铁路货车实时追踪及现车管理方案研究

徐承禹，崔艳萍

（1.太原铁路局 信息技术处，山西 太原 030013；2.中国铁道科学研究院 运输及经济研究所，北京 100081）

充分利用现有铁路信息化建设成果，全面实现对铁路列车、机车、车辆、货物的实时管理和追踪，符合铁路精细化生产组织的需要，是铁路信息化在运输组织中的核心目标，也是铁路实行货运电子商务、提升服务质量的重要前提。

1 货车追踪及现车管理现状

目前，我国铁路基于车站报告的全路货车动态追踪管理信息系统已经投入使用，可以为运输组织及车辆管理部门提供查询机车、车辆的轨迹信息，以及铁路局范围内的现车保有量信息和分界口出入车信息等功能，在一定程度上为客户提供了货车、货物追踪服务。但是，由于该系统是基于车号识别信息与确报的匹配后获得的货车轨迹数据，而车号识别系统仅部署在编组站、区段站、分界口，因此系统也只能实现大节点的追踪服务。

掌握各车站的现车是调度指挥的重要工作，由于在现有车站系统中采用人工确认列车的到达和出发，也造成现车数据的不准确。总体而言，目前货车追踪及现车管理的不足之处体现在 3 个方面。

（1）实时性、准确性有待提高。难以准确掌握所有列车的运行状态、准确位置、编组情况，所有机车的运用状态、位置、走行公里、故障情况，以及车辆的重车去向、空车分布、现车分布、运用状态、检修情况、车流分布。

（2）货物的实时追踪无法实现。缺乏准确定位，无法实现对货物的实时追踪，难以为货主提供高品质的服务。

（3）无法实现列车的安全实时检测。由于缺乏车—地双向数据传输系统，难以实现车载安全设备的实时检测、远程报警及诊断，为铁路的安全运营提供安全保障。

2 货车实时追踪及现车管理原理

近年来，地理信息技术(GIS)、GPS 卫星定位技术、“北斗”卫星导航系统迅速发展，为列车提供了准确定位的手段；GPRS、WCDMA、TD-SCDMA等移动无线传输网络在传输速度上为车—地双向数据传输通讯提供了保障，铁道部已经在全路范围内成功实施了网络安全平台，使铁路运输生产网与外部互联网之间形成高速、安全的传输通道。因此，采用机车车载设备与地面的实时信息交换，实现列车、机车的实时定位和追踪，通过列车编组的电子化及列车到达和出发的自动触发，实现对货车、货物的追踪及现车管理。根据货车追踪管理方式，称之为“基于 3G(GPRS、GPS、GIS)技术实现列车、货车实时追踪及现车管理”。

以信息资源高度共享、投资最小、效益最大为原则，基于 3G 技术实现列车、货车实时追踪及现车管理的思路是：在每台机车上安装一套以基于移动通讯技术和卫星定位技术、扩展性好的信息处理、传输设备，在设备上安装应用系统，通过无线 3G 网络、经过铁路网络安全平台，定时或按需向位于铁路运输生产网内的地面系统传输列车位置、机车运用、运行状态、车辆编组、机车乘务员超劳预警等信息，经过功能扩展，传回线路、接触网等其他信息。另外，在有作业的车站新增列车到发处理系统，采用 IC 卡或移动存储设备与机车交换列车编组信息，实现机车与车站系统编组的自动核对与车辆检修或货车的加入、剔除；结合现有调度系统、车站现在车系统、车号识别系统、确报系统、货票等各系统，铁路局级数据处理系统负责加工和处理车站传回的列车到发等相关信息，以及机车传回的机车、列车编组及其他监控信息，形成包含列车、机车、车辆等状态信息、位置信息、运用信息的实时数据库、历史数据库，真正实现列车、机车、车辆、货物的实时追踪及管理，切实提高调度指挥、运输组织、运营管理现代化水平，为建立货运电子商务平台提供支撑，实现铁路运输效益最大化。

3 各种货车追踪管理方式的比较

3.1 货车追踪方式

目前，通过整合现有系统实现追踪管理的方式有5 种。

（1）利用车号识别和确报的匹配实现追踪。目前，实现货车追踪采用车号识别数据与预确报数据进行匹配的方法，追踪数据准确。但是，采用这种方式追踪，报告信息点不密集，只能实现大节点追踪，无法及时反映实际的车辆位置状态、运用状态，投入产出效率低[1]。

