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高速铁路智能调度辅助决策系统功能分析

发表时间：2020/11/9 来源：《基层建设》2020年第21期作者：党帆1 李雪2

[导读] 摘要：现阶段，我国高速铁路的发展速度十分迅猛，我国现阶段已经建立了十分完善的高速铁路网络，高速铁路的里程已经跃居世界第一位，为我国经济的进一步发展奠定了坚实的基础。

        1.中国铁路呼和浩特局集团有限公司调度所内蒙古自治区呼和浩特市 010057
        2.包头铁道职业技术学院内蒙古自治区包头市 014060
        摘要：现阶段，我国高速铁路的发展速度十分迅猛，我国现阶段已经建立了十分完善的高速铁路网络，高速铁路的里程已经跃居世界第一位，为我国经济的进一步发展奠定了坚实的基础。高速铁路作为非常重要的现代化交通工具，使人们的出行变得更加便利和快捷。由于高速铁路运行速度非常快，铁路网络复杂，仅凭传统的调度系统是很难保证高速铁路网络的安全、高效、稳定运行。因此为了更好地保证高速铁路安全、高效的运行，智能调度辅助决策系统应运而生，通过这套系统可以更好地保证整个高速铁路的安全，高效运行。本文就高速铁路智能调度辅助决策系统进行简单的探讨。
        关键词：高速铁路；智能调度；辅助决策；系统；功能分析
        引言
        现代社会对于计算机以及相关技术的依赖程度越来越高，铁路的发展也是如此。高速铁路智能调度辅助决策系统就是其中非常典型的应用。由于现代社会铁路网络四通八达，列车的运行速度也越来越快，这就导致传统的铁路调度方式已经不能满足铁路部门的需求。高铁智能调度辅助决策系统利用自身高效，快速计算，可以更好地帮助铁路部门进行相关的调度决策，可以更好地保证整个高铁网络运行的安全和稳定。这套系统利用先进的技术，包括物联网技术，网络技术，云计算技术以及人工智能技术，卫星定位技术等等，可以更好地降低铁路部门的工作强度，实现智能化运营，提升整个铁路部门的决策能力。
        一、国外智能化调度指挥系统的发展
        智能化已经成为未来铁路发展的重要方向，因此各国都在铁路的智能化方面投入了巨大的精力，为铁路的智能化制定符合本国实际条件的路线，在这其中智能化调度运营成为了非常重要的一环。很多国家都为了实现智能化运营开发了相应的智能化系统，从而帮助铁路运营更加安全，稳定，高效。
        （一）COSMOS系统
        COSMOS系统是当今最早的高速铁路调度指挥系统之一，这套系统主要应用于日本新干线，为新干线高效，安全的运营提供了巨大的帮助。这套系统是由日本铁路公司专门为新干线研发。整个系统总共分为八个子系统，每个子系统之间可以实现数据的互通互联，这八个子系统涉及到了铁路日常运营的方方面面，他们之间相互依托，共同构建一个完整的高速铁路调度指挥系统。这八个子系统包括运行管理，运输计划，站内作业，设备管理，监视，车辆管理，电力控制以及运行管理。这八个系统共同作用帮助新干线铁路实现了智能化调度指挥。
        （二）ERTMS系统
        ERTMS系统是欧洲为自身铁路系统量身打造的铁路调度指挥系统，这套系统与日本COSMOS系统相似可以实现对铁路运营的全面管理，通过这套系统，可以实现对铁路运营的高度自动化管理。这套系统同样也能够实现，运行管理，运输计划，站内作业等核心功能，在这个基础上德国对这套系统进行了系统化的升级，添加了列车运行的冲突预测和消除功能，这样可以更好地指挥整个铁路系统的安全，稳定运行。
        （三）西门子的Controlguide OCS系统
        这套系统是由德国西门子公司研制的一套商业化系统，这套系统主要有三个单元组成，实现了系统的模块化设计，具备了很强的可扩展性。这就使得这套系统具备了很强的灵活性，客户可以根据自身的需求，对整个系统进行扩展，整套系统主要包含了运营，调度，计划三个管理模块，通过这三大模块可以实现列车的追踪，路径设置，运行图管理等等基础功能，同时还实现了整个系统的可视化。客户可以根据自己的需求，对系统进行改造，从而满足更好地服务本国的铁路系统。
        （四）RCS系统
        RCS系统是由瑞士铁路运营公司为自身铁路运营量身打造的一款调度指挥控制系统。这套系统与既有的ILTIS系统有很强的兼容性和互补性，这套系统也是当前最为先进的调度指挥管理系统之一。通过这套系统可以实现对列车的精准追踪，并根据追踪数据形成一套无冲突的调度决策，这套系统大大提升了瑞士铁路的服务质量和运行效率。也同样让人们感受到了智能化调度指挥系统的应用前景。
        二、系统功能分析
        由于我国高速铁路系统的迅速发展，这就迫切需要一套适应我国高铁网络的智能化调度辅助决策系统，只有这样才能更好地对高速铁路的运行进行高效地管理。目前我国高铁智能化调度辅助决策系统能够跟现有的调度指挥系统CTC进行完美的对接，从而更好地为调度指挥提供有效的辅助。目前这套系统的静态功能主要包括运行数据分析，可视化。动态功能就是根据实时的运行情况和数据，利用人工智能技术来实时生成晚点冲突模型以及调度决策模型。

