成都北编组站综合集成自动化系统

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成都北编组站综合集成自动化系统

丁昆：北京全路通信信号研究设计院，高级工程师，北京，１０００７３

摘　要：新建的成都北编组站通过采用编组站综合集成自动化系统（ＣＩＰＳ），整合现有成熟的各种过程控制分系统，建立共享信息平台，从调度计划管理着手，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，并采用优化决策方法，提供站内调车机、线路与走行径路等资源的合理分配与优化使用方案，实现调度决策指挥自动化。成都北编组站ＣＩＰＳ系统的核心是编组站信息化的重构，从全面性、一体化、动态性、实时性、自动化等方面，对编组站信息化重新定位、规划、分析、设计与实施，从而实现编组站高度综合自动化的目的。关键词：铁路编组站；调度计划；自动化系统；信息化；系统集成

１　成都北编组站ＣＩＰＳ系统的总

体目标

按照铁道部、成都铁路局、铁道第二勘察设计院的规划与指导意见，北京全路通信信号研究设计院负责完成新建成都北编组站系统整合与集成，计划在２００６年内开通投入使用，目前已完成室内全面模拟仿真与测试。编组站综合集成自动化系统（简称编组站ＣＩＰＳ系统）打破了编组站长期以来“条块分割”、管控脱节、各系统间信息封闭的格局，在铁路局各信息系统的指挥下，通过车站内部横向综合集成隶属不同信息系统的数据，实现站内的列、调车计划的自动生成与自动执行，并达到站内计划与控制执行的闭环互动。该系统作为直接控制运输生产作业和保障作业安全的重要

设备，其手段是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，从调度计划管理着手，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。编组站ＣＩＰＳ系统的结构见图１所示。方案

实现以下总体目标。

（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径路有关的部分直接下达给控制系统自动执行，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

图１　编组站ＣＩＰＳ系统结构

　　该项自主创新技术已获得国家知识产权局发明专利，专利号：ＺＬ２００４　１　０００００３５．１

成都北编组站综合集成自动化系统　　丁昆

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。采用优化决策方法，提供站内调车机、线路与走行径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，闭环地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，实现计划统一编制、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将站内当前所有工况在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，取得单一指挥、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；加大自动化程度，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；扩展调车机司机和作业人员的信息视野；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，为我国编组站下一轮现代化建设创造新的模式，使我国的编组站整体技术达到世界领先水平。

　　仿真实验室

（１）全面性。凡是编组站运输生产流程上的环节，特别是与机车车辆运行和进路有关的计划必须纳入信息化管理范畴，缺一不可，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逻辑关系。只有拥有了全部这些计划信息，并且是正确、详尽、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，甚至不是简单的信息共享概念，而必须采取调度计划一体化管理方法。

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，牵一发而动全身。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、时段内执行者自觉执行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，即调度计划不再是不一定能照办的单方面要求，而是在计划与执行互动基础上产生的量身定制的即刻调节。引起动态调整的主要原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

２　编组站信息化重新定位

成都北编组站ＣＩＰＳ系统的核心是编组站信息化的重构。鉴于我国目前编组站信息化起点低，缺乏实现管控一体所需要的信息基础，没有改造前景和利用价值，因此成都北站没有简单集成目前常规装备及正在推行的“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，全面突破了传统编组站信息化的思维定势与理念。

２．１　调度计划综合管理

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。当从一个全新的视角重新定位编组站信息化时，为支撑编组站ＣＩＰＳ系统管控一体、整体闭环的需要，规避过去编组站信息化存在的弊端，符合编组站运输生产的根本需求，强制性地对编组站调度计划管理规定了以下约束条件。

赖人工决策与操作录入能够适应现场千变万化的情形。

（４）实时性。如果仅仅产生静态计划，可以从容不迫地编制计划，基本上没有实时性要求，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，包括计划的决策、优化、调整与传输时间在内，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，因此信息自动化是管控一体的必然。目前编组站ＣＩＰＳ系统定义的自动决策内容包括：接发车场线决策，解体顺序、编制解体钩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、编组钩计划编制、尾部机车应用决策，编制取送调车钩计划决策，出发列车接续关系决策和列车、调车、机车走行径路决策。

上，基本上不考虑人为介入。过程管理的功能与要点包括以下内容。

（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，处理与监控其执行过程。调度人员管理计划的输出形式通常比较宏观，若要各个不同作用范围、不同功能的子系统执行，需进一步细化与转化，在后台形成更为详尽严格的输出，称为调度指令，并输送给过程控制子系统。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。如果将过程管理的输出称为调度指令，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管理（包括调程计划与调程实际信息）。

（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。

２．３　　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编制要求，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，自动降低调度偏差，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。

２．２　　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，是管与控的中间体。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，过程管理与计划管理交织在一起，在实现方面很难独立成章或以独立结构而存在。

如果调度计划管理尚允许发挥调度人员的主观能动性而提供介入手段，其自动化程度取决于人为干预的多寡，那么过程管理则应建立在全自动基础之

３　　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需；编组站信息化的技术方案需兼顾既有（下转第５６页）

３．４　　铁路信息标准的主要内容

铁路信息标准主要侧重信息内容、信息系统、信息设备、网络、人员等具体内容。具体规章有：在信息内容方面包括《基础信息采集处理及传送标准》、《信息统一编码标准》和《信息共享及综合应用技术标准》；在信息系统方面包括《系统维护安全标准》、《程序开发安全标准》、《系统测试和质量保证规范》及《系统开发和文档编制规范》；在信息设备方面包括《软硬件平台配置标准》、《机房安全标准》；此外还有《网络及接口技术标准》和《系统运行、管理定员标准》。

３．５　　中国铁路信息制度的治理结构

评价

信息制度治理结构的合理性应从制度域和要素域分纵向和横向两个维度考察。依据表２列出的内容分析，要素域的政策、规章、标准之间存在不连贯、不平衡的现象。例如，在政策方面信息内容是建设重点，但是有关信息内容的政策没有落实到具体的规章、标准等操作层面；在规章方面信息系统是规划的主体，但是缺乏有关信息系统的政策指导；在信息活动资金方面只有相关政策，在信息管理方面又只有规章。考察我国铁路信息治理结构的要素域和制度

域匹配现状，可见，尚存在一些空白区域，两者尚未形成有效的结构体系，我国铁路信息制度体系有待按照上述治理结构进一步丰富完善。

参考文献

１　袁京蓉．　企业信息资源生态系统核心问　　题研究［Ｄ］．　北京交通大学，２００２２　汪晓霞．　中国铁路信息资源配置理论与　　应用研究［Ｄ］．　北京交通大学，２００４

责任编辑　　范今

收稿日期　　２００６－０７－１２

（上接第４８页）作业习惯，但更需要技术创新，须将编组站作为列车的“加工厂”，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”，按照编组站ＣＩＰＳ系统的远期规划，编组站的所有调度与监控工作量有望减少并集中在一个人的能力范围内。

颇具规模的编组站ＣＩＰＳ系统是我国自主创新的信息化与自动化双突破的管控一体系统，在国内外编组站技术领域第一次被提出并率先在工程建设中付诸实施，有待经受运输运行实际

的考验。编组站ＣＩＰＳ系统突破了传统的专业壁垒与技术门类，对编组站技术市场构成了冲击，对编组站过去的运输组织应用模式与维护体制带来了变化，仍面临着很大的挑战。该项目是我国铁路管理信息与过程控制构筑为一体、集成创新建设的大胆尝试，其成功后的意义将影响我国铁路信息化与自动化发展的方向。

责任编辑　陈晓云收稿日期　２００６－０６－１３

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