信息化技術(shù)在軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用與研究

文｜黃泳霖

軌道交通極大地改善了城市交通擁擠的問題，但同時也面臨著高峰客流量大、疏散困難、涉及專業(yè)復(fù)雜等難題。為有效應(yīng)對突發(fā)事件，需要通過信息化技術(shù)對軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)進(jìn)行升級，以維護(hù)和保障車輛運行的穩(wěn)定性，推進(jìn)智慧城軌建設(shè)。

一、軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)及功能模塊

（一）架構(gòu)

城市軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)由系統(tǒng)服務(wù)器和各個部門的客戶端組成。借助企業(yè)局域網(wǎng)，系統(tǒng)模塊間可以輕松聯(lián)系并實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。其中，系統(tǒng)服務(wù)器采用B/S架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)部署，主要負(fù)責(zé)執(zhí)行和管理等多個業(yè)務(wù)功能。系統(tǒng)的開發(fā)使用JavaWeb技術(shù)，采用Spring Restful方式發(fā)布接口。前端采用JSP，后端使用COCC系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫來進(jìn)行施工調(diào)度管理工作，并發(fā)布相關(guān)任務(wù)。

（二）功能模塊

從模塊組成來看，軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)可細(xì)分為以下六大部分。

預(yù)案庫：提供多維度數(shù)據(jù)，支持城市軌道交通組織機(jī)構(gòu)和人員的決策與操作，用于處理故障問題。

案例庫：儲存歷史突發(fā)事件處置信息，通過案例分析為解決類似問題提供參考。

規(guī)則庫：存儲與突發(fā)事件處理相關(guān)的規(guī)則，如事件等級和事故分類規(guī)則，用于科學(xué)分析案例。

事故信息預(yù)處理模塊：初步處理事故信息，包括數(shù)字化接警和事件性質(zhì)及級別的判斷，提高處理效率。

案例檢索匹配模塊：使用匹配檢索算法，如目標(biāo)樹算法，以找到與當(dāng)前事件相似的過去案例，供決策參考。

案例評估模塊：用于系統(tǒng)學(xué)習(xí)和改進(jìn)，評估案例幫助決策人員總結(jié)和分析事故處理問題，豐富案例庫，優(yōu)化軌道交通調(diào)度質(zhì)量。

二、信息化技術(shù)在軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)中的具體應(yīng)用

（一）信息化技術(shù)在線網(wǎng)指揮中的應(yīng)用

1.大數(shù)據(jù)處理技術(shù)

通過對軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)架構(gòu)及功能模塊進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，COCC數(shù)據(jù)庫是整個系統(tǒng)得以運轉(zhuǎn)的核心。由于系統(tǒng)需要對全線網(wǎng)所產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總與處理，因此引入了大數(shù)據(jù)技術(shù)，對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行儲存、計算，并對非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，通過與傳統(tǒng)關(guān)系庫進(jìn)行協(xié)作，完成各項業(yè)務(wù)功能。隨著城市軌道交通的不斷完善，許多新線路將接入軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)，這便導(dǎo)致所采集的數(shù)據(jù)成倍增長，過去傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫很難完成海量數(shù)據(jù)存儲的任務(wù)。同時，在案例評估模塊中，想要對客流進(jìn)行預(yù)測與分析，便需要對過去大量的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘，成為機(jī)器學(xué)習(xí)的訓(xùn)練樣本，這也加深了對大數(shù)據(jù)技術(shù)引入的依賴。此外，借助大數(shù)據(jù)處理技術(shù)，還能對語音、視頻、圖像等非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，這樣便能解決海量非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)處理這一難題，為城市軌道交通調(diào)度及運營提供海量的數(shù)據(jù)參考。

