京張智能客站旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺設(shè)計

謝甲旭

（中國鐵道科學(xué)研究院集團有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081）

近年來鐵路行業(yè)積極響應(yīng)國家籌辦冬奧會的各項要求，在行業(yè)內(nèi)提出全力打造“精品工程、智能京張”的目標(biāo)。依托京張高鐵，開展智能鐵路的建設(shè)和應(yīng)用，并將打造智能客站作為一項重要任務(wù)[1-3]?！熬饭こ?、智能京張”的建設(shè)內(nèi)容圍繞車站旅客服務(wù)與生產(chǎn)組織業(yè)務(wù)，主要包括新一代旅客服務(wù)、客站設(shè)備與能源管理、客運指揮與管理、車站應(yīng)急等項目。各項目獨立推進，已在車站獨立部署鐵路旅客服務(wù)系統(tǒng)集成管理平臺、客運管理信息系統(tǒng)、鐵路客運設(shè)備管理應(yīng)用和客運站應(yīng)急指揮應(yīng)用。

國內(nèi)鐵路客運車站信息化建設(shè)經(jīng)過多年的發(fā)展，在客運生產(chǎn)應(yīng)用信息系統(tǒng)創(chuàng)新方面進行了較多嘗試，取得了一些成績，但還存在一些問題?？驼拘畔⒒椖糠謩e設(shè)計，獨立建設(shè)，集成化程度不高，各系統(tǒng)未實現(xiàn)互聯(lián)互通，難以形成合力[4-8]，具體表現(xiàn)為：（1）各系統(tǒng)數(shù)據(jù)分散存儲，存在客運工作人員在不同系統(tǒng)中重復(fù)錄入相同數(shù)據(jù)的情況，影響工作效率；（2）綜合信息網(wǎng)中，各系統(tǒng)信息不共享，與旅客服務(wù)系統(tǒng)專網(wǎng)物理隔離，跨網(wǎng)互聯(lián)困難；（3）各系統(tǒng)軟硬件資源分別設(shè)置，獨立部署，沒有實現(xiàn)共享共用；（4）接口眾多，工程實施過程中協(xié)調(diào)難度大。

在京張高鐵智能化項目實施過程中，旅客服務(wù)與生產(chǎn)管控平臺（簡稱：管控平臺）對旅客服務(wù)、客運管理、客站設(shè)備管理、車站應(yīng)急等項目進行集成。本文闡述了管控平臺的總體架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)，并對管控平臺方案實施前后進行了對比研究。

1 架構(gòu)設(shè)計

1.1 總體架構(gòu)

管控平臺采用集中部署、三級應(yīng)用的總體架構(gòu)。在中國國家鐵路集團有限公司（簡稱：國鐵集團）主數(shù)據(jù)中心部署國鐵集團級管控平臺，在鐵路局集團公司部署必要的前置和接口服務(wù)器，在車站配置應(yīng)急和邊緣計算服務(wù)器。管控平臺為國鐵集團級用戶提供全路車站運營信息查詢、狀態(tài)展示及輔助決策等功能，并從多維度形成分析報告，支撐車站的智能化應(yīng)用；為鐵路局集團公司級用戶提供全局所轄車站的運營信息查詢、狀態(tài)展示及輔助決策等功能；為車站級用戶提供作業(yè)—人員—設(shè)備一體化協(xié)同的客運管理、調(diào)度指揮、生產(chǎn)作業(yè)、設(shè)備運維功能，為旅客服務(wù)設(shè)備提供后臺數(shù)據(jù)和服務(wù)支撐。管控平臺總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 管控平臺總體架構(gòu)

1.1.1 國鐵集團級管控平臺

利用國鐵集團主數(shù)據(jù)中心資源，支撐國鐵集團級智能客站管控平臺計算資源的需求，通過統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)旅客服務(wù)集成平臺、客運管理與指揮、客站設(shè)備監(jiān)控等業(yè)務(wù)相關(guān)應(yīng)用的數(shù)據(jù)集成存儲，并統(tǒng)一接入客票、調(diào)度、動車、客車等數(shù)據(jù)，實現(xiàn)跨部門、跨系統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享。

1.1.2 鐵路局集團公司級管控平臺

在鐵路局集團公司配置前置服務(wù)器，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的前置處理和接口服務(wù)。同時，接入綜合視頻系統(tǒng)的實時視頻流數(shù)據(jù)，用于集成化展示。為鐵路局集團公司級用戶提供所轄車站運營信息查詢、一體化運營方案自動編制及優(yōu)化調(diào)整、人員—設(shè)備聯(lián)動指揮、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控及全生命周期管理、運營狀態(tài)展示及輔助決策等功能，并形成多維度的分析報告。

1.1.3 車站級管控平臺

在車站配置智能客站管控平臺接口和邊緣計算服務(wù)器，接入車站部署的外部應(yīng)用及信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)，并通過大屏進行集成展示。

