（计算机软件与理论专业论文）动车组检修基地信息系统需求分析及系统设计.pdf

中文摘要 摘要：随着我国高速铁路客运专线建设的全面展开，客运专线信息化也成为迫在 眉睫的工作。动车组检修工作是客运专线运营的重要组成部分和保障列车运行安 全的重要手段。构建适合动车组检修基地业务特点的信息系统，对于提高动车组 检修效率、保障列车运行安全、充分发挥运用、检修一体化的管理模式的优势、 提高铁路运营管理能力、节约铁路运营成本十分重要。本文根据国内外高速铁路 信息化现状，结合客运专线运营体制和动车组检修特点，分析了动车组检修基地 承担的业务和其中的关键信息，按照可维护性、可扩展性的原则，对动车组检修 基地信息系统进行需求分析和系统设计。其中本文着重分析了系统中用于实现流 程管理的节点引擎和节点模型的设计、节点引擎的工作机制、以及构建节点引擎 的意义所在。 关键词：信息系统节点引擎动车组检修基地 分类号：1 1 p 3 0 2 1 i e 夏銮适太堂亟主堂毽淦塞旦s ! b ! a b s t r a c t a b s t l t a c t a st h ec o i l s t n l c t i o no fc h j n a sh i 曲一s p e e dp a s s e n g e rd e d i c a t e dr a i l w a 弘 t h ei n f o m a t i o n i 髓t i o no f h i 咖s p e e dm i l w a yh a sb e c o m eap r e 嫡n gt a s k e l e c 砸cm o t o r u n i t ( e m uf o rs h o 哟o v e r h a u li s a i li m p o n a n tp a no fp a s s e n g e rd e d i c a t e dl i n e s o p e r a t i o na n da ni m p o n a n tm e a s u r et oe n h a n c et h es a f e t yo ft r a i nr u n n i n g t bc o n s t n i c t a ni n f o 肌a i o ns y s t e mf o re m u0 v e r h a u lb a s ef e i i c i t o u s l y ，i si m p o n a l l tt oi m p r o v et 1 1 e e m c i e n c yo fe u mo v e r h a u l ，e n s u r et m i i l s s a f er u r u l i n g ，e 1 1 l l a n c ep a s s e n g 盯d e d i c a t e d m i l w a yo p e r a t i o na b i l i t ya 1 1 dd e c r e a s et h ec o s to f r a i l w a yo p e m t i o n t h i se s s a ya l l a l y z e d t h ei n f o m a t i o n i z a l i o ns i u a t i o no ff o 咒i g l lh i 曲一s p e e dr a i l w a ya n dc h i n a s 豫i l w 暑【y ， p a s s e n g e rd e d i c a t e dr a i l w a y so p e i 。a t i o n 丘a m ea n dt h ec h 啪c t e r i s t i co fe m uo v e r h a u l ， t h e na n a l y z e st h ee m uo v e r h a u lw o r ka n di n f b 肿a t i o ni ne m u o v e r h a u l ，a c c o r d i n gt o t h ep r i n c i p l eo fe x p a i l s i b l ea n dm a i 删n a b l e ，p r e s e m st h er e q u i r e m e n ta n a l y s i sa n d s y s t e md e s i g no fi n f 0 肌a t i o ns y s t e mf o re m u0 v e r h a u lb a s e t h i sp a p e ri sm a i n l y f o c u so nt h en o d ee n g i n ea n d t sm e c h a i l i s mw h i c hi s d e s i g n e d f o r p r o c e s s m a j l a g e m e n to fe m u o v e r h a u lb a s e a l s on o d em o d e l i sd e s i g l l e dt od e s c r i b et h ek e y t a c h eo f e m iio v e r h a u l f k e y w o r d s ：i n f 0 埘1 a t i o ns y s t e m ，n o d ee n g i n e ，e m uo v e r h a u lb a s e c l a s s n 0 ：t p 3 0 2 1 致谢 本论文的工作是在我的导师徐悦老师的悉心指导下完成的，徐悦老师严谨的 治学态度和科学的工作方法给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢两年多以来 徐悦老师对我的关心和指导。 