CN110222990A - 一种基于车流推算的列车全程调度方法及系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于车流推算的列车全程调度方法及系统。本发明基于号码制逐列车推算，综合车站现车库、车站阶段计划、路局班计划等数据，通过推演获得各时刻列车编组及位置实现。通过这种高质量的综合运输计划，紧密衔接上下游企业托运方选择最高效的运行线进行各运输环节，压缩中停时，减少浪费从而提高运输效率。本发明的系统中，利用业务流程再造实现信息充分共享，优化了作业流程，提高了现场作业效率。该系统中还包括直观显示运输动态、绩效指标、问题预警的执行调度单元，聚集所有运输作业参与者共同努力，能够准确兑现运输计划，提高运输质量。
Description
技术领域
本发明涉及列车货运领域，尤其涉及一种基于车流推算的列车全程调度方法及系统。
背景技术
运输调度是铁路日常运输组织的指挥中枢，担负着组织客货运输、保障运输安全、提高运输效率、保证运输质量的重要责任。
但是，现有的调度管理系统是基于既有运输组织和调度管理模式，以及独立调度台的理念进行设计开发的，其存在日（班）计划分散编制、列车开行计划准确性不高、列车工作计划与货运工作计划和机车工作计划结合不紧、列车到达信息不完整、统计考核功能不完善、各调度工种间人工方式交互信息较多、重复作业现象突出等问题，列车、车辆、机车、货物等信息间达不到紧密关联,内部缺失对应关系,共享困难,无法实现信息流与列车流、物流的同步等问题。已逐渐不能适应货运组织改革和调度指挥要求。
发明内容
为了解决现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于车流推算的列车全程调度方法及系统，通过对车流的准确预测实现了高效的智能调度，能够实现自动的班计划编制保证计划兑现率。
首先，为实现上述目的，提出一种基于车流推算的列车全程调度方法，其中，步骤包括：第一步，接收托运方运输需求，根据该运输需求选择至少一条运行线，其中，所述每一条运行线中均匹配有所述运输需求中的全部站点；第二步，综合全部托运方的各运输需求，预排运输计划，根据所述预排的运输计划，确定所述运行线始发时刻以及到达计划；第三步，根据到达计划推算编组站各时段现车；第四步，根据各时段现车，推算装卸作业计划、取送调车计划以及出发列车计划；根据推算出的时段提示执行作业，而后在装卸作业完成后改变编组站现车装载状态，在确定取送调车计划后按照该取送调车计划改变编组站现车分布，在列车出发后在各阶段现车中排除该列车；第五步，实时根据第四步中所排除的列车更新所述各时段现车并提示执行作业，直至完成所述运输需求。
可选的，上述基于车流推算的列车全程调度方法，其中，所述第三步中，具体基于号码制车流推算模型与数据清洗技术，根据到达计划逐列车进行推算以获得编组站各时段现车；其步骤包括：步骤301，获取车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，获取预先收集的区域车流情况与时刻的对应关系，其中，所述区域车流情况包含该区域中列车、车辆、机车的数量和全部状态；步骤302，根据所述车站阶段计划、路局班计划，以号码制形式推算计划截止时刻的车流情况，以实现短期推算；步骤303，根据月、日对应的车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，确定推算期间装车情况，根据图定旅速，推算预测期内各技术站到达车流情况；步骤304，根据所预测的到达车流情况，推算目标时间的车流分布情况，以实现中长期推算，获得本阶段的车流推算数据及其对应的现车。
可选的，上述基于车流推算的列车全程调度方法，其中，所述号码制车流推算模型具体包括：获取当前现车数据，根据到达计划推算未来到达车流，根据出发列车计划推算未来出发车流，根据装卸作业计划推算未来车流状态变化，从而得到未来某时刻的现车流；在步骤301至步骤304的推算过程中始终重复上一步骤，直至获得编组站各时段现车。
可选的，上述基于车流推算的列车全程调度方法，其中，所述第一步中，托运方运输需求来自国铁、水运、汽车的集疏运端的信息接口，其具体包括以下信息：货运作业信息，包括该货物的装卸作业信息和全部票据信息；装载货物信息，包括该货物的描述信息、始发站、终到站、中转站、品名、载重、收货人消息；沿途解编信息，包括该货物在沿途技术站到解编发的消息；维表，包括基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的时间、区域、技术站和货运方所建立的查询和统计索引信息，该查询和统计索引信息用于调取相应的货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息。
