第三节 数字铁路工程建设

国内外的经验表明，数字铁路工程建设的首要任务是要进行业务模式变革和业务优化，在此基础上进行信息化、数字化工作。

一、铁路运输组织业务优化

（一）计划主导型运输组织模式

基于国内外先进数字铁路建设实践经验，建议采取计划主导型运输组织模式，以运输组织计划为主导，严格按列车运行图和编组计划组织列车运行，日班计划由集团总部集中编制，消除部门之间的壁垒，实现整体效益的最大化。统筹规划装卸设备、线路、机车、车辆等运力资源，实现资源运用的最优化。

计划主导型运输组织模式以货源、货流、车流、运能和运输统计数据为依据，运用系统规划的原理，编制流、线结合的列车编组计划和列车运行图。

列车运行图是列车运行组织的核心，各运输生产部门必须围绕列车运行图开展生产活动，完成列车运行图规定的生产任务。调度指挥的职责主要在于协调好各个运输生产部门之间的配合，维护列车运行秩序，保证实现按图行车。在正常情况下不需要列车调度人员干预列车运行秩序，只有在特殊情况下（事故、自然灾害、线路损坏、列车严重晚点以及其他异常情况发生时），才根据事先约定，按照规定调整列车运行秩序。在这种运输组织模式下，货车定点集结，列车按图行车，结点站之间的车流有良好的接续关系，列车编组顺序表记载了列车中货车及装载货物的相关内容。

煤炭能源公司的铁路以服务内部产品运输为主，具有货源稳定、计划性强等特点，建议可以进一步推动资源运用和运输组织的职能分离，实现铁路运输组织的统一的规划和指挥。

·运输组织按照“集中式”的思想，由集团统一负责，统筹集团自有及所有可利用的路网和移动设备资源，实现整体效益最大化。

·路网由目前的区域型铁路公司管理，并负责在本公司管辖区段内的调度指挥和生产作业。

·移动设备实现专业化管理和统一指挥，为运输组织提供运力资源。

（二）计划主导型组织模式的核心业务优化

1．铁路运输核心业务框架定义

基于计划主导型运输组织模式和结合煤炭能源公司铁路自身特点，综合国内外铁路行业的先进业务分析模型，确定核心业务框架如图3-3所示。本框架打破铁路行业“车、机、工、电、辆、供电”传统分类方法，将铁路业务进行了整合，并对“战略管理、货运营销、运输组织、经营管理”等核心业务流程进行梳理，划分了数字铁路运输业务领域。

A01．战略规划及管理：指铁路运输部门长期发展战略的管理，是对所有铁路运输组织业务的指导。这是在集团整体战略规划目标指导下的业务战略，处于战略结构中的第二层次，是为集团总体目标服务的。

A02．运输需求预测：是铁路运输部门对集团战略目标的分解。通过预测未来的运输需求，制定运输产品类型和服务方式等。煤炭能源公司的运输需求预测，是综合产、销形势所确定的总体生产目标而确定的，预测过程相对简单，预测准确度较高，这是有别于国铁的优势。

A03．资产运能计划：指铁路运输部门对铁路运输资产的长期建设计划和管理，以及针对基本运行图、基本机车周转图等资产运用计划的编制、维护、管理活动。

A04．货运计划管理：指铁路运输部门根据运输公司、销售公司等的运输计划，制订铁路具体的货物运输计划。

A05．运输生产计划：指铁路运输部门制订每月、每天的实际运输计划的活动，是日常运输生产组织的核心内容。运输生产计划涉及对各种运输活动的日程安排和对各项运力资源的运用优化，是铁路运输组织的关键，也是数字铁路建设的重点。

A06．运输生产作业：指铁路运输企业的日常运输管理、车站作业、机车作业、列车运行等和运输直接相关的具体业务活动，是执行层面的内容。

A07．运力资源管理：指铁路运输部门对机车、车辆、线路等运力资源的管理，包括对资源状态的掌握和对资源能力的计算。运力资源管理是编制资产运能计划和运输生产计划的重要辅助活动。

