基于“一日一图”的高速铁路联调联试运输组织计划智能编制系统研究

贾国强，李松林

（1.中国铁路郑州局集团有限公司 运输部，河南 郑州 450052；
2.河南誉凌电子科技有限公司，河南 郑州 450000）

高速铁路在工程静态验收后，要采用检测列车、综合检测列车、试验动车组列车及相关检测设备，对系统间的轮轨关系、弓网关系、流固耦合关系、车-线-桥耦合关系、列车运行控制、环境影响等方面进行严格测试、验证、调整、优化，使各系统和整体系统性能达到设计目标，我国称这一庞大的系统工程为联调联试。联调联试完成后要开展运行试验，按运行图组织列车运行，对整体系统在正常和非正常运行条件下的行车组织、客运服务、故障模拟和应急救援等进行演练，验证是否具备开通运营条件。高铁联调联试和运行试验是高速铁路建设的重要组成部分和运营准备的必要环节，是高速铁路动态验收的主要工作过程［1］。

在整个动态试验过程中，联调联试和运行试验大纲中所有试验项目都要落实到每日运输组织计划中来实现，通过安全、高效的行车组织工作，实现动态验证。编制每日运输组织计划是联调联试过程中的一项重要工作。

近年来，高速铁路在我国得到突飞猛进的发展，高速铁路线路开通日益增多。我国高铁的各项设备、技术领跑于世界高铁，但是，联调联试和运行试验的行车组织工作从技术手段、信息化水平、编制效率、安全性等方面滞后于高铁发展总体技术水平，需要进一步完善［2］。2019年以来，中国铁路郑州局集团有限公司先后完成了郑万、郑阜、商合杭、郑太、济郑高铁濮郑段（濮阳东—郑州东）等5条不同速度等级高速铁路联调联试和运行试验工作，对基于“一日一图”的高速铁路联调联试运输组织计划智能编制系统进行研究，并投入实际运用，进行了初步尝试，提高信息化水平、试验效率，确保行车安全，助力了新线开通。

1.1 运输组织计划编制要求[3]

由现场指挥部组织至少在前一日研究确定并发布，根据工作需要，联调联试日计划可跨日安排。运输组织日计划由现场指挥部运输组织组牵头组织编制［3］，主要包括试验列车及编组、试验区段、检测测试内容、运行计划及试验速度、试验列车行车指挥人、行车组织注意事项、安全措施、列车乘务及保洁担当、添登乘人员及车上工作职责、后勤安排等内容。

铁路局集团公司要进一步维护联调联试工作计划的严肃性［4］。联调联试日计划编制时应充分考虑与试验列车运行和检测测试相关的各种因素，编制完成并公布后，不得随意取消、变更。实施过程中，因天气、设备故障、检测指标超限等特殊因素需取消、调整计划内容时，必须在确保安全的前提下，经联调联试现场指挥部批准并传达到位后方准实施。

根据以上要求，运输组织日计划编制具有时效性强（要及时发布，便于现场学习执行）、内容根据试验日计划要求变化大、内容复杂、涉及因素多等特点，集中体现在每天的运行图铺画中，必须快速、准确、一日一图、一试验一方案［5］。

1.2 既有编制方法现状

既有编制方法采用2种：一是利用既有运行图编制系统；
二是采用手工绘制运行图、编制运输组织计划。

1.2.1 利用既有运行图编制系统

既有运营线路有成熟的运行图计算机编制系统，已经实现了运行图编制的标准化、信息化［6］，为铁路运输日常组织提供了强大技术支撑。如应用于联调联试工作，还存在一定问题。根据《列车运行图编制管理规则》［7］第三款要求，必须提前输入技术资料和技术标准，需设置线路属性、线路车站、线路区间、运行标尺、慢行标尺、径路数据、列车数据、天窗数据、交路数据、间隔时间标准等基础数据库，而新建高铁的动态检测是在开通前进行，其中的运行标尺、慢性标尺、间隔时间标准等资料只有在动态检测后开通前才能提供。同时，由于根据逐级提速要求和其他特定试验要求，试验中速度级范围大、变化快，造成运行标尺不断变化，根据速度级变化调整系统中运行标尺耗时费力，编制计划效率较低，不能很好的满足试验需要［8］。

