基于多代理铁路机务生产调度协同平台的构建

我国铁路调度生产组织模式创新方向研究发布时间：2022-09-06T06:42:42.597Z 来源：《科学与技术》2022年第9期5月作者：张逍河[导读] 经济的发展，社会的进步推动了我国铁路行业发展的发展。

张逍河中国铁路太原局集团有限公司调度所山西省 030013摘要：经济的发展，社会的进步推动了我国铁路行业发展的发展。

铁路调度生产组织模式是指在铁路调度指挥部门调配运用路网行车资源从而实现运输生产目标的过程中，由运输计划的类型、内容、时空范围、编制频率、地位和作用以及指挥体系、组织结构、管理制度、作业规章等方面所呈现的特征集合，是影响调度指挥能力的关键。

关键词：我国铁路调度；生产组织模式；创新方向引言随着我国中长期铁路网规划和逐步建设，铁路运输能力实现了快速增长，运输市场需求增速放缓，且呈现出复杂多样化等特点，传统运输调度指挥工作已逐渐在整体局部关系、运输效率效益、管理规章制度等方面呈现出对当前铁路发展特点的不适应性。

因此，在对国外调度生产组织模式进行归纳分析的基础上，总结出不同调度生产组织模式的特征和适应性，在运输需求和供给关系发生重大转变和新技术不断涌现和应用之际，为我国未来调度生产组织模式创新发展提供建议。

1 我国铁路调度生产组织模式存在的主要问题（1）整体与局部的利益导向不统一。

从全国铁路整体“一张网”的角度而言，国铁集团最重要的经营目标是实现全国铁路整体利益的最大化。

而从铁路局集团公司的角度而言，铁路局集团公司既需要满足国铁集团的绩效考核要求，又需要满足路网建设、改造以及保持工资增长等刚性支出要求。

因此，国铁集团调度与铁路局集团公司调度在利益导向上存在偏差，铁路局集团公司层级的调度人员在作出调度决策时，会优先维护本铁路局集团公司利益，与全国铁路整体效益不一定一致。

（2）经营性运输与公益性运输效益有待提升。

现有调度生产组织模式主要以效率最大化为目标，对运输效益关注度有所欠缺，而国铁集团担负重点运输、抢险救灾运输等公益性运输所产生的社会效益在调度指挥决策过程中缺少计算。

铁路信息系统云边协同体系架构研究摘要：近年来，随着铁路信息化建设的发展，铁路信息系统已深入各类复杂的铁路业务场景。

现有的铁路信息系统管理分散、资源不均衡、响应不及时等问题日益突出，传统的铁路信息系统体系架构已不能满足铁路各业务领域日益增长的业务处理需求。

物流领域作为典型的物联网业务场景，将快递扫描业务上云，实现了边缘侧扫描校验、云上综合调度的协同策略。

云边协同技术结合云计算和边缘计算各自的优势，既能应对大数据、长周期业务，又能实现快速响应、自动决策，为铁路信息系统提供了新的架构方案。

关键词：铁路信息系统；云边协同；微服务；容器编排；边缘计算引言铁路信息化经过数十年发展，取得了显著成绩，铁路信息系统在运输组织、安全生产、客货服务、经营管理、建设管理等领域发挥着重要的支撑作用，已成为铁路各单位、各部门不可或缺的重要手段。

近年来，随着铁路主数据中心的投入使用、铁路云计算平台的应用以及“互联网+”行动计划的推进，铁路信息技术（IT，InformationTechnology）环境日趋复杂，由中国铁路信息科技集团有限公司（简称：国铁集团信息中心）承担运维服务的信息系统资源数量正在成倍增长。

1铁路信息系统运维现状近年来，随着铁路主数据中心的投入使用和铁路云计算平台的应用，铁路信息化已经进入云计算时代。

从企业数字化转型和信息技术环境演变的角度来看，云计算和移动互联网应用的快速发展，导致铁路企业传统的内外部网络边界模糊。

虽然云计算和移动互联网应用为铁路信息技术创新提供了强大动力，但也带来了额外的挑战、复杂性和风险。

传统信息系统运维工作的范围主要包括:服务器管理(操作系统级，如重启、脱机)、软件包管理、代码在线和离线、日志管理和分析、监控(系统和服务的区分)和告警、流量管理(分发、传输、降级、限流等)，以及一些日常优化、故障排除等。