戴钢老师悉心指导我们完成了实验室的科研工作，在学习上和生活上都给予 了我很大的关心和帮助，在此向戴钢老师表示衷心的谢意。 在实验室工作及撰写论文期问，张大鹏等同学对我论文中的部分研究工作给 予了热情帮助，在此向他们表达我的感激之情。 另外也感谢我的家人，他们的理解和支持使我能够在学校专心完成我的学业。 j e塞窑塑盔堂亟土竺僮迨塞 i i 宣 l 引言 1 1 研究背景及意义 客运专线是目前我国铁路建设的重点之一，未来1 5 年内我国将逐步建设世界 上总里程最长的高速铁路。客运专线运营过程中，车辆( 动车组) 采用运用、维 修一体化的模式。而动车组检修基地作为承担客运专线中动车组检修任务的机构， 它的趣好运转对于保障列车运行安全、提高动车组运用效率、充分发挥高速铁路 效能十分重要。 随着计算机技术、通信技术的发展，信息化作为提高铁路运营效率、增强列 车运行安全的重要手段不可忽视。当前我国在铁路既有线的信息化建设方面，已 经取得了显著的成效，并对铁路运营产生良好的推动作用。 我国在高速铁路客运专线建设及其运营方面缺乏相关经验，而高速铁路客运 专线与既有线又存在较大的差异，其中也包括对车辆的运用，即动车组的调度、 运用、维护、检修工作。首先，高速铁路客运专线主要采用动车组作为其运输任 务承载单位，不同于以往的机车车辆：其次高速铁路的车辆运行速度达到2 0 0 公 里小时以上，最高可达3 5 0 公里小时甚至更高，在高速运行的状态下对车辆运 行的安全性要求更高；第三，高速铁路动车组的检修模式也不同于以往的机车车 辆，动车组的检修制度有着其特点“，一方面由于对安全性能要求高，修程修制更 为复杂，另一方面检修作业采取的方式也不同于既有线，要求检修具备一定的预 防故障的能力。 因此，构建适合动车组检修基地业务特点的信息系统，对于提高动车组检修 效率、保障列车运行安全、充分发挥运用、检修一体化的管理模式的优势、提高 铁路运营管理能力、节约铁路运营成本十分重要。 1 2 本文内容及组织结构 本文根据国内外高速铁路信息化现状，结合客运专线运营体制和动车组检修 特点，分析了动车组检修基地承担的业务和其中的关键信息，提出了一个动车组 检修基地信息系统的构建方案。 论文主要分为6 章，其中第2 章详细介绍了国内外高速铁路信息化的概况， 包括国外高速铁路信息化的情况和我国铁路既有线的信息化现状，以及对我国客 运专线信息化规划的情况。第3 章介绍了客运专线的运营体制和动车组检修工作 的特点。第4 章针对动车组检修基地的业务，对动车组检修基地信息系统进行需 求分析，理清动车组检修基地的业务流程和作业过程中的关键信息。第5 章则从 软件体系结构的角度，对动车组检修基地信息系统的构建提出设计方案，并且提 出节点引擎来满足其中流程管理的要求。第6 章为总结，对可能存在的问题和今 后的工作进行展望。 韭宝銮塑盘堂驱堂僮迨塞国内筮毫蕉迭蹬筐星丝盟煎逸 2 国内外高速铁路信息化的概况 高速铁路是发达国家于2 0 世纪6 0 至7 0 年代逐步发展起来的一种城市与城市 之间的运输工具。一般地讲，铁路速度的分档为：时速t 0 0 1 2 0 公里称为常速； 时速1 2 0 1 6 0 公里称为中速：时速1 6 0 一2 0 0 公里称为准高速或快速：时速2 0 0 一4 0 0 公里称为高速；时速4 0 0 公里以上称为特高速。 1 9 6 6 年l o 月1 日，世界上第一条高速铁路日本的东海道新干线正式投入 营运，时速达2 1 0 公里，突破了保持多年的铁路运行速度的世界记录，从东京到 大坂运行3 小时1 0 分钟( 后来又缩短为2 小时5 6 分钟) 。由于速度比原来提高一 倍，票价比飞机便宜，从而吸引了大量旅客，使得东京至大坂的飞机不得不停运， 这是世界上铁路与航空竞争中首次取胜的实例。目前日本高速铁路的营业里程已 达l ，8 0 0 多公里，并计划再修建5 ，0 0 0 公里的高速铁路。 英国铁路公司于1 9 7 7 年开办的行驶在伦敦、布里斯托尔和南威尔士之日j 的旅 客列车。它用两台2 ，2 5 0 马力的柴油机作动力，时速达2 0 0 公里。 法国于1 9 8 1 年建成了它的第一条高速铁路( t g v 东南线) ，列车时速高达2 7 0 公里。后来又建成t g v 大西洋线，时速达3 0 0 公里。1 9 9 0 年5 月1 3r 试验的最 高速度已达5 1 5 3 公里，j 、时，可使运营速度达到4 0 0 公里，j 、时。法国的高速铁路 后来居上，在一些技术和经济指标上超过r 本而居世界领先地位。