[關(guān)鍵詞] OMS運營管理系統(tǒng);城市軌道交通

城市軌道交通是我國經(jīng)濟在高速發(fā)展過程中的重要產(chǎn)物之一。作為勞動密集型企業(yè)，京城地鐵過去的基層運營組織及管理從業(yè)人員均為紙質(zhì)單據(jù)記錄，人工編排計劃和進行調(diào)整，造成工作效率低下、客流數(shù)據(jù)支撐準確度不夠等問題。為能夠提高效率，為乘客提供更優(yōu)質(zhì)的運營服務(wù)，公司從運營管理智能化入手，通過使用OMS運營管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了城市軌道交通運營管理高效模式，實現(xiàn)了管理、經(jīng)濟和社會等多方面的效益。

一、前言

北京市軌道交通路網(wǎng)規(guī)模不斷擴大，總里程已超過700公里，日均客流已突破1200萬人次，客流分布不均衡，潮汐特征及受某些事件影響的特征明顯。軌道交通每日運營時間也較長，運營組織及管理人員眾多，且實行多班輪流倒班制，每日當(dāng)班人員按一定規(guī)律動態(tài)變化。

通常來說，地鐵運營企業(yè)也屬于勞動力密集型企業(yè)，因其運營組織及管理從業(yè)人員數(shù)量眾多。主要涉及的員工分為站務(wù)、乘務(wù)、票務(wù)、檢修等多種類型，這些人員所屬組織一般被稱作“基層單位”，統(tǒng)一以班組的形式進行工作的組織和管理。

傳統(tǒng)的運營管理的組織方式多為人工方式，作業(yè)復(fù)雜、耗時費力，并且由于一些原因，線路運營的客觀條件往往會發(fā)生一些變化，而在變化過程中傳統(tǒng)的運營管理的組織方式則會出現(xiàn)出比較復(fù)雜的變更，影響了管理效率以及造成困擾。在此，下文會分析其中存在的問題，并重點闡釋了利用智能化手段的解決對策。

二、實施背景

由于地鐵運營行業(yè)的時間特殊性，不論是站務(wù)、乘務(wù)或是檢修等專業(yè)，每天都需要多個班組輪班為運營工作服務(wù)。因此合理的進行客運和行車組織、班組班次的排班安排以及規(guī)范各班組的日常工作就顯得尤為重要。

以乘務(wù)專業(yè)為例，以往的方式是，依據(jù)統(tǒng)計的客流情況，由專業(yè)人員編制列車運行圖，運行圖數(shù)據(jù)一般由車底交路圖、車次時刻表、車底時刻表、車站時刻表、輪乘位置和駕駛模式等數(shù)據(jù)組成，也就是說運行圖包括了某線路全天的車次/表號/車號等信息，以及含每個車次在沿線每個車站到發(fā)時間的車底時刻表等，如圖1所示。

再根據(jù)每天確定使用的列車運行圖數(shù)據(jù)，車次間隔時間及運輸?shù)姆泵Τ潭龋M織乘務(wù)的司乘人員排班，輪班上崗進行司乘作業(yè)，排班信息包含司機信息、位置信息等，輪乘位置則包含了司機的出退勤時間、列車到達時刻、交車時刻、接車車次等信息，見圖2所示。

排班工作一般是由人工制作，利用辦公軟件Excel形成排班表，一旦由于業(yè)務(wù)需要進行班組班次的調(diào)整，則需要再次人工制作新的排班表，并且考慮到員工休假請假，日常還需要對制作完成的排班表進行調(diào)班換班處理。此項工作費時費力，制作完成的司機排班表如圖3所示。

班組人員在當(dāng)班過程中，還需要進行一系列的崗前準備，如酒精測試、考勤、崗前考試等，需要組織一些班組活動，如班前教育、學(xué)習(xí)演練、班中巡檢、班組交接等，這些工作過程通常都是采用紙質(zhì)單據(jù)記錄，形成相應(yīng)的作業(yè)記錄本。

