铁路运输智能化系统的设计与实现

铁路运输智能化系统的设计与实现
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
Keyword：
intelligentrailwaytranportation;ytemdeign;poitioningytem 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。

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WebService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。