铁路运输智能化系统的设计与实现

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　　摘  要：文章根据铁路运输智能化系统的需求，阐述该系统的设计方法，包括框架设计、数据流分析、调度流程等内容，并分析该系统的应用效果。通过该系统的应用使线路和机车利用率得到极大提升，车辆周转加速，货车延时费降低，工作人员的操作更加规范，帮助企业节省大量人力和财力，达到增收减支的目标。
　　关键词：铁路运输智能化;系统设计;定位系统
　　中图分类号：TP311 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）06-0091-02
　　Abstract： According to the requirements of the intelligent system of railway transportation， this paper describes the design method of the system， including framework design， data flow analysis， scheduling process and so on， and analyzes the application effect of the system. Through the application of the system， the utilization rate of lines and locomotives has been greatly improved， the turnover of vehicles has been accelerated， the delay cost of trucks has been reduced， and the operation of staff has become more standardized， thus helping enterprises to save a lot of manpower and financial resources and achieving the goal of increasing income and reducing expenditure.
　　Keywords： intelligent railway transportation; system design; positioning system
　　社会经济飞速发展，铁路运输成为主要运输渠道，使原材料接入与产品外发实现无缝衔接。在网络时代背景下，铁路运输逐渐朝着信息化、智能化的方向发展，铁路调度设施全面升级，在运输智能系统的支持下，使车号自动采集、机车位置跟踪、道口远程控制等成为可能，为铁路智能化发展打下坚实基础。
　　1 铁路运输智能化系统需求
　　根据铁路运输生产现状可知，存在铁路信号设备技术落后、作业计划依赖人工安排、数据信息滞后，安全隐患众多等问题。要想构建铁路运输智能系统，需要对现有运输基础设施进行优化升级，利用先进的IT技术，以物流信息与运输生产为中心，构建智能调度管理平台，将自动化技术与智能设施引入其中，为新型物流管理系统建设提供强有力的技术支持，实现铁路运输全程监控，为管理决策和调度指挥提供科学参考。对此，当前铁路行业对运输智能系统的需求主要体现在以下几个方面。
　　（1）对站区原有的电气集中联锁系统进行优化，采用高度集成的联锁系统，使设备安全性得到显著提升，同时减少维护人员的工作强度。（2）实现作业指令流转信息化，将平面调车系统引入其中，借助无线传输完成电子计划发送，还具备机车定位、实时监控等功能，在恶劣工作环境下，司机可根据机车信号辅助行车，使作业更加安全可靠。（3）通过智能编排，为调车计划提供辅助，降低值班人员的劳动强度，使作业更加科学标准;通过车号识别，与企业ERP接口进行对接，完成对车辆、货票的匹配，支持车辆装卸管理、车辆进出管理、设备管理、车辆跟踪等功能。（4）实现信号集中管理和控制，对众多联锁站场进行集中控制，并与物流、计算机联锁接口等进行进路预排，降低信号工作者的强度，通过道口远程控制的方式，实现过车自动报警、栏杆起落智能操纵[1]。
　　2 鐵路运输智能化系统设计
　　2.1 框架设计
　　根据上述系统需求，对运输智能系统进行设计，该系统的核心为调度智能化，与ERP系统接口相连，获取车辆、装卸、生产方案等各类绩效数据，为智能编排提供有利依据，借助有线与无线网获取站场设备信息、机车位置等，制定出最优决策方案。通过信号集控、机车自动跟踪、道口远程控制等方式，使现场设备能够自动化、无人化控制;利用有线与无线网络，建立安全可靠的信息传输通道。在系统架构方面，主要包含两个层次与多个系统，即智能管理层、自动控制层，前者主要包括物流系统、编排系统，后者包括车号识别系统、调度监督系统、联锁系统、道口集控系统、机车作业系统。
　　2.2 数据流分析
　　该系统的数据流的核心为编排系统、调度集控系统，可实现自动控制与智能调度等目标，本文将对数据流进行深入研究。在整体数据流中，主要包括生产方案、调车计划、信号控制、进路信息、阶段方案、设备状态、执行信息等等。在其他子系统中的数据流，分别如下：
　　（1）编排数据流。从编排系统中采集调车方案，以钩计划信息、闲置情况为依据，开展机车定位、自动清钩等工作，并将相关命令与时间传递到编排系统中，将进路信息开启，传递给联锁系统，使调度监督系统能够获取全厂设备的运行情况。（2）物流数据流。通过车号识别系统中获取车号、型号、换长等信息，由ERP中获取相应的重量、货物信息，实现路局车辆进场匹配与销售;由编排系统中获取调车方案，按照现车跟踪方式，对车辆位置与状态相关信息进行获取，将结果反馈给编排系统，并将信息录入数据库中。（3）机车无线数据流。由编排系统中采集调车方案，由调度系统中采集轨道状态、信息与道岔等等，与GPS跟踪定位信息相结合，通过跟踪定位的方式，对机车实时、准确信息进行核算，并将其提供给监督系统、编排系统[2]。 　　2.3 调度流程