從上述生產(chǎn)作業(yè)過程不難看出，原有的作業(yè)管理模式存在以下幾點問題：

（一）班組排班工作效率低下

采用人工方式對班組班次的排班過程進行調(diào)整耗時過多，針對每個月的一次排班及調(diào)整工作就往往需要一天時間。而且由于線路運營變化的客觀情況，班組班次排班過程有時需要做大范圍的調(diào)整，則耗費的時間更久。

以首都機場線為例，受新冠肺炎疫情影響，今年運營客流下降比較嚴重。根據(jù)客流指標數(shù)據(jù)的變化，需要調(diào)整采用新的列車運行圖，司乘班組由原來的每班12組調(diào)整為11組，這里就涉及到排班中司乘人員的變化，同時涉及到每人出退勤時間的變化，排班工作就會跟隨發(fā)生比較復(fù)雜的變化。類似的變化還包括前期的站務(wù)人員由原來的三班二運轉(zhuǎn)變更為四班三運轉(zhuǎn)、機場線西延至北新橋站開通需要增加新的班組及人員調(diào)整等，都會引起排班工作的復(fù)雜變化。

（二）客流數(shù)據(jù)支撐準確度不夠

傳統(tǒng)客流分析數(shù)據(jù)包括了分時間段的進出站量、線路客運量、換乘量、斷面流量、滿載率等指標，這些數(shù)據(jù)通常不與列車運行圖數(shù)據(jù)做匹配。如列車滿載率就是取一個單位時間段（通常為5分鐘）內(nèi)的斷面流量除以此時間段內(nèi)列車開行的平均次數(shù)，來計算列車載客的飽和程度，但從這些客流數(shù)據(jù)無法準確匹配定位到某列車次上。

與此類似，包括計算列車運力運量關(guān)系時等，都需要依靠專業(yè)人員采用手工方式計算統(tǒng)計相關(guān)數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)作為制定與調(diào)整列車運行圖的輔助依據(jù)?？土鞣治鲞^程中加入當(dāng)天實際使用的列車運行圖數(shù)據(jù)進行車次匹配計算，則會極大的增加運算量，一般系統(tǒng)都不采用這種方式。

（三）標準化作業(yè)執(zhí)行程度不夠

當(dāng)班班組的日常工作是有明確要求的，包括上崗考勤、崗前測試、酒精測試、班前會議、巡檢、學(xué)習(xí)演練、文件傳達等工作內(nèi)容，如工作場所的巡檢巡查至少需要3次，即班前巡檢、班中巡檢、交班巡檢。但班組執(zhí)行起來常有漏檢情況，并且作業(yè)過程中形成的紙質(zhì)單據(jù)容易遺失污損，不便于查詢查找，難于進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析等。需要通過技術(shù)手段形成標準化的作業(yè)流程，提示班組按計劃執(zhí)行作業(yè)過程，并將作業(yè)過程數(shù)據(jù)電子化，以便于管理統(tǒng)計。

為解決上述問題，開發(fā)一套智能化的地鐵運營管理系統(tǒng)（簡稱“OMS系統(tǒng)”）勢在必行，通過分析列車運行圖數(shù)據(jù)及班組班次的組織，系統(tǒng)進行自動排班確定每日輪值當(dāng)班的班組成員，同時將乘客在自動售檢票系統(tǒng)上產(chǎn)生的交易數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)接口實時導(dǎo)入系統(tǒng)，再結(jié)合列車運行圖數(shù)據(jù)進行客流數(shù)據(jù)分析，特別是做到客流的車次匹配，系統(tǒng)可提供實時客流數(shù)據(jù)供當(dāng)班班組參考。當(dāng)班的班組成員按系統(tǒng)列示的各項工作計劃，完成各類班組活動和運營業(yè)務(wù)，并通過系統(tǒng)進行交接班工作，最終實現(xiàn)運營數(shù)據(jù)的自動統(tǒng)計分析和可視化展現(xiàn)，使得地鐵運營管理業(yè)務(wù)的自動化和智能化成為可能。

