铁路调度指挥，即组织、指挥铁路日常运输生产活动，是铁路运输生产的重要组成部分，是实现铁路运输安全、高效、有序的重要保障。铁路调度指挥实行分级管理、集中统一指挥的原则。铁路局调度所是铁路局集团公司级调度指挥机构，负责铁路运输组织指挥日常工作，与铁路局集团公司管内各运输生产单位密切配合、协同作业，充分利用运输能力，高质量完成运输任务。为保证调度指挥工作连续、稳定、安全，铁路局调度所7×24 h不间断作业，并严格实行交接班工作制度。

《中国国家铁路集团有限公司铁路运输调度规则》（简称：调规）明确规定：各工种调度交接班时，交班内容和待办事项必须清楚、完整，不得遗漏；应充分利用信息化手段，提高交接班质量^[1]。为进一步强化调度管理、理顺生产流程、夯实调度基础，中国铁路兰州局集团有限公司（简称：兰州局）调度所结合全所实际情况和调度工作需要，制定了《调度所管理工作细则》（简称：所细），要求各工种调度员在作业过程中全面掌握调度命令、重点文电、施工计划、列车运行情况等运输组织安排，同时做好重点事项记录，确保人员换班后能够有条不紊地连贯作业，正常进行调度指挥工作。

兰州局调度综合管理系统（简称：调度综合管理系统）是兰州局调度所日常使用的信息化工作平台之一。在调度指挥作业过程中，调度员获取和传递的相关信息具有很强的时效性，需要及时、准确地传递调度命令、重点文电等作业指示，并精确记录重点作业内容，而既有的调度综合管理系统针对调度员交接班缺乏有效的信息化管理手段，重要的信息与作业内容仍然靠调度员口头传递和纸质交接班本记录，导致在日常作业中存在以下问题：（1）人工填写纸质交接班本耗时耗力，容易出现书写错误、数据统计偏差等问题，降低信息传递的准确度，且因调度员个人作业习惯不同，纸质交接班本的填写难以做到统一规范；（2）纸质交接班本难以在多个部门之间共享，不便于刚换班的调度员快速全面掌握调度指挥实际情况；（3）人工传递调度命令、重点文电等作业指示容易出现遗漏，从而导致工作失误，且值班调度员在当班过程中需要耗费不少精力来关注不定时传递过来的作业指示，及时安排这些作业如期按要求实施，并跟踪作业进度；（4）纸质交接班记录不便于保存和查询，不利于历史交接班信息的集中管理和全过程溯源。

为此，本文以调规和所细中的相关规定为依据，对既有调度综合管理系统进行功能完善，在现有技术架构下开发调度员交接班应用，实现调度员交接班工作的全面电子化，提高交接班效率及信息共享能力，强化交接班作业环节的安全风险管控，避免出现重要信息传递遗漏或错误，确保铁路局调度所高效、安全、有序地开展调度指挥工作。

1   现状概况

1.1   兰州局调度综合管理系统简介

兰州局调度综合管理系统是一套基于B/S模式的应用系统，其总体架构如图1所示，分为基础设施层、数据资源层、应用服务层和展示层。

图  1  兰州局调度综合管理系统技术架构示意

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（1）基础设施层：利用铁路局集团公司数据中心提供的服务器、存储、网络等资源，搭建系统运行环境，为调度综合管理系统提供软硬件及网络资源支持。

（2）数据资源层：采用关系型数据库Oracle存储结构化数据，包括系统配置数据和各应用模块业务数据，并利用Greenplum数据仓库实现多源业务数据的集成整合，形成标准化、高质量的数据资源池；采用对象存储系统Minio存储非结构化数据，包括各功能模块涉及的不同格式文档，如各类规章资料pdf文档、统计分析生成的Excel文档等，实现非结构化数据的集中归档管理。

（3）应用服务层：包括施工组织监控、重点列车运行监控、安全作业监控等应用支撑模块，各模块间独立运行、互不影响，提供面向服务的应用程序接口（API，Application Programming Interface），为快速响应用户业务需求提供支撑；在此基础上，结合用户具体业务处理逻辑，提供综合应用、运输统计分析、运输综合信息、可视化分析决策等业务模块，处理和响应用户请求。

