一種基於雲平臺的多級列車調度指揮系統的製作方法
2023-10-18 02:39:09 2
本發明涉及鐵路運輸調度領域，尤其是涉及一種基於雲平臺的多級列車調度指揮系統。
背景技術：
鐵路運輸調度是對鐵路日常運輸生產的組織與指揮，由鐵路運輸部門設立調度機構統一實施。鐵路運輸調度擔負著確保運輸安全、組織客貨運輸、保證國家重點運輸、提高客貨服務質量的重要責任，對完成鐵路運輸生產經營任務，提高鐵路運輸企業效益起著重要作用。因此，列車的合理化調度在鐵路運輸的安全性保障及列車運輸生產效率等多方面具有非常重要的現實意義。
現有的調度系統為鐵路列車調度指揮系統(traindispatchingcommandingsystem，tdcs)，簡稱tdcs系統。該系統在日常運輸調度指揮中，特別是鐵路多次大面積提速工程、多次運輸格局全面調整中，發揮了重要作用。但是隨著鐵路運輸事業的不斷發展，調度指揮的精細度、集中度、行車速度、行車密度地不斷提高，現有的tdcs系統的處理能力、可靠性已經無法有效承擔相應的責任。同時，由於國家和社會對運輸安全生產的關注、列車運行間隔的縮小，各鐵路局對調度指揮人員作業的正確性、及時性要求越來越高，既有的tdcs系統也越來越達不到調度指揮系統的安全性要求。因此，構造新一代的列車調度指揮系統已迫在眉睫。
列車調度工作牽涉部門多，運用法則複雜，動態變化和實時性強，與安全生產關係密切，調度員勞動強度大。列車調度系統是一個大而複雜的系統，由許多相互關聯、相互影響的分散伺服器集群結合而成，這些分散伺服器集群共同作用，利用現代計算機技術、網絡通信技術、多媒體等技術手段實現對列車的運行組織、監督控制。然而應用傳統的分散伺服器集群進行數據存儲和調度計算不僅難以保證資源的合理分配與有效利用，而且各級系統之間的信息傳輸與統一管理也難以實現標準化。
技術實現要素：
本發明的目的是針對現有技術存在的問題，提供一種基於雲平臺的多級列車調度指揮系統，其能夠保證資源的合理分配與有效利用，而且能夠實現統一調度與分配各級列車調度指揮系統之間的信息資源。
本發明的目的通過如下技術方案實現：
本發明提供一種基於雲平臺的多級列車調度指揮系統，其包括：
鐵道部調度指揮系統、鐵路局調度指揮系統、機務段調度指揮系統和車站調度指揮系統；
鐵道部調度指揮系統根據鐵路運輸需求向各個鐵路局調度分配列車數和貨運數，並下達調度命令至各個鐵路局調度指揮系統，同時將調度命令上傳給雲平臺；
鐵路局調度指揮系統接收到調度命令後，基於雲平臺進行列車作業調度的方案計算，並將調度命令下達至各個機務段調度指揮系統，同時將調度命令上傳給雲平臺中；該調度命令中包括時刻表和運輸貨物信息；
機務段調度指揮系統接收到調度命令後，根據時刻表和運輸貨物信息，對列車司機以及相關指揮、監控人員進行統一調度，為列車作業分配對應的負責人，並將調度結果上傳給雲平臺中，同時將列車作業信息下發至車站調度指揮系統；
車站調度指揮系統根據機務段的列車作業信息和車站實時情況對各過路車進行調度指揮，並將調度結果上傳至雲平臺，將調度命令直接傳輸至終端設備，同時接收所述終端設備的反饋信息和監控信息，並傳輸至雲平臺。
更優選地，所述鐵道部調度指揮系統包括：
信息實時採集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊；
所述信息實時採集模塊實時地從所述雲平臺中獲取列車調度相關信息數據和監控相關信息數據；將其分別傳輸至所述核心調度算法模塊和所述調度信息實時展示模塊；
所述核心調度算法模塊接收到信息數據後，將計算請求傳輸至雲平臺實現算法的實時計算，獲得列車作業或人員分配的調度結果；將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，並根據該調度結果下發調度命令給調度命令輸出模塊；