典型的企业云环境通常包括多个平台的组合，如私有云、离云物理机和离云虚拟化，以及来自不同供应商的产品。

铁路运输调度管理系统T D M S总体介绍Revised at 16:25 am on June 10, 2021I hope tomorrow will definitely be better1概述1.1项目背景铁路运输调度担负着组织客货运输、保证重点运输、提高客货服务质量、确保运输安全的重要责任,对铁路运输企业完成铁路运输生产经营任务,提高效益起着重要作用;运输调度管理系统是铁路信息化核心应用系统之一;在我国,运输调度管理工作由部、局、站段三级构成,分别对应于铁道部调度部、铁路局调度所以及站段调度室或岗位;本文所描述的是铁路局调度所一级所应用的运输调度管理系统;该系统是铁路各级调度组织运输生产的不可或缺的重要手段,是组织完成全路运输生产任务的重大应用系统;目前,我国铁路调度系统总体水平仍处在发展阶段,这个阶段是追赶国际先进水平实现铁路调度指挥自动化不可跨越的阶段;只有通过对运输调度管理系统进行持续不断的研究和建设,才能缩小与国外调度系统应用水平的差距,建立起适应我国铁路路情的调度指挥系统;1.2研制目标运输调度管理系统TDMS重点研究解决调度系统“计划协同编制、生产闭环管理、优化信息共享”等几个方面的问题,梳理规范、整合改造既有各工种系统功能,优化提升T/D结合及其它系统数据共享,提高日班计划编制科学性及自动化水平,使得调度系统在应用功能、体系结构、技术创新等方面实现新突破,更好地为调度部门组织运输与指挥生产提供技术支撑;1实现日班计划协同编制运输调度管理系统TDMS努力实现“横向局间接续编制、局内多工种协同编制货运、列车和机车三大工作计划,纵向部、局、站段三级协作编制轮廓与日班计划”的建设目标;运输调度管理系统TDMS将在实现信息共享的同时充分发挥计算机优势,为各调度工种提供统一的计划编制平台,各工种数据经平台计算后生成完整的调度日班计划,构建全局完整日班计划;2完善调度工种系统功能运输调度管理系统TDMS将在强化信息源点建设的基础上,完善已有计划、货调、机调、客调等主要调度工种系统功能,增加建设值班主任、施工调、军特调等子系统;梳理规范、整合改造既有各工种系统功能,实现对主要调度工种作业流程的功能覆盖,同时增加满足调度部门部调度处、局调度所生产、施工、安全、基础的综合管理功能,实现调度作业流程化衔接与协作,构成有机联系的整体；并按照调度相关规章、规程,建立严谨的逻辑判断模型,对调度作业流程、作业标准进行程序化管理、约束、控制、警示,实现管理上安全卡控;3实现信息充分共享运输调度管理系统TDMS将在优化提升T/D结合的基础上,进一步强化工种系统间信息共享,重点解决调度作业全过程信息共享的问题,实现相同工种间实现信息的实时交换,在不同工种间实现信息的实时或批次交换;4建立统一系统维护体系铁路运输调度工作实行分级管理、集中统一指挥的原则;运输调度管理系统TDMS作为全路推广使用的标准软件,在系统规划设计、开发建设、部署实施、运行维护各个阶段,也将贯彻分级维护,统一指挥的原则,建立全路统一的系统维护体系;铁道部制定统一的应用系统管理、运用、维护和考核等制度和办法,将系统软硬件更新改造、升级、扩容及维护、报废等纳入规范化程序,保证相关费用的落实;铁路局根据统一的维护管理制度,制定本局的维护管理考核细则,落实岗位责任,规范作业流程,加强路局和站段计划调度管理系统的维护管理,保障系统安全可靠运行;2系统需求2.1现有路局调度业务分析铁路局级调度主要负责铁路局管内货流、车流组织和车流调整,并按阶段均衡地完成铁道部下达的车流调整计划,经济合理地使用机车车辆,充分利用通过能力及运输设备,挖掘运输潜力,提高运输效率;铁路局级各工种调度业务需求简述如下：生产副主任：在调度所主任的领导下,负责日常运输生产全面工作,组织值班调度人员完成日班计划任务,保证局各项运输生产任务的完成;认真贯彻执行运输政策,坚持安全生产的方针,