三、OMS管理創(chuàng)新點

OMS系統(tǒng)的實施是一個較為典型的業(yè)務(wù)管理與信息化手段相結(jié)合的案例，它一方面緊密結(jié)合業(yè)務(wù)管理的思路來進行信息化的系統(tǒng)建設(shè)，另一方面利用信息化技術(shù)手段及數(shù)據(jù)反過來提升業(yè)務(wù)管理水平，協(xié)調(diào)共進發(fā)展。系統(tǒng)實施的管理創(chuàng)新點體現(xiàn)在：

（一）有機整合多種關(guān)鍵管理要素，提高工作效率

1.梳理多種管理要素

地鐵運營業(yè)務(wù)班制多樣化，尤其是乘務(wù)輪乘班組的自動排班，關(guān)聯(lián)因素很多，實現(xiàn)起來很困難。OMS系統(tǒng)通過對班組、班次、位置、車次、表號、車號、運行圖、客流等多種關(guān)鍵管理要素的梳理和抽象，達到了人、車、圖、客流的有機結(jié)合。

2.進行有機整合

軌道交通客流分析一般通過交易數(shù)據(jù)形成的OD對，結(jié)合路網(wǎng)任意兩個站點之間的有效乘車路徑，來計算乘客對路網(wǎng)中每條線路產(chǎn)生的客流影響。OMS將客流數(shù)據(jù)與線路的列車運行圖進行結(jié)合運算，實現(xiàn)了客流與具體列車車次的匹配，所產(chǎn)生的車次客流、滿載率、運力運量對比等數(shù)據(jù)，更具有對運營管理工作的實際指導(dǎo)意義，同時也極大的提高了人工計算相關(guān)數(shù)據(jù)的工作效率。相關(guān)客流指標的示意圖如圖4-圖6所示。

3.提高工作效率和精準度

計算機輔助的輪乘自動排班，極大地提高人工排班的工作效率，有效地將班組排班時間由天降為分鐘級，且可有效避免人工排版的操作失誤，提高工作精準度。

（二）促進作業(yè)流程標準化、智能化、可視化

1.標準化

在巡檢點布設(shè)RFID射頻卡，系統(tǒng)預(yù)設(shè)巡檢路徑，采用PDA掃描方式規(guī)范人員的巡檢作業(yè);利用面部識別機、酒精測試儀、PDA移動終端、RFID射頻標簽、電子大屏、手機APP等一系列智能設(shè)備，將班組日常作業(yè)過程規(guī)范化，當(dāng)班人員須按系統(tǒng)設(shè)定的各種計劃進行操作，并在系統(tǒng)留下記錄數(shù)據(jù)。

2.智能化、可視化

自動叫班系統(tǒng)通過電子大屏能夠及時提醒值乘司機與車輛駕駛相關(guān)的重要信息，以聲音的方式提醒值乘司機所要接車的位置和車次，并顯示與車輛相關(guān)的車輛狀況，如圖7叫班系統(tǒng)圖所示;

班組會議簽到采用人臉識別;

司乘上崗前須通過酒精測試等。

3.全過程留痕

通過信息化手段，班組管理、巡檢過程等可做到全過程留痕，便于事后的數(shù)據(jù)分析、梳理、總結(jié)，也為后續(xù)進一步提高管理水平、精細化管理打好基礎(chǔ)。

（三）自研自維方式促進業(yè)務(wù)管理思路與信息化手段有機結(jié)合

本系統(tǒng)實施的一個特點就是系統(tǒng)建設(shè)過程是由自主研發(fā)自主運維的，這種模式的優(yōu)點如下：

1.量身定制、隨時調(diào)整

使系統(tǒng)與業(yè)務(wù)管理的需求更加緊密地結(jié)合，同時可以隨著業(yè)務(wù)的變化而隨時調(diào)整系統(tǒng)。

2.節(jié)約高效

自研自維的方式相對于傳統(tǒng)國企來說本身就是一種管理創(chuàng)新，降低了外委研發(fā)成本的也提高了對管理需求的反應(yīng)時間。

3.業(yè)務(wù)管理與信息化相互促進

業(yè)務(wù)管理思路與信息化手段有機結(jié)合、共同發(fā)展推進，可以在提升運營服務(wù)水平和質(zhì)量的同時，有效降低生產(chǎn)經(jīng)營成本。

