CN116307596A - 一种行车智能调度系统及方法 - Google Patents

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CN116307596A CN202310288783.7A CN202310288783A CN116307596A CN 116307596 A CN116307596 A CN 116307596A CN 202310288783 A CN202310288783 A CN 202310288783A CN 116307596 A CN116307596 A CN 116307596A
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Abstract

本发明公开了一种行车智能调度系统及方法，所述系统包括：数据采集和控制模块采集影响行车运营的多元数据；数据处理模块对多元数据进行数据汇集、处理形成统一数据格式的多元数据；多专业数据资源池对统一数据格式的多元数据的进行实时的保存及更新，以及存储历史多元数据；故障智能分析模块其内设有故障智能分析模型，根据多元数据进行故障分析，得到对应专业系统的故障分析结果，并根据故障分析结果输出对应专业系统的故障预警；流程预案模块提供与外部各专业系统一一对应的预案处置流程，根据预案处置流程对专业系统中的设备进行故障排除，调整行车运营调度方案。本发明帮助调度按照流程进行快速排故，恢复运营。

Description

一种行车智能调度系统及方法
技术领域
本发明涉及轨道交通技术领域，特别涉及一种轨道交通故障及应急情况下的行车智能调度系统及方法。
背景技术
参考《城市轨道交通运营事故人因分析及对策》，对国内外城轨交通运营153起事件数据统计分析结果，其中设备故障占比约31％,管理因素约占7％，人为因素约占51％，其他因素约占11％。可见，人为因素和设备故障导致运营事故的主要原因。另一方面，全自动无人驾驶模式已经是目前城市轨道交通建设的主流模式，在全自动无人驾驶场景下，取消了司机配置，运营效率也相应的比常规CBTC(基于无线通信的列车自动控制系统)模式有大幅的提高。但也带来了新的问题，比如司机的职责必须由中心的调度人员来替代。这就大幅增加了调度的劳动强度，在发生故障的时候，也需要调度人员快速的处理。在列车上无司机的情况下，怎样快速的让中心的调度人员掌握现场的实际情况，怎样快速让中心的调度人员进行故障处理并恢复运营，成为了必须克服的一个重大课题。
发明内容
本发明的目的是为控制中心调度人员提供一种轨道交通故障及应急情况下的行车智能调度系统及方法。帮助中心的调度人员快速发现故障，快速处理故障，快速进行运营恢复，减少排故时间，从而整体提高运行效率，提高运营安全。
为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种行车智能调度系统，包括：数据采集和控制模块，用于采集影响行车运营的多元数据。数据处理模块，用于对所述多元数据进行数据汇集、处理形成统一数据格式的多元数据。多专业数据资源池，用于对统一数据格式的所述多元数据的进行实时的保存及更新，以及存储历史多元数据。故障智能分析模块，其内设有针对外部各专业系统的故障智能分析模型，根据所述多专业数据资源池内存储的多元数据进行故障分析，得到对应专业系统的故障分析结果，并根据故障分析结果输出对应专业系统的故障预警；所述故障预警包括：一般故障告警和预案告警。流程预案模块，用于提供与外部各专业系统一一对应的预案处置流程，根据所述预案处置流程对专业系统中的设备进行故障排除，调整行车运营调度方案。
可选地，还包括：设备初始化模块，与所述数据采集和控制模块连接，所述设备初始化模块用于初始化行车智能调度系统本身的初始信息，包含：外部接口协议、连接参数、采集周期以及各个模块的配置参数加载。所述数据采集和控制模块具体用于根据所述初始信息，与外部各专业系统进行通信，采集影响行车运营的所述多元数据。
可选地，所述外部各专业系统包括：信号系统、供电系统、机电系统、屏蔽门系统、FAS系统和车辆系统。所述多元数据包括：道岔故障、联锁设备故障、接触网开关及带电状态、隧道风机、火灾报警、屏蔽门故障信息、人防门状态、防淹门状态、列车牵引及辅助系统故障信息。
可选地，还包括状态缓存区，分别与所述数据采集和控制模块和数据处理模块连接，所述状态缓存区用于接收和临时保存所述数据采集和控制模块发送的所述多元数据。
可选地，所述智能分析模型为根据具体的外部各专业系统类型并结合用户的运营指导规则建立的。
可选地，根据所述一般故障告警，所述数据采集和控制模块用于通过所述信号系统向列车发出允许列车继续运行到运营结束后处理的命令。
可选地，故障智能分析模块具体用于：将获取到的实时状态量、模拟量的所述多元数据，与对应的专业系统的智能分析模型进行实时数据对比。
当有实时模拟量曲线、状态量变化与对应专业系统的智能分析模型不符时，产生本专业系统的故障预警，提示本专业系统可能故障。
结合大数据分析技术，对同类专业系统的历史故障情况进行统计分析，产生同类专业系统可能存在的故障预警。
根据产生的故障预警，结合运营指导规则，对于已经产生的故障，分析其是否影响运营，如果影响运营，则产生所述故障的预案告警。
可选地，所述流程预案模块具体用于：所述预案处置流程包括大流程节点和详细流程节点；大流程节点和详细流程节点之间的关系如下：大流程节点是整个流程中的关键步骤，可通过所述大流程节点，定位到详细流程节点的步骤；可通过大流程节点，跳过详细流程节点的步骤。调度中心不同调度岗位可打开同一个流程对象，依据各自的权限进行协同预案处置。预案处置流程中的每个步骤可标记为已执行未执行。已执行的步骤需要通过颜色标记和未执行的步骤进行明显的区分。