由于t g v 列车 可以延伸到既有线上运行，因此1 g v 的总通车里程超过2 ，5 0 0 公里，承担其法国 铁路旅客周转量的5 0 。 2 1 国外高速铁路发展及信息化概况 国外高速铁路发展主要以德国、法国、只本为代表，这些国家在高速铁路及 其信息化建设方面走在世界前列。高速铁路信息系统中特别具有代表性的有德国 i c e 高速铁路信息系统、法国1 g v 高速线综合调度系统和f 1 本的c o s m o s 系统， 下面对这些系统作简单介绍。 2 1 1 德国i c e 高速铁路信息系统 德国在1 9 8 8 年的高速铁路行车试验中速度突破每小时4 0 0 公里大关，达到 4 0 6 9 公里a 德国的高速铁路，一条是1 9 9 1 年建成通车的曼海姆至斯图加特线， 一条是1 9 9 2 年建成的汉诺威至维尔茨堡线。高速铁路上开行的i c e 城际高速列车， 时速2 5 0 公里。1 9 9 3 年以来，i c e 高速列车己进入伯林，把德国首都纳入i c e 高 速运输系统。i c e 也穿过德国与瑞士的边界，实现了苏黎士至法兰克福等线路的国 际直通运输。目前，德国正在新修柏林至汉诺威、科隆至法兰克福两条高速铁路。 德国i c e 高速列车通过l z b 系统列车、地面间双向通信、险情报警信息系统 ( 包括风、雪、塌方、热轴) 、车载无线故障监视诊断系统与地面控制中心和维修 中心构成集行车调度指挥、控制、故障监测、维护等功能于一体的系统。 此外，欧洲主要国家铁路都已承诺采用欧洲铁路运输管理系统( e r l m s ) ，其 核心为欧洲列车控制系统( e t c s ) 。 e i 玎m s 以欧洲列车控制系统( e t c s ) 为标准、铁路通信系统( g s m r ) 为 平台、欧洲点式应答器为定位手段，包括e t c s 、g s m r 和运输管理3 个子系统。 e r l m s 的总体结构包括轨道旁设备( r b c ) 、车载设备( e v c ) 、铁路通信系统 ( g s m - r ) 3 大部分。其中g s m r 拥有上、下行4 m h z 带宽频率，工作在9 0 0 m h z 频段，提供在不同铁路通信网络间互通的功能。e 硎s 主要功能包括：运营指令 控制，确保列车在路网中的安全运营：运输管理控制，处理车辆和基础设施管理 问题，保证对线路能力和车辆应用的优化配置。已确认的e r 卟4 s 应用范围主要包 括：调度员与司机问的运营通信、自动列车控制、调车作业、远程遥控、紧急情 况区域广播、车站和维修段的地区通信、旅客服务。考虑到不同国家多样化的功 能需求和操作需求，e 刚s ，e t c s 定义了以下几个功能等级。 第l 级采用传统的地面信号系统，采用固定闭塞方式运行，通过点式应答器 将行车命令传给列车，由轨道电路检查列车完整性和列车位置。第2 级引入了欧 洲无线通信系统( g s m r ) 。它不需要地面信号系统，只需要列车检测设备，大量 减少了轨道旁信号设备。通过g s m r 进行连续式速度控制，提供列车自动防护和 机车信号。用查询应答器定位列车，并通过轨道旁的无线闭塞中心( r b c ) 检查 列车完整性。第3 级取消了地面信号系统，采用移动闭塞。系统通过g s m r 实时 移动授权，应答器实现列车定位。车载设备实现列车完整性检查。 德国铁路公司的售票系统是k u r s 9 0 ( 9 0 年代旅行、信息和客票预定、售 票系统) 。这些信息系统的特点是既面向管理，又面向对旅客的服务，是集营运管 理和咨询、服务于一体的综合信息系统。 由该系统派生出的应用系统有e p a ( 电子客票预订系统) 、e ( 电子列车时 刻表和运输服务问讯应答系统) ，售票系统、全路客运票房收入结算系统等。 该系统实现了全国范围内的自动售票机系统和窗口计算机售票系统的联网售 票，旅客可提前2 个月，在任何一个自动售票机和售票窗口购买任何2 个车站间 的单程票、往返票和联乘票。德国高速铁路售票方式有三种：一是车站窗口售票， 二是自动售票机售票，三是在因特网上售票。旅客也可以上车补票，每趟列车上 4 的乘务员都随身带有便携式补票机。 2 1 2 法国t g v 高速铁路及其信息化概况 1 9 7 1 年，法国政府批准修建1 g v 东南线( 巴黎至里昂，全长4 1 7 公里，其中 新建高速铁路线3 8 9 公里) ，1 9 7 6 年l o 月正式开工，1 9 8 3 年9 月全线建成通车。 1 t g v 高速列车最高运行时速2 7 0 公里，巴黎至里昂间旅行时间由原来的3 小时5 0 分缩短到2 小时。1 9 8 9 年和1 9 9 0 ，法国又建成巴黎至勒芒、巴黎至图尔的大西洋 线，列车最高时速达到3 0 0 公里。1 9 9 3 年，法国第三条高速铁路t g v 北线开通运 营。北线也称北欧线，由巴黎经里尔，穿过英吉利海峡隧道通往伦敦，并与欧洲 北部比利时的布鲁塞尔、德国的科隆、荷兰的阿姆斯特丹相连，是一条重要的国 际通道。由于1 g v 高速列车可在高速铁路与普通铁路上运行，所以目前法国高速 铁路虽然只有1 2 8 2 公里，但t g v 高速列车的通行范围已达5 9 2 l 公里，覆盖大半 个法国国土。根掘规划，法国将在2 1 世纪的头l o 年内，把东南线延伸至马赛， 还要修建通向意大利和西班牙的南部欧洲线以及巴黎至德国斯特拉斯堡的东部欧 洲线。 