所述調度信息實時展示模塊根據從信息實時採集模塊傳輸的監控數據信息和從核心調度算法模塊傳輸得到的調度結果，進行列車及線路狀態的實時監控和調度結果的實時展示；
所述調度命令輸出模塊接收到調度命令後，將調度命令下達傳輸給鐵路局調度指揮系統，並上傳於雲平臺中進行調度命令的備份。
更優選地，所述鐵路局調度指揮系統包括：
信息實時採集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊；
所述信息實時採集模塊採集上級鐵道部調度指揮系統的調度命令，並實時地從所述雲平臺中獲取列車調度相關信息數據和監控相關信息數據，將其分別傳輸至所述核心調度算法模塊和所述調度信息實時展示模塊；
所述核心調度算法模塊接收到信息數據後，將計算請求傳輸至雲平臺實現算法的實時計算，獲得列車作業或人員分配的調度結果；將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，並根據該調度結果下發調度命令給調度命令輸出模塊；
所述調度信息實時展示模塊根據從所述信息實時採集模塊傳輸的監控數據信息和從核心調度算法模塊傳輸的調度結果，進行列車及線路狀態的實時監控和調度結果的實時展示；
所述調度命令輸出模塊接收到調度命令後，將調度命令下達傳輸給所述機務段調度指揮系統，並上傳於雲平臺中進行調度命令的備份。
更優選地，所述機務段調度指揮系統包括：
信息實時採集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊；
所述信息實時採集模塊採集其上級的鐵路局調度指揮系統的調度命令，並實時地從所述雲平臺中獲取列車調度相關信息數據和監控相關信息數據，將其分別傳輸至所述核心調度算法模塊和所述調度信息實時展示模塊；
所述核心調度算法模塊接收到信息數據後，將計算請求傳輸至雲平臺實現算法的實時計算，獲得列車作業或人員分配的調度結果；將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，並根據該調度結果下發調度命令給調度命令輸出模塊；
所述調度信息實時展示模塊根據從所述信息實時採集模塊傳輸的監控數據信息和從核心調度算法模塊傳輸的調度結果，進行列車及線路狀態的實時監控和調度結果的實時展示；
所述調度命令輸出模塊接收到調度命令後，將調度命令下達傳輸給所述車站調度指揮系統，並上傳於雲平臺中進行調度命令的備份。
更優選地，所述車站調度指揮系統包括：
信息實時採集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊；
所述信息實時採集模塊採集機務段調度指揮系統的調度命令，並實時地從所述雲平臺中獲取列車調度相關信息數據和監控相關信息數據，將其分別傳輸至所述核心調度算法模塊和所述調度信息實時展示模塊；
所述核心調度算法模塊接收到信息數據後，將計算請求傳輸至雲平臺實現算法的實時計算，獲得列車作業或人員分配的調度結果；將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，並根據該調度結果下發調度命令給調度命令輸出模塊；
所述調度信息實時展示模塊根據從所述信息實時採集模塊傳輸的監控相關信息數據和從核心調度算法模塊傳輸的調度結果，進行列車及線路狀態的實時監控和調度結果的實時展示；
所述調度命令輸出模塊接收到調度命令後，將調度命令下達傳輸給各個終端設備，並實時獲取終端設備的監控信息數據；將調度命令及獲取的監控信息數據上傳於雲平臺中進行備份。
更優選地，所述調度命令由鐵道部內部通訊網絡承載並傳輸。
由上述本發明的技術方案可以看出，本發明具有如下技術效果：
(1)無需對各級部門進行具體硬體資源的分配，各級部門可直接發送資源請求，從雲端獲取存儲和計算資源。從而實現各級系統對存儲和計算資源的彈性申請，一方面有效避免資源的不均衡分配造成資源浪費，另一方面，也方便對各級部門之間的信息資源進行統一調度與分配；