同时，为实现上述目的，本发明还提出一种基于车流推算的列车全程调度系统，其中，包括：信息接口，其用于接收托运方运输需求；运行线选择单元，其连接所述信息接口，用于读取所述运输需求，根据该运输需求选择至少一条运行线，其中，所述每一条运行线中均匹配有所述运输需求中的全部站点；计划计算单元，其同时连接所述信息接口以及所述运行线选择单元，用于综合所述信息接口所接收的全部托运方的全部运输需求，预排运输计划，根据所述预排的运输计划，确定所述运行线始发时刻以及到达计划；现车推算单元，其连接所述计划计算单元，用于根据所述到达计划推算编组站各时段现车；执行调度单元，其连接所述现车推算单元以及所述计划计算单元，用于根据各时段现车，推算装卸作业计划、取送调车计划以及出发列车计划；根据推算出的时段输出执行作业提示，而后在装卸作业完成后改变编组站现车装载状态，在确定取送调车计划后按照该取送调车计划改变编组站现车分布，在列车出发后在各阶段现车中排除该列车；更新单元，其连接所述执行调度单元，用于实时根据所述执行调度单元所排除的列车更新所述各时段现车并提示执行作业，直至完成所述运输需求；提示执行终端，包括分别对应不同作业者的多个，其分别与所述执行调度单元之间有线连接或无线连接，用于根据所述执行调度单元所输出的执行作业提示通知其所对应的作业者。
可选的，上述基于车流推算的列车全程调度系统，其中，所述现车推算单元中，具体基于号码制车流推算模型与数据清洗技术，根据到达计划逐列车进行推算以获得编组站各时段现车。其中，所述号码制车流推算模型具体用于执行以下步骤：在当前现车数据变化时，获取最新的当前现车数据，根据到达计划推算未来到达车流，根据出发列车计划推算未来出发车流，根据装卸作业计划推算未来车流状态变化，从而计算得到未来某时刻的现车流。所述现车推算单元具体包括有顺次连接的以下模块：计划获取单元，其连接所述计划计算单元，用于从所述计划计算单元获取车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，获取预先收集的区域车流情况与时刻的对应关系，其中，所述区域车流情况包含该区域中列车、车辆、机车的数量和全部状态；短期推算单元，用于根据所述车站阶段计划、路局班计划，以号码制形式推算计划截止时刻的车流情况；车流推算单元，用于根据月、日对应的车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，确定推算期间装车情况，根据图定旅速，推算预测期内各技术站到达车流情况；现车推算输出单元，用于根据所预测的到达车流情况，推算目标时间的车流分布情况，以实现中长期推算，输出本阶段的车流推算数据及其对应的现车。
可选的，上述基于车流推算的列车全程调度系统，其中，所述信息接口包括有分别对应于国铁、水运、汽车的集疏运端的信息接口。
可选的，上述基于车流推算的列车全程调度系统，其中，所述信息接口包括有或连接有存储单元，其用于存储并能够被读取出以下信息：货运作业信息，包括该货物的装卸作业信息和全部票据信息；装载货物信息，包括该货物的描述信息、始发站、终到站、中转站、品名、载重、收货人消息；沿途解编信息，包括该货物在沿途技术站到解编发的消息。所述存储单元中还生成有维表，所述维表中包括有：基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的时间信息所建立的时间维度的查询和统计索引信息、基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的区域信息所建立的区域维度的查询和统计索引信息、基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的技术站信息所建立的技术站维度的查询和统计索引信息、以及基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的货运方信息所建立的货运维度的查询和统计索引信息。
有益效果
本发明基于号码制逐列车推算，综合车站现车库、车站阶段计划、路局班计划等数据，通过推演获得各时刻列车编组及位置实现。通过这种高质量的综合运输计划，紧密衔接上下游企业托运方选择最高效的运行线进行各运输环节，压缩中停时，减少浪费从而提高运输效率。本发明的系统中，利用业务流程再造实现信息充分共享，优化了作业流程，提高了现场作业效率。该系统中还包括直观显示运输动态、绩效指标、问题预警的执行调度单元，聚集所有运输作业参与者共同努力，能够准确兑现运输计划，提高运输质量。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，并与本发明的实施例一起，用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为根据本发明的基于车流推算的列车全程调度方法的整体结构示意图；
图2为根据本发明系统中现车推算单元与执行调度单元之间交互控制的过程框图；
图3为本发明的调度方法中根据到达计划推算编组站各时段现车的具体步骤流程图；
图4为根据本发明的基于车流推算的列车全程调度系统中信息接口交互方式的示意图；
图5为本发明的调度系统所利用的应用软件架构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
图1为根据本发明的一种基于车流推算的列车全程调度方法，其步骤包括：
第一步，接收托运方运输需求，根据该运输需求选择至少一条运行线，其中，所述每一条运行线中均匹配有所述运输需求中的全部站点；
第二步，综合全部托运方的各运输需求，预排运输计划，根据所述预排的运输计划，确定所述运行线始发时刻以及到达计划；
第三步，根据到达计划推算编组站各时段现车；
