基于全路车流管理系统的调度阶段计划多工种协同编制应用研究

Multi-specialty Collaborative Preparation of Scheduling Stage Plan Based on Nationwide Train Flow Management System

摘要

调度阶段计划作为铁路运输生产的核心环节，其编制质量直接影响运输组织的效率与安全。当前调度阶段计划编制过程普遍存在跨工种信息交互滞后、数据孤岛现象显著、协同机制不完善等问题，造成车流接续不畅、资源利用效率低。针对以上问题，以全路车流管理系统为技术支撑，提出一种多工种协同编制框架，旨在通过系统化集成实现运输调度阶段计划全流程的优化：依托数据平台整合车流、线路等实时信息，实现调度、机务、货运等工种的动态交互与任务分配，生成最优阶段计划。在此基础上，明确了多工种协同编制流程，实现了全路车流管理系统可视化的多岗位信息实时共享及反馈，为切实提高调度阶段计划编制准确性、铁路运输企业调运效率与实现企业数字化转型提供了理论支撑。

Abstract

The scheduling stage plan is a core component of railway transport operations, and its quality directly affects the efficiency and safety of transport organization. At present, the preparation of scheduling stage plan is generally hindered by delayed cross-specialty information exchange, pronounced data silos, and inadequate collaboration mechanisms. These issues result in poor train flow continuity and inefficient resource utilization. To solve the problems, this study proposed a multi-specialty collaborative preparation framework technically supported by the nationwide train flow management system. The framework was designed to achieve whole-process optimization of transport scheduling stage plans through systematic integration. It involves integrating real-time information on train flows, railway lines, and other operational parameters using a data platform, implementing dynamic interaction and task assignment among various specialties such as dispatching, locomotive, and freight operation, and generating optimal stage plans. On this basis, the workflow of multi-specialty collaborative preparation was determined, enabling visualized real-time information sharing and feedback among multiple specialties within the nationwide train flow management system. This study provides theoretical support for effectively improving the accuracy of scheduling stage plan preparation, enhancing the transport organization efficiency of railway transport enterprises, and facilitating their digital transformation.

Graphical abstract

关键词

运输调度 / 阶段计划 / 多工种 / 协同编制 / 全路车流管理系统

Key words

Transport Scheduling / Stage Plan / Multi-specialty / Collaborative Preparation / Nationwide Train Flow Management System

0　引言

铁路运输生产组织以调度日(班)计划为基础，调度阶段计划作为日(班)计划的具体综合部署，指导车、机、工、电、辆等相关工种进行生产作业^[1]。调度阶段计划围绕车流动态分布，综合考虑列车到开时间、编组内容、装卸进度、机车交路等众多因素，实现多因素数据集成，但编制过程中，因部门间存在信息差，数据源收集困难，造成了调度阶段计划编制不准确。随着铁路信息化技术发展，面对调度阶段一体化协同编制的复杂性和艰巨性，各工种应用了多种系统，但各系统之间仍然存在数据壁垒，阻碍运输计划一体化协同编制。研究旨在针对普速铁路货运调度需求，基于既有的全路车流管理系统数据，通过系统化的协同编制解决这些问题，从而实现调度指挥精细化与智能化，推动企业数字化转型。同时，也可为中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)正在推广实施的中国铁路运输调度指挥平台的协同功能建设提供参考。

当前国内外相关研究均聚焦于效率提升、智能优化与协同管理方面。国内研究紧贴我国路网规模大、车流密集的运营实际。赵广富^[2]揭示了通过“组织架构与运能协同”的一体化指挥体系来破解系统壁垒、释放运输效能的核心路径。李军等^[3]面向铁路运输生产全过程，提出了以日常运输调度计划为核心的智能综合调度系统方案，有效打通了跨系统、跨岗位的业务流程协同与安全卡控壁垒。何占元等^[4]通过引入精细化业务规则与智能优化算法，极大提升了编制效率与计划质量。陈磊^[5]通过“站间信息透明化”与“编组需求协同化”将原本孤立的编组站节点串联协同，有效减少了折角车流与重复作业。

