唐偉忠

（中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司 信息技術(shù)所，蘭州 730000）

鐵路調(diào)度部門在鐵路運(yùn)輸組織過程中承擔(dān)著保障客貨運(yùn)輸安全、完成生產(chǎn)作業(yè)組織、提高企業(yè)效益的重要任務(wù)。經(jīng)過多年的發(fā)展，調(diào)度部門已初步建成了運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)，主要功能基本滿足了運(yùn)輸調(diào)度生產(chǎn)工作需要，對(duì)優(yōu)化日（班）計(jì)劃編制、提升運(yùn)輸組織和調(diào)度指揮能力發(fā)揮了突出作用[1]。近幾年，隨著鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)力布局優(yōu)化及高速鐵路的快速發(fā)展，對(duì)參與調(diào)度指揮工作的人員素質(zhì)、信息化服務(wù)能力、安全意識(shí)和管理水平提出了更高的要求。如何嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)工作標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，盤活數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值，建立科學(xué)合理的評(píng)價(jià)考核機(jī)制、提高調(diào)度指揮工作質(zhì)量及運(yùn)輸組織效率效益，實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)力資源的統(tǒng)籌管理、集中調(diào)配、合理運(yùn)用，提升決策支持能力，成為運(yùn)輸調(diào)度部門亟待研究的重要課題。

目前，調(diào)度部門在用的運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)，經(jīng)過10 余年的持續(xù)升級(jí)、完善和優(yōu)化，已經(jīng)初步建成了功能覆蓋車流組織、計(jì)劃編制、行車指揮、施工、機(jī)車、調(diào)度命令、軍特調(diào)等主要調(diào)度專業(yè)崗位的信息系統(tǒng)，對(duì)優(yōu)化日（班）計(jì)劃編制、提升運(yùn)輸組織和調(diào)度指揮能力等發(fā)揮了突出作用[2]。但由于各相關(guān)信息系統(tǒng)初期建設(shè)時(shí)缺乏統(tǒng)籌設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)比較分散，使得數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性較弱，數(shù)據(jù)對(duì)業(yè)務(wù)決策的支持能力不高，難以全面發(fā)揮信息系統(tǒng)對(duì)運(yùn)輸組織、調(diào)度指揮工作的技術(shù)保障能力。為此，本文設(shè)計(jì)了調(diào)度工作質(zhì)量評(píng)價(jià)及決策支持平臺(tái)。

1 平臺(tái)設(shè)計(jì)

1.1 平臺(tái)目標(biāo)

以運(yùn)輸組織和調(diào)度指揮工作為主線，以評(píng)價(jià)調(diào)度工作質(zhì)量為重點(diǎn)，強(qiáng)化信息系統(tǒng)的集成共享和聯(lián)動(dòng)互控，提高數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集能力[3]，全面規(guī)范運(yùn)輸調(diào)度工作流程，提升調(diào)度工作人員整體素質(zhì)。

（1）強(qiáng)化運(yùn)輸調(diào)度應(yīng)用構(gòu)架頂層設(shè)計(jì)；

（2）提升調(diào)度工作質(zhì)量及協(xié)調(diào)指揮能力；

（3）規(guī)范運(yùn)輸和調(diào)度指揮工作流程；

（4）加強(qiáng)調(diào)度安全過程管控工作；

（5）應(yīng)用大數(shù)據(jù)手段提升調(diào)度決策水平。

1.2 平臺(tái)架構(gòu)

為充分發(fā)掘鐵路信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)資源，調(diào)度工作質(zhì)量評(píng)價(jià)及決策支持平臺(tái)的總體架構(gòu)必須兼容鐵路信息系統(tǒng)既有架構(gòu)。平臺(tái)基于JavaEE 技術(shù)體系進(jìn)行底層構(gòu)建，總體架構(gòu)采用GreenPlum、Redis、SpingCloud、Vue.js、WebSocket 等技術(shù)構(gòu)建，為B/S和C/S 混合模式，可滿足跨多平臺(tái)、異構(gòu)數(shù)據(jù)庫、多系統(tǒng)資源全面集成與協(xié)同聯(lián)動(dòng)的剛性需求。平臺(tái)架構(gòu)，如圖1 所示。

圖1 平臺(tái)架構(gòu)

