基于可視化邏輯編排的地鐵車站設(shè)備聯(lián)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)與實(shí)踐

祝 唯，陸 橋

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣州 510335）

城市軌道交通以其運(yùn)量大、速度快和可靠性高等運(yùn)行特點(diǎn)，已成為人口密集大城市的首選交通方式[1]。然而，隨著線網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大、路網(wǎng)的通達(dá)性增強(qiáng)，以及面向乘客服務(wù)和運(yùn)營(yíng)管理方面也不斷地朝著數(shù)字化、協(xié)同化、智慧化的方向轉(zhuǎn)型升級(jí)的趨勢(shì)下，車站作為地鐵最小運(yùn)作單元，其各專業(yè)系統(tǒng)、設(shè)備作為基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施與各類場(chǎng)景業(yè)務(wù)的協(xié)同高效[2]，也成為新的研究方向，學(xué)者們針對(duì)此方面進(jìn)行了大量研究。

面向地鐵客流組織、車站基本運(yùn)作等不同的業(yè)務(wù)場(chǎng)景，劉菊美[3]創(chuàng)新性地建立了基于車站客流密度系數(shù)和客流控制效率的線網(wǎng)客運(yùn)組織聯(lián)控策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)車站客流的即時(shí)預(yù)警、精準(zhǔn)溯源和精細(xì)控制，可用于指導(dǎo)線網(wǎng)客控分級(jí)預(yù)警機(jī)制的建立，線網(wǎng)聯(lián)控策略的制定與實(shí)施，進(jìn)而降低客運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)、提升客運(yùn)服務(wù)水平。羅躍[4]對(duì)地鐵車站客流及高峰客流特征，總結(jié)分析了在大客流情況下車站設(shè)備客控啟動(dòng)判斷準(zhǔn)則，并構(gòu)建了地鐵大客流安全控制線性規(guī)劃數(shù)學(xué)模型，用于指導(dǎo)客控分級(jí)預(yù)警機(jī)制的建立，設(shè)備聯(lián)控策略的制定與實(shí)施，進(jìn)而降低客運(yùn)安全風(fēng)險(xiǎn)、提升客運(yùn)服務(wù)水平。黃丹芮[5]搭建軌道交通線網(wǎng)離散事件仿真模型，通過(guò)與實(shí)際斷面客流數(shù)據(jù)對(duì)比分析，建立分級(jí)聯(lián)控框架及對(duì)于離散事件仿真、線網(wǎng)負(fù)影響最小為優(yōu)化目標(biāo)的客流聯(lián)動(dòng)控制優(yōu)化模型，可任意精度地描述任意動(dòng)態(tài)隨機(jī)服務(wù)系統(tǒng)。劉小霞[6]以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)基本理論為基礎(chǔ)，對(duì)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)特性和網(wǎng)絡(luò)客流進(jìn)行分析，并結(jié)合仿真方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)突發(fā)客流的路網(wǎng)擴(kuò)散進(jìn)行探討，得出了網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計(jì)特征與客流量的關(guān)系，滿足交通網(wǎng)絡(luò)更高效的需求。羅欽[7]構(gòu)建了城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)有關(guān)客流的指標(biāo)體系，根據(jù)客流的分布特性，研發(fā)城市軌道交通客流仿真系統(tǒng)，為網(wǎng)絡(luò)客流統(tǒng)計(jì)，運(yùn)營(yíng)計(jì)劃編制、優(yōu)化等提供了極大的便利。劉琴等[8]基于綜合監(jiān)控系統(tǒng)與PA、PIDS、CCTV、AFC、ACS、BAS等專業(yè)系統(tǒng)的接口互聯(lián)，開(kāi)展一鍵式開(kāi)關(guān)站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，對(duì)車站運(yùn)作降低運(yùn)行成本、降低工作量、提高工作效率方面實(shí)踐，也為傳統(tǒng)對(duì)設(shè)備的基本監(jiān)控轉(zhuǎn)換為場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)方向進(jìn)行探索。

針對(duì)上述城市軌道交通多態(tài)業(yè)務(wù)需求及對(duì)設(shè)備設(shè)施場(chǎng)景聯(lián)控的研究方向有了一定的發(fā)展，然而，相關(guān)研究中的定制化方案編排、人工智能算法驅(qū)動(dòng)或既定固化的業(yè)務(wù)流程環(huán)節(jié)，均以實(shí)現(xiàn)特定功能為目標(biāo)導(dǎo)向，具備系統(tǒng)開(kāi)發(fā)門檻高，且以熟悉系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)者為主，精通業(yè)務(wù)的運(yùn)作人員為輔的現(xiàn)狀，難以支撐城市軌道交通多專業(yè)系統(tǒng)設(shè)備的業(yè)務(wù)協(xié)同與能力演進(jìn)，不具備動(dòng)態(tài)匹配業(yè)務(wù)的響應(yīng)特點(diǎn)，并為車站運(yùn)作人員的運(yùn)作效率帶來(lái)提升。

