，需要统一规范基础数据管理，提升数据共享和信息融合能力。首先，梳理高速铁路调度管理领域的主要基础数据，并形成高速铁路调度管理的内部规范化数据。其次梳理高速铁路调度管理既有的数据管理模式，对于主要的列车运行线、车底运用交路、分号图等管理模式和数据更新机制进行优化。最后建立合理的数据结构和数据存储模型以更精细、更准确地描述和存储管理调度基础数据，关注基本运行图、分号图调整机制，实现动态精确的基础数据管理。
高速铁路基础数据主要从线路基础数据、列车运行线、车底交路、分号图管理等4个方面进行规范。基础数据优化管理规范如
图1所示。
（1）高速铁路基础数据全要素管理。首先建立统一的描述铁路线路、站场、区间、节点、径路、设施、组织结构等资源的数据字典，统一维护，统一发布管理。站场应包括基本运行图站场、客运站场与调度站场名称对应关系等；设备设施应该包含固定线路设施、移动动车组设施、客服基础设施等；组织机构应包含国铁集团级、铁路局集团公司级、站段、车间、车队、科室等；运行线应包含全车次、经由站、时刻、经由局、股道、作业标志、经由线等；交路信息应包含开行规律、车辆担当、客运担当、编组、车型、定员等；在基础字典的支撑下，对列车运行线、交路信息等进行集中管理，提供规范定义。
（2）列车全程运行线优化管理。突破既有的各铁路局集团公司独立管理管内运行线的模式，将列车从始发到终到的全程运行线进行管理。为兼容目前的运输调度管理模式，可结合铁路局集团公司核准的管内时刻、股道、径路等数据，自动生成列车运行线全程时刻数据。每列车一条全程运行线，进行每日的运行线运行径路计算，实现精准的每日运行线管理。全程运行线管理可为“全路一盘棋”的加开、停运等提供最基础的支撑。
（3）车底全交路优化管理，即动车组从出库开始到入库的全周期车底运用完整交路管理。例如“0G7-G8-G15-G28-0G27-//-0G2-G1-G14-G21-G22”，交路表示中包含了出入库车次，旅客列车车次，还包含了一些特殊符号，“//”是交路里在此跨天的表示符号。通过这样的全交路管理，可支撑全程一体化配车，担当局配属车底后，相关铁路局集团公司进行数据共享，同时便于车组全程追踪和车底运用运检决策管理。
（4）分号图优化管理，实现分号图集中管理。涉及全路大范围调图，先由国铁集团统一建立分号图方案，各铁路局集团公司基于国铁集团统一分号图建立铁路局集团公司管内的子分号图，在子分号图内维护管内的分号图数据。在面向全路高速铁路网的统一分号图中进行集中管理分号图车次和交路管理，实现分号图车次全程运行线管理和车底运用交路全交路管理。
2.2 高速铁路日计划集中编制
面向发达高速铁路网，进行高速铁路计划集中编制和动态“一日一图”滚动安排。高速铁路日计划集中编制过程主要涉及的调度岗位包含调度所主任、计划调度员、动车调度员、施工调度员等
[7]。高速铁路计划编制流程图如
图2所示。
高速铁路计划调度员每日10：00前根据列车运行图及相关文件、电报、调度命令确定次日动车组列车开行方案，转交动车调度员和相关机务段、动车(车辆)段、客运段。动车调度员15：00前将动车组车底运用方案、热备车及重点事项，转交计划调度员。施工调度员15：00前将路用列车运行方案，转交计划调度员。计划调度员16：00前与相关调度所交换列车开行计划，17：30前形成次日列车开行计划。列车开行计划经调度所主任(副主任)审核批准后，报国铁集团，并于18：00前以调度命令下达有关单位、调度台
[8]。
高速铁路计划主要包括列车运行计划(运行图)、动车组运用计划、乘务员运用计划、车站作业计划
[9-10]等。高速铁路综合计划编制优化策略首先要面向国铁集团和铁路局集团公司、站段三级提供集中一体化高速铁路计划编制，在进行高速铁路列车开行计划的铺画基础上，实现施工维修计划、路用列车计划、车底运用计划、站段作业计划的一体化集中编制，实现以列车开行计划为主导的“一张路网一部高速铁路综合计划”，在挖潜路网能力的同时提高调度指挥的协同性。