t g v 高速线综合调度系统以调度集中为核心，依靠车一地之问可靠的通信将 列车、沿线设备和控制中心联系起来。车载设备包括t v m 3 0 0 或t v m 4 3 0 机车信 号、故障监测和诊断装置、车载局域网等：沿线分布了接触网、热轴、风、阿、 雪、桥隧落物等各种监测设备；控制中心主要包括行车调度、电力调度和中央维 护监督三部分，通过网络传递信息。 2 1 3日本高速铁路及其信息化概况 只本是世界上第一个建成实用高速铁路的国家。1 9 6 4 年1 0 月1 日东海道新于 线正式丌通营业，高速列车运行速度达到2 l o 公里，小时，从东京至大阪删旅行时 间由6 小时3 0 分缩短到3 小时。这条专门用于客运的电气化、标准轨距的双线铁 路，代表了当时世界第一流的高速铁路技术水平，标志着世界高速铁路由试验阶 段跨入了商业运营阶段。 1 9 7 1 年f 1 本国会审议并通过了全国铁道新干线建设法，掀起了高速铁路建 设的浪潮。1 9 7 5 年山阳新干线通车营业，列车最高时速2 7 0 公里；1 9 8 5 年东北新 干线通车营业，列车最高时速2 4 0 公里；1 9 8 2 年上越新干线通车营业，列车最高 时速2 4 0 公里；1 9 9 7 年长野新干线通车营业，列车最高时速2 6 0 公里。【3 1 日本新干线1 9 8 2 年投入使用的c o m t r a c ( c 0 m p u t e ra i d e d1 r i 泌珩cc o n t r 0 1 ) b 枣奎堑盔堂亟堂焦迨塞冒凼经直蕉迭堕篮星丝塑丝逸 系统包括运行图生成与变更、车辆与乘务员运用、列车运行控制、列车运行监视、 旅客信息等运营管理功能以及电力调度、车辆运用管理、接触网、线路状态检查、 灾害监测( 地震、风冰、雨、雪、滑坡) 等安全功能，是一个功能较为完备的复 杂系统。 1 9 9 5 年1 1 月后陆续投入使用的历时五年研制成功的c 0 s m o s ( c o m p u t e r i z e d s a f e t ym a i n t e n a n c ea i l do p e m t i o ns y s t e mo f s i i l i ( a i l s e n ) 系统是较c o m t r a c 更为完 备的系统。c o s m o s 系统集行车控制、电力控制、车辆运用管理、运行图生成及 变更、信息系统( 灾害信息、旅客信息等) 、维修作业管理、车站作业管理等功能 于一体，将几乎所有与铁路运营有关的予系统都挂接在中央局域网上，使开放运 营的铁路系统在信息传输上形成相对的闭环系统，是现代控制技术与计算机技术、 网络技术的有机结合。 c o m t r a c 是中央集中型系统，通过c t c 和各站相连，进路控制等机能均在 中心。而c o s m o s 是分散自律系统，根据运行图，各站可分别控制进路( 各站分 散型p r c ) 。c o m u c 最主要的功能是运输计划与运行调整，但不能处理列车 下既有线、不能处理列车的合并、分解；不易处理新增车站。而c o s m o s 功能更 全面、更强大，特别是能进行列车运行自动预测，列车运行调整自动提案。 c o s m o s 由以下八个子系统组成：【4 】 1 运输计划子系统 2 运行管理子系统 3 养护作业管理系统 4 动车组基地内作业管理子系统 5 动车组管理子系统 6 设备管理子系统 7 信号通信设备及环境状态集中监控子系统 8 屯力系统控制子系统 运输计划子系统是新干线运输计划的编制及管理的系统。主要编制列车丌行 计划( 包括基本运行线、季节波动运行线、日别波动运行线以及团体旅客需求的 临时运行线) 、动车组运用计划、乘务员运用计划、动车组检修计划的基本计划： 同时进行统计资料的编制、汇总和计划传、传输。编制好的计划以日为单位向运 行管理系统等进行传达；次日以后的计划向车站、乘务所( 机车乘务员) 、乘务区 ( 列车乘务员) 及总公司、分公司等部门自动传达。在车站必要的丌行情况表等、 在乘务所必要的乘务表等都自动输出。从运行管理系统接受当天列车运行变更情 况，进行列车走行公里等统计工作。 运行管理子系统基于运输计划系统编制好的列车时刻表，调整列车运行和向 j e 宝窒适盔堂亟堂僮迨塞重由登直鎏丛堕筐基丝笪拯猩 旅客提供信息。主要有列车运行调整、运行表示、列车时刻表管理、迸路控制、 旅客服务指南等业务。运行管理系统由中央运行管理和车站运行管理构成，两者 由专门网络连接。中央运行管理的调度员在显示器上对运行线直接进行操作，包 括列车运行变更、列车进路构成操作等。当需要慢行时调度员直接进行 瞄时速度 控制。a t c 设备故障时的代用安全保障方法可以只由中央调度员和司机实施。车 站运行管理由车站p r c 管理系统、控制系统和旅客向导装置构成。车站p r c 管理 系统对进路控制、运行信息、运行图、手动控制等进行管理；车站p r c 控制系统 从车站p r c 管理系统接受进路构成指示，对迸路冲突条件等迸行检查并向信号装 置输出。在养护维修时间段内，由养护作业用终端进行养护动车组进路的控制。 旅客向导系统根据车站p r c 的实际信息对旅客进行广播和对信息板进行控制。