隨著互聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)的發(fā)展，本文提出基于可視化邏輯編排系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)，針對(duì)當(dāng)前地鐵設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制存在的智能化不足、多專業(yè)協(xié)同演進(jìn)能力不強(qiáng)、難以靈活支撐場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)的問(wèn)題，研究一種適用于城市軌道交通地鐵車站聯(lián)控場(chǎng)景的可視化邏輯編排解決方案及系統(tǒng)，減輕了工作人員的工作困難度，采用可視化邏輯編排可以實(shí)現(xiàn)快速搭建上手、簡(jiǎn)單且方便操控的車站關(guān)聯(lián)設(shè)備，并據(jù)此制定科學(xué)的車站運(yùn)作組織流程，使工作人員便于對(duì)各車站多專業(yè)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理，靈活支撐各類業(yè)務(wù)場(chǎng)景，進(jìn)一步保障車站運(yùn)作效率，降低人力管理成本。

1 可視化邏輯編排系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路及架構(gòu)

可視化邏輯編排系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路是以拖拉拽節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)和流向連線的交互方式，建立動(dòng)作節(jié)點(diǎn)的先后啟動(dòng)關(guān)系。邏輯編排以低門檻的方式，降低在業(yè)務(wù)場(chǎng)景設(shè)計(jì)的應(yīng)用的門檻，提高可操作性[9-10]，可視化邏輯編排系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 可視化邏輯編排系統(tǒng)架構(gòu)圖

可視化邏輯編排系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)按照表現(xiàn)層、邏輯層、連接層3層結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并分為業(yè)務(wù)功能及技術(shù)架構(gòu)2個(gè)維度。在業(yè)務(wù)功能上系統(tǒng)連接底層各類專業(yè)，以可視化邏輯編排界面為主要開(kāi)發(fā)面板，交互式創(chuàng)建選擇不同節(jié)點(diǎn)（用于存放各類設(shè)備聯(lián)動(dòng)邏輯），達(dá)到車站運(yùn)作（一鍵開(kāi)關(guān)站、客流聯(lián)控）等場(chǎng)景聯(lián)動(dòng)的業(yè)務(wù)目的；在技術(shù)架構(gòu)維度采取主流的B/S框架作為前端，后端采取成熟Java技術(shù)棧用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、交互、調(diào)度等計(jì)算功能。其各層基本功能大致如下。

（1）表現(xiàn)層為面向用戶的可視化邏輯編排界面，采取主流Vue漸進(jìn)式JavaScript開(kāi)發(fā)框架進(jìn)行前后端的雙向交互。

（2）邏輯層為編排節(jié)點(diǎn)選擇設(shè)備、節(jié)點(diǎn)拖放、節(jié)點(diǎn)組合以生成聯(lián)動(dòng)策略，其技術(shù)架構(gòu)采取Spring boot后端開(kāi)發(fā)框架面向前端提供RESTful API風(fēng)格統(tǒng)一接口設(shè)計(jì)，并聯(lián)動(dòng)Flowable工作流引擎計(jì)算節(jié)點(diǎn)及啟動(dòng)策略。

（3）連接層為節(jié)點(diǎn)聯(lián)動(dòng)的設(shè)備資源，主要包括城市軌道交通自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、乘客信息系統(tǒng)和電扶梯系統(tǒng)等系統(tǒng)設(shè)備，其技術(shù)架構(gòu)采取互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議Websocket、HTTP等進(jìn)行交互控制。

1.2 核心功能運(yùn)作邏輯

本文提出的可視化邏輯編排車站設(shè)備聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，核心功能運(yùn)作邏輯如圖2所示，具備包含業(yè)務(wù)解析、流程交互制作、流程定義解析和流程調(diào)度計(jì)算的過(guò)程環(huán)節(jié)。

圖2 核心功能運(yùn)作邏輯圖

環(huán)節(jié)一（業(yè)務(wù)分解階段）：針對(duì)地鐵車站設(shè)備聯(lián)控業(yè)務(wù)場(chǎng)景進(jìn)行剖析，明確業(yè)務(wù)場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)所涉及的設(shè)備及設(shè)備聯(lián)控動(dòng)作，為流程交互輸入業(yè)務(wù)性條件。

