基于工作流的城市軌道交通指揮中心輔助決策系統

■ 陳莉莉 李 冰 胡 波

基于工作流的城市軌道交通指揮中心輔助決策系統

■ 陳莉莉 李 冰 胡 波

結合城市軌道交通當前的發展形式和實際需求，論述在軌道交通指揮中心實現輔助決策系統的必要性。采用工作流思想設計的輔助決策處理流程，可以靈活實現各種輔助決策的邏輯，并協助調度員進行自動控制。分析軌道交通指揮中心輔助決策系統的特點與結構，提出基于工作流的輔助決策系統詳細設計方案。

軌道交通指揮中心；輔助決策系統；工作流

0 引言

我國城市軌道交通已由單一線路階段進入網絡化運營的新階段，地鐵運營也演變成一個復雜網絡系統，所涉及的專業多，維護的設備量大，處理的數據非常多，自動化程度高。研究開發具有自主知識產權、適應于網絡化運營應急處理和決策需要的城市軌道交通指揮中心輔助決策支持系統，具有重要意義，有助于提高城市軌道交通系統乃至整個城市客運組織體系的安全性與可靠水平，為運營管理部門應急預案管理、應急事件接警、應急處置方案生成、應急處置過程監控及應急處置效果評價等提供輔助工具和技術支撐。

基于工作流的軌道交通指揮中心輔助決策系統（Decision Support System，DSS）是軌道交通指揮中心監控軟件的重要組成部分。它針對軌道交通指揮中心半結構化的決策問題，協助與指導調度員處置日常或緊急情況，是支持調度員進行決策活動的智能人機系統。該系統能夠為調度決策者提供所需的數據、信息和背景資料，幫助建立并維護決策模型，明確決策目標和進行問題的識別，提供各種備選方案，通過人機交互功能進行各種方案的分析、比較和判斷，為正確而且迅速的決策提供必要的支持，并可以進行自動或者半自動控制。針對地鐵運營中的空間封閉、人流量大、疏散困難等特點，對各種可能出現的各種緊急情況預先制定詳盡的處理流程。輔助決策系統整合了指揮中心系統的數據資源，在處理日常或緊急情況過程中顯示相應決策的處理流程，保證調度員能夠參照已制定好的相關規程進行操作，使調度員的工作能夠更容易、更有效率地進行。

1 軟件結構

DSS系統基于BPMN2．0工作流的設計思想，支持BPMN標準。采用C/S架構，工作站端的前臺應用程序實現界面編輯、運行展示、歷史數據查詢功能，服務器端的后臺程序實現邏輯計算、判斷、控制功能。DSS系統采用BPMN流程圖表現形式，管理員可以在界面上通過模塊的選擇與連線靈活地“畫出”決策的處理流程圖。該流程圖支持多路分支以及模塊間的組合，可以同時運行在多個調度員工作站上。不同的調度員工作站執行不同的分支，系統內部自動協調多個調度之間的并行操作。

DSS系統編輯調試工具啟動時，自動加載功能模塊以供用戶靈活編輯故障診斷圖模型，并集成拓撲檢查、模型存儲、數據管理、運算結果顯示等功能，是一個功能強大的圖形化操作平臺。后臺服務程序運行時，可動態加載數據庫中的決策流程，采用觸發方式對輸入點進行邏輯運算，并在界面上實時顯示執行情況。應用編輯運行工具與后臺程序之間通過消息總線進行同步和交互。DSS系統軟件結構見圖1。

圖1 DSS系統軟件結構

2 軟件功能

DSS系統軟件是用于軌道交通指揮中心進行輔助決策，并可以進行聯動、順控等的工具軟件，由編輯調試工具和后臺運行程序兩部分構成。DSS系統參考BPMN標準，支持以工作流形式的流程圖定義方式，并按軌道交通指揮中心的要求對BPMN標準進行擴充。輔助決策系統的系統功能主要包括決策流程編輯、數據處理，故障觸發和運行監督、應急處理等。

DSS系統提供圖形化DSS應用工具進行編輯。DSS應用工具分為編輯模式和運行模式、歷史查詢模式。系統的主要功能如下：

（1）數據采集功能。DSS系統根據決策流程，從各子系統采集相關數據和信息，對過程狀態進行數據采集，同時監視各集成系統設備的工作狀態，能夠直觀、快速顯示系統設備的工作狀態。