1.2.2 采用手工绘制运行图、编制运输组织计划

完全依赖经验丰富的调度人员手工绘制运行图、编制运输组织方案，但因试验场景的不同导致计划编制适时调整工作难度大、耗时长、易出错。尤其是几条线同步进行试验时，每天需要分线编制不同计划，工作难度极大，而且还面临着以下问题：

（1）调度员根据经验和试验内容，推算运行时分后，人工绘制运行图。由于推算的误差，联调联试指挥部无法掌握准确的列车运行计划与试验计划。

（2）联调联试试验方案可能根据试验场景和现场实际适时做出多次调整，依靠人工频繁调整方案费时费力、难度很大且易失误。

（3）联调联试试验涉及新建线路和车站，面对新建线路和车站，每次编制计划时需查阅大量线路和站场设备技术资料，计划编制人员对新建线路的数据资料需要一个熟悉过程，给计划编制工作带来很大困难，安全压力增大。

以上2种编制方式，都存在效率低、劳动强度大、调整不方便、准确性不高的问题，不能满足联调联试需要。

2.1 系统总体目标

为了提高联调联试运输组织计划编制人员工作效率，减轻现场劳动强度，同时综合考虑高铁联调联试运输组织计划编制系统准确性、可靠性、易操作和可维护性等各个方面的要求［9］，需要完成以下目标［10］：

（1）实现列车编组、区间数据、线路数据及试验内容等基础数据管理维护；

（2）根据试验计划，结合区间距离、运行速度、起停附加时分、限速等基础数据，自动铺画列车运行图；

（3）根据运行图能一键生成联调联试运输组织方案和列车时刻表；

（4）实现对已铺画运行图的车次、编组、速度、行别、站停、股道、始发终到信息等数据编辑和修改；

（5）根据基本图能实现列车多径路规划，检查共有线路占用冲突；

（6）实现运行图、运输组织方案、列车时刻表历史查询、复制、保存、导出、打印等功能。

2.2 系统主要设计原则

2.2.1 确保联调联试行车安全

联调联试不同于正常行车，有大量的反方向行车、拉锯试验，有正方向、反方向、多列动车组同时运行，给现场接发列车造成安全隐患［11］。高铁联调联试运输组织计划编制系统根据试验要求生成运行计划，直接注明运行线别、正方向、反方向、股道等信息，为现场防错办、确保运行安全提供明确无误的运行信息［12］。

2.2.2 数据安全，计划精准[13]

系统采用双因子认证技术对登录用户身份进行鉴别，通过数据加密、权限控制等手段确保联调联试数据安全。该系统基于绘图参数信息自动绘制运行图、生成列车时刻表和运输组织方案，减少人工干预，降低人为出错的概率，提高组织管理人员工作效率，提升运输组织计划精准度，确保联调联试运输组织工作安全有序进行。

2.2.3 减轻劳动强度，提高工作效率

以往联调联试运输组织计划大部分借助编图软件，个别采用人工绘图编制，由于根据逐级提速要求和其他特定试验要求，试验中速度级范围大、变化快，造成运行标尺不断变化，根据速度级变化调整系统中运行标尺耗时费力，过程繁琐复杂易出错，编制计划效率较低，不能很好的满足试验需要。通过高铁联调联试运输组织计划编制系统可以随时适应速度级变化，用时短、效率高、准确性高，同时可根据联调联试方案会审核结论灵活调整，减轻运输人员编制工作强度，使其精力真正集中在运输组织工作上来。

2.2.4 优化试验方案，缩短试验时间

高铁联调联试运输组织计划编制系统可整体检查评估试验计划的可执行性和饱和程度，方案编制人员据此修改联调联试试验序列，自郑万、郑阜、商合杭、郑太高铁及济郑高铁濮郑段等高铁联调联试工作开展以来，通过每天优化试验方案，增加试验序列，整体联调联试工作比原定时间节点都提前完成，节约联调联试时间、人力成本，为提前完成新建高铁线路开通提供保障。

2.3 完成目标需解决的主要技术问题[10]