国内研究在跨局跨区域大规模协同、多业务系统深度整合及多源数据智能融合方面仍有不足；国外发达国家(德国、日本、美国等)起步较早，在路网级协同调度平台构建、机器学习等算法的深度应用及全流程可视化闭环管理上优势显著，但受路网规模、运营模式及管理的差异影响，其模式难以直接适配我国客货混跑、“局-站-段”三级管理的本土化场景。基于以上，本研究立足我国铁路调度运营实际，针对现有研究短板，构建了“功能展示-核心服务-基础平台”三层总体架构，通过整合新一代编组站综合自动化系统(SAM)、编组站综合集成自动化系统(CIPS)、列车调度指挥系统(TDCS/CTC)等多系统数据资源，构建局-站(段)-局间协同编制机制，融入全局运行自动调整及机车机班、技术作业、装卸作业智能推算服务，实现多业务模块深度联动与跨层级协同调度，为全路车流信息管理的智能化、一体化升级提供新的解决方案。

1　调度阶段计划编制现状及需求分析

1.1　现状及存在问题

1.1.1　调度计划编制能力有待提升

调度计划编制协同性不足，不同层级计划由各自系统独立编制，缺乏一体化协同^[2]；智能化水平低，日常工作计划依赖人工制定再传达给系统执行跟踪，人员精神压力大且易出错；决策能力弱，系统综合决策支持不足；信息共享融合差，铁路局集团公司、车站、机务段、货场跨部门信息链条不完整、不稳定，经常出现重复录入和信息传递错误^[3]。

1.1.2　调度指挥精细化有待提升

列车检修扣车仅以车辆段与车站协商为主，计划粗略；司机叫班计划多由编组站主导，导致司机出勤早、劳动时间长；邻局交换车流信息滞后且不能细化到站，影响计划质量；机列衔接不足，机班短缺与超劳现象普遍。

1.1.3　数据传输准确性、及时性、多元性有待提升

近年来，国铁集团与铁路局集团公司建立了运输集成平台，但针对车流计划动态执行的过程仍缺乏有效的系统化监管；国铁集团新建系统(如货运管控平台、集装箱管理系统)数据维护功能存在缺失，缺失对于分界口接入和在途车流的实时管理；各部门系统由不同技术服务商开发，未能完全打破信息壁垒以实现海量数据共享和协同计算。

1.2　需求分析

1.2.1　局站协同编制列车计划需求

既有作业模式下，由调度所掌握列车到发、机车状态、编组和施工天窗等线上动态信息，由车站掌握站内技检计划、调机计划、车辆分布等点上静态信息。双方依靠内线电话沟通，协同效率受限。建立协同工作平台可实现局站之间点、线信息互联互通，帮助掌握双方作业计划。

1.2.2　局段协同编制机车计划需求

调度阶段计划编制完成后，调度所机调根据在途机车状态安排机车运用计划，并下达至机务段派班室、整备室、公寓等相关岗位，机务段各岗位再据此开展工作。以往因系统间传递不畅、人工电话沟通效率低下，无法实时传递计划，造成机列信息衔接不准确^[3-4]，机车、机班辅时增大。因此，通过局段间系统信息交换，可实现调度所机调集中编制机车、机班计划，并实时下达至机务段派班室、整备室、公寓等相关岗位，快速关联列车运行线与机车、司机信息，对准确掌握乘务员劳动时间，实现超劳预警有着重要意义。

1.2.3　站货协同编制货运工作计划需求

货运站进行装卸作业时，货运部门掌握货源、装卸设备和货位信息，车站部门掌握到发线运用、调车机及列车动态等信息，跨部门信息传递滞后往往造成作业效率降低。通过站货协同系统可实时共享数据，实现作业联动：货运站上传货位和货源信息后，车站反馈到发线运用、调车取送及到发车计划，调度所统筹列车配空、出发计划，实现三位一体的阶段计划精准编制。