从 中央向车站运行管理传送当只及次同的运行图信息，车站根据轨道回路的情况等 进行控制，因此当网络发生故障时仅依靠车站p r c 也能进行列车控制。 养护作业管理子系统是支持有关养护作业计划、实施等的系统。中央系统与 各养护区的终端以通用网络连接。在各养护区的终端上登录的作业计划在中央系 统保存，中央系统对当同养护作业的丌始、结束以及出入新干线的环节进行管理。 施工人员用无线电话进行作业申请和报告作业的开始、结束等。 动车组基地内作业管理子系统基于计划系统编制的动车组运用和检修计划， 对动车组基地内的具体作业、人员安排、场地和时日j 的分配等支持，同时对基地 内的调车作业及进路等也进行管理。 动车组管理子系统是对动车组检修业务进行支持的系统。中央系统与动车组 基地用通用网络连接。主要进行动车组的检查、故障数据的管理以及装载动车组 零部件的管理。主要有以下功能：动车组档案管理、故障数掘管理、检修数掘管 理、施工管理。所有列车( 动车组) 的数据在中央系统管理，零部件的管理在动 车组基地数据库中管理。 设备管理子系统指线路、电力、通信信号等设备检查数据的管理系统，中央 系统与各检修区段系统用通用网络连接。中央系统将来自综合检测车的数掘进行 处理并传送到相应的部门。各检修区段加工和管理本区段的设备维修数掘。中央 系统和计划系统共享硬件设备。 信号通信设备及环境状态集中监控子系统对新干线的沿线防灾情报以及信号 通信设备的状态进行监控的系统( c m s ：c e n t r a l i z e di n f o 珊a t i o nm o n i t o r i n s y s t e m ) 。中央系统通过专用的线路可以集中监视来自车站的信息( 风、雨、轨道 温度、a t c 信号的水平及联动设备的动作状况等) ，中央系统也可以进行远程控制。 电力监控管理子系统进行新干线变电所的控制和定时停送电的管理，中央系 统和各地区的系统由专用网络连接。中央系统可以对各地区的系统进行控制。 丝塞銮堑厶堂亟堂焦逾塞国出处妾蕉迭堕信皇丝盟丝况 客票系统：日本高速铁路售票通过全日本铁路客票系统m a r s5 0 l 进行。该 系统自1 9 6 1 年m a r sl 诞生以来，共8 次升级换代。1 9 9 3 年春，为增大系统处 理能力和满足多样化的应用需求，升级为m a r s3 0 5 系统。该系统由两台大型通 用计算机组成中央处理机。2 0 0 0 2 0 0 4 年，为应对社会环境的变化以及客运公司经 营环境的变化，又对系统基本结构进行了改造，对各存取功能进行了扩充，系统 更名为m a r s5 0 1 。 在j r 集团铁路客票中，除了近距离车票用自动售票机发售外，其他的所有车 票均由m a r s 发售，日均发售1 6 0 万张车票，金额高达7 0 亿日元。1 9 8 0 年国铁 的m a r s 系统与交通公司、日本旅行社等的售票系统相联机，其端机除了出售铁 路客票外，也能预订旅馆、汽车和轮船票，进一步实现售票窗口的综合化。此外， 系统还容纳商店为招徕顾客安排的文娱活动、旅店、宾馆等多种信息。 m a r s 系统在j r 车站、全国各地旅行社设置售票窗口8 0 0 0 多台，可以销售 普通票、定期票、团体票、特快票、加快票、卧铺票、指定座席票、折扣票、周 游票、入场券、旅馆住宿券、飞机票、游览券以及交通住宿联合票等。 信息服务系统：日本国铁新干线车站都装设客运服务信息系统。在车站设立 信息中心( p i c ) 接收新干线行车指挥自动化系统全部列车运行图的基本信息，如 列车车次、车种、发车时刻、到站、中途停车、列车出发或到达的股道号信息。 p i c 还能接收列车在站内活动的信息，追踪站内列车动态。 p i c 可控制设在站台、检票口、广厅的发车预告牌和设在出站口的到达预告牌， 也可控制播音设备，通过这些设备引导旅客乘降和换乘。 旅客导航子系统：为车站的自动广播、控制发车指示牌等传送列车运行信息 及旅客晚点信息。 2 1 4 其他国家高速铁路及其信息化概况 韩国高速铁路简称l a x ，即k o r e a t r a i n e x p r e s s 。韩国是继f 1 本、法国、德国、 瑞典和西班牙之后第六个拥有高速铁路的国家f 5 1 。 2 0 0 4 年4 月r ，韩国高速铁路l q x ( k o r e a l m i ne x p r e s s ) 在京釜线( 汉城一 釜山) 、湖南线( 汉城木浦) 同时开通。这标志着韩国正式跨入高速铁路时 代，继同本、法国、德国和两班牙之后，成为建设时速3 0 0 公里高速铁路的第5 个国家。这个被称为“陆地交通的革命和自檀君以来最大的国策事业”的工程， 于1 9 妮午6 月破土动工，采用了法国_ 襁德国的铁路旅工方法，也就是既有线路的 改造和新建专用线路并行的方法，共投入3 万人和2 0 兆韩元( 约合1 6 8 亿美元) ， 历时1 2 年。这次开通的高速铁路是第一阶段，光明大邱使用高速铁路专用线 8 路，而大邱釜山、大田木浦和汉城城区、大田或者大邱城区利用既有线。 这样，使用既有线的比率，在京釜线上占4 5 ，在湖南线上占6 7 。 在高速铁路专用线的路段，列车的最高时速可达到2 7 0 至3 0 0 公罩，但在既 有线上，列车运行速度受到了限制。