可选地，所述流程预案模块具体还用于：在预案处置流程中会定义执行每个步骤的前置条件，只有满足这些前置条件，本步骤才可执行。
可选地，所述流程预案模块执行每个步骤，通过所述故障智能分析模块进行必要的前置条件检查，显示这些前置条件的状态，并给出提示是否满足执行这个步骤的条件。根据所述预案处置流程需要，在预案处置流程中的每个步骤定义调度所需执行的操作。根据故障设备和故障所在位置，自动判断所需进行操作的设备。
可选地，所述流程预案模块还用于动态订阅每个所述预案处置流程中的步骤所需的相关前置条件的设备状态显示；并动态订阅每个步骤执行相应的操作后，被执行操作的设备的状态显示。
可选地，当需要运营调整时，所述流程预案模块根据具体故障的设备，给出具体的运营交路调整建议，供调度决策。
当故障车需要救援时，所述流程预案模块根据所述数据采集和控制模块所获得的运行列车信息自动搜索出前后相邻列车，在预案处置流程中的行车调整节点给出救援车选择的建议，调度可选择一列车作为救援车，执行后面的救援操作。
可选地，所述调度所需执行的救援操作包括：呼叫司乘、扣车、清客、升降弓、视频调阅、OV柜操作和开启隧道风机功能。
可选地，所述行车运营调度方案包括：“防区间迫停后续自动扣车”、“全线列车协同缓行”、“故障车快速下线”、“备车快速上线”、“提前折返替开”和“局部中断运营下全线行车交路自动变更”。
可选地，当列车故障处置停留时间较长，提供“防区间迫停后续自动扣车”的策略命令，即当前方列车因故无法按时发车期间，按照预定策略自动将所有后续列车扣停在相距一个车站的站台，以避免后续列车进入区间后在隧道区间长期等待。
当列车故障处置停留时间较长，提供“全线列车协同缓行”策略命令，根据分析的故障车处置耗时和影响范围，自动计算全线所有列车逐次延长停站时间，从而保持全线范围内的行车间隔，并在列车故障恢复后快速恢复到行车计划间隔。提供“故障车快速退车下线”策略命令，实现故障车快速退出运营。提供“备车上线快速设置”策略命令，快捷安排在正线存车线或者车辆场段内的备用列车按时按地投入运营载客服务。提供“提前折返替开”策略命令，当某一行车方向因故障出现较大行车间隔，影响乘客服务时，快捷安排另一方向上较少客流需求的列车利用跨上下行渡线提前折返，补偿故障方向的行车间隔。提供“局部中断运营下全线行车交路自动变更”策略命令，在线路部分区域出现严重的设施设备故障，导致列车无法通过，为调度提供一键决策下达，同时协同安排全线所有列车变更为新的交路路径运行。
可选地，所有专业系统的所述一般故障告警和所述预案告警，统一在应急全景图中进行展示。
可选地，所述应急全景图的监视范围主要包括：道岔表示、信号机表示、轨道区段占用状态表示、道岔正常/故障、计轴正常/失效信号系统设备状态、SPKS状态、列车动态位置、接触网供电方式车站/区间火灾、区间水位、人防门状态、站台紧急关闭、屏蔽门正常/故障、屏蔽门夹人夹物和列车正常/故障状态。
可选地，当发生影响运营的故障时，所述应急全景图的界面主显区的故障设备应红色闪烁，同时辅以声光报警。
可选地，通过所述应急全景图中对应的设备故障，导航到详细的故障页面。
可选地，所述故障页面显示可能的故障原因和根据历史经验值推算的可能的维护时间。显示区间停车超时TOP排序、实时站台发车延误TOP排序、列车晚点偏差、当前车站进出站客流和当前列车满载率指标。
可选地，对应的故障设备通过所述流程预案模块快捷打开预案流程处理界面，发起预案流程处理。
另一方面，本发明还提供一种基于上文所述的行车智能调度系统进行行车智能调度方法，包括：采集影响行车运营的多元数据；对所述多元数据进行数据汇集、处理形成统一数据格式的多元数据；以及对统一数据格式的所述多元数据的进行实时的保存及更新，以及存储历史多元数据；建立针对外部各专业系统的故障智能分析模型；根据所述多专业数据资源池内存储的多元数据进行故障分析，得到对应专业系统的故障分析结果，并根据故障分析结果输出对应设备的故障预警；所述故障预警影响运营时，则产生预案告警。根据所述预案告警，提供与专业系统一一对应的预案处置流程，根据所述预案处置流程对设备进行故障排除，调整行车运营调度方案。
可选地，还包括：所述故障预警不影响运营时，则产生一般故障告警，提示调度允许继续运行到运营结束后处理。
可选地，还包括：所有专业系统的一般故障告警和所述预案告警，统一在应急全景图中进行展示。
本发明与现有的技术相比具有以下技术效果之一：
本发明提供了一种轨道交通故障及应急情况下的行车智能调度系统。
本系统建立一多专业数据资源池，用于存储对于行车调度所需掌握的多专业可能影响列车运营的多元数据。
结合用户的运营指导规则针对不同外部各专业系统建立了故障智能分析模型。实现故障预警功能、故障定位功能、以及发出预案告警功能。
本系统通过应急全景图即“应急一张图”，使得调度全面掌控当前运营情况，故障情况及恢复情况。
本系统提供“一设备一预案”功能，调度可快速发起流程预案进行排故，快速恢复运营。
本系统在流程预案每个步骤可定义调度所需执行的操作，比如呼叫司乘、扣车、清客、升降弓、视频调阅、OV柜操作、开启隧道风机等功能。系统能根据故障设备、故障所在位置，自动判断所需进行操作的设备，例如扣车，系统自动找到需扣车的站台，人工执行一键扣车。这些操作可批量执行，例如批量扣车、批量升降弓等。
本系统可动态订阅每个步骤所需的相关前置条件的设备状态显示，例如道岔区域是否有列车、SPKS、轨电位、区间照明、区间风机状态等。系统可动态订阅每个步骤执行相应的操作后，被执行操作的设备的状态显示。例如：升降弓状态、道岔状态、视频显示、扣车站台等。