1.2.4　调度所计划调、行调、机调间信息动态交互需求

调度所计划调度员(以下简称“计划调”)编制预编计划下达至行车调度(以下简称“行调”)、机车调度(以下简称“机调”)，机调根据机车情况与乘务员休息时间编制机车、机班运用计划，行调结合施工、客车、区段实际编制情况实时调整计划。由于计划调、行调、机调分别使用全路车流管理系统计划子系统、TDCS/CTC和全路车流管理系统机调子系统，不同系统间存在信息传输不畅等问题，尤其是T/D协议的局限性，导致计划调整后难以相互准确修正，影响阶段计划准确性。现利用行调辅助平台与自动调整功能将3个系统有机结合：自动调整功能实时修正列车到开时间，行调辅助平台显示各系统运输信息，从而实现计划一致性^[6]。

2　系统架构

2.1　总体架构

调度阶段计划协同编制依托全路车流信息管理系统，通过控制专网与SAM、CIPS、TDCS/CTC及机务运安系统对接，基于特定交换协议实现数据交互。总体架构分为功能展示、核心服务、基础平台3层，全路车流信息管理系统总体架构如图1所示。

2.1.1　功能操作展示层

在重新整合业务流程与客户需求之后，设计了风格统一、简洁明了、操作流畅的模块化人机交互界面。该层聚焦各类调度员的专项作业场景，计划调、车站调度员(以下简称“站调”)、货运调度员(以下简称“货调”)、机调分别围绕全局综合动态运行图、技术作业表、装卸作业图、机车机班周转图进行作业，各功能模块通过与SAM、CIPS等系统的数据联动保障作业高效进行。

2.1.2　核心算法服务层

系统对应核心服务模块，以指挥决策智能化为核心，提供4项智能运算服务：基础性的全局运行自动调整服务，可针对不同业务场景；机车机班、技术作业和装卸作业3种推算服务，为站段作业计划编制智能化提供支撑。各项服务还与SMIS、机务运安系统等业务模块深度联动，配合实现智能推算与实际业务的闭环衔接。

2.1.3　基础平台层

作为系统底层支撑，基础平台层主要包含四大基础平台：基础数据维护平台、局站(段)协同编制平台、局间协同编制平台和计划统一发布平台。其主要数据来源涵盖主数据平台(基础字典数据)与数据服务平台(运输相关数据)。

2.2　应用架构

首先，系统基于运输调度管理系统日(班)计划平台，新建4个支撑平台，包括局站系统编制平台、局间协同编制平台、计划统一发布平台、基础数据维护平台；构建4个智能算法服务，包括全局运行自动调整服务、机车机班推算服务、装卸作业推算服务、编组站作业推算服务；铁路局集团公司、车站、机务段分别以列车运行图、技术作业表、装卸作业图、机车机班周转图为核心，实现车流计划协同编制、局间互控编制、计划和实绩信息消息触发、机车计划协同编制、基础数据集中维护的功能。

最后，通过接口交换完成铁路局集团公司对站段作业的一体化指挥^[5]，对包括SAM、CIPS、机务运安系统等进行数据贯通和流程贯通，实现局站(段)计划一体编制^[7]。

2.3　数据流向

系统将功能分散配置为计划子系统、机调子系统、局站一体化、货运站待发车、货运子系统、机车运用管理系统、自动调整系统、行调辅助平台等多个子系统，各子系统基于普速货车日(班)计划平台实现网络信息融合共享。根据各子系统特点及承担的功能，系统按“计划-执行-实绩”的流程优化现有岗位职能，形成铁路局集团公司计划层与车站执行层，重组作业流程。系统中所有动作均来自计划，因此系统采用一元化计划形式，计划变更、调整及实绩回馈须由计算机录入。系统数据流向如图2所示。

3　协同编制流程

3.1　局站协同编制

计划调按“3+3”小时周期滚动编制计划：先利用自动调整功能同步实际运行图时间，再根据车流编组内容编制列车到达计划、直通接续计划和始发阶段预计划(考虑现车及机车、机班阶段性分布)^[8-9]；计划调下达预编计划后，先由站调根据编组场、到发场、到达车流、调车作业能力、股道运用情况等预铺调机计划，调整站编车计划出发时间；机调同时收到预编计划后，在机调子系统中利用局段协同编制功能协同机务段编制机车运用计划，调整列车出发时间；行调收到多次调整的出发计划后，最终组织列车出发，从而形成闭环，最终在系统界面呈现。阶段计划一体化协同编制如图3所示。