所以，京釜线高速铁路的平均速度目前只能 达到1 5 4 公里，j 、时。汉城釜山( 4 0 8 5 公里) 需要2 小时4 0 分钟，运行时问 比特快列车“新村号”少9 0 分钟。汉城釜山全部建成高速铁路专用线路时， 平均速度将超过2 1 3 公里，以、时，汉城釜山只需i 小时5 6 分钟。 作为最新技术的综合体，i 订x 列车使用了车载计算机控制。计算机系统包括 了电脑和安装在l ( 1 x 上的相关设备，网络传输系统连接着每台计算机，使整个车 载计算机控制完成传输命令和列车状态检测的使命。 1 9 8 3 年北美铁道协会为了提高铁路运输系统的效率和安全性，并降低成本， 决定丌发一种先进的列车控制系统( a t c s ) 以取代现有行车指挥系统。协会先后 成立了体系框架结构、通信、车载设备、调度中心等l o 个委员会，以行车指挥为 中心，制定系统的整体框架，划分出功篚模块及制定其剃接口标准和通信协议。 a t c s 系统由五部分组成。其中四部分是各种各样的信息处理节点，这些节点 位于中央调度室( 中央调度计算机) 、机车( 车载计算机) 、工程维修车( 养路队 终端) 以及现场( 区l 日j 接口装置) 。设计这些节点是为了替代大多数目6 d 运营中仍 需要的话音通信设备，确定车辆的位置、速度及区自j 设备状况。调度员、司机及 维修人员只要输入非常少的信息，节点便能完成数掘的采集、处理及发送工作。 调度员通过计算机，针对线路上发生的情况，不断地修改调度信息。司机及 维修人员也通过各自的计算机，针对其车辆i f 在运行的情况，不断更新信息，并 促使采取必要措施。第五部分，也是系统的关键部分，即：将各种信息处理节点 连接在一起的现代化的数据通信网路。从图2 1 看出，数据通信系统与中央和现场 信息处理系统及机车和车辆车载信息处理系统相连接。 图2 1 a t c 系统 f i 9 2 1a 丁cs y s t e m j g 盛窑塑厶堂亟堂值迨塞国内处直逮堡丝信垦丝鳆挞熟 a t c s 的数据通信系统负责调度系统、机车、工段及现场设备之间的数据交换。 通信系统由三个主要部分组成：一台通信处理机，它类似于一台电话交换机，按 规定的程序将信息发送至相应的地方；一批无线电基地台，数据移动无线装置。 数据通信系统( 与信息处理节点相连) 显著的减少了对话音通信的需要。这 样可节省大量时间和劳力。用无线电话呼叫某人、传达、记录信息等都会浪费大 量时间。应用数据通信系统后，旦命令、要求输入计算机，使用人便可以干其 它的事。大多数的信息流都是发往中央调度中心，或由中央调度中心发出，虽然 数据通信系统并不局限于这种传送方式。 调度系统的作用是管理整个路网内的列车运行，目的是在不误点的情况下， 保证行车安全。中央调度系统通过检查人、机的错误以确定运行是否安全。组成 a t c s 调度系统的关键部分是调度操纵台、管理系统、安全系统和共同管理信息 ( m i s ) 的接口。 机车系统的功能是通过数据通信系统，提供自动定位的跟踪和包裹、预计实 施、自动传达运行命令、以及接通或关闭监测、控制信息。自动传输运行命令、 丌通或关闭监测、控制信息所必各的设备，包括一台移动通信设备、一台装在机 车上的计算机及一个显示屏。用来发送和接收信息的移动式通信设备，即数掘移 动无线。 工程维修车系统的最主要功能是通过数掘通信系统为维修人员提供与中央调 度系统及其它维修车取得联系的能力。该系统被设计成可 办调各种数掘的输入输 出，包括：定位追踪及报告；道分的监测及控制；维修时，请求、占用及，f ：通线 路区i 日j ；在特殊的里程限制条件下，请求和接受减速命令；以及请求并接受咨询， 要实现这些功能，要求有一台移动式通信设备，一台养路队终端( 按比例缩小的 车载计算机) ，以及一个显示屏。 a t c s 现场系统的主要功能是提供远距离监测及控制沿线设备的能力。现场系 统与调度系统问的通信联系是通过数据传输系统及地面有线( 如：架空明线、电 话线、光纤等) 来完成的。在沿线设备无法直接与调度系统联络的情况下，信息 将通过机车在传递给调度系统。机车及工程维修车，从各自的目的出发也可与现 场系统联系。 现场系统、调度系统、机车系统和工程维修系统都采用通信系统，以便实时 交换信息，刘这些系统都有技术条件，它主要强调其功能而不是细节设计，a t c s 的技术条件意味着不太需要对元件的可互换性再予以说明了，它们定义的系统结 构在各种接口意义上说是公开的，其接口( 但不包括任何计算机或无线设备等) 都已明确规定，这将降低用户未来扩展功能所耍的费用。然而，系统操作不与元 件的可互换性相抵触，因而必须由实施的铁路加以规定，其中包括人机接口( 例 韭塞銮逗盔茔亟堂僮迨毫国出处西运送堕篮星丝曲援珏 如：在调度台上使用鼠标指令的接口) ：调度员位置变换的程序：数据库格式；共 用数据系统的专用接口( 例如：数掘咨询和响应格式) ；以及任何未单个铁路运营 而设计的适合于a t c s 标准的那些专门追加的装置或计算机程序。 进入九十年代，世界各国铁路为了提高其在运输市场中的整体竞争力，相继 推出旅客服务系统，例如：r 本东海道新干线列车上安装了先进的信息系统：美 国运输部为了实现人一车一路综合协调的新境界，提出了5 1 0 年推广智能交通 系统整体规划。