（1）表示層。該層采用Vue.js、FineReport、FineBI 和Cell 報(bào)表插件等技術(shù)提供各類統(tǒng)計(jì)報(bào)表的模板定制、可視化圖表分析、數(shù)據(jù)編輯、公共查詢等服務(wù)，為管理人員和生產(chǎn)人員使用各功能模塊提供個(gè)便捷、直觀和個(gè)性化的操作體驗(yàn)。各功能以動(dòng)態(tài)表單方式按崗位需求、操作權(quán)限等配置個(gè)性化操作界面。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層。該層針對(duì)運(yùn)輸組織和調(diào)度指揮的具體應(yīng)用場(chǎng)景，利用數(shù)據(jù)層提供的可視化服務(wù)，采用SpringCloud 微服務(wù)框架為用戶提供具體的個(gè)性化業(yè)務(wù)應(yīng)用服務(wù)[4]。主要功能覆蓋安全作業(yè)管控、生產(chǎn)質(zhì)量考評(píng)、重點(diǎn)列車運(yùn)行監(jiān)控、車流自動(dòng)推算、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和決策分析等業(yè)務(wù)應(yīng)用需求。

（3）數(shù)據(jù)層。該層采用開源的GreenPlum 構(gòu)建了面向多主題的分布式數(shù)據(jù)倉庫，采用元數(shù)據(jù)方式建立主數(shù)據(jù)字典，提供可視化ETL（Extract-Load-Transform）服務(wù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)資源管理與共享[5]。

2 功能設(shè)計(jì)

2.1 行車安全過程管控

（1）日（班）計(jì)劃協(xié)作互控。依據(jù)日（班）計(jì)劃協(xié)同約束、安全卡控要素及作業(yè)優(yōu)先等級(jí)，完善車流計(jì)劃、機(jī)車司班、貨運(yùn)組織、施工（維修）等一體化生產(chǎn)作業(yè)規(guī)范，對(duì)列車計(jì)劃中存在的數(shù)據(jù)一致性問題進(jìn)行實(shí)時(shí)警示。

（2）列車運(yùn)行速度等級(jí)卡控。對(duì)列車編組中不符合該列車運(yùn)行速度等級(jí)的車輛車型、車號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，自動(dòng)為相關(guān)崗位推送違規(guī)內(nèi)容。

（3）超限運(yùn)行列車會(huì)讓、越行條件的卡控。對(duì)超限運(yùn)行列車中違反會(huì)讓限制條件的開行計(jì)劃進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，自動(dòng)為相關(guān)崗位推送告警信息，提醒調(diào)度人員及時(shí)確認(rèn)限制條件和調(diào)整開行計(jì)劃。

2.2 調(diào)度工作質(zhì)量考核評(píng)價(jià)

（1）針對(duì)調(diào)度日（班）計(jì)劃，包括列車工作計(jì)劃、機(jī)車工作計(jì)劃、貨運(yùn)工作計(jì)劃，從計(jì)劃質(zhì)量、運(yùn)輸效率和能力綜合利用等方面，構(gòu)建面向計(jì)劃調(diào)、行車調(diào)度、貨運(yùn)調(diào)度等生產(chǎn)人員的工作質(zhì)量評(píng)價(jià)考核體系。采用企業(yè)應(yīng)用集成技術(shù)，對(duì)日（班）計(jì)劃相關(guān)的數(shù)據(jù)資源、操作界面及業(yè)務(wù)功能進(jìn)行深度整合[6]。

（2）以班組和調(diào)度臺(tái)為數(shù)據(jù)分析單元，采用商業(yè)智能、大數(shù)據(jù)技術(shù)等手段對(duì)列車運(yùn)行速度、日（班）計(jì)劃落實(shí)、調(diào)度命令發(fā)布等工作質(zhì)量進(jìn)行自動(dòng)統(tǒng)計(jì)、分析、排名，實(shí)現(xiàn)調(diào)度員個(gè)人專業(yè)能力和工作業(yè)績(jī)的定量分析評(píng)價(jià)。

（3）針對(duì)各項(xiàng)分析指標(biāo)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及存在問題，均可通過明細(xì)列表的方式實(shí)時(shí)查詢核對(duì)，有針對(duì)性地及時(shí)進(jìn)行整改。調(diào)度員（班組）工作質(zhì)量評(píng)價(jià)考核表，如圖2 所示。

圖2 調(diào)度員（班組）工作質(zhì)量評(píng)價(jià)考核表

2.3 重點(diǎn)列車運(yùn)行輔助監(jiān)控

（1）采用Java2D 矢量繪圖和調(diào)度臺(tái)間列車運(yùn)行線自動(dòng)拼接相關(guān)技術(shù)，建立面向跨崗位業(yè)務(wù)場(chǎng)景的列車運(yùn)行圖，突破傳統(tǒng)調(diào)度臺(tái)條塊分割的限制，基于全局一張列車運(yùn)行圖的設(shè)計(jì)架構(gòu)，突破傳統(tǒng)按調(diào)度臺(tái)進(jìn)行分割的約束限制，對(duì)列車運(yùn)行圖、機(jī)車交路和客車車底交路等相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行整合集成。