（2）利用红外线的车号识别功能与确报的匹配实现追踪。为增加车号识别信息的采集点，可以将红外线设备作为货车追踪设备的扩充部分。这种方式的优点是追踪粒度更小，缺点是红外线设备不都具备车号识别功能，即使识别功能具备，由于报文丢失、重复报文、报文不全等原因存在，使得数据处理非常复杂，与大节点追踪一样无法及时反映车辆位置状态、运用状态。

（3）基于分界口、编组站的到发货物列车和编组内容自动校验和前台人工校验、确认，以及调度所货物列车甩挂计划相结合的方式，实现现车管理和货车追踪。广州铁路(集团)公司基于上述方式实现了铁路局管内的现车管理及货车追踪。优点是比较准确地实现了货车分布的推算，缺点是无法掌握机车状况，欠缺数据实时性，人工核对因素增加了数据错误的几率[2]。

（4）基于 TDCS、CTC 调度指挥系统与确报系统、现车系统的自动数据分析实现货车分布、货车追踪。优点是在不增加投入的情况下实现现车管理的辅助决策，缺点是由于各系统间数据格式、内容不完全一致，数据分析复杂，信息点少，造成追踪数据不确切，系统运行稳定性差。

（5）基于 3G(GPRS、GPS、GIS)技术实现列车、货车实时追踪及现车管理方式。

3.2 各追踪方式比较

比较上述 5 种追踪方式，如表1 所示。从表1 可以看出，基于 3G 技术实现列车、货车实时追踪的方式能够有效实现列车精确定位和对列车、机车、车辆、货物的实时监控，并且系统可扩展性好，数据正确性高，系统运行稳定，相比其他 4 种追踪方式，优势明显。

表1 5 种追踪方式比较表

4 总体框架与功能构成

该系统在设计时不仅以货车追踪为目标，还能够实现对机车的管理、追踪，实现列车的运行监控、车—地命令交互、应急通话，以及乘务员超劳预警，并且实现接触网检测、线路检测、货物监控等功能。因此，该系统的建设和运转涉及到铁路调度、机务、电务、车务、车辆、信息等各业务部门，甚至涉及到铁路局与铁道部、铁路局与铁路局之间的协调，为铁路运营管理提供信息支撑。系统总体框架如图1 所示。

在总体框架中，包括了车—地双向信息统一传输平台(包括内外网)、车载综合应用平台、运输信息数据处理系统，列车追踪信息综合应用平台(分为铁路局、铁道部 2 个级别)、以及车站列车信息处理系统等部分，其功能如表2 所示。

5 技术要点

5.1 建立统一的路网拓扑图

判断运行中的列车位置信息是处理车地数据时的必需过程，由于通过定位坐标判断列车处于路网位置(铁路局、车站或区间)，增加了判断的复杂性，只要从机车车载系统中获取当前场站、进出站信号机、当前公里标信息及线路信息即可进行判断，而且利用LKJ 信号触发，能真实反映列车的到达出发等实际运行情况，排除人为原因造成的不准确性。为使各铁路局的系统都能够正确分析处理车—地数据，需要建立全路统一的路网拓扑图，如图2 所示。圆表示车站或站场，是行车的每个节点，箭头表示下行方向，所有节点之间用下行方向表示，而且节点名称应与调度CTC、TDCS 系统、车载 LKJ 数据一致。

图1 铁路货车实时追踪系统总体框架

表2 铁路货车实时追踪系统功能构成

图2 路网拓扑示意图

5.2 状态印证机制和数据交换机制

5.2.1 机车与车站

按照规定，当货物列车编组变化时，车站需要给司机提交列车编组单(运统一)，系统将编组单进行电子化，在车站交给司机纸质编组单的同时，用IC卡(支持移动存储介质)将编组信息提交给司机，由司机将编组信息更新到车载综合应用系统中。编组信息包括车号、车种、空重、自重、载重、货票号、发站、到站、收货人等，为车辆追踪、定位提供基础信息。在列车运行中，系统会自动将列车编组发到前方车站。当列车在车站有编组或甩挂等作业时，司机在交给车号员(或其他岗位)编组单和货票时，同时用 IC卡(或移动存储介质)下载编组顺序，并且交给车站人员，由车站人员在“车站列车信息处理系统”中核对，提供自动对比功能，减少人工核对车号的工作。为避免由于人为原因造成列车编组的错误，当“路局级列车追踪信息综合应用平台”通过对比车号识别系统发现有错误时，自动会给前方车站发送列车编组错误告警，提醒车站及时修正编组的错误。