提供运营决策功能，当需要运营调整时，本系统可根据具体故障的设备，给出具体的运营交路调整建议，供调度决策。
当需要故障车救援时，系统可根据运行列车信息自动搜索出前后相邻列车，给出救援车选择的建议，调度可选择一列车作为救援车，执行后面的救援操作。
在运营故障处理过程中，提供故障情况下的智能化运营调度功能，包括“防区间迫停后续自动扣车”、“全线列车协同缓行”、“故障车快速下线”、“备车快速上线”、“提前折返替开”、“局部中断运营下全线行车交路自动变更”功能，进行快速的行车运营调整，快速恢复运营。
附图说明
图1为本发明一实施例提供的一种轨道交通故障及应急情况下的行车智能调度系统的结构框图；
图2为本发明一实施例提供的一种轨道交通故障及应急情况下的行车智能调度方法的流程框图；
图3a为本发明一实施例提供的接触网失电预案的大流程节点的流程框图；
图3b～图3d为本发明一实施例提供的接触网失电预案的详细流程节点的流程框图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的一种轨道交通故障及应急情况下的行车智能调度系统及方法作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。
如图1所示，本实施例提供的一种行车智能调度系统，包括：设备初始化模块a，与所述数据采集和控制模块b连接，所述设备初始化模块a用于初始化行车智能调度系统本身的初始信息，包含：外部接口协议、连接参数、采集周期以及各个模块的配置参数加载。
数据采集和控制模块b，用于采集可能影响行车运营的多元数据；所述数据采集和控制模块b具体用于根据所述初始信息，与外部各专业系统进行通信，采集可能影响行车运营的所述多元数据。
所述外部各专业系统包括：设置在既有行车调度系统外部的信号系统、供电系统、机电系统、屏蔽门系统、FAS系统和车辆系统；这些专业系统都是现有的系统，在此不再赘述。
所述多元数据包括：道岔故障、联锁设备故障、接触网开关及带电状态、隧道风机、火灾报警、屏蔽门故障信息、人防门状态、防淹门状态、列车牵引及辅助系统故障信息。
本实施例还包括状态缓存区c，所述状态缓存区c分别与所述数据采集和控制模块b和数据处理模块d连接，所述状态缓存区c用于接收和临时保存所述数据采集和控制模块b发送的所述多元数据。
所述数据处理模块d用于对所述多元数据进行数据汇集、处理形成统一数据格式的多元数据。
多专业数据资源池e用于对统一数据格式的所述多元数据的进行实时的保存及更新，以及存储历史多元数据。
故障智能分析模块f，其内设有外部各专业系统的故障智能分析模型，根据所述多专业数据资源池e内存储的多元数据进行故障分析，得到对应专业系统的故障分析结果，并根据故障分析结果输出对应专业系统的故障预警；所述故障预警包括：一般故障告警和预案告警。本实施例能够实现故障预警功能、故障定位功能、以及发出预案告警功能。
所述故障智能分析模型为根据具体的外部各专业系统设备类型并结合用户的运营指导规则建立的。故障智能分析模型考虑的因子包括不限于：设备类型、设备所在位置、设备故障现象、设备运营状态、设备故障数量等。故障可分为单设备故障和系统性故障，故障分析模型的建立过程如下；
对于单设备故障：
实时监控设备运行状态，采集当前的工作状态、故障状态，当前运行电压、电流以及运行曲线等参数。
采用故障机理性分析方法，从多元数据资源池中提取该设备的历史数据，包括上道时间、动作次数、电压、电流以及运行曲线，历史故障数据、维修记录等数据，形成本设备的健康状态评估数据。
采用故障树分析方法，对于直接定位到具体设备的故障，进一步判断故障可能的设备以及本设备的故障点(板卡、子设备)。
采用故障统计分析方法，对同类设备的同一故障进行统计分析，如果发现本设备运行的曲线以及状态与既有的同类设备的故障相似，但本设备还没有产生故障告警，则产生可能故障的预警信号。
对于系统性故障：
采用故障树分析方法，通过实时采集的数据以及故障报警，进行跨系统分析，判断故障可能是A系统还是B系统所引发；对故障报警定位到系统后，进一步判断故障可能的设备。
采用故障模式分析、故障影响分析、故障后果分析方法，结合运营规则1：故障的设备数量(比如车辆1个牵引逆变器故障，维持运营到当天结束；2个牵引逆变器故障，终点站退出服务；3个牵引逆变器故障，就近站退出服务；全部牵引逆变器故障，无法动车申请救援)，建立系统性分析模型。
采用故障模式分析、故障影响分析、故障后果分析方法，结合运营规则2：设备位置(比如供电臂S01故障，将采用上(下)行列车在XX股道折返；供电臂S02故障，则采用XX站-XX站小交路运行。根据不同的设备位置，产生对应的故障预案告警，提示调度执行对应的预案，建立系统性分析模型。
故障智能分析模块f具体用于：将获取到的实时状态量、模拟量的所述多元数据，与对应的专业系统的智能分析模型进行实时数据对比。当有实时模拟量曲线、状态量变化与对应专业系统的智能分析模型不符时，产生本专业系统的故障预警，提示本专业系统可能故障。结合大数据分析技术，对同类专业系统的历史故障情况进行统计分析，产生同类专业系统可能存在的故障预警。根据产生的故障预警，结合运营指导规则，对于已经产生的故障，分析其是否影响运营，如果影响运营，则产生所述故障的预案告警。也可以理解的是故障智能分析模块f的作用实质上与故障智能分析模型相同。
流程预案模块g，用于提供与外部各专业系统一一对应的预案处置流程，根据所述预案处置流程对专业系统中的设备进行故障排除，调整行车运营调度方案。
