1 概述
铁路运输是国内大多数钢铁企业的主要运输形式，铁路运输系统的安全、稳定、高效是企业生产的重要保障。钢铁企业内部物流具有运输任务重、实时性要求高等特点，如何合理使用运输资源、简化作业流程、提高运输效率是保障钢铁企业铁路运输的重要课题。
作为世界领先的集管控于一体的大型编组信息系统，CIPS系统始创于2005年，先后在成都北、武汉北、贵阳南等站开通使用，取得了令人瞩目成绩。CIPS系统的主要技术特点：面向生产工艺重构信息系统，建立统一的数据平台，用总体计划下挂各个生产环节子计划的组合体构成单一指挥体系，实现管控一体化及货运功能。上述特点决定了CIPS系统应用于钢铁企业铁路运输具有强大的技术优势。2010年后CIPS系统先后在鞍钢鲅鱼圈公司及攀钢西昌公司投入使用，为钢铁企业铁路运输组织模式提供了全新的解决方案，使企业实现了真正意义上的减员增效。
2 系统结构
CIPS系统包括上层管理系统和下层控制系统。上层管理系统管理场内的现车及调车作业计划，分为接发列车模块、场内调车作业模块、货运管理模块、集控模块、自动执行模块、统计分析模块及其他辅助功能模块，如图1所示。
1）接发列车模块管理系统中到发的列车及车辆，通过与路局信息系统的接口确定到达列车的到达车次、到达时刻及列车编组内容，将到达列车、车辆信息转入系统中相应的线路上，形成系统内的现车；通过与企业ERP系统的接口，利用企业的验配结果丰富车辆的内容。列车出发时，将离站车辆从现车系统中删除，并向路局信息系统通告出发列车的详细信息。
2）场内调车作业模块管理系统中的调车作业计划及场内现车，与企业ERP系统接口，根据企业的用车需求自动或人工编制调车作业计划，控制场内现车的转移。
3）货运管理模块管理场内现车的装卸车操作，实现现车的空重转换，通过与企业ERP系统的接口，实现现车的装卸内容、装卸过程与ERP系统的同步。
4）集控模块通过与下层进路控制系统的接口，实现对企业各调车场、线的进路、设备的集中管理与控制。集控系统与下层联锁控制系统采用铁路标准的CTC协议进行接口，具有较强的兼容性和可扩展性。根据企业的实际作业需求，可以按照岗位/人员配置情况重新划分联锁控制区，为企业调车作业的灵活应用提供了便捷手段。
5）自动执行模块用于自动根据已编制完成的调车作业计划，在适当的时机控制下层计算联锁系统及时排列进路，实现企业铁路运输的自动执行。自动执行模块以CIPS控制指令集的形式通过集控模块向计算机联锁系统下发控制指令，并根据计算机联锁系统的实际执行结果调整调车作业计划的状态。
6）统计分析模块为企业铁路运输组织过程提供进行统计分析的方法，自动计算铁路运输中的关键指标，以统计报表的形式展现。统计分析模块中所使用的基础数据全部由作业过程中的实际采点数据组成，为使用人员提供准确、真实的统计分析结果。
3 集控管理及自动执行的实现
CIPS集控系统脱胎于国铁CTC系统，为企业铁路运输提供了跨控制系统、跨联锁区域的集中操作平台。CIPS集控系统的使用，强化了企业铁路运输组织模式，简化了操作人员的作业步骤。
3.1 集控系统的组成
CIPS集控模块由集控服务、综合站场显示服务、操作终端及控制子系统组成。控制子系统通过CTC标准协议与集控服务交互，向集控服务提供各信号设备的状态、表示等信息。同时处理集控服务下发的指令，控制下层信号设备的动作。集控服务向综合站场显示服务定时传送从控制子系统获得的站场表示信息，由站场表示服务对其进一步加工、组织后，通过组播的方式发布到各操作终端。各操作终端负责展现站场表示信息，为操作人员提供图形化的站场信号设备监视界面，与操作人员完成人机交互，将操作人员的操作动作上传至集控服务进行处理。