四、OMS技術(shù)創(chuàng)新點

OMS在系統(tǒng)架構(gòu)及設(shè)計階段就考慮到了多種復(fù)雜的情況，采用了一系列比較新穎的構(gòu)思，如：用角色權(quán)限管理模塊來解決多線路/多站區(qū)操作權(quán)限及數(shù)據(jù)訪問權(quán)限不同的問題;采用數(shù)據(jù)版本升級的方式來解決運營組織模式發(fā)生大的變化時，多種版本數(shù)據(jù)需要并存展示查詢的問題，等等。OMS實施最主要的技術(shù)創(chuàng)新點體現(xiàn)在：

（一）自動排班

自動排班是運營管理系統(tǒng)（OMS）的核心，并通過與請銷假、調(diào)換班等功能相結(jié)合來實現(xiàn)線上和線下班組人員的當(dāng)班信息同步。自動排班也是運營管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)，各類運營活動的班組人員數(shù)據(jù)均來自自動排班。所以自動排班是運營管理系統(tǒng)智能化的首要條件。

在地鐵運營企業(yè)中，站務(wù)排班、乘務(wù)排班和檢修排班的需求各異，實現(xiàn)方式也不盡相同。

1.站務(wù)排班

首都機場線共有四座車站，每座車站的排班方式相同，共分為甲、乙、丙、丁四個班組，又分為白班、夜班和休班三個班次，俗稱“四班三運轉(zhuǎn)”。其中每個班組按照“白，夜，休，休”的固定方式進行輪換，四天一個周期。

OMS系統(tǒng)根據(jù)站務(wù)管理的排班需求實現(xiàn)了自動排班，系統(tǒng)根據(jù)排班規(guī)則自動生成排班表，系統(tǒng)排班表頁面如圖8所示。

2.乘務(wù)排班

首都機場線乘務(wù)分為輪乘班、信號樓班和試車轉(zhuǎn)線班。每個班分為甲、乙、丙、丁四個班組，又分為白班、夜班、早班和休班四個班次。其中信號樓班組和試車轉(zhuǎn)線班組的排班方式和站務(wù)排班相同，本章節(jié)主要介紹的是輪乘站的自動排班，輪乘站除了分為甲乙丙丁四個班組之外，每個班組又分為12個小組，每個小組2-3名司機，同時駕駛一輛列車。每個班次也分為12個位置，分別與12個班組小組相對應(yīng)。

其中每個位置包含的信息有司機的出退勤時間和所需要駕駛列車的車次信息，以及每次的接車時間和交班時間。位置的不同，出退勤時間和所需駕駛列車的數(shù)量也不同。為了保證排班的公平性，每個班組在輪換的同時，還需要輪換每個小組，以保證在大的輪換周期里，每個小組都能排到每個位置。

OMS系統(tǒng)根據(jù)輪乘司機排班的特殊性，實現(xiàn)了復(fù)雜的輪乘自動排班。在排班之前，需要調(diào)整班組人員信息，確保每個班組成員和班組小組相對應(yīng)。

在制定完排班計劃并核對完每個班組的人員信息后，就可以啟動自動排班，系統(tǒng)自動根據(jù)排班計劃生成排班表，系統(tǒng)生成的輪乘日志界面如圖9所示。

系統(tǒng)輪乘日志界面保留了乘務(wù)的習(xí)慣，可以直觀的查詢每組司機的排班情況。

3.檢修排班

首都機場線檢修專業(yè)包含的班組有列檢班、技術(shù)組、月修班和修程班。其中列檢班分為甲、乙、丙、丁四個班組，又分為白班、夜班、早班和休班四個班次，排班方式和站務(wù)相同。