環(huán)節(jié)二（流程交互制作）：以可視化邏輯編排的交互視圖，結(jié)合業(yè)務(wù)分解的輸入，對(duì)并行、串行的邏輯條件進(jìn)行梳理、排列，通過(guò)交互視圖，將業(yè)務(wù)流程制作為可交互的邏輯流程。

環(huán)節(jié)三（流程定義解析）：對(duì)可視化邏輯編排的交互視圖產(chǎn)生的標(biāo)準(zhǔn)格式化文件（eXtensible Markup Language，XML）按照開(kāi)始、分流、節(jié)點(diǎn)、聚合、結(jié)束標(biāo)準(zhǔn)解析業(yè)務(wù)動(dòng)作，形成定義流程。

環(huán)節(jié)四（流程調(diào)度計(jì)算）：對(duì)流程解析信息XML進(jìn)行模型解釋，通過(guò)定時(shí)、異步任務(wù)和組件等方式進(jìn)行全局調(diào)度，采取多線程技術(shù)對(duì)流程實(shí)例輪詢監(jiān)聽(tīng)并觸發(fā)啟動(dòng)，整個(gè)流程執(zhí)行狀態(tài)對(duì)外暴露API接口供實(shí)施查詢運(yùn)作狀態(tài)。

2 可視化邏輯編排關(guān)鍵功能模塊設(shè)計(jì)

可視化邏輯編排關(guān)鍵功能模塊包含元件節(jié)點(diǎn)、邏輯編排器和流程檢測(cè)3大功能模塊，可視化邏輯編排內(nèi)容架構(gòu)如圖3所示。

圖3 可視化邏輯編排內(nèi)容框架

2.1 邏輯編排元件節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)

邏輯編排元件節(jié)點(diǎn)應(yīng)結(jié)合城市軌道交通業(yè)務(wù)場(chǎng)景需求，盡可能涵蓋城市軌道交通車站設(shè)備聯(lián)控場(chǎng)景所需的業(yè)務(wù)功能，以流程編排方案通用化、可復(fù)用，適用于多業(yè)務(wù)、多場(chǎng)景為目的進(jìn)行設(shè)計(jì)。

邏輯編排實(shí)質(zhì)是對(duì)不同元件節(jié)點(diǎn)進(jìn)行改變，如組合或串聯(lián)，由封裝在元件節(jié)點(diǎn)中的邏輯代碼或API接口完成真正的業(yè)務(wù)邏輯。業(yè)務(wù)元件的抽象直接決定編排成本，倘若不斷地定制個(gè)性的業(yè)務(wù)元件，就失去了編排的意義；其二是業(yè)務(wù)元件的顆粒度大小，若是封裝的業(yè)務(wù)元件顆粒度較大，達(dá)到了一個(gè)功能服務(wù)模塊，就很有可能變成了某一個(gè)業(yè)務(wù)流程編排；若是顆粒度較小，等同于一個(gè)表達(dá)式，寫(xiě)代碼的效率會(huì)更低。

對(duì)中后臺(tái)的部分業(yè)務(wù)代碼進(jìn)行梳理，功能主要以條件判斷、時(shí)序控制、設(shè)備控制、消息通知和串并行執(zhí)行等為主，其中設(shè)備控制為車站場(chǎng)景聯(lián)控場(chǎng)景必備的通用邏輯，在滿足時(shí)序控制、串并行執(zhí)行、條件判斷等常見(jiàn)業(yè)務(wù)邏輯的基礎(chǔ)上，應(yīng)重點(diǎn)抽象設(shè)備控制邏輯，提高多專業(yè)、多種類、多動(dòng)作設(shè)備控制模式下的復(fù)用能力。

通過(guò)分析歸類，對(duì)冗余成分進(jìn)行降維處理，梳理沉淀部分邏輯節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)本質(zhì)上都對(duì)應(yīng)一段邏輯代碼，接收1個(gè)或多個(gè)參數(shù)作為入?yún)ⅲ祷?個(gè)或多個(gè)參數(shù)作為出參，常用業(yè)務(wù)交互邏輯如圖4所示。

圖4 常用業(yè)務(wù)交互邏輯圖

為體現(xiàn)出用戶可執(zhí)行動(dòng)作，顯示出一切限制條件，以提供更方便、標(biāo)準(zhǔn)化的邏輯，在初始化環(huán)節(jié)中，設(shè)定好各種情況，可減少時(shí)間及各種成本，使用戶在無(wú)指導(dǎo)下完成連接，加強(qiáng)搭建的規(guī)范性。