A08．维修保养管理：指铁路运输企业对铁路运输的资产（包括路网、设备、机车、车辆）进行维修维护以及物资、库存的管理。

A09．运输安全管理：指对铁路运输过程中各种状态数据的动态监控，对监控数据的分析、预警，以及相关的维修指导、应急救援、事故管理等活动。

A10．运输统计分析：指对铁路运输生产实际情况的统计、分析和绩效指标计算、管理。

2．运输生产计划

货物运输计划是铁路运输主要内容之一，是集团整体生产计划的重要组成部分。它不仅是编制列车运行图的基础，是计划型运输组织工作的前提，同时也是确定货运设备、货运机车车辆修造计划及货运运营支出计划的重要依据。

计划型运输组织模式实施的原则：货物运输计划要从全局出发，贯彻执行始发站兼顾中间站，大站兼顾小站，先直达、后中转，先长途、后短途，以及保证重点物资的运输原则，达到长短途列车合理分工，站、车密切配合，保证均衡运输。

运输计划可分为长期计划、年度计划、日常计划。

计划型运输组织的计划同调度型组织模式运输计划相比较有如下特点：计划期内提出的货运需要，运输部门不能拒绝，不能延期或提前，必须及时满足。规定的径路和到达地，不能随意进行调整。运行图的编制时间要与集团下达的铁路运输任务的时间一致。

1）计划主导模式下运输组织过程

计划型运输组织模式的组织过程分为四大部分：货源调查与预测；编制技术计划；编制日常计划；调整计划。

2）月度运输计划编制

在计划型运输组织模式下，月度运输计划应该作为产运销协同工作的重要依据。在月度货运计划中，建议突破国铁现有模式，加入销售对运输期限的要求，同时在技术计划中考虑这一因素。

对于技术计划的编制工作建议增加车流径路调整计划，定义各分界站交接列车的调整方案，同时，增加货车备用车计划，在技术计划完成后，自动生成运输方案。

3）日班计划编制

在计划型运输组织模式下，日常计划是指导日常运输工作、保证合理运用技术设备的具体行动计划。

运输日常计划的核心是调度部门的日/班、阶段计划。日计划提供全日工作任务和指标要求，作为班计划的约束条件。阶段计划作为班计划根据生产实际变化所进行的调整手段，车站、机务段等基层单位根据班计划编制本单位具体行动计划。

计划型运输组织模式下，由于计划需要协同编制，要求计划编制工作必须集中，建议由集团统一编制，再下发给各铁路公司，日班计划由计算机自动编制，人工进行审核、调整。

3．运输生产作业

铁路运输生产作业管理是执行层面的内容，包括日常运输管理、车站作业、机车作业、列车运行等和运输直接相关的具体业务活动。建议重点从行车自动化、施工管理、调度命令管理、车站作业流程等方面对运输生产作业过程进行优化。

1）行车自动化能力提升

建议推广和建设分散自律调度集中系统（CTC），以提升铁路行车自动化水平。

分散自律调度集中（CTC）系统是建立在TDCS技术平台上的自动控制系统，综合了计算机技术、网络通信技术和现代控制技术。CTC采用智能化分散自律设计原则，以列车运行调整计划控制为中心，兼顾列车与调车作业的高度自动化的调度指挥系统，解决了列车作业与调车作业在时间与空间上的冲突，实现列车和调车作业的统一控制；具备调车进路远程控制和智能化控制的功能，有效地解决了车站与调度中心频繁交换控制权进行调车控制的问题。

CTC系统目前已在中国铁路干线尤其是高铁线路，如武广高铁、京津城际、大秦线和胶济铁路上得到了应用。朔黄铁路目前也已建成CTC系统并投入使用，充分发挥了CTC在无人值守及减员增效等方面的优势。

2）施工管理流程优化

铁路施工需要比较充分的天窗封锁时间，需要限制列车行驶速度，对运输效率和行车秩序有所影响。目前采取较多的是固定天窗、集中施工的方式。

铁路施工调度管理存在一定的优化空间，主要包括两个方面：一是维修申请步骤复杂，信息化覆盖面不够，一些铁路公司还存在着利用电话、传真的手工作业方式；二是一些铁路公司的施工计划没有和运行图相结合，使得施工调度命令未能得到有效执行，同时也影响了铁路运输效率。

因此，优化施工计划和施工调度指挥流程，提升施工计划管理信息化水平，有效地利用维修天窗，可以进一步保障运输生产安全、降低现场劳动强度，使得施工管理更加精细化、准确化。