第四步，根据各时段现车，推算装卸作业计划、取送调车计划以及出发列车计划；根据推算出的时段提示执行作业，而后在装卸作业完成后改变编组站现车装载状态，在确定取送调车计划后按照该取送调车计划改变编组站现车分布，在列车出发后在各阶段现车中排除该列车；
第五步，实时根据第四步中所排除的列车更新所述各时段现车并提示执行作业，直至完成所述运输需求。
其该方法基于一种智能的综合调度系统，该系统通过大数据分析，根据客户订单可按照区域别、用户别、品类别去完成门到门全运输指挥；结合气象、环境、基础设施等监测数据做安全调度指挥。实现一票核收、分段计费的 “电子运单一票制”。对车站现场业务进行原子化剥离，统一用户、统一入口，车站作业不再局限于岗位、工种，按需灵活配置，避免现场信息重复采集，实现部分车站无人化。实时采集列车运行状态信息、列车编组信息、现车信息、货运信息、施工信息、机车信息、乘务信息，融合构建综合运行图，利用北斗及GIS技术，实时定位，实时监控，实现货物全程追踪。
本发明的调度过程中，将列车编组（车辆）、机车、乘务员、货物和运行线绑定，实现货物的连续追踪；将货票、装卸作业、列车、交付作业按业务流程绑定，实现货运从承运到交付的连续展现。实时掌握列车编组及货票信息，实时掌握列车轨迹及在站作业情况，实时掌握担当机车及乘务人员信息，实时掌握车底运用及技术履历，实时掌握货物装车、取送及编组作业信息，实时掌握接触网网压及线路状态，实时掌握机班超劳预警及施工冲突情况，为运输管理人员决策进行有效支撑。
具体而言，该智能调度系统中，采取领域驱动设计（DDD）方法，将运输组织全过程作为一个领域，在充分了解现有应用系统功能、用户业务需求和相关规章要求的前提下，设计了业务数据和业务逻辑一体的“充血”领域模型，并基于该领域模型构建微服务架构的应用系统，使系统具备了企业级的、基于数据管理的应用系统的能力。并且，其还利用大数据处理技术，将从不同设备、系统采集的数据进行清洗转换，形成完整准确的动态现车库。以此为基础，通过号码制车流推算，本发明能够实现阶段内任意时刻的精确车流预测。通过建立全生命周期的列车、机车、货车数据模型，本发明还实现了历史数据的分类处理，为智能计划和智能分析奠定了基础。本发明中对车流、运行线、机车、车辆计划进行同步编制，能够进一步使运力资源综合规划、运输计划整体优化成为可能。尤其，本发明按照“流-线-机-辆”综合计划的思路，利用行业智能决策技术，设计了基于遗传算法的计划自动编制和优化算法，使计算机自动编制计划成为可能，为不断优化计划、提高运输效率开拓了广泛的空间。同时由于自动编制计划是基于运力资源的精确分配实现的，客观上也提高了计划的可行性，保证了计划兑现率。
在一种实现方式下，考虑到铁路处于“生产-运输-使用”的中间环节，其作业效率很大程度上取决于供应链上下游企业的衔接和配合。运输调度管控一体化，调度工作融合集中，业务灵活配置，减少协作故障，增加生产安全性，保证时效。我们提出的“全程调度”概念，就是倡导从全供应链的角度掌握货物装车、运输、卸车的全过程。其核心思想是通过高质量的运输计划贯通上下游的生产计划，使其与装车计划、卸车计划紧密衔接，从而减少机车、车辆等待时间。同时，通过充分的信息共享，使现场运输绩效、作业中发现的问题和风险充分暴露，以便各级调度及时采取规避或补救措施，避免造成更大的损失。基于这一思路本发明的系统中设计有图4所示的信息接口包括有或连接有存储单元，其用于存储并能够被读取出以下信息：
货运作业信息，包括该货物的装卸作业信息和全部票据信息；
装载货物信息，包括该货物的描述信息、始发站、终到站、中转站、品名、载重、收货人消息；
沿途解编信息，包括该货物在沿途技术站到解编发的消息；
所述存储单元中还生成有维表。所述维表根据常用的统计查询维度，组织一系列外围索引库，形成星型结构的数据集市，作为动态绩效指标计算、运输统计分析的基础，以达到事半功倍的效果。所述的维表中包括有：基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的时间信息所建立的时间维度的查询和统计索引信息、基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的区域信息所建立的区域维度的查询和统计索引信息、基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的技术站信息所建立的技术站维度的查询和统计索引信息、以及基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的货运方信息所建立的货运维度的查询和统计索引信息。
获取上述信息后为进行车流推算需要将其及其控制、执行信息编码化。具体而言，就是利用图2所示的方式，基于号码制逐车（列）进行推算。该算法基于车站现车库、车站阶段计划、路局班计划等数据，通过推演各时刻列车编组及位置实现本阶段的车流推算。该算法经在太原、广铁等局试用检验，完全可以达到指导运输生产的要求。
具体而言，基于号码制车流推算模型与数据清洗技术，根据到达计划逐列车进行推算以获得编组站各时段现车；其步骤包括：
步骤301，获取车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，获取预先收集的区域车流情况与时刻的对应关系，其中，所述区域车流情况包含该区域中列车、车辆、机车的数量和全部状态；
步骤302，根据所述车站阶段计划、路局班计划，以号码制形式推算计划截止时刻的车流情况，以实现短期推算；