1.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

管控平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。（1）取消旅客服務(wù)局域網(wǎng)專網(wǎng)，統(tǒng)一部署在安全生產(chǎn)網(wǎng)，打破網(wǎng)絡(luò)壁壘；（2）通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸；（3）在國鐵集團主數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)與客票、調(diào)度、動車、客車等系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，保障信息安全。（4）在車站級和鐵路局集團公司級管控平臺與綜合視頻網(wǎng)安全互聯(lián)，共享視頻信息，避免其在廣域網(wǎng)傳輸。

圖2 管控平臺網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2 平臺功能

管控平臺對車站客運管理、旅客服務(wù)、客運設(shè)備、應(yīng)急指揮等業(yè)務(wù)進行了深度融合，能夠滿足智能管控服務(wù)、集成數(shù)據(jù)展示、統(tǒng)一數(shù)據(jù)管理、用戶管理和資源調(diào)度的需要。

管控平臺基于底層各類數(shù)據(jù)資源，建設(shè)可自主學(xué)習(xí)的旅客服務(wù)和生產(chǎn)協(xié)同模型，實時監(jiān)控站內(nèi)全生產(chǎn)要素的狀態(tài)并及時預(yù)警，自動生成輔助決策指令，實現(xiàn)客運車站的可視、可控和可學(xué)習(xí)，保障車站所有設(shè)備、設(shè)施、系統(tǒng)、人員、作業(yè)的高效運轉(zhuǎn)。

2.1 旅客服務(wù)應(yīng)用

按照車站功能布局與列車實時運行情況，自動生成廣播、引導(dǎo)和檢票計劃，對站內(nèi)廣播、綜合顯示、時鐘、視頻監(jiān)控、求助、查詢和檢票業(yè)務(wù)進行集中管理、統(tǒng)一調(diào)控。樞紐車站還需對接公交、地鐵等地方交通信息系統(tǒng)，為旅客提供便捷換乘、信息提醒等服務(wù)。

旅客服務(wù)應(yīng)用功能已應(yīng)用于京張全線各站，功能界面如圖3所示。

圖3 旅客服務(wù)應(yīng)用功能界面

2.2 客運管理應(yīng)用

圍繞客運乘降組織、行包及高鐵快運作業(yè)等業(yè)務(wù)，提供人員自動排班、任務(wù)分發(fā)、到崗監(jiān)控、作業(yè)卡控、執(zhí)行反饋和客運工作量統(tǒng)計等功能。提升客站作業(yè)管控能力，保障服務(wù)質(zhì)量和安全生產(chǎn)。

客運管理應(yīng)用功能應(yīng)用于京張全線各站，功能界面如圖4所示。

圖4 客運管理應(yīng)用功能界面

2.3 客站設(shè)備應(yīng)用管理

對客站客運服務(wù)設(shè)備，以及電梯、空調(diào)、照明等機電設(shè)備進行全生命周期管理和能效管理，實現(xiàn)對車站設(shè)備設(shè)施的資產(chǎn)管理、狀態(tài)監(jiān)控、運維管理、能效管控和輔助決策評價等功能。通過對車站運營環(huán)境的狀態(tài)感知，結(jié)合列車運行實際，提供能效管控輔助決策支持，有效降低車站運營成本，提升旅客候乘環(huán)境，提高客站運營管理能力。

客站設(shè)備管理功能已應(yīng)用于京張全線各站，功能界面如圖5所示。

2.4 應(yīng)急管理

圖5 客站設(shè)備管理功能界面

通過對客站應(yīng)急預(yù)案的電子化管理、流程化分解和定制化編排，實現(xiàn)客站應(yīng)急指揮一鍵啟動、任務(wù)分發(fā)、過程監(jiān)控和總結(jié)報告的閉環(huán)處理；對接地方應(yīng)急處置相關(guān)信息系統(tǒng)，實現(xiàn)信息共享、路地聯(lián)動，提升客站應(yīng)急處置能力。預(yù)留與國鐵集團、鐵路局集團公司兩級應(yīng)急通信平臺的互聯(lián)接口，滿足兩級應(yīng)急通信平臺對圖像調(diào)用、輔助決策的需要。

應(yīng)急管理功能已應(yīng)用于北京北、清河、張家口3個站房面積大于20 000 m2的車站，功能界面如圖6所示。

圖6 應(yīng)急管理功能界面

2.5 平臺服務(wù)

（1）實現(xiàn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)匯聚、去重融合、共享共用等功能，自動獲取路內(nèi)外相關(guān)系統(tǒng)數(shù)據(jù)；（2）實現(xiàn)用戶單點登錄、權(quán)限管理、信息集成、插件管理、流程管理、消息通知等平臺服務(wù)功能；（3）實現(xiàn)語音識別、語義分析、圖形圖像算法優(yōu)化、智能問答等智能服務(wù)功能；（4）實現(xiàn)對站內(nèi)各生產(chǎn)要素和作業(yè)狀態(tài)的監(jiān)控與集成展示。