根據(jù)元件節(jié)點(diǎn)的邏輯功能分為通用節(jié)點(diǎn)、輸入節(jié)點(diǎn)、輸出節(jié)點(diǎn)和功能節(jié)點(diǎn)。其中通用節(jié)點(diǎn)為開(kāi)始和結(jié)束節(jié)點(diǎn)作為整個(gè)可視化邏輯編排的開(kāi)始結(jié)束邏輯判斷；輸入節(jié)點(diǎn)作為觸發(fā)器，包括應(yīng)用觸發(fā)、設(shè)備觸發(fā)、服務(wù)觸發(fā)和定時(shí)器；輸出節(jié)點(diǎn)作為控制器，包括應(yīng)用服務(wù)、設(shè)備服務(wù)和接口服務(wù)；功能節(jié)點(diǎn)作為邏輯器，實(shí)現(xiàn)不同元件節(jié)點(diǎn)的邏輯分析判斷與路徑指引，包括條件判斷、路徑選擇、并行等待和腳本判斷節(jié)點(diǎn)，元件節(jié)點(diǎn)分類表見(jiàn)表1。

表1 元件節(jié)點(diǎn)分類表

2.2 邏輯編排器設(shè)計(jì)

邏輯編排器可以生成具有業(yè)務(wù)邏輯的容器，通過(guò)業(yè)務(wù)本身的執(zhí)行邏輯及設(shè)備設(shè)施的聯(lián)動(dòng)要求，通過(guò)各個(gè)可執(zhí)行節(jié)點(diǎn)元件生成實(shí)際執(zhí)行的邏輯代碼，整體編排器按照標(biāo)題工具欄、元件節(jié)點(diǎn)列表欄、可視化編排畫(huà)布欄和元件節(jié)點(diǎn)編輯欄4個(gè)部分組成，編排器設(shè)計(jì)圖如圖5所示。

圖5 編排器設(shè)計(jì)圖

標(biāo)題工具欄中包含保存邏輯、檢查搭建規(guī)范性及導(dǎo)出邏輯等基礎(chǔ)性操作；元件節(jié)點(diǎn)列表欄包括輸入元件節(jié)點(diǎn)、輸出元件節(jié)點(diǎn)、功能元件節(jié)點(diǎn)內(nèi)容，為可視化編排畫(huà)布提供基礎(chǔ)元件節(jié)點(diǎn)服務(wù)；可視化編排畫(huà)布根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯，挑選適配的元件節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)指向性線條連接元件節(jié)點(diǎn)，組合成一條不僅完整還有始有終的業(yè)務(wù)邏輯，核心部分同樣是實(shí)現(xiàn)具有特定業(yè)務(wù)含義的流程圖，或簡(jiǎn)單或復(fù)雜；元件節(jié)點(diǎn)編輯欄對(duì)可視化編排畫(huà)布中的元件節(jié)點(diǎn)信息進(jìn)行詳細(xì)配置，實(shí)現(xiàn)整個(gè)可視化邏輯編排的業(yè)務(wù)邏輯功能。

2.3 邏輯編排的流程檢測(cè)功能設(shè)計(jì)

在可視化邏輯編排中添加內(nèi)容檢測(cè)、連線檢查和流程糾錯(cuò)等功能，單擊標(biāo)題工具欄中的保存按鈕和檢查按鈕時(shí)，根據(jù)各個(gè)邏輯節(jié)點(diǎn)進(jìn)行環(huán)節(jié)埋點(diǎn)檢測(cè)，通過(guò)前端自檢即可得出每個(gè)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)狀態(tài)、上下文參數(shù)及報(bào)錯(cuò)類型等，會(huì)根據(jù)規(guī)則對(duì)不規(guī)范邏輯編排行為進(jìn)行提示說(shuō)明，如元件基礎(chǔ)配置表單中某字段不可為空；元件連接規(guī)則對(duì)不規(guī)范、連線錯(cuò)誤搭建等行為進(jìn)行自動(dòng)糾錯(cuò)；元件不可閉環(huán)連接、不可重復(fù)連接等，流程檢測(cè)功能表見(jiàn)表2。

表2 流程檢測(cè)功能表

3 基于可視化邏輯編排的地鐵車站設(shè)備聯(lián)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)