（4）展示层：基于Vue.js、Element Plus等技术，为系统用户提供业务操作和信息查询Web页面。

调度综合管理系统采用前后端分离的设计模式，将前端应用程序与后端服务分别独立部署，增强了系统应用的可维护性，便于扩展系统功能，也易于根据实际业务量增长情况对系统性能进行优化。当前，该系统集成了综合应用、运输统计分析、运输综合信息、可视化分析决策、规章资料管理等应用模块，具备调度综合管理所需要的各类数据，例如车站数据、线路数据、运行图数据、施工组织数据、调度命令数据等，能够为调度员交接班应用开发提供丰富的数据支撑。

1.2   调度所岗位设置及交接班管理要求

兰州局调度所设有综合分析室、安全教育室、信息技术室3个管理科室，计划调度室、行车调度室、高铁调度室、客运调度室、货运调度室、特运调度室、机车调度室、车辆调度室、供电调度室、统计室、应急管理室11个专业调度室，以及集团公司施工办。科室下设主任、工程师、调度员等岗位和相关调度台，每个调度台配备专业工种调度员。

为保障一线调度指挥工作质量，兰州局调度所安排4个班组倒换轮班，每个班组由值班主任、值班副主任及各专业工种调度员组成；调度员工种分类、调度台设置、主要职责及交接班主要内容如表1所示。在生产作业过程中，调度员必须按要求及时填记相关图表、台账和交接班本，并在交班之前认真核对交接事项，保证工作交接内容准确无误。

表  1  兰州局调度所调度员工种分类、调度台设置、职责及交接班主要内容

调度员工种	调度台划分	职责及交接班主要内容
值班主任	值班主任台	管理各调度台，全面负责班组的运输生产组织工作；交接班时传达重点工作安排、安全关键事项和其他要求， 汇总班组运输任务完成情况及重点问题
计划调度员	6个班计划调度台	负责管辖区段的车流组织计划与调整工作，编制、下达日班计划和阶段计划等；交接班时记录车流信息、各 主要站和分界口车辆出入及装卸动态等
普速列车调度员 （列车调度）	17个普速列车调度台	负责所管辖的普速铁路区段的行车指挥工作；交接班时记录调度命令、日班计划落实情况，施工维修组织情况， 按列车运行图、编组计划、运输组织方案对列车运行情况的指挥调整和应急处置等
高铁列车调度员 （列车调度）	9个高铁列车调度台， 1个高铁计划台	负责所管辖的高速铁路区段的行车指挥工作；交接班时记录调度命令、列车运行计划落实情况、重点列车调整 情况、应急处置情况等
客运调度员	1个客运调度台	负责掌握旅客运输组织情况，收集列车运行及客流、乘降组织信息；交接班时记录重点列车调整情况、应急处置 情况等
货运调度员	4个货运调度台	负责管辖区段货运调度指挥工作；交接班时记录重点列车、快运班列、集装箱等的组织调整情况，装卸车情况， 应急处置情况等
机车调度员	4个机车调度台	负责管辖区段机车运用工作；交接班时记录日常机车运用工作计划落实情况、机车与乘务人员分布状态及调整 情况、应急处置情况等
车辆调度员	3个车辆调度台	负责客车与货车运用、检修生产的日常组织指挥工作；交接班时记录调度命令落实情况、车辆日常管理情况、 应急处置情况等
施工调度员	6个施工调度台	负责编制施工月计划、施工日计划及相关安全管理工作；交接班时记录计划编制与调整情况、应急处置情况等

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2   设计目标

2.1   遵循调度规章要求

调度员作为日常运输组织的具体指挥者^[2]，其作业过程必须严格遵守铁路调度各项规章制度。按照调规、所细等规定的各岗位交接班管理规范，结合各工种调度员工作实际，调度员交接班应用各个功能模块的操作流程和业务处理逻辑必须严格符合规章的相关要求。