（2）流程執行，故障分析和判斷。定時計算，滿足條件時觸發相應流程；為軌道交通指揮中心的自動監控提供決策參考；實現信息資源共享，使軌道交通各設備之間能夠彼此協調、密切配合；負責軌道交通運營的正常進行，匯集各設備的正常狀態，提供各設備的實時數據，完成協調管理，防止意外事故發生，達到輔助決策的效果。

（3）處理緊急、突發事件。軌道交通運營過程中，任何點上有緊急事件和突發事件的發生，都會對這種有序的運營造成破壞，處理不當會導致人民生命財產損失。事先制定好各種復雜的緊急、突發事件預案，有事件發生時，要求有一個能夠閉環控制，協助應急處理的機構，使秩序盡快地恢復，保證運營流暢，防止嚴重的事故發生。

（4）歷史查詢。查詢數據庫中輔助決策流程的歷史執行情況，并顯示到歷史查詢界面。

（5）安全和權限管理。提供全線一致并唯一有效的權限控制。通過用戶編碼、密碼識別并分配操作權限來實現系統安全管理。所有用戶都必須經過登錄過程才能訪問DSS系統。

3 實現方案

DSS系統后臺服務程序可以處理指揮系統多個關鍵性功能的應用邏輯，由觸發方式執行，后臺程序定期掃描并計算是否有流程觸發。

按照BPMN標準，DSS系統共有4種類型的模塊，分別為Event（事件）、Gateway（網關）、Process（流程）、Task（任務）。指揮系統啟動時，啟動后臺進程，讀取商用庫中DSS信息表，后臺程序讀取數據庫的數據，生成DSS控制流的樹結構，并初始化消息總線，加載實時庫的各個流程信息，接收前臺應用工具的重構消息，運行已經觸發的控制流，并按照控制流的邏輯流程逐一執行流程中的各模塊。

DSS系統的后臺維護一個狀態機，通過狀態機來實現BPMN工作流的邏輯，確定當前動作模塊執行完畢后的下一個跳轉狀態。DSS系統后臺程序框架見圖2。

圖2 DSS系統后臺程序框架

（1）初始化，載入DSS樹，并生成模塊關系表。

（2）維護觸發事件的映射表，并判斷是否觸發相應的DSS流程樹。

（3）后臺的基本框架，維持一個活動模塊隊列，用一個狀態機控制轉向，空閑時定時掃描活動模塊隊列，根據當前模塊狀態，轉到下一節點。如果掃到活動模塊隊列里模塊初始狀態是等待，則運行該模塊的Run()函數，模塊狀態會被設為運行中。如果模塊屬性需要起新線程，起新線程運行該模塊，模塊運行結束時，狀態會被設置為通過或者失敗。如果掃到模塊狀態設置為通過或者失敗狀態，從狀態機獲取當前模塊的下級模塊向量放入隊列，并從活動隊列隊列移除當前模塊。

（4）在有各種事件發生時，觸發后臺計算，設置當前模塊狀態，將下一個模塊推入并運行。

4 結論

縱觀國內外城市軌道交通的發展歷史，突發事件的應急處理始終是運營管理的重點。保證軌道交通自動化過程的安全運行，需要輔助決策系統的支持。從軌道交通的控制層面考慮，各過程之間需要協調運行、有效銜接。實現信息資源共享，使軌道交通TCC運營管理過程中各設備之間能夠彼此協調、密切配合；保證軌道交通正常進行，完成協調管理，防止意外事故的發生，事先制定好各種復雜的緊急、突發事件的預案。有事件發生時，要求有一個能夠閉環控制，正確執行預案的機構，輔助決策，使秩序盡快地恢復，保證軌道交通運行流暢，防止嚴重的事故發生。隨著技術的不斷完善和發展，輔助決策系統在軌道交通指揮中心系統中將會得到更多的應用。從實際使用看，輔助決策模型以及開發的軟件運行良好，提高了城市軌道交通監控系統的自動化水平，有效減少了人工干預。

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陳莉莉：國電南瑞科技股份有限公司，工程師，江蘇 南京，210000

李 冰：國電南瑞科技股份有限公司，工程師，江蘇 南京，210000

胡 波：國電南瑞科技股份有限公司，高級工程師，江蘇南京，210000

責任編輯 王小紅

U239.5；U292.4

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1672-061X（2015）04-0101-03