（1）线路基础数据的录入与维护；

（2）运行图的铺画与智能调整；

（3）运行图冲突检测提醒；

（4）运输组织计划的自动生成与发布；

（5）时刻表与基本图的导入导出；

（6）实现运行图、运输组织方案、列车时刻表历史查询、复制、保存、导出、打印等功能。

2.4 系统工作流程

系统依据联调联试试验计划，结合区间距离、运行速度、起停附加时分、限速等基础数据，实现了在联调联试指挥部中从绘制运行图到编制运输组织计划，再到信息发布共享等工作的一整套信息化流程［14］，系统工作流程见图1。

图1 系统工作流程

2.5 主要功能

系统模块中主要功能分为8个部分［15］，系统功能结构见图2。

图2 系统功能结构

该系统的8个主要功能如下：

（1）运行图自动铺画。根据车次号、运行速度、发车时间、车站、公里标等数据，结合联调联试场景，通过逐级提速加车、道岔侧向测试加车等功能自动铺画列车运行图。

（2）基本图导入、同步。导入基本图EXCEL时刻表、TDMS接口文件，自动铺画运行图。

（3）同步计划。支持本局、邻局计划同步，提供协作运输组织计划的技术手段。

（4）股道运用展示。展示各既有站股道运用情况，确定每日试验始发站发车时间和股道。

（5）区间停车自动铺画。通过区间停车、折返功能准确评估出试验列车的运行时分，及时掌握列车开行计划。

（6）冲突检测。车次号重复，股道占用检测，正反向行别冲突检测，多图车次查重。

（7）运输组织计划定制化。支持运行图图片、列车时刻表、运输组织方案定制化。

（8）信息文件共享平台。在联调联试现场指挥部将每日试验计划、施工计划、会议纪要等文件上传到平台中，可在线预览，同时供各部门下载查阅。

该系统在郑万、郑阜、商合杭、郑太、济郑等5条高铁联调联试中发挥重要作用，减轻了联调联试人员现场工作压力，使运输组织人员将更多的精力投入到运输安全管理和试验安全管理工作中，提高运输组织工作效率。其主要运用场景和案例如下。

3.1 逐级提速试验[10]

试验内容：160～220 km/h的提速试验。

列车运行要求：检测车最高运行速度不超过140 km/h，动车组运行运行速度分别为160、180、200、220 km/h。

输入条件：输入相应的车次号、运行速度、发车时间、车站、公里标等，系统输入条件后自动铺图见图3。

图3 逐级提速试验自动辅图

计划兑现情况：当日试验计划全部兑现。

3.2 隧道交会试验[10]

试验内容：两列动车组在隧道内交会试验。

试验计划：两列动车组在拐河北与方城之间隧道内交会，交会时两车速度最高不超过350 km/h。

输入条件：输入相应的车次号、运行速度、发车时间、车站、公里标等，系统输入条件后自动铺图见图4。

图4 隧道交会试验自动辅图

计划兑现情况：当日试验计划全部兑现。

3.3 站场股道和列车径路冲突检查[10]

郑万高铁与郑阜高铁同时开行试验列车，从郑州东动车所到寺后线路所为试验列车经由线路，存在占用冲突的问题，将试验列车运行图共有部分展示在1张运行图上，同时加粗显示，有利于调度人员检查列车占用径路冲突。系统输入条件后自动铺图见图5。

图5 站场股道和列车径路冲突检查自动辅图

3.4 列控ITC试验[10]

试验内容：C2等级控车下，各信号设备的工作状态测试。

列车运行要求：以列控设备允许速度运行，自动过分相。系统输入条件后自动铺图见图6。

图6 列控ITC试验自动辅图

2019年11月，高铁联调联试运输组织计划智能编制系统通过了中国铁路郑州局集团有限公司科信部组织的总体技术方案审查和科技成果技术审查。目前，先后应用于郑万、郑阜、商合杭、郑太、机南城际、济郑、郑州南剩余工程、京广高铁动态检测等8条不同速度等级高速铁路联调联试和运行试验工作，编制计划790余份。该系统实现了项目建设预期，将联调联试运输组织计划编制工作从手工迈向计算机信息化、自动化，填补了联调联试期间运行图自动铺画的国内空白。下一步联调联试运输组织计划智能编制系统需进一步完善，加强与试验计划、试验大纲结合，利用大数据分析，智能自动铺画出每日运行图，并不断根据每日试验结果迭代修正。

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