3.2　局段协同编制

调度所机调先从计划调度台获取阶段列车开行计划线，并据此勾画始发站机车工作阶段计划，再下达至局站一体化车站端与机务段计划机车调度台；机务段计划机车调度台签收计划后通知各岗位整备和派班，整备外勤值班员根据情况安排机车兑现计划，在外勤系统录入机车信息，派班室通过机务运安系统完成派班；最后由机车计划管理系统将机车和机班信息回传至机调子系统和行调辅助平台，完成机车运用计划的协同编制。

3.3　站货协同编制

计划调下达列车到达计划后，由货运站待发车系统自动接收，同步到货运站子系统中；货调收到计划后录入货源信息，将空车和运货五计划绑定，编制取送车计划后推送至车站，最后车站据此向计划调上报空重列车待发车计划。

3.4　调度所计划调、行调、机调动态交互

系统通过4个动态交互功能实现运输计划的精准协同：在途列车通过自动调整功能每90 min自动同步计划台计划线时间和行调实际运行线时间，自动调整后续计划线的同时自动避让施工；始发列车计划员下达预出发计划后，列调根据实际情况进行调整，计划调使用自动调整功能同步出发计划，实现始发列车计划精准编制；计划台计划线与实际不符时，行调辅助平台自动统计运行径路、到达节点、时间、行调增加或少线、全局ID等多种异常，支持计划调使用计划子系统进行筛选并人工修正，实现计划线、行调实际运行线完全一致；针对编组站(区段站)到达机车运用计划实时共享，支持行调、车站值班员通过行调辅助平台、局站一体化查询端同步查看机车后续运用计划，支持中间站机车换班时行调利用辅助平台主动叫班、换班，支持机务段便乘计划调整。

4　关键技术功能

4.1　编组站(区段站)机车、机班阶段性实时分布掌握技术

系统按照机调的标注及设定参数自动推算编组站(区段站)阶段性机车/机班可用时间，再根据计划调的预编计划自动匹配车流和机车、机班计划。计划开行时间无法满足时，系统自动标红车次并显示机车、机班最晚可用时间，在计划调调整出发计划到该时间后显示正常。

4.2　基于施工数据实时交互的自动调整避让施工技术

系统自动调整计划线时除自动规避施工区段外，同时在计划调编制出发计划时提示施工避让，辅助计划员决策以提高列车到达计划编制的准确性。

4.3　基于计划数据实时交互的转实区域行调未上图卡控技术

计划子系统以虚线形式显示转实区域行调未上图的计划线，从而干扰自动调整功能正常启动运行，该卡控功能在计划调未处理未上线计划就下达调整计划时，会弹窗强制要求处理，以确保下达阶段计划完成兑现率。

4.4　计划调、行调经由对比提示技术

计划调通过计划子系统以及行调通过行调辅助平台分别使用对比功能，当计划子系统计划线与行调运行图实际线条不一致时，系统将提示修改各自计划线，以确保双方线条显示实时同步。

4.5　到达计划行调主动获取技术

日常作业中，行调辅助平台可在应急处置、发布施工命令的间隙主动获取列车到达计划，能够避免因紧急事件而延误接收造成列车延误。

4.6　机车接续查询技术

行调和车站值班员可通过该功能实时共享编组站(区段站)机车到达后的后续机车运用计划，克服信息壁垒造成的信息传递不畅，避免造成机车滞留，降低对运输效率的影响。

5　结束语

基于全路车流管理系统及其子系统的构建，调度阶段计划多工种协同编制可切实提高阶段计划编制的准确性，对提高运输作业效率、压缩作业辅时、减少冗余劳动时间有着重要意义。随着铁路运输不断发展，调度阶段计划多工种协同编制有望进一步完善和拓展，未来可深入挖掘系统数据价值，运用大数据分析和人工智能技术，对运输生产进行更精准的预测和决策，进一步优化运输组织方案^[10]。同时，也要加强与其他相关系统的深度融合，如车辆管理检修系统(HMIS)、供电管理系统(PDMS)等，实现铁路运输全流程的协同和高效运作。

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基金资助

中国铁路呼和浩特局集团有限公司科技研究开发计划项目(2025B010)