計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)設(shè)計

陳子豪，鐘德昭，羅 明

（中國鐵路武漢局集團(tuán)有限公司 信息技術(shù)所，武漢 430071）

隨著我國鐵路事業(yè)的飛速發(fā)展，運(yùn)輸調(diào)度已成為鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)的核心工作。鐵路運(yùn)輸調(diào)度生產(chǎn)數(shù)據(jù)量大，計劃臺調(diào)度工作考核指標(biāo)計算邏輯復(fù)雜、計算頻率高，考核工作量十分繁重。為了更好地掌握鐵路運(yùn)輸動態(tài)，評估調(diào)度工作質(zhì)量，挖掘運(yùn)輸潛力，亟需建立一套完善的信息化考核機(jī)制，用于提高考核指標(biāo)的計算效率和質(zhì)量。

本文基于鐵路運(yùn)輸調(diào)度生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)計計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)治理、調(diào)度工作質(zhì)量考核、技術(shù)站作業(yè)效率考核及車流分析等功能，以期為提高調(diào)度工作的信息化水平提供技術(shù)支撐。

1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.1 數(shù)據(jù)層

負(fù)責(zé)存儲和應(yīng)用列車運(yùn)行過程中產(chǎn)生的各種數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)收集、分類、處理及共享。針對不同的數(shù)據(jù)類型分為不同的存儲空間，其中，大量的運(yùn)輸調(diào)度生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲在分布式數(shù)據(jù)庫中；反復(fù)使用的計算數(shù)據(jù)緩存在Redis緩存數(shù)據(jù)庫中；系統(tǒng)運(yùn)行核心數(shù)據(jù)存儲在主從數(shù)據(jù)庫中。

1.2 網(wǎng)絡(luò)層

該層提供多種數(shù)據(jù)資源傳輸方式，如通過HTTP請求方式傳輸考核指標(biāo)計算結(jié)果；通過Redis資源共享方式傳輸運(yùn)輸相關(guān)實時數(shù)據(jù)[1]；通過消息隊列和數(shù)據(jù)共享等方式收集數(shù)據(jù)，并在完成數(shù)據(jù)匯聚和處理之后通過微服務(wù)的方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。

1.3 應(yīng)用層

通過SpreadJS和Spring Boot等技術(shù)實現(xiàn)各模塊的應(yīng)用。其中，用戶權(quán)限管理模塊和數(shù)據(jù)字典管理模塊能夠根據(jù)考核細(xì)則對其進(jìn)行調(diào)整；多個考核指標(biāo)計算模塊和考核報表導(dǎo)出模塊可滿足多種個性化的考核報表需求；通過運(yùn)用車保有量模塊、行車調(diào)度查詢模塊和車流分析模塊，用戶可查看各類運(yùn)輸調(diào)度生產(chǎn)數(shù)據(jù)及其分析結(jié)果。

1.4 訪問層

該層面向調(diào)度工作人員和相關(guān)管理人員，為各級用戶提供訪問和操作界面，包括網(wǎng)頁端和客戶端2種方式。

2 系統(tǒng)功能

計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)功能如圖2所示。

圖2 計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)功能

2.1 數(shù)據(jù)治理

2.1.1 數(shù)據(jù)匯聚

負(fù)責(zé)收集各種調(diào)度相關(guān)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，針對不同數(shù)據(jù)類型和不同的安全級別，分為數(shù)據(jù)庫同步、消息隊列等匯聚方式。

2.1.2 數(shù)據(jù)處理

負(fù)責(zé)將匯聚的數(shù)據(jù)串聯(lián)起來，對運(yùn)行線和確報等關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行串線、綁報及并線處理，得到鐵路局集團(tuán)公司范圍內(nèi)更高維度的運(yùn)行線信息，再通過深入挖掘、自動分析數(shù)據(jù)，為考核指標(biāo)的計算提供依據(jù)。