（2）針對(duì)不同工種崗位的個(gè)性化業(yè)務(wù)場(chǎng)景，在整合列車實(shí)際運(yùn)行圖、日（班）計(jì)劃和施工（維修）計(jì)劃的基礎(chǔ)上，集成列車預(yù)確報(bào)、車站現(xiàn)在車等數(shù)據(jù)資源，實(shí)現(xiàn)面向多工種崗位、圖形化的全局列車運(yùn)行圖，提供旅客列車、遠(yuǎn)程直達(dá)、行包快運(yùn)等重點(diǎn)列車在局管內(nèi)運(yùn)行軌跡的全程追蹤、輔助盯控、異常預(yù)警等功能。重點(diǎn)列車運(yùn)行輔助監(jiān)控圖，如圖3所示。

圖3 重點(diǎn)列車運(yùn)行輔助監(jiān)控圖

2.4 車流自動(dòng)推算

對(duì)于不同的發(fā)站、到站和品類，結(jié)合車流徑路管理系統(tǒng)及列車實(shí)時(shí)運(yùn)行、列車日（班）計(jì)劃、列車預(yù)確報(bào)和車站現(xiàn)在車等數(shù)據(jù)資源，對(duì)鐵路局集團(tuán)公司管內(nèi)各站按編組站、分界站、多方向站、臺(tái)間站及推算站細(xì)分為5 個(gè)等級(jí)[7]，Ⅰ級(jí)為關(guān)鍵支點(diǎn)，包括編組站、局間分界站；Ⅱ級(jí)為重要節(jié)點(diǎn)，主要為多方向車站；Ⅲ級(jí)為次要節(jié)點(diǎn)，主要為調(diào)度臺(tái)分界站；Ⅳ級(jí)為裝卸作業(yè)較多的車站；Ⅴ級(jí)為其他中間站。

以車輛鐵路局間分界站接入、鐵路局集團(tuán)公司管內(nèi)始發(fā)為推算起點(diǎn)，結(jié)合鐵路局集團(tuán)公司分級(jí)節(jié)點(diǎn)約束條件自動(dòng)推算符合車輛鐵路局集團(tuán)公司間分界口移交或鐵路局集團(tuán)公司管內(nèi)終到的完整運(yùn)行徑路，結(jié)合歷史數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算各節(jié)點(diǎn)間列車標(biāo)定運(yùn)行時(shí)間和中轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)間的標(biāo)定閾值，采用定時(shí)輪詢等方式，根據(jù)車輛實(shí)際運(yùn)行位置、運(yùn)行動(dòng)態(tài)、列車運(yùn)行等級(jí)、車流方向和徑路變更等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)軌跡調(diào)整與修正。貨物列車從發(fā)站至到站的全程運(yùn)輸時(shí)間表示為

其中，T途為列車途中運(yùn)輸時(shí)間；T中為列車中轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)間。

車流推算原理，如圖4 所示。

圖4 車流推算原理

2.5 可視化決策分析

采用開源的GreenPlum 構(gòu)建了面向多主題的分布式數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)列車運(yùn)行圖、日（班）計(jì)劃、列車預(yù)確報(bào)、車站現(xiàn)車管理系統(tǒng)、行車調(diào)度命令、施工（維修）日計(jì)劃、十八點(diǎn)統(tǒng)計(jì)報(bào)告等相關(guān)數(shù)據(jù)源的集成管理與共享。在此基礎(chǔ)之上，根據(jù)不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景和使用崗位，生成各類生產(chǎn)指標(biāo)、效率指標(biāo)等分析數(shù)據(jù)，以可視化分析圖表的方式為生產(chǎn)、管理部門，全面、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確地掌握當(dāng)前運(yùn)輸組織和調(diào)度指揮等信息，為科學(xué)調(diào)度決策提供技術(shù)保障。

另外，基于商業(yè)智能工具軟件提供了自助數(shù)據(jù)分析功能，以可視化拖拽界面為操作人員自主進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和功能拓展提供了便捷手段，持續(xù)提升數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值?？梢暬瘺Q策分析，如圖5 所示。

圖5 可視化決策分析

3 關(guān)鍵技術(shù)