步骤303，根据月、日对应的车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，确定推算期间装车情况，根据图定旅速，推算预测期内各技术站到达车流情况；
步骤304，根据所预测的到达车流情况，推算目标时间的车流分布情况，以实现中长期推算，获得本阶段的车流推算数据及其对应的现车；而后根据各时段现车，推算装卸作业计划、取送调车计划以及出发列车计划；根据推算出的时段提示执行作业，而后在装卸作业完成后改变编组站现车装载状态，在确定取送调车计划后按照该取送调车计划改变编组站现车分布，在列车出发后在各阶段现车中排除该列车。
其中所利用的号码制车流推算模型具体包括：获取当前现车数据，根据到达计划推算未来到达车流，根据出发列车计划推算未来出发车流，根据装卸作业计划推算未来车流状态变化，从而得到未来某时刻的现车流。该模型在步骤301至步骤304的推算过程中始终保持执行，直至获得编组站各时段现车。
对应于上述方法，本发明所建立的基于车流推算的列车全程调度系统，其包括：
信息接口，其用于接收图4所示分别对应于国铁、水运、汽车的集疏运端的信息接口的托运方运输需求；
运行线选择单元，其连接所述信息接口，用于读取所述运输需求，通常由营销人员根据客户运输需求人工选取。运行线选定后，应用系统根据预排的运行计划，自动推荐可用的机车、车辆。其中，机车涉及到交路、回送等问题，相对比较复杂。运行线选择单元中选择至少一条运行线，其所选中的每一条运行线中均保证匹配有所述运输需求中的全部站点；
计划计算单元，其同时连接所述信息接口以及所述运行线选择单元，用于综合所述信息接口所接收的全部托运方的全部运输需求，预排运输计划，根据所述预排的运输计划，确定所述运行线始发时刻以及到达计划；该计划中集成有车流、运行线、机车运用、车辆运用计划，是智能调度系统最核心的技术内核。该综合计划自动编制所依据的目标包括：保证蒙华具备一定的运营调度自主权，也就是说，在基本图上，铁总为蒙华预留一定比例的、固定的运行线，可供蒙华自行支配；在本日装车任务（运货五）已经明确，车流推算、运力分布等信息已经充分掌握的基础上，根据运输需求，从编制计划中选择指导车次、运行线，配置机车、车辆、乘务员，并安排机车运用计划、车辆检修计划，并进行整体优化的综合过程。
具体而言，上述综合计划的自动编制需经过以下的四个步骤：
步骤a，任务自动识别：针对上一阶段已安排，晚点未到站的列车、日（班）计划或行调计划下达的本阶段到达的列车、计划调度安排重点列车、重点编挂车辆、上一阶段已安排但晚点未发出的列车、计划在一小时内到站且满足在站作业时间标准的直通列车以及按车流接续时间标准推算出的满轴始发列车（含编组计划调整和车流径路调整的列车）进行任务的识别。
步骤b，资源自动配置：根据到达列车的车次，自动匹配发报时间最新的预确报。根据站调到发线运用计划，自动判断各场接车能力。根据货车车次的列车和经验参数，自动识别为终到列车、直通列车。根据直通列车的编组内容，自动判断出发运行方向；根据出发运行方向的牵引定数要求，自动判断是否需要补轴或减轴。自动识别到达机车的配属段、车型和车号。根据施工和天窗计划，自动标记资源约束。根据路局日（班）计划的列车开行和编组要求，自动为出发列车指定路局日（班）计划中的车次。根据路局下达的车流调整计划，自动变更出发列车的发车方向和编组要求。根据机车接续时间标准，自动为具备发车条件的列车落实机车来源。根据运行图，自动为有机车来源保障的列车指定发车时分。根据站调反馈的车站阶段计划，自动调整出发列车开车时分。自动更新车流、机车推算结果，自动向路局上报列车出发计划（实际编组内容及实际机车使用）。
步骤c，方案自动调整，具体包括：列车已到站或已经办理接车手续，该次列车的到达计划不再自动调整；根据行调下达的列车调整计划，自动调整未到站列车的到达时分；根据总调人工修改的列车接车场别、列车类型，自动调整后续到达列车计划安排；根据调车作业计划执行进度，自动将作业晚点造成的到发线占用延长纳入后续到达列车计划安排；根据取消施工、天窗的命令，自动重新分配到发线、分配出发列车开车时间；根据计划调下达的车流调整计划，自动变更出发列车的发车方向和编组要求；根据行调下达的列车出发计划，自动识别路局确认开行的出发列车；根据总调人工调整的开车顺序，自动重新计算出发列车的机车来源；根据总调人工调整的开车顺序，自动为出发列车重新计算发车时分；根据调车作业计划执行进度，自动将作业晚点造成的到发线占用延长纳入后续出发列车计划安排。
步骤d，计划协同编制。其由后续的现车推算单元实现。所述现车推算单元连接所述计划计算单元，用于根据所述到达计划推算编组站各时段现车。考虑到技术的局限性，自动生成的计划仍需要人工干预、调整、确认，才能保证计划真正满足现场实际作业的需要。这个人工干预过程，需要计划调、机调、区域调（车站调度）等工种协同完成，计算机仅在计划提交时，对方案的合规性进行逻辑检查，使用的算法与计划制动编制的算法相同。
此外，上述的系统中还包括有：
执行调度单元。其连接所述现车推算单元以及所述计划计算单元，用于根据各时段现车，推算装卸作业计划、取送调车计划以及出发列车计划；根据推算出的时段输出执行作业提示，而后在装卸作业完成后改变编组站现车装载状态，在确定取送调车计划后按照该取送调车计划改变编组站现车分布，在列车出发后在各阶段现车中排除该列车；
