基于物联网技术的智能调单及区长集控系统设计

张 涛 中国铁路上海局集团有限公司宁波车务段

1 概述

调车作业安全和作业效率一直是车务部门关注的焦点。调车安全事故的发生，受人为因素、客观环境影响甚深。调车作业效率的提升则与调车作业的组织、优化和管理息息相关。

管理人员迫切地需要实时掌握调车作业现场情况，便于及时发现问题，监督和指导现场作业，规范操作流程，优化调车作业细则等。

一线调车作业人员也迫切希望，结合铁路调车现场作业实际情况，应用先进科学技术，创出高效的技术手段和工作方式，减轻作业人员劳动强度，提高调车作业效率，消除存在的安全隐患。

2 调车作业现状

根据对各车站平面调车作业的管理办法和现状分析，发现目前的调单应用管理还是传统的手工方式，存在以下弊端：

（1）调单流转方式落后且低效

调车人员从站调楼打印纸质的调单（以下简称调单），并随身携带，再根据纸质调单执行调车作业。根据调车作业的特点，调车人员作业过程中需要频繁爬上、爬下，车头、车尾走动，提钩摘钩、连挂风管等，劳动强度很大。而纸质调单携带不便易遗失，反复翻看、折叠后容易污损，导致字迹模糊难辨，只能依靠调车人员的现场经验和记忆能力继续执行该批作业。

另外在夜间或雨天作业时，纸质调单携带和查阅的老大难问题更加突出，雨天作业纸质调单容易被雨水淋湿影响查看，夜间作业需要手电照明才能查看纸质调单。

调车作业过程中，调单的变更非常不便，目前三钩以内的变更或者取消，依靠调车人员口头沟通和记录，多钩的变更则需要重新到站调楼打印，非常依赖作业人员的个人沟通能力和工作经验，容易出现差错、效率低下。

因此，车务部门急需改革落后的调单沟通和流转方式，解决衍生的安全风险和效率低下的问题。通过科技手段，为调车人员赋能，提供技术支持，解决好调单无线传输的“最后一公里”问题，将调单信息实时推送到调车人员的手中，避免调车人员因调单变更而往返奔波的重复劳动，通过调车计划和安全注意事项的语音播报，让调车人员获取调单钩计划内容信息更加便捷，提高调车人员的工作效率，降低劳动强度，降低安全风险。

（2）调车作业钩计划数据未同步

通常，车站调车作业繁忙,一批调车作业计划对应大量的详细调车作业执行动作，钩计划的执行完成时间、执行效率、工作量数据现在管理部门无法及时获取和掌握，很难通过结构化的数据分析提出有力措施来优化调车作业计划、作业流程，提高调车作业效率，管控调车作业安全风险。

管理部门急需快速的掌握调车作业过程的操作细节，采集作业过程中消钩、抹钩等作业数据，能准确把握当前作业状态，便于更加客观科学的持续优化调车作业流程，加强风险管控和效率提升。

3 系统研究路线

3.1 主要研究内容

在平面调车作业过程中，结合调车人员、调车区长、值班员的作业特点，运用物联网技术、模式识别技术、语音合成技术研制开发一套基于物联网技术的智能调单及区长集控系统。

（1）本系统要服务于调车现场，要减少现场调车人员的无效奔波时间，提高工作效率，调车作业人员通过系统快速掌握调车动态，了解调车情况，及时正确指导执行。

（2）针对现场复杂的环境，研究挖掘平调无线专网的潜力，研究智能终端与车务段及车站高效、合理的无线传输方式，保证数据传输的通畅，不受现场复杂环境的影响。

（3）通过先进的物联网研究，研制区长集控台设备，把现场采集的数据通过物联网实时传输到区长集控台，使调车区长能对多个调车组进行实时管理。

（4）实现调单自动推送、自动更新，并实现在线抹钩功能设计。

3.2 系统总体结构设计（图1）

图1 系统总体结构图

（1）在区长办公地点部署区长集控台。实现调车区长集中监听多个调车组的工作通话、信令语音，实现调车区长与调车现场的实时对话，跟踪调单的执行状态等。

（2）在调车现场部署调车终端。实现现场调车人员对关键业务的录像、拍照，实时更新调单的执行状态，对调车人员作业位置定位。

（3）在车务段指挥中心部署调车智能分析管理系统软件平台。实现对调车数据的全面管理。

3.3 平台软件架构设计

系统平台软件采用SOA系统架构，是集成多终端、多级业务的软件平台。采用先进的软硬件开发技术，解决了系统集中管理、多级联网、信息共享、互联互通、设备融合等问题。系统平台服务层集成了调单调入、数据同步、调单变更、抹钩等多业务应用。系统基础服务层实现图库、文本、视频、定位、大数据、安全管控等多终基础功能。系统基础设施层主要包括物联网基础设施、分布式、并行处理结构和数据库及文件系统。实现平台各业务应用的统一管理，提高系统管理的效率，方便系统用户的使用。