按照“自控、互控、他控”的崗位管理原則，技術(shù)、管理多措并舉，全面優(yōu)化、完善調(diào)度作業(yè)流程與考核評(píng)價(jià)機(jī)制，完善調(diào)度工作質(zhì)量評(píng)價(jià)考核體系，實(shí)現(xiàn)調(diào)度工作考核激勵(lì)的透明化、數(shù)字化、科學(xué)化。

3.1 基于數(shù)據(jù)倉庫的數(shù)據(jù)整合集成

采用SpringCloud Gateway、GreenPlum、Kettle、XXL-JOB 等開源技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)整合集成工具平臺(tái)，為用戶提供向?qū)綌?shù)據(jù)采集操作界面，對(duì)運(yùn)輸組織和調(diào)度指揮作業(yè)全流程產(chǎn)生的關(guān)系數(shù)據(jù)庫、Excel、Word 等業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按定時(shí)調(diào)度方式進(jìn)行整合集成，遵循全鐵路局一張列車運(yùn)行圖的管理理念，構(gòu)建數(shù)據(jù)倉庫業(yè)務(wù)事實(shí)表。

（1）以元數(shù)據(jù)方式對(duì)線路、車站、機(jī)車、車輛、管界、運(yùn)行徑路等實(shí)體建立全局主數(shù)據(jù)字典，對(duì)各源數(shù)據(jù)事實(shí)表進(jìn)行清洗、過濾、加工等處理，統(tǒng)一業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)規(guī)范，形成以列車、車輛、線路、車站、機(jī)車和施工（維修）等為主題的數(shù)據(jù)寬表和多維倉庫。

（2）以Restful API 方式提供數(shù)據(jù)檢索及算力服務(wù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行、施工（維修）、機(jī)車司班、客車車底交路等可能存在的沖突進(jìn)行智能分析，自動(dòng)為相關(guān)崗位推送沖突內(nèi)容及建議調(diào)整方案。

3.2 車流預(yù)警分析識(shí)別

采用Java2D 技術(shù)實(shí)現(xiàn)矢量化的鐵路貨運(yùn)營(yíng)業(yè)站示意圖，按發(fā)站、到站和品類等要素自動(dòng)推算出車輛在鐵路局集團(tuán)公司管內(nèi)的完整運(yùn)行軌跡。調(diào)用車流徑路管理系統(tǒng)API 接口自動(dòng)計(jì)算車輛分界口移交去向，采用最短路徑Dijkstra 算法計(jì)算鐵路局集團(tuán)公司管內(nèi)任意兩站間的車站序列，結(jié)合列車運(yùn)行圖3 h以內(nèi)的實(shí)際數(shù)據(jù)及階段計(jì)劃動(dòng)態(tài)修正因違反車流路徑、違反編組計(jì)劃等情況造成的車輛推算軌跡偏差。對(duì)已經(jīng)管內(nèi)到達(dá)目的地車站或鐵路局集團(tuán)公司間分界車站移交的車輛，實(shí)時(shí)將其從推算庫轉(zhuǎn)移到數(shù)據(jù)倉庫，依托歷史數(shù)據(jù)按列車種類、節(jié)點(diǎn)等級(jí)等構(gòu)建運(yùn)行時(shí)間和中轉(zhuǎn)作業(yè)時(shí)間的標(biāo)定閾值字典，并實(shí)時(shí)推送到Redis 緩存庫。根據(jù)標(biāo)定閾值和列車運(yùn)行規(guī)律自動(dòng)識(shí)別車輛運(yùn)行異常并進(jìn)行警示，為優(yōu)化調(diào)整日（班）計(jì)劃開行方案提供數(shù)據(jù)保障[8]。

4 結(jié)束語

調(diào)度工作質(zhì)量評(píng)價(jià)及決策支持平臺(tái)基于開源技術(shù)框架構(gòu)建了自助式可視化數(shù)據(jù)采集工具，采用元數(shù)據(jù)方式建立了主數(shù)據(jù)字典，將分散存儲(chǔ)的各類源數(shù)據(jù)進(jìn)行整合集成、加工處理，按運(yùn)輸調(diào)度業(yè)務(wù)特點(diǎn)建立了多維主題數(shù)據(jù)倉庫，實(shí)現(xiàn)了行車安全過程管控、調(diào)度工作質(zhì)量考核評(píng)價(jià)、重點(diǎn)列車運(yùn)行輔助監(jiān)控、車流自動(dòng)推算和可視化決策分析等功能，為持續(xù)提升調(diào)度日（班）計(jì)劃兌現(xiàn)落實(shí)能力、提高運(yùn)輸組織和調(diào)度決策支持水平提供了重要技術(shù)保障。