更新单元，其连接所述执行调度单元，用于实时根据所述执行调度单元所排除的列车更新所述各时段现车并提示执行作业，直至完成所述运输需求；
提示执行终端，包括分别对应不同作业者的多个，其分别与所述执行调度单元之间有线连接或无线连接，用于根据所述执行调度单元所输出的执行作业提示通知其所对应的作业者。
由此，本发明能够通过上述终端和接口与系统进行各类信息的交互，实现企业货车车辆动态追踪、轨迹查看、车辆实时分布、车辆状态全过程监控、智能决策分析、装卸车统计、车辆周转统计、车辆租用管理、车辆检修管理等功能。通过集群部署、数字证书访问等方式，使系统具有高并发、高安全、高可用等技术优势，实现货车精细化管理，加速车辆周转，提高使用效率，保证运输安全。其中对于数据、信息的更新过程可参考图3。
应用中，需要基于上述系统在铁路调度部门设立货调、计划调（分集运端计划调和疏运端计划调）、机调、辆调，以及行调、供电、电调、工务等岗位。其中的业务模块说明如下：
1.通用功能。不专属于某一特定岗位的共享。
a)显示车流动态及车流推算。以“车流看板”的形式，显示车站、区间、专用线、上下游企业阶段内任一时刻的车流动态。
b)显示班计划及实绩。以图（综合计划作业图标）、表两种方式显示综合班计划内容。班计划内容包括装车任务（运货五）、装车计划、取车计划、运输计划（主要站到发时刻）、送车计划、卸车计划、机车/车辆运用计划（沿途牵引机车车辆）等所有相关内容。
c)显示指标动态。实时计算并显示运输指标及主要统计数据。
d)问题看板。显示重点运输事项、运行揭示、施工命令、问题预警等运输生产相关的重要事项。
2.货调模块。负责与营销部门衔接货运计划、组织装卸车、审批施工计划、签发运行揭示、施工调度命令等。
a)运力资源预订。提供给营销人员的、用于支撑货运营销服务的运力资源（运行线、机车、车辆等）预订功能。
b)货运计划核对修改。每日15点前，与货运营销部门确认次日装车任务，可就不符内容适当修改，并下达给计划调。次日装车任务按运货五的形式展示、编辑。
c)与供应链上下游企业共同确定装卸车计划并掌握装卸车动态实绩进度。上下游企业装卸计划和实绩信息通过经营管理平台提供，运输组织平台需提供各企业的装车计划、实绩查看及编辑功能（编辑功能用于在接口不具备或不完善时补录修改装卸车计划）。装卸实绩除通过经营管理平台接口外，也支持通过自动采集设备或助场监装卸货运员报点等方式获得。
3.计划调模块。负责编制“流—线—机—辆”集成的综合运输计划，组织监控计划执行并适时调整。包括集运计划和疏运计划两种类型，集运计划重点负责车流组织，疏运计划重点负责空车回送。
a)列车工作计划自动编制。实现“流—线—机—辆”集成的列车工作计划自动编制。
b)列车工作计划协同修改及管理。通过对话交互方式实现与机辆调、区域调等岗位的协同计划调整；将确认后的计划下达给相关岗位；接收作业报点自动绘制实绩图；动态计算并展示运输绩效指标。
c)计划日常调整。包括：
i.列车接续。提供直通车接续功能，用于应对异常情况。
ii.装卸配空和列车甩挂。根据运货五为中间站手工配空车并编制甩挂计划的功能。
iii.小运转开行组织。
iv.保留车。指定列车保留/解保。
d)行车重点事项、特调通知单、异常标注。接收行车重点事项、特调通知单，具备查看功能，并可在图上标记状态。标记状态也包括车辆甩挂、故障预警、晚点、施工等异常事件（人工标注为主，可考虑自动标注）。
e)分界口。实现分界口车流统计及预测，并按要求形成相关统计报表。
f)监控考核。提供计划完成实绩和作业状态、问题预警等展示界面。
g)车流推算预测。提供全班任意时刻的车流展示功能。其中点前车流通过回溯获得，点后车流通过推算获得。
h)数据维护和交换接口。包括：
i.基本图数据导入、编辑和管理。
ii.T/D结合数据交换。
iii.与邻台、邻线的数据交换。
iv.径路、分界口等基础数据维护。
4.机调：负责协调机辆段，组织机车运用、检修、出入段、机列衔接、乘务员超劳，车辆技检、扣修、回送、检修等，协助安全调度应急指挥。
a)机车工作计划展示及手工调整。
b)自动绘制机车周转图实绩。
c)机车运用—整备—检修安排。按列表方式，显示所有机车的运用状态及时间安排。运用机车包括担当车次、始发站、始发时间、终到站、终到时间、当前位置等。整备机车包括所在站、到站时间、入段时间、预计出段时间、计划担当列车车次、始发时间等等。检修机车包括所在位置、检修时间、预计修竣时间等。
d)机车出入段。以图/表方式显示机车担当列车的到发时间及入段、整备、出段时间等。
e)机调分析。
5.辆调。负责协调机辆段，组织车辆扣修、回送、检修等。
a)车辆技术状态。显示所有运用车辆所在位置、下次技检作业站、预计技检时间、是否需要扣修、有无异常情况（如车辆“微热”）等内容。
b)车辆扣修及回送。列出所有非运用车辆（扣修、回送、检修等）的位置、状态及预计修竣时间。