3）调度命令管理优化

铁路行车工作遵照集中指挥、统一领导、逐级负责的原则，调度员下达的调度命令有关人员必须严格执行。

为了减少操作人员的工作量，系统采用了数据字典选项方式来解决大部分的字段输入，在命令正文方面也提供了可分级的命令内容以及常用词汇的选填功能。但在调度命令信息化程度上还存在一定的优化空间。

通过利用无线通信减少了调度命令的中间作业流程，实现对调度命令自动确认并签收，提高了调度命令的传输效率。通过和车次号校核系统相结合，提高了传输的准确度和可靠性。

4）车站作业流程优化

（1）优化车站作业流程，提高车站作业效率，实现减员增效。

车站是铁路运输生产组织过程中的最基本的执行单元，负责运输生产计划的执行落实，是资源、人员高度密集的区域，同时也是影响运输效率和安全生产的关键环节，具有较大的优化空间。

可以通过流程优化和信息化手段，在办理进路、票据交接、车号员核对现车、编制取送计划、制货票、形成出发确报等方面进行优化，以提升车站作业水平。

（2）优化车站数据采集和作业卡控，保障车站作业安全。

车站是运输组织过程中重要的信息采集源点，采集内容包括列车到发时间、编组内容、机车、车辆、调车作业及货票等。通过数据的及时采集和综合运用，各级运输组织人员可实时监控现场作业状态和进度，通过预设阈值和标准作业时间对现场作业进度进行分析和卡控，在作业进度可能影响计划时给予分级预警。

根据岗位级别的不同，建议设置不同的预警阈值，例如发现作业进度延误后，站调最先得到预警，并进行调整；如果继续延误，则公司调度、集团调度依次得到预警并参与处理，直到问题解除或调整相应计划为止。

4．运力资源管理

机车、车辆作为铁路运输移动设备运力资源，其管理包括对机车、车辆资源状态的掌握和资源能力的计算。运力资源管理也是编制资产运能计划和运输生产计划的重要辅助活动。

1）优化机车交路运用，提升铁路运输能力

机车频繁换挂是铁路运力资源管理中一个比较突出的问题。机车换挂作业增加了车站作业的复杂程度，加大了调车对行车的干扰，造成车辆站停时间延长、车站作业效率降低、行车自动化不易实现等问题。另外，由于作业内容增多导致安全卡控点增加，形成隐形的安全风险。同时也导致旅行速度降低，无形之中存在浪费机车能力的问题。

根据国内外先进的实践经验，机车长交路运用模式是解决机车作业频繁换挂问题的有效途径。建议通过优化组织机构和调整生产力布局等手段，实现长交路的运用。

2）优化运力资源运用管理水平，提升运输资源运用效率

运力支持：推动铁路向计划主导型运输组织模式的转变，集中管理机车资源，统一规划机车交路，借助先进的信息化手段，建立更为科学、准确的运力计算及运用体系，实现对机车车辆运用和维修状态的实时、精确掌握，提高运力推算能力和准确度。

能力支持：借助信息化手段，运用维修一体化信息系统，实现对运力资源的运用、维修状态等的动态掌握，提供更为科学、准确的运力推算手段，提高运力资源的运用效率。

运营结算：运营结算的科学及合理性是促进运输组织管理部门提高运力资源运用效率的一种手段。建议优化现行的货车结算方式，探索细化计时结算模式；优化机车日车、日产、平牵、周时等考核指标，细化结算费用。

5．维修保养管理

维修保养管理主要是对铁路运输的资产（包括路网、设备、机车、车辆）进行维修维护以及物资、库存的管理。

1）维修保养管理要素

计划性：铁路移动设备和基础设施的修程及修制是维修保养业务计划性的具体体现，维修保养业务的计划性是持续保障稳定的运力供给的基础。

及时性：维修保养业务体现在对于所发生的移动设备及基础设施故障及安全隐患必须及时处理，以保障铁路运输业务安全正点运行。

2）维修保养方式优化

依托数字铁路建设提供的无边界信息流能力，结合综合检测车等新型技术设备的引进，全面引入预防修、预测修等维修理念，优化维修保养方式。

3）维修作业管理作业优化

维修作业管理可以从作业工单、作业进度及作业质量三个方面进行优化。

4）维修养护与运力资源管理的工作界面优化

明确维修养护与运力资源管理工作界面，确保设备的运用效率。

6．运输安全管理

应该按照系统的安全管理模式，对现有的安全管理进行体制创新与改进，建设成为一套先进的具有系统化、集成化、综合化、信息化的管理体系，为铁路运输安全生产提供保障。

安全管理：本质安全管理定义了以预控为核心的、持续的、全面的、全过程的、全员参加的、闭环式的安全管理活动，它覆盖了人员、机器设备、环境、管理四大安全管理要素。完善铁路安全规章制度体系，完善各专业、各部门的规章制度和作业流程标准，保证运输生产安全管理制度的执行。

