轨道交通出乘派班系统的设计及应用

轨道交通出乘派班系统的设计及应用

余鹏 1,王大鹏 2

珠海优特科技电力科技股份有限公司，珠海，广东 519000

摘 要：介绍了一种轨道交通出乘派班系统，通过对系统原理、技术方案、系统应用、核心算法的详细介绍，讲述了各功能实现的技术细节，本系统在西安、天津、深圳使用效果良好，具有很好的实用价值。

关键词：轨道交通；运行图；派班算法

中图分类号：U292.4

Design and application of train dispatch system for rail transit

YU Peng

(Zhuhai Unitech Power Technology Company Ltd, Zhuhai, Guangdong,519000, China)

Abstract：This paper introduces a train dispatch system for rail transit. Through the detailed introduction of system principle, technical scheme, system application and core algorithm, it describes the technical details of each function realization. The system has a good effect in Xian, Tianjin and Shenzhen, and has very good practical value.

Key Words: Urban rail transit；Scheduling system ；Algorithm

1引言

轨道交通[1]出乘派班是根据运行图[2]手工编写手卡，根据手卡编制出乘计划，安排司机出勤，并记录司机运行信息确保地铁安全正点运营。但是依靠手工编制出乘计划与信息管理需要大量人力和时间，并且如果临时换运行图手工编写很难达到列车运营的需要。同时由于没有进行信息化管理，不能分析里程及司机工作情况，有必要研制出乘派班管理系统[3]，该系统运用计算机、网络、自动化技术对地铁乘务派班调度作业全过程进行智能化管理，替代传统的手工作业方式，提高工作效率，确保运输任务的完成和行车安全。

2 系统原理及功能及技术方案

2.1系统原理及功能

轨道交通出乘派班系统包括：系统服务器（数据服务统一管理）、普通客户端（系统工作站）、触摸屏一体机（触摸查询仪、指纹打卡仪、酒精测试仪）、大屏客户端（挂墙液晶屏）。通过服务器的统一管理实现出乘派班及司机出勤等功能。客户端功能如下：普通客户端：系统维护，包括用户、权限等、智能生成手卡、编制司机出勤计划、安排培训教育等。触摸屏一体机：出退勤办理、在线培训考试、及相关出勤个人信息查询。大屏客户端：显示更新宣传视频、公告新闻等信息。部署如下：

图1系统部署情况

2.2技术方案

轨道交通出乘派班系统采用客户/服务器模式，即系统分为服务器与客户端两大部分，服务器启动后便等待客户端的连接，客户端成功地连接到服务器后通过访问服务器的接口实现其功能。客户端软件及服务器软件均采用面向对象的设计方式，两者之间的数据交换采用.NET Remoting[4]技术。系统逻辑结构主要包含3层，分别为表现层（实现人机交互）、业务处理层（核心业务处理）、数据访问层。

2.3系统应用

乘务派班系统通过全流程[5]控制实现从列车时刻表自动生成出乘表（2.4核心算法介绍重点讲解），出乘表+值乘司机+运转方式（四班三运转：总共四个班组每天三个班组上班分为：早班、中班、晚班）实现计划派班受控以后形成班表信息。班表信息发布到触摸屏一体机及大屏客户端，司机将在触摸屏一体机进行司机出/退勤（公寓叫班系统）办理，整个系统根据司机的出/退勤情况对司机的工时/里程进行收集及统计分析指导派班整体工作。

2.4核心算法介绍

列车时刻表分为平常、周末、节假日，通过列车时刻表生成司机交路计划（出乘表）是本系统的核心部分。

出乘表生成规则包含以下几部分内容：

1、运转制度参数：四班三运转

2、时间参数：上下班时间、休息时间、吃饭时间标准

3、工作量参数：连续驾驶时间标准、司机驾驶趟数

4、地点参数：上下班地点、休息地点、吃饭地点。

5、换乘参数：换乘地点、换乘规则

6、早班规则：安排跑2趟结束。

算法输入：列车车次、时刻、始发站、终点站、换乘站

算法输出：早班、白班、晚班出乘表

算法思想：模拟仿真算法+贪心算法，主要思想是模拟换乘的方式，首先准备好列车时刻及始发站和终点站，然后将列车时刻运转起来，在始发站和终点站准备好司机列表，将司机进行上车和下车的过程进行安排。安排过程中使用贪心算法将已休息、吃饭已经完成，并且休息最少的司机进行上车，如果司机已达到工作量记录完成表，将所有时刻表安排完成，输出早、白、晚班的手卡安排。算法实现过程如下：

1. 根据列车时刻表及换乘站安排及早班、白班、晚班时间参数提取早、白、晚任务列表。

2. 将早、白、晚任务列表根据发车时间进行排序从早到晚。

3. 模拟仿真列车开动过程，将任务列表循环起来。始发站上车、终点下车。

4. 模拟上车、下车函数实现派班算法。始发站和终点站分别存放两个司机队列（已上班（跑了一趟及以上）、未上班）

5. 始发站上车函数（贪心算法）：

A、当已上班队列为空或者已上班队列里司机还没有休息够时，在未上班队列安排一位司机上车。

B、当已上车队列不为空并且已有司机已完成休息时，将所有已完成的司机排序将休息时间最长的安排上车。

6. 终点站下车函数：

1. 到达终点站，进行下车判断当前司机是否已跑了规定的工作量，标注下班。

2. 到达终点站，如果没有完成工作量，判断是否是中年或晚上吃饭时间安排司机吃饭，并将司机存入已上班队列。

7. 任务列表安排完成后，取出已上班队列里司机上班安排生成出乘表。

3结语

乘务派班系统目前已在天津地铁、深圳地铁、西安地铁中标了四个线路已经运行良好，同时根据用户对智能派班算法生成派班计划的验证，本算法被证明方案合理、编制计划最优，既保证安全，又大幅提高工作效率。目前全国已投运加上已规划的轨道交通线路多达200多条，乘务派班系统有很大的推广意义。

参考文献:

[1]王明生. 城市轨道交通概论 [M]. 人民交通出版社，2012

[2]何静. 城市轨道交通运营管理（第3版）[M] .中国铁道出版社，2017

[3]张苏波, 吕红霞, 刘淑辉. 列车乘务派班系统的设计与实现[J]. 铁道运输与经济, 2007, 29(8):19-21.

[4]Christian Nagel Bill Evjen . C#高级编程（第4版） [M] . 清华大学出版社，2006

[5]张小宏. 地铁乘务派班系统的探索与应用[J]. 科技资讯, 2014, 12(15):24-25.

通信作者：余鹏

地址：珠海优特电力科技股份有限公司、519000，

联系电话：15992638157

E-mail：185516768@qq.com

第一作者：余鹏，技术职称：中级工程师