3 京張管控平臺實施效果

3.1 管控平臺實施前

京張智能客站管控平臺實施前，旅客服務(wù)、客運管理、客運設(shè)備、應(yīng)急指揮等系統(tǒng)獨立建設(shè)，各系統(tǒng)軟硬件資源分別設(shè)置，分散部署；旅客服務(wù)系統(tǒng)部署在旅客服務(wù)專網(wǎng)，客運管理、客運設(shè)備、應(yīng)急指揮系統(tǒng)部署在綜合信息網(wǎng)。系統(tǒng)間有網(wǎng)間隔離，跨網(wǎng)共享信息困難，接口眾多，工程實施協(xié)調(diào)難度大。管控平臺方案實施前系統(tǒng)架構(gòu)如圖7所示。

圖7 管控平臺方案實施前系統(tǒng)架構(gòu)

各系統(tǒng)獨立建設(shè)的工程內(nèi)容如表1所示。

表1 各系統(tǒng)獨立建設(shè)工程內(nèi)容

3.2 管控平臺實施后

京張智能客站管控平臺實施后，旅客服務(wù)、客運管理、客運設(shè)備、應(yīng)急指揮系統(tǒng)后臺硬件資源整合共用，動態(tài)調(diào)配，車站同類終端設(shè)備功能復(fù)用，設(shè)備大幅減少。客運相關(guān)信息統(tǒng)一接入，與綜合視頻系統(tǒng)對接，實現(xiàn)全面共享。管控平臺實施后系統(tǒng)架構(gòu)如圖8所示。京張智能客站管控平臺方案建設(shè)內(nèi)容如表2所示。京張智能客站管控平臺對服務(wù)器進行統(tǒng)一規(guī)劃，比集成前減少50%服務(wù)器資源，同時節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和網(wǎng)間安全防護設(shè)備。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 運行環(huán)境監(jiān)測技術(shù)

表2 管控平臺方案建設(shè)內(nèi)容

利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實時監(jiān)測車站候車室、檢票口、進站口、出站口、換乘通道等關(guān)鍵區(qū)域的人流密度、排隊長度、通過速度、移動方向、環(huán)境舒適度等數(shù)據(jù)。平臺對車站運行環(huán)境信息的全天候、全區(qū)域?qū)崟r監(jiān)測和感知為車站運營狀態(tài)評判提供數(shù)據(jù)支撐。

4.2 互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共用技術(shù)

管控平臺通過統(tǒng)一規(guī)范的接口，打通了各系統(tǒng)之間的通信壁壘，實現(xiàn)了各系統(tǒng)的互聯(lián)互通，并進行數(shù)據(jù)匯集，將各系統(tǒng)及前端感知信息匯集到管控平臺進行統(tǒng)一管理和開放共享。

4.3 協(xié)同聯(lián)動技術(shù)

通過管控平臺統(tǒng)一各應(yīng)用及外部系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接口，實現(xiàn)車站作業(yè)、列車、人員、設(shè)備、環(huán)境等信息實時匯集和共享，依托信息的實時流轉(zhuǎn)打破信息系統(tǒng)獨立運行造成的人員、設(shè)備各自為戰(zhàn)，實現(xiàn)人員、設(shè)備、環(huán)境的協(xié)同聯(lián)動。

4.4 運營輔助決策技術(shù)

利用人工智能和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對車站日常運營、異常處置和快速應(yīng)急場景進行建模，實現(xiàn)客運車站模型化。在運營中，根據(jù)模型和運營數(shù)據(jù)對車站的運營狀況進行智能化分析、預(yù)測、推演，發(fā)現(xiàn)業(yè)務(wù)瓶頸，依據(jù)評價結(jié)果自動生成作業(yè)、人員、設(shè)備的一體化運用計劃、決策建議和處置方案，實現(xiàn)日常運營的科學(xué)決策和突發(fā)情況的快速處置。

5 結(jié)束語

京張智能客站管控平臺圍繞車站內(nèi)部生產(chǎn)組織和對外旅客服務(wù)，通過環(huán)境智能感知、大數(shù)據(jù)、通信控制技術(shù)的深度融合，構(gòu)建可視、可控、可學(xué)習(xí)的客站數(shù)字化運營管理平臺，實現(xiàn)對站區(qū)全方位、業(yè)務(wù)全過程、人員全崗位生產(chǎn)要素的科學(xué)、高效管理。京張智能客站管控平臺深度融合了旅客服務(wù)、客運管理、客站設(shè)備管理、應(yīng)急管理、集成化展示等系統(tǒng)功能，實現(xiàn)了客運業(yè)務(wù)流程的優(yōu)化再造，體現(xiàn)了集中部署、資源節(jié)約、網(wǎng)絡(luò)共用、系統(tǒng)集成等優(yōu)勢，為全路智能客站管控平臺建設(shè)提供參考。