在既有的行车调度系统进行改进，既有的行车调度系统主要采集信号系统相关的数据，提供行车监控功能为主。
根据所述一般故障告警，所述数据采集和控制模块b用于通过所述信号系统向列车发出允许列车继续运行到运营结束后处理的命令。
在本实施例中，所述流程预案模块g具体用于：所述预案处置流程包括大流程节点和详细流程节点；大流程节点和详细流程节点之间的关系如下：大流程节点是整个流程中的关键步骤，可通过所述大流程节点，定位到详细流程节点的步骤；可通过大流程节点，跳过详细流程节点的步骤。
调度中心不同调度岗位可打开同一个流程对象，依据各自的权限进行协同预案处置；预案处置流程中的每个步骤可标记为已执行未执行；已执行的步骤需要通过颜色标记和未执行的步骤进行明显的区分。
在本实施例中，所述流程预案模块g具体还用于：在预案处置流程中会定义执行每个步骤的前置条件，只有满足这些前置条件，本步骤才可执行。
在本实施例中，所述流程预案模块g执行每个步骤，通过所述故障智能分析模块f进行必要的前置条件检查，显示这些前置条件的状态，并给出提示是否满足执行这个步骤的条件。根据所述预案处置流程需要，在预案处置流程中的每个步骤定义调度所需执行的操作。根据故障设备和故障所在位置，自动判断所需进行操作的设备。
在本实施例中，所述流程预案模块g还用于动态订阅每个所述预案处置流程中的步骤所需的相关前置条件的设备状态显示；并动态订阅每个步骤执行相应的操作后，被执行操作的设备的状态显示。
当需要运营调整时，所述流程预案模块g根据具体故障的设备，给出具体的运营交路调整建议，供调度决策。
当故障车需要救援时，所述流程预案模块g根据所述数据采集和控制模块b所获得的运行列车信息自动搜索出前后相邻列车，在预案处置流程中的行车调整节点给出救援车选择的建议，调度可选择一列车作为救援车，执行后面的救援操作。
在本实施例中，所述调度所需执行的救援操作包括：呼叫司乘、扣车、清客、升降弓、视频调阅、OV柜操作和开启隧道风机功能。但本发明不限于此，在一些其他的实施例中，所述调度还可以执行其他更多的救援操作。
在本实施例中，所述行车运营调度方案包括：“防区间迫停后续自动扣车”、“全线列车协同缓行”、“故障车快速下线”、“备车快速上线”、“提前折返替开”和“局部中断运营下全线行车交路自动变更”。
在本实施例中，当列车故障处置停留时间较长，提供“防区间迫停后续自动扣车”的策略命令，即当前方列车因故无法按时发车期间，按照预定策略自动将所有后续列车扣停在相距一个车站的站台，以避免后续列车进入区间后在隧道区间长期等待。
当列车故障处置停留时间较长，提供“全线列车协同缓行”策略命令，根据分析的故障车处置耗时和影响范围，自动计算全线所有列车逐次延长停站时间，从而保持全线范围内的行车间隔，并在列车故障恢复后快速恢复到行车计划间隔。
提供“故障车快速退车下线”策略命令，实现故障车快速退出运营。
提供“备车上线快速设置”策略命令，快捷安排在正线存车线或者车辆场段内的备用列车按时按地投入运营载客服务。
提供“提前折返替开”策略命令，当某一行车方向因故障出现较大行车间隔，影响乘客服务时，快捷安排另一方向上较少客流需求的列车利用跨上下行渡线提前折返，补偿故障方向的行车间隔。
提供“局部中断运营下全线行车交路自动变更”策略命令，在线路部分区域出现严重的设施设备故障，导致列车无法通过，为调度提供一键决策下达，同时协同安排全线所有列车变更为新的交路路径运行。
在本实施例中，所有专业系统的所述一般故障告警和所述预案告警，统一在应急全景图中进行展示。可以理解的是，故障告警：设备真实故障后产生的故障显示；预案告警：只有影响运营的设备的严重故障，才会产生预案告警。
在本实施例中，所述应急全景图的监视范围主要包括：道岔表示、信号机表示、轨道区段占用状态表示、道岔正常/故障、计轴正常/失效信号系统设备状态、SPKS状态、列车动态位置、接触网供电方式车站/区间火灾、区间水位、人防门状态、站台紧急关闭、屏蔽门正常/故障、屏蔽门夹人夹物和列车正常/故障状态。
在本实施例中，当发生影响运营的故障时，所述应急全景图的界面主显区的故障设备应红色闪烁，同时辅以声光报警。
在本实施例中，通过所述应急全景图中对应的设备故障，导航到详细的故障页面。可以理解的是，应急全景图中，只是显示这个设备发生了故障，详细的故障页面，会显示更详细故障信息，比如列车故障，在应急全景图中，只显示某列车存在故障；但在详细的故障页面，会显示是这列车的具体某个设备故障：比如牵引逆变器、辅助逆变器。
在本实施例中，所述故障页面显示可能的故障原因和根据历史经验值推算的可能的维护时间。显示区间停车超时TOP排序、实时站台发车延误TOP排序、列车晚点偏差、当前车站进出站客流和当前列车满载率指标。
本实施例通过应急全景图即“应急一张图”，使得调度全面掌控当前运营情况，故障情况及恢复情况。
在本实施例中，对应的故障设备(可以理解为产生故障的专业系统)通过所述流程预案模块g快捷打开预案流程处理界面，发起预案流程处理。
本实施例提供“一设备一预案”功能，调度可快速发起流程预案(预案处置流程)进行排故，快速恢复运营。
本实施例在流程预案(预案处置流程)每个步骤可定义调度所需执行的操作，比如呼叫司乘、扣车、清客、升降弓、视频调阅、OV柜操作、开启隧道风机等功能。本实施例能根据故障设备、故障所在位置，自动判断所需进行操作的设备，例如扣车，系统自动找到需扣车的站台，人工执行一键扣车。这些操作可批量执行，例如批量扣车、批量升降弓等。
本实施例可动态订阅每个步骤所需的相关前置条件的设备状态显示，例如道岔区域是否有列车、SPKS、轨电位、区间照明、区间风机状态等。本实施例可动态订阅每个步骤执行相应的操作后，被执行操作的设备的状态显示。例如：升降弓状态、道岔状态、视频显示、扣车站台等。