2.1.3 數(shù)據(jù)字典

用于統(tǒng)一不同數(shù)據(jù)來源中相同含義的字段，定義某項指標(biāo)的擴(kuò)展內(nèi)容和映射關(guān)系，控制各項計算指標(biāo)的考核粒度，將各種生產(chǎn)數(shù)據(jù)有序地組織在一起。

2.2 調(diào)度工作質(zhì)量考核

2.2.1 考核指標(biāo)計算

通過分析大量運(yùn)輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)調(diào)度工作質(zhì)量考核指標(biāo)的自動計算，包括計劃兌現(xiàn)率、分界口交接統(tǒng)計、貨車相關(guān)指標(biāo)和機(jī)車相關(guān)指標(biāo)等，并按照數(shù)據(jù)來源整合計算結(jié)果，提供計算結(jié)果的接口。

2.2.2 考核報表導(dǎo)出

將自動計算的考核指標(biāo)進(jìn)行初步的數(shù)據(jù)匯總，以表格的形式呈現(xiàn)給用戶；用戶可查看每一項考核指標(biāo)的計算詳情，核對計算結(jié)果；此外，可針對不同側(cè)重點(diǎn)，組合數(shù)據(jù)接口，對表格進(jìn)行二次開發(fā)，提供豐富的表格導(dǎo)出功能。

2.2.3 運(yùn)用車保有量

提供實時的運(yùn)用車保有量分析。用戶可查看當(dāng)前計劃臺管轄范圍內(nèi)運(yùn)用車的詳情，同時記錄下每次交班時各計劃臺管轄范圍內(nèi)運(yùn)用車的數(shù)量，作為一項重要的考核指標(biāo)。

2.3 技術(shù)站作業(yè)效率考核

2.3.1 編組站作業(yè)考核

考核各計劃臺管轄范圍內(nèi)主要編組站的作業(yè)效率，對編組站完成的辦理車數(shù)、中時、列車出發(fā)/到達(dá)列數(shù)、編組/解體列數(shù)進(jìn)行評價。

2.3.2 區(qū)段站作業(yè)考核

2.4 車流分析

2.4.1 車流分布

分析每次交班時各計劃臺管轄范圍內(nèi)的車流分布情況，包括計劃臺內(nèi)工作車輛數(shù)、按去向統(tǒng)計的局內(nèi)外移交車輛數(shù)、按車種統(tǒng)計的空車輛數(shù)等[2]。

2.4.2 裝卸車分析

分析每次交班時各計劃臺管轄范圍內(nèi)的貨車裝卸情況，包括按車種、去向統(tǒng)計的裝車輛數(shù)，以及按車種統(tǒng)計的卸車輛數(shù)。

3 主要功能實現(xiàn)

計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核指標(biāo)主要包括分界口交接車列數(shù)、中間站掛車數(shù)、貨車停留時間、運(yùn)用車保有量等，需要結(jié)合列車運(yùn)行圖、確報系統(tǒng)、車號自動識別（AEI，Automatic Equipment Identification）系統(tǒng)、現(xiàn)車系統(tǒng)等核心生產(chǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和考核指標(biāo)計算。

3.1 數(shù)據(jù)處理

3.1.1 綁報

綁報指將運(yùn)行線與確報結(jié)合起來，使運(yùn)行線的每一個站都有對應(yīng)的確報。綁報操作具體分為初始綁報、AEI校正、現(xiàn)車反查及人工綁報。

（1）初始綁報

于2014年和2016年在廣西省采集5個居群的63份樣品（表1），經(jīng)復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院康云講師鑒定為廣西地不容Stephaniakwangsiensis H. S. Lo。轉(zhuǎn)錄組測序用的樣品為新鮮嫩葉，于干冰中冷凍保存。其他樣品在野外采集后用變色硅膠快速干燥。