3.2 集控系统的应用
集控系统为作业人员提供了方便快捷的操作手段，具有以下特点。
1）集中的站场显示与操作界面：CIPS集控系统操作界面提供了集成的站场显示与操作环境，使操作人员更直观地掌握站场的整体情况，能够有效地提高工作效率及减少操作错误。
2）定制的操作权限与作业区域：CIPS系统可以为每个操作岗位定制专用的操作权限和作业区域，操作人员的管理区域可以以咽喉为单位，不在自己管理区域内的设备是无法进行操作的；同样，对于不同的岗位，对设备的操作权限也可以不同，原则上可以分为操作与维护两类权限。
3）快捷的操作方法：CIPS集控界面为用户提供快捷的操作方法，用户可以通过鼠标在对应设备上单击右键产生下拉菜单，从中选择相应的功能实现对该设备的单控、单操，操作方法较传统的控显界面更为方便快捷；尤为精彩的是，CIPS集控界面摆脱了联锁区的限制，允许用户跨场、跨站、跨系统排列进路，例如驼峰推送进路可以从到达场股道直接排列至驼峰峰顶；接发列车进路可以从发车站股道直接排列至接车站股道；以上作业以及跨场的调车进路都可以通过始终端一次性办理，并满足信号由远及近开放的原则。
4）详实的操作记录：CIPS系统具有完善的操作日志解决方案，作业人员的每个操作都将被系统记录在案，并可以通过简单的方法调阅/查询，为日后事故分析提供有效可靠的证据。
3.3 自动控制的实现
CIPS自动控制指令依据接发车计划及调车作业计划产生，含盖列车控制、调车控制、单机转移等铁路运输中的全部常规作业方式，实现了铁路行车指挥的完全自动化。自动控制指令由自动执行模块产生，以CIPS控制指令集的形式下发至CIPS指令处理单元（PRC）,PRC负责解析指令集并下发至集控系统，同时自动分析站场表示的变化，以确定指令执行的情况，并向CIPS自动执行模块实时反馈执行结果，使作业人员及时了解计划的执行情况。
4 普车区作业
普车区作业主要用于完成由国铁车辆运输的货物的收发，包括接车环节、验配环节、调车环节、卸车环节、装车环节、检车环节及发车环节等。
1） 接车
接车环节是将到达列车从国铁接入企业站的过程。通常，列车到达前，其车列编组（确报）已提前通过铁路局TMIS网络接口传输到CIPS系统中，供调度人员提前查看。CIPS系统随时通过TDCS接口从TDCS系统中获取列车到开的阶段计划，行车调度可以根据需要指定接车股道，系统会自动根据阶段计划的到达时刻、邻站到发状态等信息及时排列接车进路，列车进入股道后自动报点。企业站列车交接人员完成交接后，核对系统为列车自动匹配的确报，并提交核对结果。
2） 验配
验配环节用于钢铁企业检验到达货物的品类，为到达的煤、矿等物资划分等级并确定卸车地点。验配工作由企业冶金部门的专人负责，将到达货物的货票输入ERP系统中，根据品名、发货单位等信息进行分类。CIPS系统从ERP系统中自动获得上述验配结果，为之后组织调车提供依据。
3） 调车
站内的机车车辆转移都属于调车作业，包括单机转移、装卸线取送、驼峰解体、尾部编组及倒调等。将到达的重车送往指定的卸车地点，将卸后及国铁配送的空车送往指定的装车地点、将装后的重车送往发车股道的过程都是通过调车环节完成的。调车计划产生后，CIPS系统会根据调车作业计划的内容自动决策走行经路，并排列相应的调车进路，并在车列通过后自动报点。
4） 卸车
重车送达指定的卸车地点后，由企业组织专人卸车。钢铁企业中对煤、矿石等货物可以通过翻车机自动卸车。CIPS系统可以通过ERP接口获得卸车的进度，并自动完成系统中车辆的重/空转换。
5） 装车