2.2   实现交接班本的电子化集中管理

为各工种调度员提供内容完整、业务信息准确的电子交接班本，代替原纸质版交接班本，方便调度员浏览和查询信息，简单快捷地完成信息录入，业务动态信息可自动刷新，实现各工种调度业务信息的集中存储和便捷共享，提高交接班工作效率和准确性，并使电子化交接班本成为当值调度员管理和监控作业任务的高效工具。

2.3   实现作业指示信息快速准确传递

调度命令、重点文电等作业指示信息是调度员指挥行车、组织运输的关键依据，为保证铁路运输任务安全、有条不紊地完成，要求准确及时地传递调度命令^[3]。交接班应用提供调度命令、重点文电的录入和转发模块，根据作业指示信息的执行期限实现自动转发，提醒当值调度员重点作业任务，实现作业指示信息从下达者到执行者的快速准确传递。

2.4   实现运输统计信息自动获取与实时更新

通过对相关业务数据的集成与加工，实现数据资源的深度整合与优化处理^[4-5]，交接班应用通过数据接口服务接入运输生产动态数据，经过统计汇总后实时更新至电子交接班本中，如列车调度员需要掌握的当天临时限速、重点列车、编区站始发等运输生产信息，方便调度员随时掌握运输生产动态。

3   功能设计

调度员交接班应用的用户包括各工种调度员（计划调度员、普铁调度员、高铁调度员、客运调度员、货运调度员、机车调度员、车辆调度员、施工调度员）、行车调度室管理员、高铁调度室管理员、施工调度室管理员、普通用户5类；主要功能模块包括交接班本、交接班日志、调度命令管理、重点文电管理，实现作业内容人工填记，调度命令、重点文电等作业指示信息流转传递，以及业务数据自动提取与推送等应用目标。根据调规、所细规定，结合调度指挥工作实际需求，不同用户被授予与其岗位职责相对应的操作权限和操作范围。

3.1   交接班本

针对不同工种调度员的作业重点，定制相应的电子交接班本内容，并接入调度综合管理系统中运输统计分析、运输综合信息应用模块产生的分界口、编区站等数据，以及其他业务系统产生的运行图、施工组织等数据，实现相关业务数据自动提取和汇总统计，及时推送调度命令和重点文电信息，在相关当值调度员交接班本上自动更新，确保信息及时传递，避免调度员手工摘录导致的信息填写错误。

3.1.1   计划交接班本

计划交接班本的主要信息项包括：运输设备故障情况、重点列车、重点文件命令、分界口限制车流交接情况、装卸/配空/大点车情况、交接班人员等；计划调度员按照实际情况，在计划交接班本中分类记录交接班具体内容、班前情况和完成情况。

3.1.2   普铁交接班本

普铁交接班本的主要信息项包括：重点事项、重点文电、分界口交接列数、编区站始发列数、行车设备状态、重点列车、运行揭示命令、临时限速、保留列车、乘务员超劳换班及交班情况、重点施工组织、待办事项、交接班人员等。其中，分界口交接列数、编区站始发列数、重点列车、临时限速、保留列车信息是系统应用通过数据接口服务接入的一般动态更新信息；重点事项、重点文电、运行揭示命令是系统应用从重点文电管理和运行揭示命令管理模块自动推送的作业指示信息；其他信息项由普铁列车调度员按照当日实际情况进行填记。

3.1.3   高铁交接班本

高铁交接班本的主要信息项包括：现场设备情况、高铁计划命令、重点事项、停留车情况、行车变化、运行揭示命令、临时限速、重点事项、交接班人员等。其中，临时限速信息是系统应用通过数据接口服务接入的一般动态更新信息；高铁计划命令、运行揭示命令是系统应用从客调命令管理和运行揭示命令管理模块自动推送的作业指示信息；其他信息项由高铁列车调度员按照当日实际情况进行填记。

3.1.4   客运交接班本

客运交接班本的主要信息项包括：文电命令、重点列车、临客运行情况、其它重点事项、交接班人员等，各项内容由客运调度员按照当日实际情况进行填记。

3.1.5   货运交接班本

货运交接班本的主要信息项包括：重点事项、文电命令、设备故障情况、需重点组织列车、特殊配空车型、货运班列保留及非正常甩挂、其他注意事项、交接班人员等，各项内容由货运调度员按照当日实际情况进行填记。