分別匹配運(yùn)行線的車次、站碼和確報的車次、發(fā)報站碼，得到一組該車次在該站對應(yīng)的確報，根據(jù)列車的到發(fā)時間在一定誤差范圍內(nèi)匹配確報的發(fā)車時間，取發(fā)車時間最晚的確報與該站綁定。

（2）AEI校正

分界口站會設(shè)立AEI設(shè)備對進(jìn)出的列車進(jìn)行識別和記錄。鐵路局集團(tuán)公司管內(nèi)分界口站初始綁報后，需要與AEI數(shù)據(jù)進(jìn)行比對，將AEI數(shù)據(jù)中的車次和到發(fā)時間與運(yùn)行線數(shù)據(jù)匹配，匹配無誤視為正確綁報。

（3）現(xiàn)車查詢

若初始綁報失敗則需要使用現(xiàn)車數(shù)據(jù)反查確報[3]。通過車次、站碼和到發(fā)時間篩選出現(xiàn)車數(shù)據(jù)，隨機(jī)取其中一些車號，再利用車次、站碼和到發(fā)時間查詢確報。分別比較確報的報文車號和現(xiàn)車的車號，如果匹配成功，則認(rèn)為是正確的確報。

（4）人工綁報

通過以上3步，約98%的運(yùn)行線可綁報成功，其余大多因為AEI設(shè)備缺失或調(diào)度員操作不規(guī)范導(dǎo)致無法綁定的數(shù)據(jù)可以通過人工綁報進(jìn)行修正。

3.1.2 并線

并線指將一趟行車在各個計劃臺的運(yùn)行線串聯(lián)起來，并去除其中重復(fù)的站點(diǎn)。按照車次、時間和公共站點(diǎn)判斷各計劃臺內(nèi)運(yùn)行線的先后順序，隨后按排好的順序?qū)⒕€條合并起來，根據(jù)站歸屬計劃臺，對公共站點(diǎn)去重，獲得一趟行車在鐵路局集團(tuán)公司管內(nèi)的完整路線。

3.2 考核指標(biāo)計算

完成數(shù)據(jù)處理后，利用整合之后的運(yùn)行線信息計算各項考核指標(biāo)。各計劃臺按照各自管轄范圍，每計劃臺一天兩班，生成計劃臺考核報表和調(diào)度工作質(zhì)量簡報[4]。調(diào)度工作質(zhì)量考核主要指標(biāo)計算方法如下。

3.2.1 分界口交接車列數(shù)

分界口交接車出入統(tǒng)計反映鐵路局集團(tuán)公司間及國內(nèi)外鐵路間的列車出入情況，可作為統(tǒng)計現(xiàn)有數(shù)、考核列車交接計劃完成情況及運(yùn)輸財務(wù)清算的依據(jù)。統(tǒng)計某一班時間段內(nèi)通過各計劃臺管轄范圍內(nèi)分界口的運(yùn)行線數(shù)，即為分界口交接車列數(shù)。

3.2.2 中間站掛車數(shù)

中間站掛車統(tǒng)計貨車始發(fā)或作業(yè)時掛載車廂的數(shù)量，分為裝車、卸車、卸后裝和中轉(zhuǎn)車，反映車站掛載能力[5]。按照裝車、卸車、卸后裝和中轉(zhuǎn)車分類，分別統(tǒng)計貨車始發(fā)或作業(yè)時掛載車廂的數(shù)量，可計算出中間站掛車數(shù)。

3.2.3 貨車停留時間

貨車停留時間反映運(yùn)用車的貨物作業(yè)停留時間和中轉(zhuǎn)停留時間，可作為檢查、分析、改善車站的運(yùn)輸組織工作，提高貨車使用效率的依據(jù)[6]。按照站點(diǎn)、貨物、作業(yè)方式，分別統(tǒng)計每列貨車停靠和發(fā)車的時間差，計算出停留時間。