提供运营决策功能，当需要运营调整时，本实施例可根据具体故障的设备，给出具体的运营交路调整建议，供调度决策。
当需要故障车救援时，本实施例可根据运行列车信息自动搜索出前后相邻列车，给出救援车选择的建议，调度可选择一列车作为救援车，执行后面的救援操作。
在运营故障处理过程中，本实施例提供故障情况下的智能化运营调度功能，包括“防区间迫停后续自动扣车”、“全线列车协同缓行”、“故障车快速下线”、“备车快速上线”、“提前折返替开”、“局部中断运营下全线行车交路自动变更”功能，进行快速的行车运营调整，快速恢复运营。
可以理解的是，本实施例为满足行车智能调度系统功能需要，使得行车智能调度系统的硬件结构还可以包括中央处理单元(CPU)，分别与上述的设备初始化模块a、数据采集和控制模块b、状态缓存区c、数据处理模块d、多专业数据资源池e、故障智能分析模块f和流程预案模块g连接。
中央处理单元(CPU)可以根据存储在只读存储器(ROM)中的计算机程序指令或者从存储单元加载到随机访问存储器(RAM)中的计算机程序指令，来执行各种适当的动作和处理。在RAM中，还可以存储设备操作所需的各种程序和数据。CPU、ROM以及RAM通过总线彼此相连。输入/输出(I/O)接口也连接至总线。存储单元在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由ROM和/或通信单元而被载入和/或安装到设备上。当计算机程序加载到RAM并由CPU执行。
对于本实施例提供的设备初始化模块a：可以将设备初始化模块a的程序指令存放于ROM中，通过CPU执行这些指令集用来初始化设备本身的配置信息，包含外部接口协议、连接参数、采集周期以及各个模块的配置参数加载等。
对于本实施例提供的数据采集和控制模块b：CPU可以根据从ROM加载的初始信息，执行关于数据采集和控制模块b的程序指令，建立与外部各专业系统通信，采集外部各专业系统的状态。以及发送对外部各专业系统的控制指令。
对于本实施例提供的数据处理模块d，可以将数据处理模块d的程序指令存放于ROM中，通过CPU执行这些指令集，实现所述数据处理模块d的功能。
对于状态缓存区c：CPU在处理指令集程序过程中，状态缓存区c还用于接收和临时保存所有处理过程中的临时数据，满足高速的数据交换的需求以及保证系统的时序。
在RAM中开辟一定的存储空间，用于经过数据处理过后的多专业数据的实时值的保存及更新，由此形成所述多专业数据资源池e。
故障智能分析模块f：建立针对不同专业系统的故障智能分析模型，故障智能分析模型保存在ROM中，CPU通过保存在ROM中的故障智能分析指令集进行故障分析。智能分析模型根据具体的专业系统(设备)建立，并结合用户的运营指导规则。具备故障报警功能；可能产生的故障预警功能；故障定位功能；以及发出预案告警功能。
对于流程预案模块g：基于故障智能分析模块f的输出，CPU执行保存在ROM中的故障智能分析模块f的指令集，当发生影响运营的故障，流程预案模块g自动产生预案告警(应急预案告警)，提供“一设备一预案”功能，可快速发起流程预案进行排故，快速恢复运营。
本实施例提供的系统还可以包括预案告警模块，用于对预案告警进行统一的管理，包括对报警的确认，报警是否恢复，通过具体预案告警快速发起预案流程进行排故处理等。
如图2所示，基于上文所述的行车智能调度系统进行行车智能调度方法，包括：步骤S1、从外部各专业系统中采集可能影响行车运营的多元数据。
所述外部各专业系统包括：设置在既有行车调度系统外部的信号系统、供电系统、机电系统、屏蔽门系统、FAS系统和车辆系统；这些专业系统都是现有的系统，在此不再赘述。所述多元数据包括：道岔故障、联锁设备故障、接触网开关及带电状态、隧道风机、火灾报警、屏蔽门故障信息、人防门状态、防淹门状态、列车牵引及辅助系统故障信息。
步骤S2、对所述多元数据进行数据汇集、处理形成统一数据格式的多元数据；以及对统一数据格式的所述多元数据的进行实时的保存及更新，以及存储历史多元数据形成多专业数据资源池。
步骤S3、建立针对不同专业系统的故障智能分析模型；根据具体的专业系统，并结合用户的运营指导规则建立故障智能分析模型。故障智能分析模型具备故障报警功能；可能产生的故障预警功能；故障定位功能；以及发出预案告警功能。
所述步骤S3还包括：步骤S31、按照专业系统类型建立故障智能分析模型。
步骤S32、获取具体专业系统的实时状态量和模拟量的多元数据，与本专业系统的故障智能分析模型进行实时数据对比。
步骤S33、当有实时模拟量曲线、状态量变化与对应专业系统的智能分析模型不符时，产生本专业系统的故障预警，提示本专业系统可能故障。
步骤S34、结合大数据分析技术(例如T-SNE模式分析、DBSCAN模式聚类、随机森林算法等技术，)对同类专业系统的历史故障情况进行统计分析，产生同类专业系统可能存在的故障预警。
步骤S35、结合运营指导规则，对于已经产生的故障，分析其是否影响运营，如果影响运行，则产生预案告警，进行预案联动处理。例如对于车辆辅助逆变器，按照运营规则，一台故障，可以继续运营，三台故障，则需下线处理。
步骤S4、根据所述多专业数据资源池内存储的多元数据进行故障分析，得到对应设备的故障分析结果，并根据故障分析结果输出对应设备的故障预警；判断所述故障预警中提醒的故障是否影响运营，若否，则进入步骤S5；若是，则进入步骤S6。
步骤S5、产生一般告警信息，提示调度允许继续运行到运营结束后处理。
步骤S6、生成预案告警。