安全业务：铁路运输安全涉及面广阔而又复杂，综合管理则打破专业的界限，从横向着手，分为事故处理与应急保障、安全监控。事故处理和应急保障关注安全的分析、决策、部署、执行和反馈等，是安全管理的重心；安全监控关注各专业、各部门的安全数据采集、安全信息共享、安全预警和决策辅助支持等，是安全管理的基础。

安全平台：通过计算机网络技术、通信技术、数据处理等技术，神华铁路运输综合安全管理平台，集生产、安全、应急指挥于一体，实现日常生产计划全流程统一集中审（核）批、对关键作业环节全过程实时监控、非正常情况和事故抢险全过程统一集中指挥等。通过平台建设，实现对货运、机务、工务、车辆、电务、供电及防灾、环保等安全信息的综合监控，对各子分公司、各专业的资源进行整合和信息共享，提高信息交流、跨公司之间应急决策反应等能力。

7．运输统计分析

随着铁路运输业务的发展，运输统计已不仅仅局限于反映生产任务的完成情况，将会更多地用于运输生产组织、经营管理及财务结算等业务中。伴随着信息化系统的深入应用，由目前的十八点统计转变为实时统计方式，统计数据的时效性和质量大幅提升，为企业经营管理和领导决策提供了重要支持和依据。

1）运输统计指标体系设计原则

（1）科学性。

（2）系统性和简明性。

（3）可比性和可操作性。

（4）现实性和预测性。

（5）适应性及可扩展性。

2）铁路运输统计体系设计

从四个领域的六大类指标，构建了全面的运输统计分析指标体系，可以从不同侧面反映运输生产不同领域的情况（如图3-4所示）。

二、组织保障

为保证数字铁路建设的有序推进和实施，建议成立由集团领导主持的数字铁路建设领导小组，下设建设项目管理办公室。项目管理办公室应由集团总部运输主管部门、信息化主管部门以及相关业务和科技部门的人员组成，各二级铁路公司、集团下属的信息化实施公司也要派人参加项目管理办公室。在办公室之下，设立各个项目组，由信息公司的技术人员和各二级铁路公司的关键用户组成，外加外部实施商的人员，共同组成各个项目的实施队伍。项目组分业务组和技术组，业务组负责完成铁路板块运输组织和调度指挥领域关键业务流程的分析，制定相关流程与配套制度等工作。技术组负责技术策略、方案、实施计划、软硬件选型和部署方式、信息安全保障、数据管理、集成策略等工作。

三、实施策略

（一）实施原则

在制定数字铁路实施策略时，应遵循以下原则：

（1）长期目标和短期效益相结合的原则：实施路线的设计，必须兼顾长期愿景和短期目标。一方面，坚持以信息化整体蓝图指导规划项目实施，使项目在整体架构的指导下逐步展开，并在信息化建设的过程中对IT整体架构进行不断的完善与提升，保证数据铁路架构完整性和有效性。另一方面，要重点关注亟待解决的业务问题，坚持以业务需求为导向的原则，保证最急迫的用户要求能在第一时间得到解决。

（2）总体规划，分步实施的原则：按照“总体规划，分步实施”的原则，兼顾前瞻性、灵活性、一致性、实用性、先进性、系统性原则，以铁路运输的战略目标和实际需求为出发点，分清轻重缓急，科学合理地安排建设步骤，保证建设科学有序开展。

（3）以业务需求为导向的原则：从实际需求出发，保证各项目能够实现明确的业务目标，从而确保数字铁路发展战略的实现。在实施计划的制订过程中，以总体战略目标为导向，以实现既定业务目标的功能、任务的组合形成工程/项目。以业务目标为导向的项目划分方法，使各项目所要实现的目标更加明确，各项目之间的关系更加明晰，使系统间的整合更加容易实现，从而更好地管理信息化资源，避免出现重复建设以及信息孤岛等现象。

