Design of passenger service and production management and control platform for Beijing–Zhangjiakou intelligent passenger station
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摘要: 依托京张高铁智能铁路建设,针对车站客运业务复杂、系统孤立的现状,从旅客服务、客运管理、客站设备管理、应急指挥等业务出发,设计了客站旅客服务与生产管控平台(简称:管控平台),阐述了管控平台的总体架构、网络架构、平台功能和关键技术,并展示了实施效果。管控平台在京张高铁的实施应用,优化了京张智能客站各系统间的资源配置和总体架构,降低了信息化基础设施的资源投入,对后续智能客站的建设具有参考价值。Abstract: Based on the construction of Beijing–Zhangjiakou intelligent high-speed railway, aiming at the current situation of the complexity of station passenger transport business and system isolation, this paper designed a passenger service and production management and control platform (referred to as management and control platform) from the aspects of passenger service, passenger transport management, passenger station equipment management, emergency command, etc., and expounded the overall architecture, network architecture, platform functions and key technologies of the management and control platform, and showed the implementation effect. The implementation and application of the management and control platform in Beijing–Zhangjiakou high-speed railway optimizes the resource allocation and overall architecture of each system of Beijing–Zhangjiakou intelligent passenger station, reduces the resource investment of information based infrastructure, and has reference value for the subsequent construction of intelligent passenger station.
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近年来铁路行业积极响应国家筹办冬奥会的各项要求,在行业内提出全力打造“精品工程、智能京张”的目标。依托京张高铁,开展智能铁路的建设和应用,并将打造智能客站作为一项重要任务[1-3]。“精品工程、智能京张”的建设内容围绕车站旅客服务与生产组织业务,主要包括新一代旅客服务、客站设备与能源管理、客运指挥与管理、车站应急等项目。各项目独立推进,已在车站独立部署铁路旅客服务系统集成管理平台、客运管理信息系统、铁路客运设备管理应用和客运站应急指挥应用。
国内铁路客运车站信息化建设经过多年的发展,在客运生产应用信息系统创新方面进行了较多尝试,取得了一些成绩,但还存在一些问题。客站信息化项目分别设计,独立建设,集成化程度不高,各系统未实现互联互通,难以形成合力[4-8],具体表现为:(1)各系统数据分散存储,存在客运工作人员在不同系统中重复录入相同数据的情况,影响工作效率;(2)综合信息网中,各系统信息不共享,与旅客服务系统专网物理隔离,跨网互联困难;(3)各系统软硬件资源分别设置,独立部署,没有实现共享共用;(4)接口众多,工程实施过程中协调难度大。
在京张高铁智能化项目实施过程中,旅客服务与生产管控平台(简称:管控平台)对旅客服务、客运管理、客站设备管理、车站应急等项目进行集成。本文阐述了管控平台的总体架构、网络架构、关键技术,并对管控平台方案实施前后进行了对比研究。
1 架构设计
1.1 总体架构
管控平台采用集中部署、三级应用的总体架构。在中国国家铁路集团有限公司(简称:国铁集团)主数据中心部署国铁集团级管控平台,在铁路局集团公司部署必要的前置和接口服务器,在车站配置应急和边缘计算服务器。管控平台为国铁集团级用户提供全路车站运营信息查询、状态展示及辅助决策等功能,并从多维度形成分析报告,支撑车站的智能化应用;为铁路局集团公司级用户提供全局所辖车站的运营信息查询、状态展示及辅助决策等功能;为车站级用户提供作业—人员—设备一体化协同的客运管理、调度指挥、生产作业、设备运维功能,为旅客服务设备提供后台数据和服务支撑。管控平台总体架构如图1所示。