步骤S7、所有专业系统的一般故障告警和所述预案告警，统一在应急全景图中进行展示，通过“应急一张图”，以使调度全面掌控当前运营情况，故障情况及恢复情况。
所述步骤S7还包括：步骤S71、应急全景图监视范围主要包括：道岔表示、信号机表示、轨道区段占用状态表示、道岔正常/故障、计轴正常/失效等信号系统设备状态；SPKS(无人驾驶地铁人员防护开关)状态；列车动态位置；接触网供电方式(双边供电、单边供电、大双边供电、失电)；车站/区间火灾；区间水位；人防门状态；站台紧急关闭；屏蔽门正常/故障；屏蔽门夹人夹物；列车正常/故障状态；
步骤S72、当发生影响运营的故障时，全景总览界面主显区的故障设备应红色闪烁，同时辅以声光报警。
步骤S73、可通过对应的设备(专业系统)故障，导航到详细的故障页面。
步骤S74、故障页面可显示可能的故障原因、根据历史经验值推算的可能的维护时间。
步骤S75、故障页面可显示区间停车超时TOP排序、实时站台发车延误TOP排序；列车晚点偏差、当前车站进出站客流、当前列车满载率等指标。
步骤S76、可通过对应的故障专业系统，快捷打开预案流程处理界面，发起预案处置流程。
步骤S8、发起预案处置流程，即提供与设备一一对应的预案处置流程。
所述步骤S8包括以下过程：
步骤S81、系统根据故障具体设备，提供“一设备一预案”功能，流程预案引导调度，当发生故障时，按照规范流程进行操作，临危不乱，提供规范的流程指引、便捷的操作手段、故障处理的实时进展及状态、以及决策建议。
步骤S82、预案处置流程有大流程节点和详细流程节点，可通过大流程节点，定位到详细流程节点对应的步骤；所述预案处置流程包括大流程节点和详细流程节点；大流程节点和详细流程节点之间的关系：大流程节点是整个流程中的关键步骤，可通过所述大流程节点，定位到详细流程节点的步骤；可通过大流程节点，跳过详细流程节点的某些步骤。
步骤S83、调度中心不同调度岗位可打开同一个流程对象，依据各自的权限进行协同预案处置。比如接触网失电，行调岗位和电调岗位打开同一个流程对象，按照流程步骤，行调进行行车相关的处理比如扣车，电调进行电力开关重合闸等处理。
多个调度岗位同时打开的界面内容无需关闭，系统自动刷新界面状态；
步骤S84、流程指引可通过一定的方式标记为已执行未执行(比如点击流程线)。已执行的步骤需要通过颜色和未执行的步骤进行明显的区分。
步骤S85、执行每个步骤，系统进行必要的前提条件检查，显示这些前置条件的状态，并给出提示是否满足执行这个步骤的条件。
步骤S86、根据流程指引需要，在每个步骤可定义调度所需执行的操作，比如呼叫司乘、扣车、清客、升降弓、视频调阅、OV(轨电位限制装置)柜操作、开启隧道风机等功能。系统能根据故障设备、故障所在位置，自动判断所需进行操作的设备，例如扣车，系统自动找到需扣车的站台，人工执行一键扣车。这些操作可批量执行，例如批量扣车、批量升降弓等。
步骤S87、系统可动态订阅每个步骤所需的相关前置条件的设备状态显示，例如道岔区域是否有列车、SPKS(无人驾驶地铁人员防护开关)、轨电位、区间照明、区间风机状态等。系统可动态订阅每个步骤执行相应的操作后，被执行操作的设备的状态显示。例如：升降弓状态、道岔状态、视频显示、扣车站台等。
步骤S88、当需要运营调整时，系统可根据具体故障的设备，给出具体的运营交路调整建议，供调度决策。同一个故障可支持多个运营调整建议。运营调整建议以图形化加文字说明的方式形象展示。
步骤S89、当需要故障车救援时，系统可根据运行列车信息自动搜索出前后相邻列车，给出救援车选择的建议，调度可选择一列车作为救援车，执行后面的救援操作。
步骤S9、根据所述预案处置流程对设备进行故障排除，调整行车运营调度方案。行车运营调度方案包括“防区间迫停后续自动扣车”、“全线列车协同缓行”、“故障车快速下线”、“备车快速上线”、“提前折返替开”、“局部中断运营下全线行车交路自动变更”功能，进行快速的行车运营调整，快速恢复运营。
步骤S91、当列车故障处置停留时间较长，提供“防区间迫停后续自动扣车”的策略命令，即当前方列车因故无法按时发车期间，按照预定策略自动将所有后续列车扣停在相距一个车站的站台，避免后续列车进入区间后在隧道区间长期等待。
步骤S92、当列车故障处置停留时间较长，提供“全线列车协同缓行”策略命令，根据分析的故障车处置耗时和影响范围，自动计算全线所有列车逐次延长停站时间，从而保持全线范围内的行车间隔，并在列车故障恢复后快速恢复到行车计划间隔。
步骤S93、提供“故障车快速退车下线”策略命令，实现快速故障车退出运营。
步骤S94、提供“备车上线快速设置”策略命令，可快捷安排在正线存车线或者车辆场段内的备用列车按时按地投入运营载客服务。
步骤S95、提供“提前折返替开”策略命令，当某一行车方向因故障出现较大行车间隔，影响乘客服务时，快捷安排另一方向上较少客流需求的列车利用跨上下行渡线提前折返，补偿故障方向的行车间隔。
步骤S96、提供“局部中断运营下全线行车交路自动变更”策略命令，在线路部分区域出现严重的设施设备故障，导致列车无法通过，为调度提供一键决策下达，同时协同安排全线所有列车变更为新的交路路径运行。
如图3a～3d所示，其提供接触网失电预案流程图，以此为例介绍预案处置流程。预案处置流程涵盖了信号主要设备如道岔故障；接触网失电故障；车辆主要系统设备故障如牵引、制动、辅助系统；屏蔽门夹人夹物等故障；火灾；水淹等灾害故障，等。
由于接触网失电预案处置流程分支众多，本实施例选择其中一个分支进行简要说明。
步骤S100、当发生接触网失电故障，给出接触网具体失电的供电臂的编号，以及其失电影响的区域和失电发生的时间。