上述系统为满足铁路运输需求和货物列车的统一协调匹配，制定了合理运输计划以及机车、车辆运用计划，能够确保运力、运量高效匹配，保障货源货流与运输能力紧密结合。该智能调度管理系统的总体目标是实现以铁路运输日常调度指挥工作为核心，以货物运输需求为核心驱动，以运输计划为依据，以列车工作、货运工作、机车工作、日计划及班计划调整、调度命令、车流推算和数据统计为主要内容的生产运输调度系统。系统采用先进的计算机技术，统一的技术规范，结合运输调度业务实际，为用户提供了风格一致，操作一致的业务功能。智能调度管理系统贯彻铁总统一列车运行线ID机制，建立调度计划平台，支撑实现各专业调度以及调度台间计划的协同编制、自动交接和实时透明；并且能够自动推算路网车流，实时监控各区段能力限制，实现计划运行线的自动编制、自动调整；又可按阶段对待发、待装、待卸、空车等货车状态进行分类，自动汇总货运站作业车情况，推算车站空车需求，及时编制配空计划，实时反馈给相关岗位；同时实现了机车工作计划随列车工作计划同步编制，机车实际周转图自动生成；此外对机车历史运行轨迹及状态转换的可追溯，具备查询、统计功能。其具体应用软件架构如图5所示。
其中的货运计划管理是为保证完成货物运输计划的各项指标和各类参考因素，将客户的运量需求进行合理分配和审批，从而保证货源货流与运输能力紧密结合，提高计划执行的兑现率。列车编组计划根据订单信息形成货源，根据径路信息形成货流，根据当前和历史的货源货流，预测月度的货源货流。根据货源货流推算月度货物运输方案和技术计划。列车编组计划与列车运行图有密切的联系，它是编制列车运行图的基础，是计划型运输组织工作的前提，同时也是确定货运设备、货运机车车辆修造计划及货运运营支出计划的重要依据。编制货物运输计划是为了更好地挖掘运输潜力、组织货物均衡运输、提高货运服务质量、保证货物安全、迅速、准确、便利地运行。
技术计划管理通过分析接口站的重空车流、主要车站指标和货运指标等，制定蒙华铁路整体的使用车、卸空车、运用车、周时、中时、停时、重车公里、空车公里、旅速、空率、重周距、中距、全周距、装卸率、工作量、管内周时、移交周时、空车周时等各月度货运指标计划，及主要车站的装车数、卸车数、发送量、静载重、停时等月度车站指标计划。
智能调度系统将重点解决调度作业全过程信息共享的问题，实现信息在各工种业务系统间有序而高效的交换，并构建完整工作计划，根据相关工种信息提供相应的实时指标统计，为调度员计划编制提供决策支持。
建立基本计划数据导入接口模型，执行目标计划的生产作业调度命令生成模型；向控制层行车控制系统发布控制命令模型。
建立智能化计划编制和管理服务模型，包括自动编制、调整和计划发布、执行反馈等功能，主要包括列车运行阶段计划、施工计划、车站作业计划。
建立完整的调度监督信息显示和发布服务模型，包括各类信息的展示界面和发布服务。其中展示界面应充分体现集成数据的关联性，具备一定的数据挖掘功能。
建立调度命令管理服务模型，包括调度命令的生成、发送、签收、打印、查询、命令执行的监控，特别是应与施工作业管理结合，实现调度命令辅助生成，并自动生成机务的运行揭示命令。
建立货运单据管理服务模型，对货运作业过程进行全过程控制，针对计划、承运、装车、卸车及交付过程中所包含的相关作业及人员要素进行数据及流程管理。
编制施工计划。根据批复的月度施工维修计划、提报的次日工务、电务维修计划，结合供电调度提供的次日供电维修计划，编制日综合维修计划；与列调台协商综合维修计划，确定施工维修计划的次日实施计划。
编制车站作业计划。根据班计划、阶段计划编制本站阶段作业计划；编制调车计划，包括摘挂、取送等；编制装卸计划，装卸计划应建立在与上下游企业充分信息共享的基础上，准确掌握各装卸机具状态和使用计划，精确安排到作业股道和开始、结束时间。
运输动态监控。主要监控行车调监信息（车站信号设备状态显示、列车运行位置及车次号显示，实现列车跟踪信息可视化）、施工作业过程、供电情况和车站作业情况。在该信息展示的基础上，通过与各项预设的阈值进行比较，发现各类影响安全或运输计划兑现的隐患，对相关人员进行预警。
查看运输动态。以运行图为入口，展示列车、施工、供电、车站的作业状况，提供可视化服务。
编制机车工作计划。包括对自动生成的机车工作计划进行确认和协同修改等功能。
编制车辆运用计划。根据日班计划、阶段调整计划以及实时运用车辆状况，编制车辆运用计划。
实现货运计划、编组计划、技术计划、调度命令、现车、确报、运行图等运输内容的现场复示，为运输管理人员提供实时分析、统计功能，宏观分析运输组织情况，微观了解所有运输组织细节，实时发现运输组织过程中存在的问题。
将不同调度台同一列车的运行线进行串接，将列车编组（车辆）、机车、乘务员、货物和运行线绑定，实现货物的连续追踪；将货票、装卸作业、列车、交付作业按业务流程绑定，实现货运从承运到交付的连续展现。以列车为主线与车辆、货物、机车、机车乘务员等信息构成有机整体，构造综合运行图展示，实时掌握列车编组及货票信息，实时掌握列车轨迹及在站作业情况，实时掌握担当机车及乘务人员信息，实时掌握车底运用及技术履历，实时掌握货物装车、取送及编组作业信息，实时掌握接触网网压及线路状态，实时掌握机班超劳预警及施工冲突情况，为运输管理人员决策进行有效支撑。
实现基本图、日班计划、阶段计划的一体化编制，实现货运工作计划、机车工作计划、列车工作计划的有机结合，实现开车计划、运行计划的高水平兑现，确保实现按计划行车，真正发挥计划对运输组织工作的整体牵动作用。
实现涵盖铁路运输各主要业务环节的数据采集和统计分析，提供生产指标计算和统计报表生成服务，并按业务流程对数据进行有机地整合，实现运输信息的高度集成。
该应用运行所依赖的环境，包括：
1、底层物理设备。包括服务器、存储、网络、信息安全设备等，其型号、接口仅和虚拟化层、Oracle数据库有关，与应用和上层实施无关。