针对高速铁路，德国i c e 、法国t g v 等西欧国家也相继建设了旅 客服务系统。英国铁路( b r i t r a i l ) 建设了在线预订系统。每个计划游览英国的海 外旅游者购买英国铁路车证( b mr a i lp a s s e s ) 和车票现在只需一个计算机终端即 可完成。在网站删b r i t r a i l - c o m ，英国铁路( b r i tr 丑i l ) 网站提供计划简便美 妙旅行所需的所有信息。这些信息包括列车时刻表、路线建议、宜人景点路线详 情、与铁路相连接的机场信息、铁路网络图、包括伦敦参观旅游卡( l o n d o n s i t o r t r a v e lc a r d ) 和大不列颠遗产通行证在内的增值产品以及最常见问题解答等。在 、 n v w b r i t r a i l c o m 网站上陈列有英国铁路车证或站到站的客票，以适应每个旅游者 的需要。交互式地图为帮助旅游者完美的行程选择j 下确的途径提供方便。 目前，欧洲委员会和铁路企业共同斥资2 0 0 0 力欧元，由1 1 个欧盟国家的4 0 个单位合作，进行铁路运输系统集成项目的研究，旨在建立一个整体一致的信息 系统以集成主要铁路子系统，实现铁路运输领域的信息共享，使铁路运输系统在 能力、安全性和对基础设施资源的优化使用方面得到进一部的提高。 综上所述，国外高速铁路信息化重点在铁路行车控制技术方面，主要采用综 合调度系统和列车运行自动控制系统，实现通信信号一体化、机电一体化、车站 区间一体化和地车控制的统一指挥与管理，提高了铁路运输效率和行车安全的可 靠性。铁路信息化的发展趋向于集运营管理和咨询、服务于一体的综合信息系统， 信息技术的应用目标已不仅仅限于提高劳动生产率、大幅度减少员工和降低运营 成本，而是转移到如何更好地为客户提供新的服务产品和提高服务质量，以增加 客户的满意度，从而争取更多的市场份额。 2 2 国内铁路信息化现状 我国铁路信息化建设经过了二十几年的努力，在运输管理信息系统( 1 m i s ) 工程的带动下，客车发售和预订系统、行车i 厨度指挥系统( d m i s ，现规范为t d c s ) 、 车号自动识别系统( a t i s ) 、货运营销信息系统、财务会计管理系统、办公信息系 统等各信息系统取得较大发展。这些系统在我国铁路运营中对于铁路运营效率的 提高、服务质量的提升以及列车安全运行等方面都提供了有力支持。 韭塞銮烫太堂亟鲎僮堡塞 冒凼处直婆迭堕篮垦蠼的塑况 由于客运专线在我国才刚刚起步，客运专线信息化同样还处在起步阶段，我 国还处在起步阶段，随着客运专线建设工作的展开，更好地实现客运专线信息化， 为客运专线运营提供有力支持也成为迫在眉睫的工作。 2 2 1 我国铁路既有线信息化现状 铁路客票发售和预订系统的建设成功，解决了长期存在的买票难问题，提高 了铁路客运经营水平和服务质量。目自i ，全路已建成铁道部客票中心1 个、地区 客票中心2 4 个、计算机售票车站1 7 7 2 个。计算机售票量达到全路客票销售量的 9 0 以上，售票收入占全路的9 5 以上。自2 0 0 0 年l o 月2 1 同正式实施联网售票 起，全路建设联网售票车站共7 7 5 个，初步实现了全国范围内的联网发售异地客 票的建设目标。 t m i s 的建设完工，进一步提高了铁路运输组织管理能力和反应速度。该系统 涵盖了货运营销与生产管理系统，货运制票系统、确报信息系统、车站综合管理 系统、车站综合管理等系统。 货运营销与生产管理系统包括货运计划和技术计划两大部分。货运计划部分 是在计算机网上完成货运计划的提报和各级的集中，随时、自动审批以及审批信 息的自动下达。所有提报、批准的信息都能收集到铁道邦数据库中，为铁路货运 营销策略的制定提供了科学依掘。技术计划部分是用于编制车辆运用计划，通过 合理安排各区段车辆的运用，提高车辆运用效率和铁路运输能力，压缩铁路运输 成本。 货运制票系统可在货运站利用计算机自动计算货物运输各种费用和打印货 票，并将货票信息通过计算机网络自动传送到铁路分局、铁路局和铁道部三级货 票库，丌展各种应用。目前，全路实现微机制票的车站有2 5 0 0 多个，微机制票率 达9 8 ，货票入库率达9 9 8 。 确报信息系统以“列车编组顺序表”为基础信息，以产生列车信息的车站及 分局、路局、铁道部为节点，利用计算机网络实时发送、接收、转发列车确报， 并在铁道部、各铁路局和铁路分局建立确报信息库，开展综合应用。目前，全路 共有计算机确报站9 0 2 个。自全面投入应用以来，系统运行稳定，运用效果良好， 在铁路运输生产组织中发挥了重要作用。 车站综合管理系统主要包括车辆管理和货运管理两大部分，功能涵盖了车站 作业生产和管理的各个环节，可以全面提高车站的作业管理水平，减轻作业人员 的劳动强度，并为上级管理部门提供各类车站作业信息。目前，全路各类编组站 和大部分区段站、货运站己建成该信息系统。 些壅奎壅盔堂亟堂缱迨塞国凼处壶蕉迭堕篮星丝的避选 在调度指挥方面，正在开发、建设分局调度系统。分局调度系统主要包括计 划调度、列车调度、机车调度、货运调度、客运调度、统计分析六个子系统。目 前，该系统己在京广、陇海等铁路线正式投入使用，实现了铁路列车调度工作的 革命性变革，在提高铁路运输效率和行车安全方面发挥了重要作用。 