3.1.6   机调交接班本

机调交接班本的主要信息项包括：重点事项、乘务员超劳情况及换班安排、机车情况、救援列车位置、重点任务、设备使用情况、交接班人员等，各项内容由机车调度员按照当日实际情况进行填记。

3.1.7   车辆交接班本

车辆调度设置了车辆调度台、动车调度台和红外线调度台，三个调度台的交接班本信息项略有不同。车辆调度台和动车调度台的交接班本都包括调度命令、文电电报、重点事项、运行安全信息、故障处置情况、其他事项、交接班人员等信息项；红外线调度台的交接班本包括设备状态、热轴预报处理情况、探测设备故障处理情况、重点工作、交接班人员等信息项。各台别调度员按照当日实际情况填记各自交接班本中的各项内容。

3.1.8   施工交接班本

施工交接班本的主要信息项包括：文电命令、设备情况、运行揭示限速情况、施工计划、其他重点事项、交接班人员等，各项内容由施工调度员按照当日实际情况进行填记。

3.2   交接班日志

集中管理各岗位交接班日志并提供检索功能，方便用户查阅各岗位交接班历史作业情况、了解当前交接班完成状态，以便掌握调度所各岗位调度指挥工作交接全过程及当前交接班完成状况。

（1）日志列表：以列表形式集中展示各岗位交接班记录，每条记录中包括日期、班次、调度台、交接班人员、天气和交接班本类型概要信息。

（2）交接班完成状态监控：日志列表中的当日交接班记录均注明是否完成交接班状态，方便掌握各岗位交接班完成状况。

（3）日志详情查看：用户可以查看日志列表中每一条交接班记录的详细内容，以及所关联的重点文件电报和调度命令信息。

3.3   调度命令管理

调度命令管理模块实现调度命令的接入、查阅与转发，将调度命令准确、及时地传达至相关调度台，调度员据此安排、调整调度指挥工作。按目前管理需求，仅设计了客调命令管理和运行揭示命令管理两个模块。

3.3.1   客调命令管理

系统从相关业务系统实时接入高铁计划命令，由高铁调度室管理员设置各命令执行期限和执行调度台后，系统自动完成转发，达成从命令下达到命令执行的全流程管理，实现调度命令快速准确传递。

（1）命令接入：从上游业务系统实时同步接入发布的调度命令。

（2）调度命令查阅：提供命令列表和命令详情两种查看模式；高铁调度室管理员通过命令列表查看命令号、发令时间、发令人、受令点等概要信息；如需进一步了解命令详情，点击命令列表中某一命令项，可弹出命令详情页面，以供查看该命令项的完整内容。

（3）调度命令推送：高铁调度室管理员确认调度命令内容及具体执行要求后，为每条命令设置明确的执行期限和执行调度台；系统根据设置，自动将调度命令推送至相关调度台的交接班本。

3.3.2   运行揭示命令管理

施工日计划管理员每日提前上传并发布次日的限速表文档，系统对文档有效运行揭示命令信息进行解析和存储，并按照施工日计划管理员设置的执行期限，自动完成运行揭示命令转发，及时提醒调度员重点作业安排。