5.2.2 机车与铁路局

机车定时或者按照要求向地面报告状态信息、运行信息，如机车运用状态、列车运行状态、定位信息、乘务信息、车次信息、速度信息、运行前后方节点、线路信息等；当列车到达某站时报告到达信息，当列车出发时报告出发信息、编组信息、运行前后方节点、线路信息等；另外，根据需要报告其他信息。

5.2.3 车站与铁路局

“车站列车信息处理系统”通过基于服务的、以事件驱动的、基于 SOA 架构的更新代理，实现与铁路局“列车追踪信息综合应用平台”的数据实时交换，如列车预告信息、列车编组信息、编组错误信息、列车到达出发信息(双向传输、相互印证)、现车信息、车辆检修剔除或加入等信息。列车与车站的信息交换及车站与铁路局的信息交换互为补充、相互印证、相互完善，提高数据的准确性和及时性。

5.2.4 铁路局与铁道部

各铁路局与铁道部之间通过采用基于 SOA 架构的数据同步技术的更新代理实现数据同步，当铁路局级数据变化时，铁路局级系统会及时将变化信息提交到铁道部级系统，铁道部级系统更新后，为保障各铁路局数据的及时性、准确性，铁道部级系统又会将变化反馈到相关铁路局，可以防止部分铁路局因车—地通道故障造成的数据更新延迟。

5.3 车—地数据交换通道互备

利用各铁路局网络安全平台实现车—地数据交换通道的互备。网络安全平台的实施为车地数据双向传输提供了先进、安全、高速的传输通道。各铁路局配属机车上的车载系统只需要访问本铁路局的外网通讯服务器，即可实现数据的双向传递。作为备份通道，当本铁路局网络安全平台发生故障时，车载设备可以通过邻局的外网通讯服务器实现与铁路企业网应用服务器的数据交换，通讯通道的互备可以有效提高系统运行的稳定性和可靠性。

6 结束语

系统建成后将对铁路运输起到重要的作用，主要体现在以下 4 个方面。

（1）提高调度、运输组织水平。通过此系统，能够实时掌握多项信息：①及时掌控列车的运行情况，如实时运行速度、位置、操纵状态跟踪，实时掌握列车编组、列车质量状态情况；②掌控机车的运用情况，如机车的分布及运用状态、机车设备的远程诊断、警报、实时监测，加强各级调度指挥部门与机车的联系通道，通过向司机下达指令和应急通话，指导司机正确操纵机车和针对突发情况的应急处理，建立事故救援快速反应机制；③能够掌控货车的分布情况，可以实时掌握每一时刻全路货车的分布情况、车辆的空重状态、车种的分布情况，以及未来时段即将到达某范围或车站的重空车辆数量，为组织装卸车，加快车辆周转，提高车辆利用率、缩短货车周转时间提供信息；掌握分界口重空车流、车站车流去向，为更好地编制重空调整计划、更合理地进行车流调整提供可靠的依据；④真正解决司机乘务员超劳问题，解决机务段手工录入司机报单，解决机车指标的手工统计分析。

（2）提高运输效率，减员增效。由于大大减少车号员抄车、核对现车的工作量，可以提高行车组织效率，甚至可以设置兼职车号员，真正达到减员增效的目的。

（3）提高客户服务质量，增强铁路竞争力。真正实现货车、货物实时追踪，准确反映货物及车辆的实时位置和运行轨迹，既为运输组织和指挥提供实时准确的信息，也可为货主提供所运货物的当前位置信息和预计到达时间等信息。

（4）提高运输安全保障能力。为安全应用系统、救援系统、应急指挥系统提供详实准确的位置信息、地理信息、环境信息，为智能铁路安全保障体系提供技术支撑。

[1]王庆文，岳雪梅，潘红芹. 铁路货车动态追踪管理信息系统总体方案的研究[J]. 铁路计算机应用，2005，14(7)：111-113.

[2]曾长云. 铁路局现车管理和货车追踪系统的设计与实现[J]. 铁路计算机应用，2006，15(9)：21-23.