(2)應用雲計算平臺能夠對各級部門的申請資源進行有效隔離，便於對各級部門調度指揮系統的標準化管理和各級部門權限的統一化管理；
(3)應用雲計算平臺有利於解決大規模監控數據的存儲以及大規模調度任務計算的問題，有效增強調度計算的實時性。
(4)應用雲平臺對於提升調度指揮過程的安全性、實時性，各類存儲與計算資源的合理分配與利用等多個方面具有非常重要的現實意義。
附圖說明
圖1為本發明的基於雲平臺的多級列車調度指揮系統結構圖；
圖2為各級列車調度指揮系統的各模塊組織圖；
圖3為信息實時採集模塊的採集信息組成結構圖。
具體實施方式
以下將結合附圖對本發明的技術方案做進一步詳細說明。
實施例一
本發明提供一種基於雲平臺的多級列車調度指揮系統，該多級列車調度指揮系統的存儲和計算資源依託於雲平臺，針對鐵道部、鐵路局、機務段及車站等各級部門，進行資源的統一分配和調度，同時實現有效的資源隔離與權限限制。各級部門的調度指揮系統相互獨立，通過與雲平臺進行交互，實現數據與命令的實時傳輸。列車、信號燈、查詢終端以及其他各類傳感器作為終端設備，與就近的車站調度指揮系統通過內部通訊網絡進行通訊，車站調度指揮系統實時地將各個終端的反饋信息數據傳輸到雲平臺進行存儲，用於後續的調度及監控分析。
本發明提供的一種基於雲平臺的多級列車調度指揮系統的結構如圖1所示，包括：
雲平臺、基於該雲平臺的各級調度指揮系統。
上述雲平臺提供數據存儲資源、計算資源以及各類資源的相互隔離、冗餘備份和統一調度與分配功能，是整個系統的存儲與計算核心。
基於該平臺的各級調度指揮系統「自上而下」包括：鐵道部調度指揮系統、鐵路局調度指揮系統、機務段調度指揮系統和車站調度指揮系統。車站調度指揮系統能夠和終端設備通過內部通訊網絡進行通訊，以接收終端設備採集的信息數據並下達調度命令給各類終端設備執行。各級調度指揮系統在鐵道部的統一領導下，實行分級管理，各級系統具有不同的資源申請與數據訪問等權限約束。各級調度指揮系統執行調度計算和執行調度命令的關係組織如下：
鐵道部調度指揮系統根據鐵路運輸需求向各個鐵路局調度分配列車數和貨運數，系統將調度結果通過內部通訊網絡下達至各個鐵路局調度指揮系統，同時將命令以備份的形式存儲在雲平臺中；
鐵路局調度指揮系統接收到鐵道部的調度命令後，基於雲平臺進行列車作業調度的方案計算，具體地，由鐵路局計算得出列車調度的時刻點要求、載重貨物要求等，並將調度命令下達至各個機務段調度指揮系統，同時在雲平臺中進行命令的冗餘備份；
機務段調度指揮系統接收到調度命令後，根據時刻表和運輸貨物信息，對列車司機以及相關指揮、監控人員進行統一調度，將列車作業分配到具體的負責人，並將調度結果存儲於雲平臺中，同時將列車作業信息下發至車站的調度指揮系統；
車站調度指揮系統根據機務段的列車作業信息和車站實時情況對各過路車進行調度指揮，並將調度結果上傳至雲平臺，具體調度命令直接傳輸至列車、信號燈、傳感器其設備等終端設備，同時接收以上終端設備的反饋信息和監控信息數據，並將這些信息數據傳輸至雲平臺。
此外，車站調度指揮系統還接收終端設備中的查詢終端的查詢請求，並進行查詢反饋，同時將查詢日誌均傳輸至雲平臺備份。
以上是各級調度指揮系統以及終端設備的命令下達和數據傳輸關係。在整個傳輸過程中的通訊網絡均使用內部通訊網絡，確保安全性、穩定性。
上述各級調度指揮系統雖然具有不同的調度範圍和調度功能，但是在調度指揮系統的組織模塊上可進行統一標準化設計，各級調度指揮系統均可設計為如圖2所示的模塊結構。
由圖2可以看出，各級調度指揮系統均包括：信息實時採集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊。
其中，信息實時採集模塊實時地從雲平臺中獲取列車調度和監控所需的各類終端的狀態信息數據等監控信息數據。然後將調度相關信息數據和監控相關信息數據分別傳輸至核心調度算法模塊和調度信息實時展示模塊。