（1）限速表上传与发布：施工日计划管理员上传编制好的次日限速表Excel文档，上传后的文档支持预览、导出和打印；在检查确认限速表内容无误后进行发布。

（2）运行揭示命令提取：系统自动解析已发布的限速表文档，从中提取有效的运行揭示命令信息并存入数据库。

（3）运行揭示命令推送：系统应用按照设定好的执行期限，自动将运行揭示命令推送至相关调度台的交接班本中，提示当值调度员需特别关注的当日作业安排。

3.4   重点文电管理

行车调度室管理员录入重点文电（主要包括重点事项、文电、电报等）内容，并设置执行期限和目标调度台，系统按照设置自动完成重点文电推送。

（1）重点文电录入：行车调度室用户录入重点事项内容，并设置事项执行期限和执行调度台，若有文电、电报等文件，则以附件形式一并上传。

（2）重点文电检索：用户可以根据执行期限、转发台别、执行状态等查询条件，快速检索已录入的重点文电信息。

（3）重点文电推送：按照设定好的执行期限和目标调度台，系统自动将重点文电信息传送至相关调度台交接班本上，提示当值调度员需尽快落实的重点作业安排。

4   关键技术

4.1   组件化交接班本模板设计

按照统一规范管理要求，各岗位调度员在进行交接班时，需要使用格式一致的交接班本记录每日作业重点内容并移交给下个班次。各工种调度员的职责及交接班主要内容各不相同，对应交接班本上所填记的内容也不尽相同。随着今后管理要求的变化，交接班本的格式和所需填记的内容会有所改动。考虑到保持各类交接班本页面风格统一的同时，提高开发效率、增强页面程序的可扩展性，本文采用基于Vue.js框架的组件化交接班本页面模板设计。

Vue.js是一种用于构建用户界面的渐进式框架，组件是Vue.js框架中的最小单元，它将HTML、CSS 和 JavaScript代码封装在一起，定义功能页面的框架或完成特定的逻辑处理^[6-7]。Vue.js中提供了多样且高度模块化的组件库，按照功能划分为包括页面组件、布局组件、业务组件、基础组件等4类，通过对各类组件的组合应用，可实现一个复杂的功能页面。Vue.js框架中的组件分类及其层级关系如表2所示。

表  2  Vue.js框架中组件功能分类及层级关系

编号	组件类型	主要功能	层级依赖
1	页面组件	负责整个页面逻辑	2，3
2	布局组件	定义全局框架结构	3，4
3	业务组件	处理具体业务逻辑	4
4	基础组件	通用UI组件

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通过分析各工种调度员交接班的信息内容，提炼出日期、班次、调度台别等公共信息项，设计构建各种可复用的业务组件，再结合各种布局组件定义交接班本页面整体布局结构，形成统一规范、易于扩展的交接班本页面模板。交接班本模板组件构成如图2所示。

图  2  组件化交接班本模板组件构成示意

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（1）组合组件封装：基于Element UI框架，运用HTML语义化标签和CSS弹性布局技术，对Button按钮、Input输入框、Select选择器、DatePicker日期选择器、Table表格等基础组件进行封装组合。

（2）业务组件封装：分别将班次轮询、调度台别、交接班日志等业务逻辑注入组合组件进行封装，运用JavaScript语言处理日期、班次、调度台信息等业务数据，并通过组件特有的属性（Props）和事件（Events）机制实现组件单元间的通信和数据传递。

（3）交接班本模板生成：运用CSS Grid技术构建自适应页面框架，使用网格布局组件、侧边栏组件等对页面工作区的布局结构进行定义；通过组件插槽技术将班次轮询业务组件、调度台别业务组件、日志业务组件等，按调度员交接班作业逻辑进行编排，最终实现易于扩展的交接班本模板。

4.2   基于EDA的交接班本业务动态信息推送

交接班本中需要刷新显示的业务动态信息分为两大类：具有执行期限的作业指示信息和一般动态更新信息。作业指示信息包括调度命令、重点文电等，涉及调度指挥工作的具体安排和调整，是列车调度员落实编组计划、指挥列车运行、应对突发状况、保证运输秩序的重要依据，必须在执行期限内及时、准确地传递到相关调度台并在交接班本上显示和记录；一般动态更新信息主要包括运输生产实绩统计指标、列车运行动态情况等，这类信息一经产生，即可在交接班本上刷新显示。

事件驱动架构（EDA，Event-Driven Architecture）是一种设计模式，其核心是事件，主要由事件生产者、事件通道和事件消费者组成。事件生产者是产生事件的源头；事件通道负责存储和传递事件；事件消费者订阅相关事件通道，接收事件并进行相应处理^[8-10]。在该架构下，事件的产生与消费具有异步性，使得作业指示信息的发布者与执行者在操作过程中相互独立、互不影响。