按运输原则办事,组织实现技术计划、编组计划、运输方案,确保安全畅通;负责检查和落实列车工作计划、机车工作计划和货运工作计划三个计划的衔接和调整;计划调度：根据车流的实际情况编制符合列车编组计划、列车运行图及运输方案,保证均衡地完成月度运输生产计划的列车工作计划；根据实时收集计划的执行情况,以完成计划目标及时调整,尽可能地提高运输效率和效益；通过车站报告等系统实时监测计划的执行情况,实时掌握车流的实际情况,对后续计划进行推算;货运调度：主要围绕装车日班计划和卸车日班计划来展开工作,指挥生产；掌握制定和实施路局货运工作日班计划所需的各种信息,编制货运工作日班计划,提高铁路货运作业能力,降低劳动强度,提高工作效率;机车调度：负责经济合理使用机车,编制机车运用计划,优质高效地完成运输生产任务；根据车流日班计划了解车流、去向、编组辆数、吨数、核实日计划列车对数；通过机务段了解可提供的机车台数及机车概况；对情况进行综合分析,编制机车日班计划并指挥机车完成运输任务;客运调度：借助计算机技术自动生成业务数据,通过完善客调命令编制管理,完善客调报表管理,对客运量数据、列车区段信息和列车正晚点信息进行统计,供客调人员掌握客运工作概况及生成相关报表,并使客调人员及时掌握客车车辆及编组动态,实现工作的准自动化;军特调度：编制军特、剧毒品、超限车辆挂运日班计划；按时选扣、回送和挂运军运车辆,及时正确地完成军运工作,严格审核剧毒品和“超限货物挂运通知”,确保特运工作计划无差错；经济、合理、快速调配整列油龙、冷藏车辆、篷布、行包车辆、自备车,积极为直属站段的军特运、行包、篷布工作服务;施工调度：负责编制、申报、优化、审批、下达施工月度计划,管理施工电报,发布施工命令；根据行车计划的安排对施工时间加以调整,并将施工命令下达至路局相关单位及部门；统计各施工单位实际施工情况和施工信息;3总体结构3.1系统架构计划调度管理系统采用面向服务的系统架构,其核心是重用和互操作,将基于标准的服务整合优化,使其重新组合和应用,建成面向服务的系统架构;面向服务的系统架构是一组松耦合服务,与传统的紧耦合架构相比,松耦合架构更能适应业务的变化;此外,面向服务的系统架构可以更多地继承原有系统中的应用模型、业务逻辑关系和数据,降低系统重构的造价,提高效率;系统结构将从竖井独立运作方式变成平台共享运作方式,见图3－1;3－1系统架构及变化示意图3.2网络设计运输调度管理系统的网络结构如图3－2所示;在站段、路局、铁道部三级沿用TMIS专用网,该网络在路内实现了全覆盖,运营成熟,稳定可靠,2M 通信带宽能满足系统的数据传输需求;采用利旧的网络设计可以节约资金,也简化了系统的维护工作;图3－2运输调度管理系统TDMS网络结构图4系统功能运输调度管理系统TDMS能适应既有线“组流上线”的特点,满足国铁不同运输组织模式的需要;总体功能包括：构筑面向“组织”的综合调度系统,超越面向调度工种的系统；支持调度业务流程重组,覆盖既有调度工种的基本功能,并可以通过功能的灵活组合适应不同的岗位设置模式；以车流管理为主线,建立完备的、实时的信息采集体系;实时掌握机车车辆的位置与状态以及施工与气象信息,实时掌握基层站段的装卸状态,实现精确调度指挥;现以调度工种分类表述如下;4.1值班主任实现功能（1）重点事项的布置,提供决策资料查询功能;（2）调度命令的签收和转发;（3）日班计划的审核和签收;4.2计划系统实现功能（1）完善车流与现车管理,车站向局计划台复示现车信息,计划台向车站复示车流信息,实现局与车站的车流与现车管理一体化;（2）完善调度所内各调度台的信息沟通,实现货运、列车、机车计划的横向协同编制;（3）完善甩挂管理;（4）强化与列调台的信息共享,实现对列调台下达带编组的计划,同时,对行列调台的计划执行进度进行监控,实现计划台同步列车运行线的位置;（5）形成对车站的违编和违流的监控,车站毛玻璃的监控,股道的应用情况的监控,所需车流在车站的分布情况的监控,列车到、发时刻以及编组内容的