　　（1）调车方案作业。调车方案与区域内部车辆实际情况相结合，制定科学合理的装车、卸车计划，还应在特定时间内，对所需车辆的动态信息编制调车作业方案，并发布到运输管理部门进行落实。调车作业是依照车辆现场动态进行编制，整个区域内可同时完成洗车、调车、装车等工作，但是应注意以下内容：一是首钩为传机车，调查方案从第二钩开始编辑;二是调车作业中与挂车数、摘车数相加之和为0，反之则系统编制与规定不符;调车方案的编制应与摘挂方式、方向相符合。（2）接发车处理。在运输车间，将车号录入到编组后，可将车辆自动接入，接车计划依据车站传真信息获取，调度员与运输部门相配合，高效完成接车工作。严格按照调度部门下发的方案，使各项接车事宜落到实处，并以车号识别系统中的编组为依据，将校核信息提交给调度部门，根据编组单进行发车。发车方案依据调车作业而定，在完成调车作业各项方案后，如若现场调车或从厂内调车时，应将编组单传输到运输车间，由运输部门按照编组单的内容执行发车操作。（3）智能定位系统。在装车线合理位置安装传感器，将车载信息设备安装在机车上，通过利用机车位置、地理位置、列车车速等信息，对停车位置进行计算。在机车的推动下，车皮进入装车线后，可对相应的车皮前车轮进行调整，使其压入传感器，利用联控地面系统对车辆后方推动距离进行计算，通过对车号识别系统、集中系统与相关设备，运用网络、人工智能、计算机等技术，根据铁路生产运行特点，将其与铁路站场、作业环节有机结合起来，实现信息实时反馈，使作业计划得到更加智能的编排。当车辆到达指定装卸处后，利用无线通信发送语音信息，确保装车工作安全开展[3]。
　　3 铁路运输智能化系统的实现
　　对于运输智能系统来说，内部核心技术与功能的实现方式如下所示。
　　（1）本文研究的运输智能系统技术基础为Java与.NET，将B/S与C/S模式相结合，借助Socket通信使内部各个系统进行数据交互，依靠Web Service实现与ERP系统间的信息传输。（2）系统利用统一的服务器在有线与无线客户端之间进行数据传输，对统一的链路层通信协议进行设计，以此为基础设计出多样化应用通信协议，在链路层中实现数据转发、校验、分包、重发等操作，在应用子系统中，按照应用协议与通信服务器进行数据交换即可。（3）对于内部子系统来说，坚持程序与数据分离的设计理念，借助图形化工具软件，生成站场组态数据，此类数据可为子系统的应用提供便利，当站场中的设备数量发生变化时，只需利用相应的工具对软件进行调整、静态数据进行更新即可，对于配置信息与客户端程序来说，则不需要进行更新。（4）使用人工智能技术编制计划，主要包括以下内容：利用结构化语言进行描述，将生产计划信息转变为系统能够读取的规则语言或者表达式;对于编组站来说，应结合编组站的运输特点，构建调车时间模型、计划规则等，例如，车辆模型、时间模型等等;构建数据仓库，对存储接口数据信息、机车位置、现车数据等进行采集;在智能推理模块中，利用最短路径算法、蚁群算法等将计划任务表述出来，得出最优解;借助解析器方案制定出与标准格式相符的行车作业方案。（5）在仿真模块中，按照编制成功的方案实施，对计划的合理性与效率进行检验;在专家模块中，对用户编制计划的调整数据进行收集，对漏洞信息自动填充，使调度规则得以完善，并将其应用到新计划编制之中;对于关键设备与软件来说，应采用双机热备法，包括通信设备、物流数据服务器、道口系统主控PLC等等，使无线子系统中的通信服务软件能够高效运行。
　　4 铁路运输智能化系统的应用成效
　　通过联锁系统与调度系统的应用，可实现对站场数据、轨道电路、远程诊断等多项功能，并对故障进行实时定位和诊断，为行车管理者提供更加便利、可视化的监控条件。将该系统与ERP集成和对接，使物流系统中的各项信息得到动态整合，以全景图的形式在大屏幕中展示出来，将信息、物流与资金流“三位一体”。通过联锁系统的应用，将其与标准网络接口相连，使运输中采集的各个节点时间转移到物流系统中，构建电子作业大表;将联锁数据单传递到管理系统中，为管理者的审查提供便利。同时，对于维修员和设计员来说，可对系统故障进行诊断，及时排除室内外存在的设备故障。在铁路信息化改造項目中，联锁系统属于最为基础的设施，具有互联互通的特点，系统能够与铁路运输系统、机车安控系统紧密结合起来，将车载RTK与北斗差分设备相连接，可对机车股道位置进行确定，对工作状态进行动态监督[4]。
　　通过对车号识别系统、集中系统与相关设备，运用网络、人工智能、计算机等技术，根据铁路生产运行特点，将其与铁路站场、作业环节有机结合起来，实现信息实时反馈，使作业计划得到更加智能的编排。在作业过程中，对基础信息进行采集，对铁路作业进行智能编排，按照作业计划进行自动清沟。其中，车号识别系统的应用与人工操作相比，在车号、车辆进出站时间计算方面具有较大优势，可使数据信息更加准确、及时，富有连贯性，车辆的交接效率显著提升，极大减少作业人员的劳动强度，使运输工作朝着信息化、智能化的方向发展。将智能系统进行升级后，将其投入到运行中，可使线路和机车利用率得到极大提升，车辆周转加速，货车延时费降低，工作人员的操作更加规范，帮助企业节省大量人力和财力，达到增收减支的目标。
　　5 结束语
　　综上所述，本文对铁路运输智能化系统进行分析，该系统的应用消除了信息孤岛，实现信息共享，为行车计划的智能编排提供依据，使各项决策更加科学可靠，为铁路事业的快速发展提供极大助力。
　　参考文献：
　　[1]李化林，杨伟，茆忠华.贵冶铁路运输智能化系统的设计与实现[J].铜业工程，2019（1）：11-15.
　　[2]孟伟东.铁路客运售票智能化服务系统的设计与实现[J].2018，44（13）：214-216.
　　[3]宁斌，李佩.江铜贵冶铁路编组站货物运输发展方向的思考[J].铜业工程，2019（1）：6-9.
　　[4]李娜，李伟，许超.冶金企业铁路智能运输调度系统的设计与实现[J].中国金属通报，2018，993（06）：246-247.
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