1.1.1 国铁集团级管控平台
利用国铁集团主数据中心资源,支撑国铁集团级智能客站管控平台计算资源的需求,通过统一的数据库实现旅客服务集成平台、客运管理与指挥、客站设备监控等业务相关应用的数据集成存储,并统一接入客票、调度、动车、客车等数据,实现跨部门、跨系统的数据共享。
1.1.2 铁路局集团公司级管控平台
在铁路局集团公司配置前置服务器,实现数据的前置处理和接口服务。同时,接入综合视频系统的实时视频流数据,用于集成化展示。为铁路局集团公司级用户提供所辖车站运营信息查询、一体化运营方案自动编制及优化调整、人员—设备联动指挥、设备状态监控及全生命周期管理、运营状态展示及辅助决策等功能,并形成多维度的分析报告。
1.1.3 车站级管控平台
在车站配置智能客站管控平台接口和边缘计算服务器,接入车站部署的外部应用及信息系统数据,并通过大屏进行集成展示。
1.2 网络架构
管控平台网络架构如图2所示。(1)取消旅客服务局域网专网,统一部署在安全生产网,打破网络壁垒;(2)通过数据通信网进行数据传输;(3)在国铁集团主数据中心实现与客票、调度、动车、客车等系统的数据交互,保障信息安全。(4)在车站级和铁路局集团公司级管控平台与综合视频网安全互联,共享视频信息,避免其在广域网传输。
2 平台功能
管控平台对车站客运管理、旅客服务、客运设备、应急指挥等业务进行了深度融合,能够满足智能管控服务、集成数据展示、统一数据管理、用户管理和资源调度的需要。
管控平台基于底层各类数据资源,建设可自主学习的旅客服务和生产协同模型,实时监控站内全生产要素的状态并及时预警,自动生成辅助决策指令,实现客运车站的可视、可控和可学习,保障车站所有设备、设施、系统、人员、作业的高效运转。
2.1 旅客服务应用
按照车站功能布局与列车实时运行情况,自动生成广播、引导和检票计划,对站内广播、综合显示、时钟、视频监控、求助、查询和检票业务进行集中管理、统一调控。枢纽车站还需对接公交、地铁等地方交通信息系统,为旅客提供便捷换乘、信息提醒等服务。
旅客服务应用功能已应用于京张全线各站,功能界面如图3所示。
2.2 客运管理应用
围绕客运乘降组织、行包及高铁快运作业等业务,提供人员自动排班、任务分发、到岗监控、作业卡控、执行反馈和客运工作量统计等功能。提升客站作业管控能力,保障服务质量和安全生产。
客运管理应用功能应用于京张全线各站,功能界面如图4所示。
2.3 客站设备应用管理
对客站客运服务设备,以及电梯、空调、照明等机电设备进行全生命周期管理和能效管理,实现对车站设备设施的资产管理、状态监控、运维管理、能效管控和辅助决策评价等功能。通过对车站运营环境的状态感知,结合列车运行实际,提供能效管控辅助决策支持,有效降低车站运营成本,提升旅客候乘环境,提高客站运营管理能力。
客站设备管理功能已应用于京张全线各站,功能界面如图5所示。
2.4 应急管理
通过对客站应急预案的电子化管理、流程化分解和定制化编排,实现客站应急指挥一键启动、任务分发、过程监控和总结报告的闭环处理;对接地方应急处置相关信息系统,实现信息共享、路地联动,提升客站应急处置能力。预留与国铁集团、铁路局集团公司两级应急通信平台的互联接口,满足两级应急通信平台对图像调用、辅助决策的需要。
应急管理功能已应用于北京北、清河、张家口3个站房面积大于20000 m2的车站,功能界面如图6所示。
2.5 平台服务
(1)实现基础数据管理、数据分类、数据汇聚、去重融合、共享共用等功能,自动获取路内外相关系统数据;(2)实现用户单点登录、权限管理、信息集成、插件管理、流程管理、消息通知等平台服务功能;(3)实现语音识别、语义分析、图形图像算法优化、智能问答等智能服务功能;(4)实现对站内各生产要素和作业状态的监控与集成展示。
3 京张管控平台实施效果
3.1 管控平台实施前
京张智能客站管控平台实施前,旅客服务、客运管理、客运设备、应急指挥等系统独立建设,各系统软硬件资源分别设置,分散部署;旅客服务系统部署在旅客服务专网,客运管理、客运设备、应急指挥系统部署在综合信息网。系统间有网间隔离,跨网共享信息困难,接口众多,工程实施协调难度大。管控平台方案实施前系统架构如图7所示。
各系统独立建设的工程内容如表1所示。
表 1 各系统独立建设工程内容系统名称 网络方案 设备配置 旅客服务系统 旅客服务专网 国铁集团:无;
铁路局集团公司:服务器
(扩容);
车站:服务器及各子系统终端
(新设)。客运管理系统 综合信息网 国铁集团:服务器(利旧);
铁路局集团公司:服务器(扩容);
车站:手持作业终端
(新设)。客运设备系统 综合信息网 国铁集团:服务器(新设);
铁路局集团公
司:服务器(新设);
车站:服务器、信息采集终端(新设)。应急指挥系统 综合信息网 国铁集团:无;
铁路局集团公司:服务器(新设);车站:服务器、应用终端(新设)。3.2 管控平台实施后
京张智能客站管控平台实施后,旅客服务、客运管理、客运设备、应急指挥系统后台硬件资源整合共用,动态调配,车站同类终端设备功能复用,设备大幅减少。客运相关信息统一接入,与综合视频系统对接,实现全面共享。管控平台实施后系统架构如图8所示。京张智能客站管控平台方案建设内容如表2所示。京张智能客站管控平台对服务器进行统一规划,比集成前减少50%服务器资源,同时节省了网络设备和网间安全防护设备。
表 2 管控平台方案建设内容项目名称 网络方案 设备配置 管控平台 统一部署