步骤S101、系统自动识别失电供电臂后续的站台以及供电臂内的站台，执行自动扣车命令。
步骤S102、电力系统重合闸是否成功检测，如果重合闸未成功，则进入S103。
步骤S103、组织已进入供电区域内的列车尽量惰行进站，停稳后待令。
步骤S104、系统自动判定失电区域内的列车，并可对相应的列车发起批量降弓操作，并实时显示升降弓状态。
步骤S105、禁止分段测试送电，确认SPKS状态，系统显示对应的SPKS状态。
步骤S106、安排司机或司乘人员现场确认是否弓网故障，如果是弓网故障则进入S107。
步骤S107、组织事发列车清客，可对对应站台发清客命令，并反馈清客命令状态。
步骤S108、组织抢修，变更路径，行车调整。系统根据具体的失电的供电臂编号，给出具体的变更多个方案，供调度决策；调度可选择其中一个方案，一键执行行车调整。
步骤S109，人工确认抢修完毕，系统同时检测到供电恢复。
步骤S110，组织列车恢复正常运行，系统可一键恢复列车正常运行。
本实施例提供了一种轨道交通故障及应急情况下的行车智能调度系统。本实施例着力研究行车调度智能化应急处理高效安全的需求，通过对各个可能影响行车运营的多元数据进行采集、分析及处理，及时发现影响运营的故障；通过智能分析及时发现可能影响运营的故障；当发生设备故障时，进行故障分析，根据一定的判定条件判定该故障是否影响运营，如果不影响运营，则产生一般故障告警提示调度(一般故障信息)；如果影响运营，则系统产生预案告警，提示调度(控制中心调度人员)尽快处理；调度可根据预案告警，快速发起故障处理的联动预案，进行排故处理。在联动预案中，提供智能判断、自动操作、故障相关信息动态反馈、决策辅助以及一键执行功能。帮助调度按照流程进行快速排故，恢复运营，从而整体提高运行效率，减少排故时间，提高运营安全。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
应当注意的是，在本文的实施方式中所揭露的装置和方法，也可以通过其他的方式实现。以上所描述的装置实施方式仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本文的多个实施方式的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用于执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本文各个实施方式中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (24)

1.一种行车智能调度系统，其特征在于，包括：
数据采集和控制模块，用于采集影响行车运营的多元数据；
数据处理模块，用于对所述多元数据进行数据汇集、处理形成统一数据格式的多元数据；
多专业数据资源池，用于对统一数据格式的所述多元数据的进行实时的保存及更新，以及存储历史多元数据；
故障智能分析模块，其内设有针对外部各专业系统的故障智能分析模型，根据所述多专业数据资源池内存储的多元数据进行故障分析，得到对应专业系统的故障分析结果，并根据故障分析结果输出对应专业系统的故障预警；所述故障预警包括：一般故障告警和预案告警；
流程预案模块，用于提供与外部各专业系统一一对应的预案处置流程，根据所述预案处置流程对专业系统中的设备进行故障排除，调整行车运营调度方案。
2.如权利要求1所述的行车智能调度系统，其特征在于，还包括：设备初始化模块，与所述数据采集和控制模块连接，所述设备初始化模块用于初始化行车智能调度系统本身的初始信息，包含：外部接口协议、连接参数、采集周期以及各个模块的配置参数加载；
所述数据采集和控制模块具体用于根据所述初始信息，与外部各专业系统进行通信，采集影响行车运营的所述多元数据。
3.如权利要求2所述的行车智能调度系统，其特征在于，所述外部各专业系统包括：信号系统、供电系统、机电系统、屏蔽门系统、FAS系统和车辆系统；
所述多元数据包括：
道岔故障、联锁设备故障、接触网开关及带电状态、隧道风机、火灾报警、屏蔽门故障信息、人防门状态、防淹门状态、列车牵引及辅助系统故障信息。
4.如权利要求3所述的行车智能调度系统，其特征在于，还包括状态缓存区，
分别与所述数据采集和控制模块和数据处理模块连接，所述状态缓存区用于接收和临时保存所述数据采集和控制模块发送的所述多元数据。
5.如权利要求4所述的行车智能调度系统，其特征在于，
所述智能分析模型为根据具体的外部各专业系统类型并结合用户的运营指导规则建立的。
6.如权利要求5所述的行车智能调度系统，其特征在于，根据所述一般故障告警，所述数据采集和控制模块用于通过所述信号系统向列车发出允许列车继续运行到运营结束后处理的命令。
7.如权利要求6所述的行车智能调度系统，其特征在于，故障智能分析模块具体用于：
将获取到的实时状态量、模拟量的所述多元数据，与对应的专业系统的智能分析模型进行实时数据对比；
当有实时模拟量曲线、状态量变化与对应专业系统的智能分析模型不符时，产生本专业系统的故障预警，提示本专业系统可能故障；
结合大数据分析技术，对同类专业系统的历史故障情况进行统计分析，产生同类专业系统可能存在的故障预警；
根据产生的故障预警，结合运营指导规则，对于已经产生的故障，分析其是否影响运营，如果影响运营，则产生所述故障的预案告警。
8.如权利要求7所述的行车智能调度系统，其特征在于，所述流程预案模块具体用于：
所述预案处置流程包括大流程节点和详细流程节点；大流程节点和详细流程节点之间的关系如下：大流程节点是整个流程中的关键步骤，可通过所述大流程节点，定位到详细流程节点的步骤；可通过大流程节点，跳过详细流程节点的步骤；