其次通过国铁集团集中建库、集中部署，面向国铁集团、铁路局集团公司、站段、车间/车队/动车所等四级一体化应用，实现高速铁路计划集中编制和联动管理。高速铁路计划集中编制优化管理方案图如
图3所示。
高速铁路计划编制优化管理架构包含创建、调整、执行及动态调整4个阶段。在创建阶段，基于集中基本图数据管理和分号图、新旧交替方案、文件电报等生成图定列车“一条线”和生成临时列车“一条线”，进行滚动编制全网高速铁路列车“一条线”，集中存储在全路统一的列车开行计划集中库。
在调整阶段，基于运力资源和市场需求进行高速铁路综合计划动态滚动安排。结合市场客流需求与日常高速铁路调度指挥生产的需求，面向发达高速铁路网形成集中开行决策。基于开行决策形成的开行方案调整和长令调整、分号图调整等，进行集中日常调整，形成开行方案调整和调度命令调整，并将相应的调整信息推送给相关铁路局集团公司，同时形成调整计划纳入列车开行计划集中库管理。在动态调整过程中，需将列车运行计划、动车组运用计划、乘务计划相关联，一体化联动调整
[11-13]。
在日计划执行阶段，各铁路局集团公司获取国铁集团调整结果，结合管内客运列车、出入库列车和路用列车开行需求进行管内调整。铁路局集团公司从列车开行计划集中库中获取管内的动态“一日一图”，形成各铁路局集团公司的次日高速铁路开行计划、次日高速铁路交路计划和次日高速铁路车底计划，生成次日高速铁路日计划命令发布并执行。
在动态调整阶段，日计划下达后，根据执行实际，可对已下达的日计划进行动态调整，形成调度命令调整信息，并形成调整计划，将调整计划纳入列车开行计划集中库中统一管理。
高速铁路日计划集中编制通过使用统一的客运开行方案数据，可以有效减少比对沟通工作，降低相关业务部门工作量，提升客运工作效率，有利于发挥市场对运力资源配置的决定性作用，提升高速铁路运营效益与服务效用。
2.3 高速铁路调度命令数字化管理
高速铁路调度命令指由高速铁路计划调度员和动车调度员发布的处理动车组列车的临时加开、停运、变更径路、途中折返、变更编组、变更客运业务停站等工作的调度命令，包含加开、停运、变更车型编组、回送车/试验车等几个大类。目前调度命令审会签过程中需要大量的人工核对、线下审批、电话沟通等多个环节
[14]，图外临客加开调度命令编制流程图如
图4所示。具体步骤描述如下。
（1）客运部提出加开需求，从客运相关系统查询获取相关客流预测、客票信息、基本开行方案等(
图4中1—3环节)，进行分析决策后，提起客运加开申请。
（2）车辆部、机务部和运输部之间相互沟通，确认交路、车底、司机担当和图外临客列车开行的运行线(经由站和时刻)等(4—8环节)，沟通完成初步形成调度命令申请内容，各相关部门线下走纸质签认流程，将调度命令申请提交给调度部门。
（3）调度所发布调度命令(9—12环节)。首先编制落成客运加开停运命令，发布管内的或者转发国铁集团发布的客运加开停运命令；通过调度命令发布情况，编制列车运行计划、车底开行计划、三乘计划、施工维修计划等。同时告知客运部调度命令发布结果，落成高速铁路开行一日一图。
（4）最后为调度命令签收环节，客运站、动车段、机务段、综合维修段等相关单位，签收调度命令，相关单位的内部生产作业依赖于各自建设的内部系统来支撑完成。
综上，调度命令处理环节较多，各工种调度之间跨岗位协作大都靠电话、文件沟通，自动化程度低，存在手工录入、人工比对等诸多环节。同时国铁集团、铁路局集团公司缺少一体化调度指挥决策支撑，调度命令还不能自动一体化管理。
为此，基于统一的基础数据管理和高速铁路计划综合编制，提出调度命令一体化贯通优化管理策略，调度命令一体化贯通管理方案如