2、虚拟化层。提供硬件虚拟化服务，以便于管理硬件设备，同时隔离硬件设备对上层服务的影响。
3、结构化数据库（Oracle）。建议采用Oracle12以上版本，利用其多Instance特性更好地支持云计算架构，提升应用性能。
4、容器运行时（PaaS）。利用Kubernetes（K8s）、Pivotal Clound Foundry（PCF）等主流PaaS平台，为基于微服务架构的应用提供容器运行时，使之具备自动化应用生命周期管理和水平扩展能力。
5、非结构化数据库（Mango）。提供图像、视频、文档等非结构化数据的存储能力。
6、第三方服务组件。包括LDAP、Redis、RabbitMQ，为应用提供目录访问、键-值数据缓存、消息通信等服务。
7、Spring Cloud微服务组件。包括Eureka、Ribbon、Hystrix、Zuul等，为微服务应用提供服务注册与访问、负载均衡、服务熔断、服务网管等服务。选择独立的Spring Cloud组件作为微服务中间件，是应用可以摆脱对K8s、PCF等具体PaaS平台的束缚，具有良好的可移植性。
技术架构的应用层描述了应用的开发环境和基本架构，包括：
1、中、后台服务组件。中、后台服务组件都是运行在服务器端的Java微服务应用，两者本身并无严格的界限。从逻辑角度，后台应用更依赖于底层数据库、大数据平台等基础设施，而中台应用是纯业务逻辑，和底层基础设施无关。本系统采取Java而非Node.js作为中台开发语言，主要是出于团队的技术特长和取向。
2、前端框架。前端基于Facebook的React框架，并使用了dva框架和Ant Design控件库来简化开发。前后台通信根据不同场景使用了Fetch和Web Socket两种技术，以JSON对象交换数据。
综上，本系统利用号码制车流推算模型与数据清洗技术，预测车流在路网上未来的分布状态，同时构建了基于大数据处理技术的并行计算架构。实现了实时的车流推算与处理、定时的空车调配、车流径路的微服务调用、车辆未来位置查询、卸车站和限制区段（技术站）以及分界口的能力维护和预警等方面功能，系统可以更加准确地预测未来路网车流分布，为调度部门制定有效的车流调整方案提供支撑。收集某一时刻推算区域车流情况（含列车、车辆、机车）及相关作业计划。根据相关计划，以号码制形式推算计划截止时刻的车流情况（短期推算）。根据月、日货运计划，确定推算期间装车情况，根据图定旅速，推算预测期内各技术站到达车流情况。根据所预测的到达车流情况，推算目标时间的车流分布情况（中长期推算）。
其中所应用的号码制车流推算方法，从当前现在车出发，通过到达计划推算未来到达车流，通过出发计划推算未来出发车流，通过装卸计划推算未来车流状态变化，从而得到未来某时刻的现在车流。通过不断重复这个过程，实现精确的车流推算。该算法仅能用于一个班内的车流推算，并且越近时间段内的推算结果越准确，当推算时间较长时，因到达车流变化、装卸作业的不确定性等原因，将导致推算结果误差不断放大。这种情况符合调度的实际作业习惯，决定了计划的过程是一个迭代的、增量的过程，需要在各阶段不断修正完善，才能更有效地指导现场实际生产作业，因此具有很强的实用意义。
尤其图4接口所应用的集疏运调度技术。其通过良好衔接国铁、地铁、水运、汽车等集疏运端的信息接口，实现信息共享、计划协同，形成一致的运输计划，保证集疏运端按计划有序交接车流，为建立良好的运输秩序创造条件。其体现形式具体为系统中所对应的集疏运车流看板或提示执行终端。
本领域普通技术人员可以理解：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于车流推算的列车全程调度方法，其特征在于，步骤包括：
第一步，接收托运方运输需求，根据该运输需求选择至少一条运行线，其中，所述每一条运行线中均匹配有所述运输需求中的全部站点；
第二步，综合全部托运方的各运输需求，预排运输计划，根据所述预排的运输计划，确定所述运行线始发时刻以及到达计划；
第三步，根据到达计划推算编组站各时段现车；
第四步，根据各时段现车，推算装卸作业计划、取送调车计划以及出发列车计划；根据推算出的时段提示执行作业，而后在装卸作业完成后改变编组站现车装载状态，在确定取送调车计划后按照该取送调车计划改变编组站现车分布，在列车出发后在各阶段现车中排除该列车；
第五步，实时根据第四步中所排除的列车更新所述各时段现车并提示执行作业，直至完成所述运输需求。
2.如权利要求1所述的基于车流推算的列车全程调度方法，其特征在于，所述第三步中，具体基于号码制车流推算模型与数据清洗技术，根据到达计划逐列车进行推算以获得编组站各时段现车；其步骤包括：
步骤301，获取车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，获取预先收集的区域车流情况与时刻的对应关系，其中，所述区域车流情况包含该区域中列车、车辆、机车的数量和全部状态；
步骤302，根据所述车站阶段计划、路局班计划，以号码制形式推算计划截止时刻的车流情况，以实现短期推算；
步骤303，根据月、日对应的车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，确定推算期间装车情况，根据图定旅速，推算预测期内各技术站到达车流情况；
步骤304，根据所预测的到达车流情况，推算目标时间的车流分布情况，以实现中长期推算，获得本阶段的车流推算数据及其对应的现车。