调度中心不同调度岗位可打开同一个流程对象，依据各自的权限进行协同预案处置；
预案处置流程中的每个步骤可标记为已执行未执行；
已执行的步骤需要通过颜色标记和未执行的步骤进行明显的区分。
9.如权利要求8所述的行车智能调度系统，其特征在于，所述流程预案模块具体还用于：
在预案处置流程中会定义执行每个步骤的前置条件，只有满足这些前置条件，本步骤才可执行。
10.如权利要求9所述的行车智能调度系统，其特征在于，
所述流程预案模块执行每个步骤，通过所述故障智能分析模块进行必要的前置条件检查，显示这些前置条件的状态，并给出提示是否满足执行这个步骤的条件；
根据所述预案处置流程需要，在预案处置流程中的每个步骤定义调度所需执行的操作；
根据故障设备和故障所在位置，自动判断所需进行操作的设备。
11.如权利要求10所述的行车智能调度系统，其特征在于，所述流程预案模块还用于动态订阅每个所述预案处置流程中的步骤所需的相关前置条件的设备状态显示；并动态订阅每个步骤执行相应的操作后，被执行操作的设备的状态显示。
12.如权利要求11所述的行车智能调度系统，其特征在于，
当需要运营调整时，所述流程预案模块根据具体故障的设备，给出具体的运营交路调整建议，供调度决策；
当故障车需要救援时，所述流程预案模块根据所述数据采集和控制模块所获得的运行列车信息自动搜索出前后相邻列车，在预案处置流程中的行车调整节点给出救援车选择的建议，调度可选择一列车作为救援车，执行后面的救援操作。
13.如权利要求12所述的行车智能调度系统，其特征在于，
所述调度所需执行的救援操作包括：呼叫司乘、扣车、清客、升降弓、视频调阅、OV柜操作和开启隧道风机功能。
14.如权利要求13所述的行车智能调度系统，其特征在于，所述行车运营调度方案包括：“防区间迫停后续自动扣车”、“全线列车协同缓行”、“故障车快速下线”、“备车快速上线”、“提前折返替开”和“局部中断运营下全线行车交路自动变更”。
15.如权利要求14所述的行车智能调度系统，其特征在于，
当列车故障处置停留时间较长，提供“防区间迫停后续自动扣车”的策略命令，即当前方列车因故无法按时发车期间，按照预定策略自动将所有后续列车扣停在相距一个车站的站台，以避免后续列车进入区间后在隧道区间长期等待；
当列车故障处置停留时间较长，提供“全线列车协同缓行”策略命令，根据分析的故障车处置耗时和影响范围，自动计算全线所有列车逐次延长停站时间，从而保持全线范围内的行车间隔，并在列车故障恢复后快速恢复到行车计划间隔；
提供“故障车快速退车下线”策略命令，实现故障车快速退出运营；
提供“备车上线快速设置”策略命令，快捷安排在正线存车线或者车辆场段内的备用列车按时按地投入运营载客服务；
提供“提前折返替开”策略命令，当某一行车方向因故障出现较大行车间隔，影响乘客服务时，快捷安排另一方向上较少客流需求的列车利用跨上下行渡线提前折返，补偿故障方向的行车间隔；
提供“局部中断运营下全线行车交路自动变更”策略命令，在线路部分区域出现严重的设施设备故障，导致列车无法通过，为调度提供一键决策下达，同时协同安排全线所有列车变更为新的交路路径运行。
16.如权利要求15所述的行车智能调度系统，其特征在于，
所有专业系统的所述一般故障告警和所述预案告警，统一在应急全景图中进行展示。
17.如权利要求16所述的行车智能调度系统，其特征在于，所述应急全景图的监视范围主要包括：道岔表示、信号机表示、轨道区段占用状态表示、道岔正常/故障、计轴正常/失效信号系统设备状态、SPKS状态、列车动态位置、接触网供电方式车站/区间火灾、区间水位、人防门状态、站台紧急关闭、屏蔽门正常/故障、屏蔽门夹人夹物和列车正常/故障状态。
18.如权利要求17所述的行车智能调度系统，其特征在于，当发生影响运营的故障时，所述应急全景图的界面主显区的故障设备应红色闪烁，同时辅以声光报警。
19.如权利要求18所述的行车智能调度系统，其特征在于，通过所述应急全景图中对应的设备故障，导航到详细的故障页面。
20.如权利要求19所述的行车智能调度系统，其特征在于，
所述故障页面显示可能的故障原因和根据历史经验值推算的可能的维护时间；
显示区间停车超时TOP排序、实时站台发车延误TOP排序、列车晚点偏差、当前车站进出站客流和当前列车满载率指标。
21.如权利要求20所述的行车智能调度系统，其特征在于，
对应的故障设备通过所述流程预案模块快捷打开预案流程处理界面，发起预案流程处理。
22.一种基于权利要求1～21中任意一项所述的行车智能调度系统进行行车智能调度方法，其特征在于，包括：
采集影响行车运营的多元数据；
对所述多元数据进行数据汇集、处理形成统一数据格式的多元数据；
以及对统一数据格式的所述多元数据的进行实时的保存及更新，以及存储历史多元数据；
建立针对外部各专业系统的故障智能分析模型；
根据所述多专业数据资源池内存储的多元数据进行故障分析，得到对应专业系统的故障分析结果，并根据故障分析结果输出对应设备的故障预警；所述故障预警影响运营时，则产生预案告警；
根据所述预案告警，提供与专业系统一一对应的预案处置流程，根据所述预案处置流程对设备进行故障排除，调整行车运营调度方案。
23.如权利要求22所述的行车智能调度方法，其特征在于，还包括：
所述故障预警不影响运营时，则产生一般故障告警，提示调度允许继续运行到运营结束后处理。
24.如权利要求23所述的行车智能调度方法，其特征在于，还包括：所有专业系统的一般故障告警和所述预案告警，统一在应急全景图中进行展示。
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