3.2.4 運(yùn)用車保有量

統(tǒng)計某一時刻計劃臺管轄范圍內(nèi)在途和在站的運(yùn)用車數(shù)量，可作為日常調(diào)度指揮、編制運(yùn)輸工作計劃、調(diào)整運(yùn)力配置的依據(jù)[7]。

計劃臺調(diào)度工作一天分為2個班次，其中，前一日20：00—當(dāng)日8：00為第1班；當(dāng)日8：00—當(dāng)日20：00為第2班。為保證數(shù)值準(zhǔn)確，設(shè)定每一班的指標(biāo)計算從這一班時間上限開始，到這一班時間下限又一小時結(jié)束，每小時計算一次[8]。例如，今日第1班的指標(biāo)，從昨日的20：00開始計算，每整點(diǎn)計算一次，直到今日的9：00結(jié)束計算。通過SpreadJS插件，結(jié)合考核指標(biāo)計算服務(wù)接口，可以對計劃臺工作簡報作定制化開發(fā)，并以Excel表格的形式導(dǎo)出。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 消息中間件

鐵路運(yùn)輸調(diào)度相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)具有變化頻率高的特點(diǎn)，傳統(tǒng)多級數(shù)據(jù)庫同步的方式難以滿足計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)對數(shù)據(jù)實時性的要求。本文基于Kafka消息中間件，匯聚各生產(chǎn)系統(tǒng)底層消息隊列（MQ，Message Queue）消息，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)變動的秒級響應(yīng)[9]。半結(jié)構(gòu)化的各類MQ消息無法直接用于考核指標(biāo)計算，計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)將其解析并匯入運(yùn)輸調(diào)度數(shù)據(jù)倉庫，避免出現(xiàn)因為數(shù)據(jù)更新滯后而導(dǎo)致計算指標(biāo)與實際不符的問題。

4.2 多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合

計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核的數(shù)據(jù)源于多個生產(chǎn)系統(tǒng)，這些系統(tǒng)之間存在一定的數(shù)據(jù)壁壘，因此需要通過多源異構(gòu)數(shù)據(jù)整合技術(shù)將各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)有序地組織在一起。計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)分析各類生產(chǎn)數(shù)據(jù)之間的內(nèi)在聯(lián)系，建立對應(yīng)的時間、空間和狀態(tài)等特征索引，實現(xiàn)運(yùn)行線和確報數(shù)據(jù)的整合，將考核指標(biāo)的粒度細(xì)化到每一個站，解決數(shù)據(jù)結(jié)合不緊密的問題。

4.3 內(nèi)存數(shù)據(jù)庫

現(xiàn)有計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核指標(biāo)由人工計算得到，僅有一份最終結(jié)果，無法查看考核明細(xì)。計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)將考核指標(biāo)計算產(chǎn)生的中間結(jié)果緩存在Redis內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，提供分布式考核算法服務(wù)，可供用戶查看任意指標(biāo)的計算過程，實現(xiàn)考核指標(biāo)的公開透明，解決考核明細(xì)不詳盡的問題[10]。

5 結(jié)束語

本文基于計劃臺行車調(diào)度生產(chǎn)數(shù)據(jù)，設(shè)計計劃臺調(diào)度工作質(zhì)量考核系統(tǒng)。通過建立相關(guān)數(shù)據(jù)倉庫，匯總分析各項生產(chǎn)指標(biāo)，實現(xiàn)調(diào)度工作質(zhì)量分析考核的自動化。目前，該系統(tǒng)已投入使用，考核準(zhǔn)確率可以達(dá)到99%，大幅減少了統(tǒng)計人員的工作量，促進(jìn)調(diào)度工作質(zhì)量的不斷提升，提高了調(diào)度的信息化水平。下一步將繼續(xù)探索生產(chǎn)數(shù)據(jù)的規(guī)律，深度挖掘數(shù)據(jù)價值，為調(diào)度決策提供更有力的支撐。