监控;（6）当编组站完成钩计划制定和下达后,自动形成计划台出发预报,并传递给计划台,自动接收和比较车站到发列车的实际;（7）自动形成分界口的交接计划;（8）车站毛玻璃查询功能;（9）形成货车日班计划的制定和审核,并下达到相关岗位;4.3客调系统实现功能（1）与日班计划协同编制,为客车日班计划提供图定客车和临时客车的开行情况;（2）客调命令生成临时客车的开车计划;（3）客车开车计划带编组,和营业站等信息,下达到行调台,使行调台的客车运行线带编组、营业站、调度命令等信息;（4）时刻管理模块记录每条运行线途经各营业站时刻点,并提供该运行时刻和行调台的运行径路匹配管理或与行调基本图匹配管理;使通过该时刻信息生成的运行线可以精确的和行调运行线进行匹配;（5）交路单元按照图层或车底编组号来管理同名车次不同编组的运行线,并提供运行线的接续信息、开行规律、开行周期、营业站信息、图定运行时刻,编组担当等客运信息;（6）图定客车依据交路单元提供的运行线相关信息,通过后台任务自动按周期按规律铺画每日图定开行的运行线;（7）客车正晚点统计和分析,系统自动从日班计划采集客车正晚点数据并生成报表,实现自动分析和人工确认晚点原因;4.4货调系统实现功能（1）系统为货调主任和值班调度员提供不同的功能模块及图形界面分别进行货运装卸日班计划的制定、调整、下达工作;包括设定选择条件进行特定审批、计划编制各类限制条件的对比查询、运行径路及运费的自动计算等;（2）补充装车计划的录入,计划执行及调整,补充录入各阶段装卸车实际,日班计划的自动及人工下达,调度命令,停限装命令的自动及人工下达;装卸车计划、各阶段实际数据的上报等;（3）运货五打印,请求承认分析表等各类统计报表的打印;（4）进行装卸车的各种查询;包括运货五查询,装卸日班计划的汇总查询,待卸车查询,停限装令查询,轮廓计划查询,站段任务查询,月度计划查询,特殊查询,增加使用车查询等;4.5机调系统实现功能（1）基本机车周转图,系统可由用户定义调度台、调度图、运行区段、车站、机车交路方式、乘务方式,提供快捷灵活的基本图录入方法,提供区段内车次核对、运行时间核对、列车对数统计、机车交路线自动编制、机车运用指标;（2）计划机车周转图,从列车日班计划系统读取列车日班计划,结合列车动态等条件编制机车日班计划周转图,根据机车实际周转图自动调整机车计划,加上必要的人工调整,调整机车阶段计划; （3）实际机车周转图,从行车调度指挥系统读取列车运行图,根据机务段运用安全管理系统乘务员出退勤点铺画机车实际周转图,记录机车运用的全过程;（4）协同编制机车计划,即直接依据日班计划系统的货车日班计划、临客日班计划系统中的数据,铺画机调全日或二班机车计划; （5）机车计划数据,包括计划图机车号码反馈回日班计划系统中; （6）将日班计划基本图数据铺画到机调系统的基本图;（7）机务段调度员向机调台请求机车变更,机调台同意请求,生成调度命令,更新机务段机车状态;（8）调度员变更机车状态,下达指令到机务段,生成机调命令;4.6施工系统实现功能（1）实现施工计划自动生成调度命令与自动形成施工天窗图,根据铁道部相关文件规定,做到一人生成,一人审核的原则,在施工台确认后下达给日班计划;（2）自动获取行调台执行施工调度给点的结果信息,自动形成施工计划兑现率等指标计算和相关报表统计工作;（3）根据施工日计划自动提示要生成揭示命令的计划,在自动生成揭示命令后,根据铁道部相关文件规定,做到一人生成,多人人审核的原则;（4）根据线路所在管辖车务段包括外局、机务段包括外局、运转车间包括外局,自动把下达后的施工计划分类导出标准信息; （5）以地图形式查询路局管内的施工,维修分布情况,点击后能够获得具体的施工,维修信息;（6）日计划自动从月计划中生成,完成施工日计划的制定和审核后通过网络下达到相关站段,施工单位的签收后反馈到施工台; （7）实现施工命令,施工符号和施工计划三者相互关联;4.7军特调系统实现功能（1）取代军特调度员手工编制通知单的模式