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目前我国智能化调度辅助决策系统主要包括以下功能。
        （一）数据管理
        数据是整个系统最为关键的部分，如果缺乏有效的数据管理，导致数据精确性，真实性的缺失，整个系统最终得出的结论也必然是错误的。因此我国的智能化调度辅助决策系统可以完美对接运行中的CTC系统以及TDCS系统，这就可以保证系统数据的及时性，准确性。通过CTC系统和TDCS系统可以获取高速铁路运行的基础数据，同时还可以通过人工方式对一些错误数据进行修改，这就保证了系统输出结果的准确性。
        （二）列车运行仿真
        系统可以通过数据管理模块，将数据传送到计划运行模块。这样就可以利用仿真系统对列车运行进行模仿，同时可以更好地模拟运行图的合理性和科学性。在仿真的过程中，可以在系统中设置一些干扰场景，这样可以更好地对运行图的合理性进行校验。从而更好地找出运行图中存在的问题，从而更好地避免列车运行过程中存在的危险，让列车运行图更加科学，安全，高效。
        （三）列车晚点预测
        在列车运行过程中，不可避免的会发生各种意外情况，在这种情况下，就可以利用先进的人工智能技术，通过深度学习，用实际运行数据训练晚点预测模型，这样就可以更好地对列车的晚点情况进行预测，对列车晚点的时间进行播报，同时还可以预测列车晚点后可能对其他列车造成的影响，这样可以更好地帮助铁路部门实现准确的晚点预测，提高高速铁路的运行效率。
        （四）冲突分析
        这套系统可以更好的利用相关的数据，借助人工智能技术，对高速铁路运行过程中的冲动进行自动化的检测，建立科学的冲突检测模型，并对其进行不断的优化，这样可以更好地避免列车运行过程中的冲突，降低列车运行的风险。同时还可以对列车的运行冲突进行准确地判断和分析，从而更好地避免冲突的发生，保证列车运行的安全。
        （五）可视化
        在系统中如果不能实现可视化，那必然会给相关工作人员带来非常大的麻烦。因此可视化也成为了这套系统的关键功能。通过对仿真，预测结果的可视化输出，可以减轻工作人员的工作负担，同时也能够更加直观的获得结果，大大提升了工作的效率。同时这套系统还可以将晚点情况以及运力紧张地区的情况进行可视化的显示。
        （六）决策质量评估
        调度决策的质量高低对整个高速铁路系统的运行有着十分重要的作用。因此，这套系统可以通过人工智能技术建立相应的评估模型，不断对模型进行优化和修正，这样可以更加准确的对调度决策的质量进行更加准确，科学的评估。同时还可以根据实时的数据对决策的执行情况进行有效的评估，为提升决策质量提供更好地的依据。
        （七）智能调整辅助决策
        智能调整辅助决策是整个系统中非常关键的一个功能。整个系统通过相关的人工智能技术，可以科学的建立一整套的数据模型。这其中包括指挥调度模型以及运行调整模型。同时系统还为决策制定了一系列的策略。系统利用相关的模型以及策略可以更加准确高效的生成相应的解决方案和策略。这样可以更好地为相关工作人员提供准确的建议，当相关工作人员对生成的解决方案和策略进行核实后，就可以下达命令，快速对列车运行计划进行调整，这样可以大大提升相关人员的工作效率，实现智能化的调度决策。
        三、结束语
        高速铁路智能调度辅助决策系统是伴随着计算机技术，网络技术以及人工智能技术等等高科技技术不断发展而诞生的，这套系统的出现大大提升了高速铁路调度决策的效率以及准确性，从而大大提升了高速铁路运行的安全性和稳定性，进而更好地提升了铁路部门的服务质量，为我国铁路运营智能化的发展奠定了基础。
        参考文献
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        [2]陈峰,袁志明,闫璐,许伟,苗义烽,高博文.高速铁路智能CTC自律机系统的可靠性与安全性评估[J].自动化学报,2020,46(03):463-470.
        [3]田锐.高速铁路智能调度系统功能探讨[A].中国铁道学会经济规划委员会、中国铁路经济规划研究院有限公司.新时代铁路高质量发展研讨会论文集[C].中国铁道学会经济规划委员会、中国铁路经济规划研究院有限公司:中国铁道学会,2019:13.
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