在综合
信息网国铁集团:设置服务器、存储等设备,纳入国铁集团
主数据中心工程解决;
铁路局集团公司:设置前置和接口
服务器;
车站:设置边缘计算和应急服务器。旅客服务
应用各级服务器资源纳入管控平台解决;
车站:各子系统终端设备。客运管理
应用各级服务器资源纳入管控平台解决;
车站:手持作业终端。客运设备
应用各级服务器资源纳入管控平台解决;
车站:信息采集终端。应急指挥
应用各级服务器资源纳入管控平台解决;
车站:应用终端。4 关键技术
4.1 运行环境监测技术
利用物联网技术实时监测车站候车室、检票口、进站口、出站口、换乘通道等关键区域的人流密度、排队长度、通过速度、移动方向、环境舒适度等数据。平台对车站运行环境信息的全天候、全区域实时监测和感知为车站运营状态评判提供数据支撑。
4.2 互联互通和数据共用技术
管控平台通过统一规范的接口,打通了各系统之间的通信壁垒,实现了各系统的互联互通,并进行数据汇集,将各系统及前端感知信息汇集到管控平台进行统一管理和开放共享。
4.3 协同联动技术
通过管控平台统一各应用及外部系统的数据接口,实现车站作业、列车、人员、设备、环境等信息实时汇集和共享,依托信息的实时流转打破信息系统独立运行造成的人员、设备各自为战,实现人员、设备、环境的协同联动。
4.4 运营辅助决策技术
利用人工智能和大数据分析技术对车站日常运营、异常处置和快速应急场景进行建模,实现客运车站模型化。在运营中,根据模型和运营数据对车站的运营状况进行智能化分析、预测、推演,发现业务瓶颈,依据评价结果自动生成作业、人员、设备的一体化运用计划、决策建议和处置方案,实现日常运营的科学决策和突发情况的快速处置。
5 结束语
京张智能客站管控平台围绕车站内部生产组织和对外旅客服务,通过环境智能感知、大数据、通信控制技术的深度融合,构建可视、可控、可学习的客站数字化运营管理平台,实现对站区全方位、业务全过程、人员全岗位生产要素的科学、高效管理。京张智能客站管控平台深度融合了旅客服务、客运管理、客站设备管理、应急管理、集成化展示等系统功能,实现了客运业务流程的优化再造,体现了集中部署、资源节约、网络共用、系统集成等优势,为全路智能客站管控平台建设提供参考。
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表 1 各系统独立建设工程内容
系统名称 网络方案 设备配置 旅客服务系统 旅客服务专网 国铁集团:无;
铁路局集团公司:服务器
(扩容);
车站:服务器及各子系统终端
(新设)。客运管理系统 综合信息网 国铁集团:服务器(利旧);
铁路局集团公司:服务器(扩容);
车站:手持作业终端
(新设)。客运设备系统 综合信息网 国铁集团:服务器(新设);
铁路局集团公
司:服务器(新设);
车站:服务器、信息采集终端(新设)。应急指挥系统 综合信息网 国铁集团:无;
铁路局集团公司:服务器(新设);车站:服务器、应用终端(新设)。表 2 管控平台方案建设内容
项目名称 网络方案 设备配置 管控平台 统一部署
在综合
信息网国铁集团:设置服务器、存储等设备,纳入国铁集团
主数据中心工程解决;
铁路局集团公司:设置前置和接口
服务器;
车站:设置边缘计算和应急服务器。旅客服务
应用各级服务器资源纳入管控平台解决;
车站:各子系统终端设备。客运管理
应用各级服务器资源纳入管控平台解决;
车站:手持作业终端。客运设备
应用各级服务器资源纳入管控平台解决;
车站:信息采集终端。应急指挥
应用各级服务器资源纳入管控平台解决;
车站:应用终端。 -
[1] 中国铁路总公司. 中国铁路总公司关于建设精品工程、智能京张有关工作的通知: 铁总建设函[2017]482号[Z]. 北京: 中国铁路总公司, 2017. [2] 中国铁路总公司. 京张高铁建设领导小组办公室第三次会议纪要: 铁总办建设函[2018]201号[Z]. 北京: 中国铁路总公司, 2018. [3] 中国铁道科学研究院. “智能京张”要建智能客运车站, 国外对智能客运车站的研究进展到哪一步了[EB/OL]. [2017-09-18]. http://www.ddvip.com/weixin/20170915A0893300.html. [4] 中国铁路总公司. 中国铁路总公司办公厅关于印发2019年旅客运输工作要点的通知: 铁总办客[2019]57号[Z]. 北京: 中国铁路总公司, 2019. [5] 廉文彬. 智能客站旅客服务与生产管控平台设计与实践 [J]. 中国铁路,2019(11):7-12. [6] 史天运,张春家. 铁路智能客运车站系统总体设计与评价 [J]. 铁路计算机应用,2018,27(7):9-16. DOI: 10.3969/j.issn.1005-8451.2018.07.004 [7] 史天运. 中国高速铁路信息化发展现状及智能化发展 [J]. 科技导报,2019(6):53-59. [8] 张春家,史天运,吕晓军,等. 铁路智能客运车站总体框架研究 [J]. 交通运输系统工程与信息,2018,18(2):40-44, 59. -
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2. 吴兴华. 中老铁路旅客服务系统架构优化设计与应用. 铁道运输与经济. 2022(11): 64-69+94 . 百度学术
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