调度集中系统( c t c ) 建设应用取得突破，2 0 0 4 年4 月份，新一代c t c 在西宁一哈尔盖段正式投入运用，实现了列车进路和调车进路的集中自动控制，1 7 个车站中的l o 个实现了行车岗位无人化。 丌发建设了铁路车号自动识别系统。在全路5 3 0 多个主要车站( 包括路局分 界站、分局分界站、编组站、区段站、大型货运站等) 的进出站信号机附近，安 装自动的机车、车辆标签信息接收设备( a e i ) ，可对全路货车车辆、列车、机车 运行位置进行动态追踪管理。 集装箱追踪管理系统通过铁路通信网络，从全路6 0 0 多个集装箱办理站实时 收集集装箱运输信息，在铁道部建立集装箱动态库，为运输指挥人员和货主提供集 装箱运输轨迹和动态信息，实现集装箱按号码制的全程节点式追踪管理，满足集装 箱运输管理和客户信息查询的需要。 铁路办公信息系统己在铁道部机关和各铁路局、铁路分局及部分站段丌通使 用，实现了全路办公信息系统联网运行，并丌通了电子邮件系统。铁道部机关已 经开始启动网上办公，各类信息简报( 除涉密内容外) 全部上网实行无纸传输， 部内各单位建立了网页，通过办公信息系统传递和查询政务信息、管理信息、运 输生产信息。按照国办要求，铁道部办公厅安装和应用了简报管理系统、值班信 息管理系统，实现了与国办联网传递政务信息。 铁道财务会计信息系统( r f a m i s ) 初步完成并推广应用；通用会计核算及管 理信息系统完成研制并在全路实施推广：铁道资金管理信息系统完成设计并丌始 实施：点到点成本计算系统基本完成并投入应用。 铁路企业运输收入清算系统投入使用。系统主要包括旅客运输清算子系统、 货物运输清算子系统、行包运输清算子系统和邮政运输清算子系统，使企业按批 准的市场清算规则或企业日j 的合法协议，从市场取得与运输数量和质量相对应的 营业收入，使各运输企业在运输过程中形成的不同运输成本得到合理补偿，通过 清算系统的建立保证铁路改革的顺利实施。旅客运输清算子系统工程己于2 0 0 1 年 1 月丌始运行，目前已升级到2 o 版本。货物运输清算子系统工程于2 0 0 3 年1 月 丌始模拟运行。 此外，工务系统、机务系统、列车运行控制系统( c t c s ) 、行车安全监控系 统等方面也作了大量工作，有不少应用软件投入使用。2 0 0 5 年初，铁道部制定并 发布了铁路信息化总体规划，明确了铁路信息化发展的指导思想、建设原则、 e 塞銮适盔堂亟堂位迨塞鱼豳处直鎏鲑鳖篮垦丝丝殛况 总体目标、体系结构和实旋策略。铁路信息化前景美好。 2 2 2 客运专线信息化规划6 l 铁道部刘志军部长在客运专线建设座谈会上提出了客运专线建设的目标和原 则。客运专线建设总的目标是达到世界一流客运专线水平。其内涵是：一流的工 程质量，一流的装备水平，一流的运营管理。一流的工程质量，就是线路基础设 施实现一流的设计、一流的施工、一流的监理、一流的工程管理，使工程质量达 到国际客运专线建设标准，经得起运营的检验、历史的检验。一流的装备水平， 就是采用先进、成熟、经济、适用、可靠的技术，使通信、信号、机车、车辆、 供电和信息化等装备达到国际先进水平。一流的运营管理，就是建立科学、规范、 高效的管理体制和运营机制，实现运输效率和运输效益的最大化。 客运专线要达到世界一流的水平，信息化建设是其中的关键。一流的装备水 平和一一流的运营管理离不丌一流的信息化水平。所以搞好铁路客运专线信息化方 案设计事关重大。 铁路客运专线信息化的总体目标是：以运输组织、客运营销、经营管理为建 设重点，建成技术先进、结构合理、功能协调、安全可靠的中国铁路客运管理信 息系统，其总体水平达到世界一流。实现调度指挥智能化、客运营销自动化、经 营管理现代化，为客运专线的高效运作、优良服务，安全运行、科学管理提供强 有力的技术保障。 客运专线信息化系统集成方案设计应遵循铁道部已发布的铁路信息化总体规 划的框架结构，从运输组织、客运营销、经营管理三方面迸行考虑，在既有系统 建设经验的基础上，扬长避短，突出客运专线自身需求，坚持信息共享原则，建 设统一的信息共享平台，使未柬的客运专线各信息系统既相对独立运行，又帽互 支撑，互联互通，使系统最大限疫地发挥效益。 铁路客运专线信息化体系结构如图2 2 所示： e 壅窑堑盔堂亟堂焦途塞鱼凼处直鎏迭堕值星丝丝塑迅 图2 2 客运专线信息化体系结构 f g2 2s y s t e ma r c h l t e c t u r eo f p a s s e n g e r d i r e c 把dl i n ei n f b r n l a t f 彻i z e 业务应用层，是铁路信息化体系的应用领域实现层，每个应用领域包含若干 主要方面，每个主要方面由多个相关的信息系统支撑，主要方面和信息系统可以 根据发展的需要进行重组和扩充。 公共基础平台，为业务应用层的各系统提供公用的基础环境。公共基础平台 包括： 1 通信网络基础设施：构建完善的铁路有线和无线通信网络，满足信息系统 高速传输数据，音像的要求；建设安全可靠的铁路计算机网络，满足应用 系统互连互通和社会化服务的需要。 2 信息共享平台：遵循统一的铁路信息系统交换、共享规范，实现三大方向 信息系统刨互联