3.1 地鐵車站設(shè)備聯(lián)控業(yè)務(wù)邏輯分析

本文以廣州市軌道交通某站的車站設(shè)備聯(lián)控場(chǎng)景為例，基于車站客流動(dòng)態(tài)檢測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)車站客流數(shù)據(jù)符合平峰客流閾值時(shí)，車站聯(lián)控設(shè)備平峰客流引導(dǎo)模式下，當(dāng)車站客流數(shù)據(jù)滿足高峰客流引導(dǎo)閾值時(shí)，啟動(dòng)高峰客流引導(dǎo)業(yè)務(wù)場(chǎng)景下的設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制，聯(lián)動(dòng)控制包括閘機(jī)、智能照明、乘客信息顯示屏和廣播等車站設(shè)備，地鐵車站設(shè)備聯(lián)控業(yè)務(wù)邏輯圖如圖6所示。

圖6 地鐵車站設(shè)備聯(lián)控業(yè)務(wù)邏輯圖

3.2 業(yè)務(wù)場(chǎng)景可視化邏輯編排

基于可視化邏輯編排系統(tǒng)，主要選擇通用元件節(jié)中的開(kāi)始和結(jié)束節(jié)點(diǎn)，輸入元件節(jié)點(diǎn)中的應(yīng)用觸發(fā)節(jié)點(diǎn)，功能元件節(jié)點(diǎn)中的條件判斷和路徑選擇節(jié)點(diǎn)，以及輸出節(jié)點(diǎn)中的設(shè)備服務(wù)節(jié)點(diǎn)，邏輯編排流程如下，業(yè)務(wù)場(chǎng)景可視化邏輯編排圖如圖7所示。

圖7 業(yè)務(wù)場(chǎng)景可視化邏輯編排圖

①配置開(kāi)始元件節(jié)點(diǎn)，作為整個(gè)邏輯編排的開(kāi)始。②配置應(yīng)用觸發(fā)節(jié)點(diǎn)，獲取車站客流檢測(cè)應(yīng)用的客流數(shù)據(jù)。③配置條件判斷節(jié)點(diǎn)，根據(jù)車站客流檢測(cè)應(yīng)用客流數(shù)據(jù)，配置車站平峰客流引導(dǎo)和車站高峰客流引導(dǎo)2條路徑。④配置路徑選擇節(jié)點(diǎn)，分流聯(lián)動(dòng)控制車站設(shè)備路徑。⑤配置設(shè)備服務(wù)節(jié)點(diǎn)，配置車站平峰客流引導(dǎo)和高峰客流引導(dǎo)2種模式下的閘機(jī)、照明、廣播和乘客信息顯示屏等設(shè)備的聯(lián)控動(dòng)作。⑥配置結(jié)束元件節(jié)點(diǎn)，作為整個(gè)邏輯編排的結(jié)束。

3.3 基于傳統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯的對(duì)比分析

通過(guò)本系統(tǒng)的研究開(kāi)發(fā)，面向車站運(yùn)作業(yè)務(wù)的開(kāi)發(fā)目標(biāo)及功能實(shí)現(xiàn)方面，相比于傳統(tǒng)業(yè)務(wù)需求變化情況，其業(yè)務(wù)邏輯對(duì)比見(jiàn)表3。

表3 業(yè)務(wù)邏輯對(duì)比表

實(shí)際上，隨著地鐵智慧化程度的提高，車站運(yùn)作的業(yè)務(wù)需求會(huì)呈現(xiàn)持續(xù)的動(dòng)態(tài)發(fā)展，通過(guò)可視化邏輯編排系統(tǒng)在系統(tǒng)操作、業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)、開(kāi)發(fā)效率的方面的綜合優(yōu)勢(shì)，以靈活性且可擴(kuò)展的設(shè)計(jì)，很好地適應(yīng)面向地鐵業(yè)務(wù)需求變化下設(shè)備設(shè)施按需聯(lián)動(dòng)的多維需求。

4 結(jié)論與展望

本文對(duì)可視化邏輯編排的研究依托于地鐵車站設(shè)備設(shè)施運(yùn)作場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了低成本、低門檻、高效便捷的車站設(shè)備聯(lián)控解決方案，為提高工作人員的服務(wù)能力和工作效率，以及設(shè)備聯(lián)動(dòng)場(chǎng)景的管控模式提供了一種新思路。后續(xù)，在現(xiàn)有車站設(shè)備場(chǎng)景編排的基礎(chǔ)上，將進(jìn)一步加大與人工智能、大數(shù)據(jù)等方面技術(shù)的有機(jī)融合，在軌道交通數(shù)字化轉(zhuǎn)型的技術(shù)方向探索上持續(xù)創(chuàng)新與實(shí)踐。