上述信息實時採集模塊需要採集的信息數據包括調度相關信息數據和監控相關信息數據兩類數據。具體信息數據組成如圖3所示，該調度相關信息數據包括：
人員狀態信息、列車狀態信息、線路狀態信息以及上級命令下達信息。
其中，人員狀態信息主要為列車司機、調度指揮人員、監控人員等的狀態情況，包括是否在職，是否在執行任務，是否請假以及當天已經執行的任務數等；列車狀態信息包括：行駛中、事故中、正常未行駛及修理檢查中的狀態取值等；線路狀態信息的狀態值包括：臨時限速值，是否能通行等；上級命令下達信息指的是上級部門下達的調度指揮命令。
監控相關信息數據主要指的是監控反饋信息，其信息數據類型可以為日誌、視頻以及音頻數據等，主要通過各類終端設備採集獲得。監控相關信息數據一方面作為實時監控的源數據，另一方面也可以通過它進行調度效果的跟蹤查看。
以上是實時信息採集模塊需要採集的不同信息數據類型，而各級調度指揮系統具體需要採集的信息與其系統級別和調度功能範圍有關，比如鐵道部調度指揮系統無需採集人員狀態信息和上級命令下達信息，鐵路局調度指揮系統則無需採集人員狀態信息。
其中，上述核心調度算法模塊接收到信息數據後，調用設計好的調度算法，將計算請求傳輸至雲平臺實現算法的實時計算，獲得列車作業或人員分配的調度結果。然後，該核心調度算法模塊將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，並根據該調度結果下發調度命令給調度命令輸出模塊。該核心調度算法模塊需要對調度優化方法進行詳細設計。設計目標為：在列車運行準時性、安全性等各種約束條件下，實現實時、高效、智能化的列車作業調度和人員調度。具體調度方法包括但不限於啟發式算法等。基於啟發式算法的列車調度方法為現有技術，在此不作闡述。
其中，上述的調度信息實時展示模塊根據從信息實時採集模塊傳輸的監控數據信息和從核心調度算法模塊傳輸的調度結果，進行列車及線路狀態的實時監控和列車作業及人員分配等調度結果的實時展示。
該調度信息實時展示模塊通過內部通訊網絡接口將調度相關信息數據和監控相關信息數據通過屏幕的大畫面顯示出來，為調度人員及有關領導提供圖形、圖像、文字等多種方式的信息。具體地，屏幕顯示內容可包括列車運輸狀態的宏觀顯示，實際車站的監控視頻的細化場景顯示，地形地貌、天氣狀況的顯示，突發事件、行車事故的實時顯示，重點列車的實時跟蹤顯示等。具體顯示內容和展現方式可以進行自定義和個性化設計，當需要展示新的信息內容時，在各級調度指揮系統的權限範圍內，該模塊可直接向雲平臺發送數據請求，獲取內容數據，在本地進行數據分析與展示。
其中，上述的調度命令輸出模塊接收到調度命令後，通過內部通訊網絡進行調度命令的下達傳輸。該調度命令輸出模塊在各級系統以及系統與終端設備間進行調度命令的傳輸時，使用的是鐵道部內部通訊網絡，確保數據傳輸的保密性，安全性與穩定性的要求。
各級調度指揮系統均由上述各模塊構成，不同之處在於，鐵道部調度指揮系統的信息實時採集模塊不需採集上級下達的調度信息；車站調度指揮系統的調度命令輸出模塊需要將調度命令通過內部通訊網絡傳輸給各類終端設備，而且各類終端設備實時採集的狀態信息等監控信息數據也通過內部通訊網絡傳輸給車站指揮系統，車站指揮系統進一步將相關數據傳輸到雲平臺進行存儲。
可以看出，通過上述各級調度指揮系統包括的信息實時採集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令的輸出模塊，能夠完成整個數據接收、調度計算、實時監控和命令輸出的過程。
雖然本發明已以較佳實施例公開如上，但實施例並不限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬於本發明之保護範圍。因此本發明的保護範圍應當以本申請的權利要求所界定的內容為標準。