另外的技術(shù)組、月休班和修程班為常白班，周一至周五為正常班，周六日休息，也就是說常白班為固定班制和輪班制的排班規(guī)則不同。

OMS系統(tǒng)根據(jù)檢修業(yè)務(wù)排班的不同需求，實現(xiàn)了常白班的排班，在制定完排班計劃并核對完每個班組的人員信息后，啟動常白班的排班，系統(tǒng)自動根據(jù)排班計劃生成排班表，排班表頁面如圖10所示。

4.排班總結(jié)

通過對站務(wù)、乘務(wù)和檢修的所有班制自動排班，OMS系統(tǒng)具備了對班組人員的動態(tài)管理能力，使地鐵運營管理的智能化成為了可能。

（二）客流分析

OMS系統(tǒng)通過實時獲取自動售檢票系統(tǒng)（AFC）的交易數(shù)據(jù)，采用了有向圖的線路路由算法和路徑車次匹配規(guī)則，可實時統(tǒng)計乘客進出站量、線路客運量、人公里、斷面流量、列車滿載率、運力運量匹配、高峰時段客流、票種客流分布、銷售票款、充值與退卡等指標。根據(jù)乘務(wù)運營圖計劃可確定具體車次的客流情況，為軌道交通運營企業(yè)的運營管理業(yè)務(wù)提供了快速準確的分析數(shù)據(jù)。

本系統(tǒng)客流分析具有如下特點：

1.實時性

客流分析系統(tǒng)與自動售檢票系統(tǒng)（AFC）的多線路共用中心（MLC）對接，利用消息隊列機制（MQ）實時獲取AFC交易數(shù)據(jù)，并根據(jù)客流分析要求對AFC多種類型數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)清洗整理后格式化入庫。

2.運算速度

采用線路路由算法快速計算OD有效路徑，對所需計算數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，能極大提高每日的海量交易數(shù)據(jù)的計算速度。

（1）線路路由算法

為計算路網(wǎng)OD有效路徑集，線路路由算法采用這樣的步驟：首先將路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行簡單運算，得到斷面/單線OD/相鄰線路等簡單信息;其次對路網(wǎng)線路進行路由運算（遞歸運算），得出任意兩條線路之間的路由信息;再次，將運算得到的簡單信息按線路路由信息進行裝配，得出任意兩站之間的OD路由信息，并進行篩選，得到任意兩車站之間的OD可選路徑。

對路網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進行簡單運算是對OD路由計算工作的的預(yù)處理過程，這一方式可以提高整體路網(wǎng)OD路徑選取的運算速度，在路由運算中，只需要運算線路之間的路由路徑，因為線路條數(shù)比車站數(shù)要少得多，在線路路由的基礎(chǔ)上，將簡單運算得到的單線OD數(shù)據(jù)按線路路由進行裝配，即可得到全路網(wǎng)OD的路由，在此基礎(chǔ)上根據(jù)OD路由的理論運行時間進行進一步篩選，得到最終的任意OD路由的有效路徑。

（2）計算表

將計算得到的OD有效路徑進一步分析分解，得到計算客流數(shù)據(jù)所需的各類計算表，這些計算表包括了計算帶方向進出站量、OD指標、線路客運量、換乘站換乘量（帶方向）、斷面流量、站數(shù)/里程/乘車時間統(tǒng)計量等數(shù)據(jù)所需的所有預(yù)處理計算表，以便于系統(tǒng)在獲得實際乘客進出站交易數(shù)據(jù)后，能迅速快捷的處理相關(guān)的數(shù)據(jù)指標。

一旦路網(wǎng)結(jié)構(gòu)確定，相關(guān)的預(yù)處理計算表能一次性運算得出，這樣在每天處理實際交易數(shù)據(jù)時，可以快速進行計算客流指標數(shù)據(jù)。

3.車次匹配

利用列車運行圖輪乘數(shù)據(jù)，進行客流分析計算，將客流數(shù)據(jù)與車次信息精確匹配，可方便計算運力運量之關(guān)系及滿載率等。

為提高交易數(shù)據(jù)匹配效率，保證性能需求的實現(xiàn)，必須先對列車運行圖數(shù)據(jù)進行一些預(yù)處理，將其按車次進行組合，按換乘進行組合，并同時求出換乘時的富余時間，而不用在每次路徑匹配的過程中都重新計算換乘時的富余時間。