,通知单数据格式化,通过调度命令平台共享至计划调,行调等岗位;（2）实现计划台读取编组时自动关联军运号码;（3）将超限,毒品,重点等通知单运行条件格式化,在行调图中显示和卡控;4.8T/D共享后实现的功能（1）强化计划台对TDCS的信息协调与共享,将计划台的货车开行计划同步下达至行调台,自动生成货车计划运行线,实现货运列车运行线带编组及甩挂信息;同时,能够实时从行调获取计划执行进度信息,使计划台能同步行调台的列车运行线;（2）强化客调台对TDCS的信息协调与共享,实现根据计划和命令生成客车计划运行线发送至行调台;客运列车运行线信息中包括客车编组、途经营业站信息和客调命令信息,防止发生客车通过营业站的情况;（3）实现了军特调对TDCS的信息协调与共享,实现涵盖军特运通知单、调度命令的运行线会车条件信息下达至行调台,使行调台能够实现对超限车的全程预警;（4）实现了施工调对TDCS的信息协调与共享,实现格式化施工命令向TDCS传输,使行调台能够实现对封锁区间的防护;从TDCS获取施工命令的执行结果,实时返回施工调,实现对施工过程的预警; （5）实现安全预警,从列车编组单中提取超限、限速、代号等重点运输信息向TDCS传输,形成重点运输预警；临时限速调度命令与列车运行线车次关联向TDCS传输,形成临时限速调度命令预警; 4.9调度命令系统实现功能（1）调度命令发布管理平台具备编辑、发布、签发、接收、签收、转发命令或通知指示以及对命令或内部指令的管理功能;（2）实现对计划、值班主任、机调、客调、施工调、特调等岗位命令内容的格式多样化表现形式;（3）为各工种业务系统提供统一便捷的应用接口;5系统应用情况和效益分析5.1系统应用情况2005年6月,“综合调度管理系统”版本在全路投产使用;此后的生产运用过程中,运输调度部门针对版本陆续提出新的系统应用需求;至2006年,技术人员对调度部门的生产应用进行广泛、深入地业务调查与需求分析,与调度人员交流,对系统改造方案充分研讨;2007年,根据系统升级改造的初步规划,各应用子系统开展功能模块编程;2008年,建立日班计划编制及应用的平台框架基本确立,计划调、客调、机调、施工调、军特调等各工种子系统功能升级基本完成;系统进入试用阶段,并在投产过程中结合现场应用情况不断完善;图5-1调度业务处理平台示意图5.2效益分析1提高运输效率A．实现日班、阶段计划协同编制,在车流计划、列调、机调、施工、客调达到信息闭环管理;B．实现比较精确的阶段开行计划,通过系统提升计划兑现率;C．保证重点列车、事项作业过程的过程监控,对调度不当、进路变更等容易出过错和失误的地方进行预防;D．对列车运行图进行集中管理和维护,保证列车运行图数据的正确性和可靠性,减少调度所及各运输站段在每次调图过程中的核对工作量,防止调图过程中因基本图数据有误造成的错办现象发生;E．解决调度系统暴露的一些突出问题,尤其是T/D结合的速度,计划传递等问题;F．实现与编组站站调计划交互设计,达到对现场准确掌握;2减轻工作量与劳动强度A．统一基础数据源,采用统一数据入口,一点录入,多点享用;B．对安全的关键点进行重点提示;C．对容易出差错的地方,充分利用计算机管理,减少人为差错;3初步实现安全卡控,形成安全信息链A．形成纵向安全信息链,如：计划台与车站现车信息的同步,形成了计划台对车站的违编和违流的监控,车站毛玻璃的监控等;B．形成横向安全信息链,如：军特调的超限,毒品,重点等通知单与计划台的货车计划线和行调台的运行线关联构成超限车安全信息链,保证超限车运行和停站的安全;防止重车带过站,客车不停营业站等安全信息链;4提高统计准确度,为决策提供支持A．系统自动统计车站出车、解编等有关数据,自动形成迂回车流、成组直达装车、开车等车流台账;B．比较站存空车及装车计划所需空车,为配空、出空提供依据;C．系统对大组车流进行追踪提示,对停留时间过长报警提示;D．自动分析统计违流、违编、欠轴情况,形成台账E．自动统计开车计划、分界口交车计划兑现率。