图5所示。
（1）高速铁路调度命令一体化三级贯通管理。首先围绕铁路调度命令管理业务，基于统一的基础数据管理，构建国铁集团、铁路局集团公司、站段三级一体化贯通的调度命令贯通管理应用，在统一流程管理和统一规则管理支撑下进行集中部署、集中管理，面向国铁集团和铁路局集团公司提供国铁集团调度命令编制管理和铁路局集团公司调度命令管理两级应用。其次调度命令贯通管理应用在安全化卡控、自动化传递、一体化管理等方面进行统一设计和集中管控，在设计层面，调度命令与日班计划基于统一数据源进行管理，为调度计划与调度命令协同编制、关联转换提供基础支撑。
（2）实现调度命令的多样化、格式化拟写。利用现有的业务规则和业务模型，在国铁集团集中调度命令管理应用中构建调度命令编制统一模板，实现调度命令模板化、格式化编制，从调度命令申请开始提供基于列车运行计划自动提取、模板预置录入、文语转换录入等多种拟写方式，从调度命令源头开始实现模块化、格式化和自动化拟写。
（3）各业务部门对调度命令进行在线协同编制。在铁路局集团公司级应用中，在调度命令申请审批和调度命令审批环节，实现调度所内部动车调度、高速铁路计划调度、高速铁路值班主任之间的协同审批，横向实现铁路局集团公司内部运输、客运、车辆、机务等专业部门之间的协同审会签和转发、通知等。在国铁集团调度命令管理应用中，实现调度中心、客运部、运输部、机辆部等各部门之间在线协同审批工作。各部门通过统一的平台在调度命令编制环节进行协作，在调度命令发布环节进行数据充分共享，减少调度调整环节的人工沟通和比对，面向高速铁路运输全过程提升管理效率和效益。
（4）建立一体化冲突检测和安全卡控。通过相关联运输生产系统的数据共享和各安全预警安全卡控模型的创建，对调度命令进行冲突检测、安全检查、模拟仿真等，实现调度命令的全面安全卡控。命令发布前，与客运售票、车辆管理等专业进行横向检查和互控，校验开行车次、时刻、股道是否冲突，车底运用同客票编组是否一致，检查相关铁路局集团公司是否遗漏、受领处所是否遗漏等。同时，通过标准的调度命令业务流程和调度命令规范管理标准，对外提供统一的调度命令标准接口，形成数据共享和交互机制。
在调度基础数据规范化管理和面向高速铁路网基于高速铁路计划一体化编制的基础上，高速铁路调度命令管理由电子化向渐进数字化管理转变。首先改造调度命令管理“写作文”模式，利用模式匹配和模板构造，进行调度命令全数字化管理，同时基于工作流引擎进行调度业务流程纵向从国铁集团、铁路局集团公司、站段三级贯通，横向实现运输、客运、车辆、机务等多专业间协作。最后，逐步通过模型构建和机器学习，实现典型的审批和安全卡控场景的渐进智能化。高速铁路调度命令数字化管理可以有效实现以数字化调度命令为载体，完成与相关生产系统的数据共享和流程联动，打破不同专业的信息交互壁垒，降低人工交流成本，提升运输生产各环节的作业效率。
3 结束语
智能铁路是我国铁路建设的重点项目之一，智能建造和智能装备均已实现体系化
[15]，智能运营中的高速铁路调度管理尚需深度研究，是当前研究的重点、热点和难点。研究提出面向发达路网的高速铁路调度管理优化思路，设计了高速铁路调度管理优化方案。通过高速铁路调度基础数据的优化管理，为调度精细化管理和数据充分共享提供基础支撑；通过构建高速铁路计划集中编制应用，为高速铁路调度集中指挥管理、跨岗位协作、跨区域协同提供支撑；通过调度命令的格式化、数字化和一体化贯通管理，可实现面向路网的一体化决策、动态调整，提升调度管理的决策指挥效率和效益。面向发达路网的高速铁路调度管理优化方案研究可为构建下一代更加高效、更加精细、更加智能的调度系统提供理论支撑。
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