（4）集约化原则：一方面，要围绕信息规划，保证信息系统的高度集成，提高数据和代码的复用程度，减少重复劳动；另一方面，要充分利用铁路现有的信息化资源，充分考虑既有系统的最大化利用，充分考虑基础设施环境的整合与综合利用，合理化信息化投资。

（5）强调流程优化和再造的原则：信息化是业务和管理能力的支持与提升手段，必须与业务流程的改造优化乃至变革紧密结合，才能发挥最大的作用。铁路运输的核心业务，是围绕货流车流位移而派生的一系列活动。货流车流的变化，必须依靠信息流来承载。因此，实施计划必须强调对流程优化和再造的支撑，支持业务和管理变革，帮助铁路提高业务能力。

（二）实施阶段

对于具有较高紧迫性和业务战略支持度高的项目，应优先实施；根据项目内不同数据、功能间的依赖关系以及与其他项目的相互依赖关系，在制订项目的实施计划时，综合考虑投资的规模和人员需求，进行必要的平衡；考虑相关组织架构调整和管理变革的难度，参考业界相关项目实现功能的广泛性及成熟度，高难度的项目适当后延。

由于数字铁路整体项目规模大、建设周期长，建议分成速赢、全面建设和优化提升三个阶段进行数字铁路项目建设。

1．速赢阶段

为适应集团运输业务变革的需要，快速构建集团运输调度室调度指挥信息系统，实现计划与调度的集中。同时，根据需要提升集团铁路业务数据中心处理能力，建成铁路板块急需的数据传输专网，实现数据集成与共享，满足整体运输组织的要求，时间周期为1年。

2．全面建设阶段

数字铁路建设的主体阶段，在全集团铁路上全面实施数字铁路系统，实现数字铁路全覆盖。

3．优化提升阶段

实现世界一流重载铁路的目标，以智能化、自动化为方向，优化和完善应用系统功能，完成一体化平台建设，全面建成数字铁路，时间周期为2年。

（三）实施重点

1．运输组织优化先行

要高度重视运输组织优化，可以先行一步进行运输组织优化工作，这是信息化、数字化成功的重要基础。建议采用计划主导型运输组织模式。这在前面已有详细论述。

2．科学合理的体系架构

前面我们创新地提出一个平台、三级应用、五个领域、十六个系统的信息系统架构，这是综合各方面的先进经验和实践成果总结出来的，具有很高的参考价值。一个好的架构才能带来一个好的数字化体系。

3．适用高效的技术平台

建议采用目前主流先进的面向服务的技术架构（SOA）、企业服务总线（ESB）、云计算技术、大数据等先进技术为支撑，进行系统平台搭建和软件研发，实现系统数据处理能够在局域网内任何结点进行，实现便捷的信息共享与数据处理，极大地提高系统的可用性、可靠性与安全性。在IT基础设施建设和计算资源方面利用云计算模式，通过统一的资源中心为各个铁路子分公司提供资源和应用服务，实现资源的共享和信息的同步，减少硬件资源的重复建设和浪费，降低设备投资成本和IT运维服务成本。

4．成熟先进的解决方案

在系统实施方式上，建议充分考虑采用业界先进、成熟的研究成果和应用软件包解决方案，以及先进铁路成熟的信息系统设计方案，来加速系统的交付速度以及提升信息系统能力。

（1）成熟软件的价值在于从业务流程的角度对信息系统进行设计、开发，而业界先进、成熟的软件包，蕴含了先进的管理理念，有助于推动业务的变革；

（2）可以利用国外铁路及相关行业的研究成果、信息系统建设经验和系统设计理念，提升在项目管理、方法论、系统架构设计、业务流程优化和改造方面的能力。

5．项目群管理

在数字铁路建设工程实施中，要注意工程项目管理能力和水平，有效地管理项目风险和项目问题。

（1）强有力的项目管理是成功的关键，在项目的运作过程中，运用有效的项目管理办法，控制整个项目的进程；在项目进程中，保持与项目各相关方及时有效的沟通。

（2）优化IT决策流程，以便业务管理和IT管理共同决策和共担责任；全方位考虑规划方案的设计，实现人、组织、流程、技术有效的整合，不偏重某一方。