空车送达指定的装车地点后，由企业组织专人装车，装车信息会被录入至企业ERP系统中。CIPS系统从ERP系统中获得装车的信息，将品名、到站、载重等重要内容自动填写至CIPS系统内相应的车辆信息中。
6） 检车
CIPS系统会为装卸完毕的车辆自动添加“待检”标志，指示货检人员需要对该车辆进行检验，未经检验的车辆不允许调离装卸线。货检人员检验完毕后根据检车结果在CIPS系统中对所检车辆输入检车结果，对于有问题的车辆添加相应的标志，如卸后的空车是否需要“禁装”或 “限装”；对装后的重车是否需要重新“整装”或“倒装”等。检验结果会直接显示在铁运部门行车调度的终端上，行调会根据该内容调整下一步的调车作业计划。
5 冶车区作业
冶车区作业主要围绕渣罐车及铁水车的配送及运输进行，本文以渣罐运输为例，描述CIPS系统在冶车区运输作业中的应用。
渣罐运输包括空罐配送、渣罐装填、提罐及重罐牵出、渣罐倾倒、渣罐取送等环节。渣罐运输对系统的响应及时性要求比较高，高炉出渣时，空罐配送不到位或提罐响应不及时都有可能造成严重的后果。渣罐运输的关键在于重罐的及时倾倒和空罐的合理选配。
1） 空罐配送
空罐配送环节是在高炉出渣前，将空罐车配送到高炉出渣口下的过程。高炉两次出渣的间隔时间大约为2h，铁运部门应在这段时间内及时取出重罐并重新配入空罐。
在CIPS系统中，高炉操作员首先通过高炉操作界面提出配空申请，冶车区行调通过终端提示界面看到配空申请时，择机对该申请进行确认，确认后CIPS系统会自动产生空罐配送的调车计划，并适时安排合理的调车进路。
2） 渣罐装填
高炉出渣时，高炉操作员监视出渣情况，当有渣罐车装满后，高炉操作员应在CIPS高炉操作界面中对已装满的渣罐车进行装满确认，并及时开放另一出渣口继续放渣。高炉出渣进度会通过CISP系统展现在其他相关岗位的终端上。
3） 提罐及重罐牵出
当出渣口下的渣罐车全部装满后仍无法满足出渣要求时，高炉操作员应通过CIPS高炉界面提出“提罐申请”，即将出渣线上的备用空罐车提至出渣口下，当出渣线上的备用空车不足时，CIPS系统允许在提罐申请中附加对空车的申请。冶车调度应及时响应高炉的提罐要求，“提罐申请”确认后，CIPS系统会自动产生相应的调车作业计划，并以最高优先级安排合理的调车进路。
当高炉出渣全部完成后，高炉操作员可以通过CIPS界面提出“重罐牵出”申请，冶车区调度确认该申请后，CIPS系统将自动产生调车计划，并安排牵出进路。
4） 渣罐倾倒
渣罐倾倒工作由渣场翻渣面操作员完成，在重罐车送至相应的翻渣线后，翻渣操作员倾倒矿渣，并在CIPS界面中操作对应车辆的翻渣完成。翻渣线内的全部车辆倾空后，冶车调度安排机车进入翻渣线将车辆送入调车场。
5） 渣罐取送
在重罐车由炼铁调车场送至渣场调车场前或空罐车由渣场调车场送至炼铁调车场前必须由货检人员对车辆进行检查，车辆检查完毕前，CIPS系统不会自动办理调离调车场的进路。检车完毕后，货检人员通过CIPS终端录入检车结果，冶车调度根据检车结果调整调车作业计划后，CIPS系统自动根据调车作业计划排列进路并开放信号。
6 小结
钢铁企业铁路运输业务相对灵活多变，冶车区作业对实时性要求较高，相对国铁编组站而言，在现车管理及自动执行方面关注点有所不同，对CIPS系统的自动决策与自动执行提出了新的挑战。然而，CIPS系统灵活的接口技术、合理的体系结构、高效的处理机制恰恰对于这种处理事物多、实时性要求高的应用环境具有很强的适应能力。同时，钢铁企业铁路运输业务也为CIPS系统提供了新应用前景、拓展了新的思路，使CIPS系统更完善、适应能力更强。