計算任意換乘站在線與線之間的車次匹配數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)計算是對交易路徑匹配的預(yù)運算。所以，對列車運行圖的預(yù)處理，實際上是將單次換乘的所有可能的車次匹配及富余時間預(yù)先計算出來備用。這些單次換乘信息考慮了所有的換乘走行時間、換乘候車時間、換乘留乘問題及換乘時的富余時間計算，可極大提高對于實際交易中的OD數(shù)據(jù)進行車次選取的效率。

4.準確性

不同于慣常的以進站交易時間為準進行客流計算，而是以出站交易時間為準進行客流數(shù)據(jù)倒推。一般乘客出站逗留少，不存在進站或換乘時因人員擁擠而出現(xiàn)多次留乘，擠不上車的情況，以出站時間為準進行客流統(tǒng)計計算，所得到的客流數(shù)據(jù)更為精確。

客流分析系統(tǒng)的使用，提供了全面深入的客流分析數(shù)據(jù)，有力的支撐了客運組織業(yè)務(wù)的開展。

五、實施效果

OMS運營管理系統(tǒng)實現(xiàn)了運營管理基層單位的業(yè)務(wù)全覆蓋，保證了運營業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完整性，OMS系統(tǒng)的投入使用，實現(xiàn)了管理、經(jīng)濟和社會等多方面的效益。

（一）管理效益

OMS系統(tǒng)提供了全面深入的客流分析數(shù)據(jù)，有力的支撐了客運組織業(yè)務(wù)的開展，能為決策層提供精準有效決策數(shù)據(jù)，使客運組織智能化。運營管理層通過分析與運營相關(guān)的各項客流分析指標數(shù)據(jù)，可以更高效的進行應(yīng)急輔助決策。例如根據(jù)運力運量指標可以決定是否需要動態(tài)調(diào)整運力以適應(yīng)運量的需求;根據(jù)突發(fā)客流量，可以決定是否啟動大客流應(yīng)急預(yù)案，以維護站臺秩序;根據(jù)車輛滿載率，可以考慮是否需要增加車次以滿足列車乘坐舒適度等應(yīng)急響應(yīng)措施。

班組管理是地鐵運營管理的基石，基于自動排班的動態(tài)班組管理能力，能夠動態(tài)感知班組成員的狀態(tài)信息，有力的支撐了企業(yè)管理的自動化和智能化。因此也保證了運營業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的完整性，使得獲取管理數(shù)據(jù)更便利，傳遞管理要求更直接。

（二）經(jīng)濟效益

運營管理的智能化應(yīng)用，規(guī)范了班組的作業(yè)標準，降低了班組排班、班組巡查、上傳下達等管理工作的難度，縮減了對管理人員的需求。以機場線站區(qū)為例，以往站區(qū)的管理編制為7人，OMS系統(tǒng)投入使用后人數(shù)降為6人，節(jié)省了人工成本。

運營管理的智能化應(yīng)用，極大的實現(xiàn)了管理工作的高效化，需要通過手工完成的大量繁重工作都可以由系統(tǒng)自動完成。如基于班組班次自動排班的方式，將原先以天為單位計量的時間提升為以分鐘計量的時間，節(jié)省了管理時間成本。

另外，自研自維的模式相較于外委研發(fā)，按一般市場行情保守估計成本約降低200元以上，同時每年的系統(tǒng)運維費用節(jié)省20-30萬元，在提高效率的前提下還節(jié)省了資金成本。

（三）社會效益

OMS系統(tǒng)的實施模式及系統(tǒng)架構(gòu)，可以推廣運用到軌道交通運營行業(yè)，進一步推廣到公共交通行業(yè)。OMS系統(tǒng)一方面可實現(xiàn)客運組織的智能化，另一方面也能保障業(yè)務(wù)流程的標準化，在提升運營服務(wù)水平與質(zhì)量的同時，為乘客提供了更便捷、更安全、更美好的服務(wù)體驗。