基于EDA构建的交接班本业务动态信息推送模型如图3所示。该模型在事件生产者、事件通道和事件消费者3类主要实体的基础上，增加了待分发事件池和执行期限检查任务2类实体。事件生产者由产生业务动态信息的功能模块和数据接口服务组成，每条业务动态信息被抽象成包含“业务动态信息、执行期限、目标调度台”三元组的事件对象；事件通道采用RabbitMQ消息队列实现；事件消费者由高铁交接班本和普铁交接班本组成；待分发事件池由Oracle数据库实现；执行期限检查任务利用分布式任务调度框架XXL-JOB实现。

图  3  基于EDA的交接班本业务动态信息推送模型示意

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（1）业务动态信息产生：作业指示信息由高铁调度室管理员、施工日计划管理员和行车调度室管理员，分别在交接班应用中的客调命令管理模块、运行揭示命令管理模块与重点文电管理模块录入产生；一般动态更新信息通过数据接口服务从其他业务系统中的重点列车运行监控、车流推算等模块接入。

（2）执行期限检查与动态信息分发：作业指示信息，通常具有执行期限，在其产生后需要先保存在数据库中，形成待分发事件池；执行期限检查任务将定时读取待分发事件池中的事件对象，对比执行期限和目标调度台的当前班次时间。若目标调度台的当前班次时间落入作业指示信息的执行期限内，则将事件对象放入事件通道，并从待分发事件池中删除；若未落入，则等待执行期限检查任务的新一轮检查。

（3）动态业务信息读取与显示：各调度台当前的交接班本定时读取RabbitMQ消息队列中发送给本调度台的事件对象，将事件对象中的动态信息显示在交接班本页面，当值调度员可查看到最新的动态业务信息。

4.3   基于Apache Tika的每日限速表内容解析

每日限速表由施工调度室编制，其中包含区段、线路、限速地点和里程、限速速度、限速原因、限速命令号等运行揭示命令的关键内容，要求及时、准确的传达给列车调度员。列车调度员根据每日下达的运行揭示命令，协调施工安排与列车运行计划，实时掌握施工进度和列车运行状态，以确保铁路运输生产安全。

Apache Tika是一个开源的文档类型检测和内容提取工具，能够自动检测文档类型，并利用不同格式解析类库从文档中提取出元数据和结构化内容。使用Tika技术解析每日限速表文档内容的具体流程如图4所示。

图  4  每日限速表文件内容解析流程示意

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（1）文档上传：施工调度室管理员负责编制每日限速表Excel文档，并通过运行揭示命令管理模块上传该文档，系统采用Minio分布式对象存储服务实现对每日限速表Excel文档的存储。

（2）文档发布与内容解析：当施工调度室管理员完成文档校验并发布后，系统将自动解析该文档内容，调用Tika引擎识别文档格式，并加载对应的文档解析器，然后结合Apache POI库、正则表达式等技术，读取每日限速表Excel文档中的工作表结构和单元格内容，提取其中的每日限速文本信息。

（3）数据清洗与数据存储：对提取到的每日限速文本信息进行空值剔除、数据去重、缺失值填补等处理，提取有效的运行揭示命令信息，将其整合为结构化数据记录，并通过JDBC批处理事务机制写入数据库进行存储，以便后续处理。

5   结束语

本文依据铁路局调度所调规、所细规定的各工种调度员日常交接班要求和作业流程，在现有调度综合管理系统的基础上，研发了调度员交接班应用，为各工种调度员提供相关业务信息准确、完整的定制化电子交接班本，方便调度员浏览和查询信息，简单快捷地完成信息录入，实现了作业内容人工填记与运输生产数据自动提取相结合，以及调度命令、重点文电等作业指示信息的集中管理与自动转发，可根据执行期限自动转发作业指示信息，实现作业指示信息快速准确传递，业务动态信息可自动刷新，提高了调度员交接班工作效率，避免了人为错误，有效提升了交接班作业内容的准确性和作业过程的时效性，方便相关调度人员更加快速、准确地获取关键信息。

目前，调度员交接班应用已在兰州局调度所内投入使用，应用功能基本满足48个调度台的日常交接班需求。下一步，将继续研究如何进一步提高系统应用的稳定性与可靠性，加强同其他业务系统的数据集成与共享，结合调度业务实际需求扩展新功能模块，为调度指挥工作提供更加全面的数据支持和信息化管理手段，以更好地适应不断变化的铁路运输需求。