4 系统功能设计

4.1 区长集中控制

纵观当前调车作业的发展方向，调车区长集中办公是大势所趋，调车区长必须能够同时监控多个调车组的作业。

实现功能：

（1）监听

调车区长可同时监听多个调车组的现场作业通话以及信令语音。

（2）通话

根据工作需要，调车区长通过话盒直接呼叫调车组，实时通话。

（3）呼叫区长

现场作业的调车长，可以直接通过手台呼叫区长，调车区长可以在区长集控台上及时看到相应的调车组的呼叫，从而进行通话。

（4）挂机

工作完成后，调车区长在区长集控台上进行挂机操作，断开与调车组的联系，释放通讯资源。

（5）智能调单

系统可把调单实时推送到区长集控台上，调单的更新也可实时在区长集控台上反映，通过区长集控台可实时监控调单每一钩的执行状态（图2）。

图2 区长集控台及调车终端

4.2 调单自动传送

目前，车务段的调单计划存储在路局的调单平台中，在此基础上，实现调单自动传送功能：

（1）区长集控台和调车终端自动读取调单平台上的调单数据。

（2）按照调车组与调单的对应关系，确定调单发送对象。

（3）应用物联网技术，通过平调无线专网，把相应的调单数据自动传送到调车组的调车终端上。

（4）现场调车长、连结员、制动员都能通过调车终端及时掌握调单信息。

4.3 调单自动更新

调车作业过程中，发生调单变更时，作业人员需重新打印调单，通过调车终端可实现：

（1）区长集控台和调车终端均能监控调单平台中调单的内容状态。

（2）筛选内容发生变更的调单，快速找到在该调单所对应的调车组。

（3）把系统中发生变更的调单自动传送到相应调车组成员的调车终端以及区长集控台上。

通过“调单自动更新”功能的实现，可以使调车人员及时掌握调单的变更情况，避免了调车人员穿越线路来回奔波拿取调单，使调车人员的精力都投入到调车工作中，减轻了劳动强度，提高了调车效率，降低了安全风险。

4.4 抹钩功能设计

在调车作业过程中实现抹钩功能：

（1）调车长在执行完成一钩任务后，通过调车终端简单操作，开始下一钩的任务，则上一钩的任务自动由“执行”状态变成“完成”状态，这个状态信息的转变就相当于系统自动抹钩操作。

（2）钩任务的最新状态自动同步到现场调车人员的终端上，这样，分布在现场各处的调车人员就能及时得知调车的最新状态。

（3）钩任务的状态更新也会同步传送到区长集控台，调车区长可在同一时间获取该抹钩信息。

4.5 数据交互设计

本系统的区长集控台连接在车务段办公网上，调车作业现场，调车人员使用平调系统设备，采用的平调无线传输。

两种传输方式采用了不同的协议，通常情况下是不能进行互联互通的，为此，我们对网络技术的互通性进行了攻关，结合网络的兼容性，研制了网络连接的中间件，实现了两者之间的数据交互。

5 系统的创新性

（1）该系统紧密贴合调车作业现场的实际需要,采用物联网技术，使调车设备智能化，实现平调专用网与铁路办公网的连接，对调车业务与新技术的融合具有重大意义。

（2）实现了调车区长对多个调车组的现场业务管理，实现了跨场调车管理，为调车发展新形势下的减员增效起到了重要作用。

（3）采用分布式架构、集中存储管理、数据自动同步，适合调车工作管理的及时性和数据传输的高效性。

（4）与调车现场的调车终端互联互通，调车终端实现某一钩完成后，系统自动把这个作为抹钩动作反映到区长集控台，使调车区长及时掌握调单完成状态。

6 系统应用效果

自2020年11月系统投入运行以来，收到了良好的现场使用效果。系统建立了平调专用网与铁路办公网的连接，实现调车区长对多个调车组的现场业务管理；采用分布式架构、集中存储管理、数据自动同步，适合调车工作管理的及时性和数据传输的高效性；调车终端某一钩完成后，系统自动把该抹钩动作反映到区长集控台，使调车区长及时掌握调单完成状态；系统充分考虑了现场工作的需要和工作建议，为调车管理提供准确数据，减轻了调车作业人员、管理人员和系统维护人员的工作量，提高了调车作业效率，提高了调车作业贯标能力，提升了调车作业的规范性和安全性，系统的开发达到了预期目的。

7 结束语

系统结合车务调车业务，引入物联网、定位、异构网络等技术，实现了调单信息的自动传送、实时更新，调单状态的集中监控，实现了智能化调单的全新作业模式，提升了调车业务的质量和工作效率。并根据调车发展的新形势，实现了调车区长对多个调车组多维度管理，这对调车业务在新时期的发展具有重要的意义。