3.如权利要求2所述的基于车流推算的列车全程调度方法，其特征在于，所述号码制车流推算模型具体包括：
获取当前现车数据，根据到达计划推算未来到达车流，根据出发列车计划推算未来出发车流，根据装卸作业计划推算未来车流状态变化，从而得到未来某时刻的现车流；
在步骤301至步骤304的推算过程中始终重复上一步骤，直至获得编组站各时段现车。
4.如权利要求1-3所述的基于车流推算的列车全程调度方法，其特征在于，所述第一步中，托运方运输需求来自国铁、水运、汽车的集疏运端的信息接口，其具体包括以下信息：
货运作业信息，包括该货物的装卸作业信息和全部票据信息；
装载货物信息，包括该货物的描述信息、始发站、终到站、中转站、品名、载重、收货人消息；
沿途解编信息，包括该货物在沿途技术站到解编发的消息；
维表，包括基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的时间、区域、技术站和货运方所建立的查询和统计索引信息，该查询和统计索引信息用于调取相应的货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息。
5.一种基于车流推算的列车全程调度系统，其特征在于，包括：
信息接口，其用于接收托运方运输需求；
运行线选择单元，其连接所述信息接口，用于读取所述运输需求，根据该运输需求选择至少一条运行线，其中，所述每一条运行线中均匹配有所述运输需求中的全部站点；
计划计算单元，其同时连接所述信息接口以及所述运行线选择单元，用于综合所述信息接口所接收的全部托运方的全部运输需求，预排运输计划，根据所述预排的运输计划，确定所述运行线始发时刻以及到达计划；
现车推算单元，其连接所述计划计算单元，用于根据所述到达计划推算编组站各时段现车；
执行调度单元，其连接所述现车推算单元以及所述计划计算单元，用于根据各时段现车，推算装卸作业计划、取送调车计划以及出发列车计划；根据推算出的时段输出执行作业提示，而后在装卸作业完成后改变编组站现车装载状态，在确定取送调车计划后按照该取送调车计划改变编组站现车分布，在列车出发后在各阶段现车中排除该列车；
更新单元，其连接所述执行调度单元，用于实时根据所述执行调度单元所排除的列车更新所述各时段现车并提示执行作业，直至完成所述运输需求；
提示执行终端，包括分别对应不同作业者的多个，其分别与所述执行调度单元之间有线连接或无线连接，用于根据所述执行调度单元所输出的执行作业提示通知其所对应的作业者。
6.如权利要求5所述的基于车流推算的列车全程调度系统，其特征在于，所述现车推算单元中，具体基于号码制车流推算模型与数据清洗技术，根据到达计划逐列车进行推算以获得编组站各时段现车；
其中，所述号码制车流推算模型具体用于执行以下步骤：在当前现车数据变化时，获取最新的当前现车数据，根据到达计划推算未来到达车流，根据出发列车计划推算未来出发车流，根据装卸作业计划推算未来车流状态变化，从而计算得到未来某时刻的现车流；
所述现车推算单元具体包括有顺次连接的以下模块：
计划获取单元，其连接所述计划计算单元，用于从所述计划计算单元获取车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，获取预先收集的区域车流情况与时刻的对应关系，其中，所述区域车流情况包含该区域中列车、车辆、机车的数量和全部状态；
短期推算单元，用于根据所述车站阶段计划、路局班计划，以号码制形式推算计划截止时刻的车流情况；
车流推算单元，用于根据月、日对应的车站现车库、车站阶段计划、路局班计划，确定推算期间装车情况，根据图定旅速，推算预测期内各技术站到达车流情况；
现车推算输出单元，用于根据所预测的到达车流情况，推算目标时间的车流分布情况，以实现中长期推算，输出本阶段的车流推算数据及其对应的现车。
7.如权利要求5-6所述的基于车流推算的列车全程调度系统，其特征在于，所述信息接口包括有分别对应于国铁、水运、汽车的集疏运端的信息接口。
8.如权利要求5-7所述的基于车流推算的列车全程调度系统，其特征在于，所述信息接口包括有或连接有存储单元，其用于存储并能够被读取出以下信息：
货运作业信息，包括该货物的装卸作业信息和全部票据信息；
装载货物信息，包括该货物的描述信息、始发站、终到站、中转站、品名、载重、收货人消息；
沿途解编信息，包括该货物在沿途技术站到解编发的消息；
所述存储单元中还生成有维表，所述维表中包括有：基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的时间信息所建立的时间维度的查询和统计索引信息、基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的区域信息所建立的区域维度的查询和统计索引信息、基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的技术站信息所建立的技术站维度的查询和统计索引信息、以及基于上述货运作业信息、装载货物信息、沿途解编信息所涉及的货运方信息所建立的货运维度的查询和统计索引信息。
Priority Applications (1)
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