舉例來說，在對軌道交通運營指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計與評估的過程中，大數(shù)據(jù)技術(shù)的存在可以自動實現(xiàn)各線網(wǎng)、線路運營指標(biāo)的收集與統(tǒng)計，并通過數(shù)據(jù)分析及指標(biāo)對比，為工作人員提供最優(yōu)指標(biāo)所對應(yīng)的調(diào)度指揮命令，從而增強(qiáng)運營單位的管理水平。同時，大數(shù)據(jù)技術(shù)還可根據(jù)每日的實際客流及列車運行參數(shù)，對每日的調(diào)度情況、執(zhí)行效果等進(jìn)行分析與評估，并完成各項評估指標(biāo)的輸出，為列車持續(xù)優(yōu)化提供可靠的參考建議。此外，運營人員還可借助大數(shù)據(jù)對每日列車開行數(shù)和能耗情況進(jìn)行統(tǒng)計與分析，這樣便能迅速了解到各線路牽引能耗與運營里程的比值，從而對列車運行不斷進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，總結(jié)出每周、每月的線路能耗及線網(wǎng)客流數(shù)據(jù)的變化趨勢，并依據(jù)這種趨勢對未來列車調(diào)度方案進(jìn)行調(diào)整，不斷找尋最佳的線網(wǎng)運能與能耗平衡方案。

2.BIM模型三維仿真技術(shù)

BIM技術(shù)已經(jīng)在當(dāng)前多個城市的軌道交通建設(shè)中得到了應(yīng)用，除了能夠在工程設(shè)計階段、施工階段發(fā)揮作用外，還可在軌道交通運營調(diào)度中發(fā)揮價值，建立長期運維和運營模型。在過去三維模型的建立不僅需要耗費巨大的人力，而且所需時間長，模型準(zhǔn)確率也較低，且缺乏后期有效維護(hù)。而通過BIM模型三維仿真技術(shù)的應(yīng)用，則能極大地節(jié)省人力及時間成本，并且所建立的模型還能在后期進(jìn)行動態(tài)同步修改。

舉例來說，線網(wǎng)調(diào)度中心能夠借助BIM模型軌道交通運營模型，對應(yīng)急預(yù)案進(jìn)行仿真場景演練與分析。同時，當(dāng)事故問題發(fā)生后，應(yīng)急指揮中心還可通過模型調(diào)取三維場景，通過仿真實地考察以及現(xiàn)場實際情況的分析做出更科學(xué)的決策。

（二）信息化技術(shù)在電力調(diào)度中的應(yīng)用

隨著城市人口規(guī)模、交通壓力的不斷增長，軌道交通的運能負(fù)荷也逐步增加，導(dǎo)致電力設(shè)備故障時常發(fā)生。在如今信息化運營逐漸成為趨勢的背景下，傳統(tǒng)的電力監(jiān)控系統(tǒng)逐漸暴露出一些問題，如無法實現(xiàn)監(jiān)控、預(yù)警、搶修處理的一體化，信息采集精度低以及監(jiān)控效率不高等。對此，需要借助信息化技術(shù)提高實時電力監(jiān)控的精度，及時發(fā)現(xiàn)并精準(zhǔn)定位故障位置，為電力故障的快速響應(yīng)與處理提供可靠的技術(shù)支持，進(jìn)而提升軌道交通電力供應(yīng)的安全性和可靠性。

首先，通過安裝傳感器和監(jiān)測設(shè)備，調(diào)度中心可實時監(jiān)測軌道交通電力系統(tǒng)的運行狀態(tài)和電力消耗情況，采集各種電力參數(shù)數(shù)據(jù)，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度中心進(jìn)行處理和分析。同時，根據(jù)電力監(jiān)測數(shù)據(jù)，利用數(shù)據(jù)分析和算法模型，還可對軌道交通電力系統(tǒng)的能量管理進(jìn)行優(yōu)化。通過對能源的合理分配和利用，降低電力系統(tǒng)的能耗，提高能源利用效率，減少能源浪費和損耗。此外，利用信息化技術(shù)還可對軌道交通電力系統(tǒng)的運行調(diào)度進(jìn)行優(yōu)化。通過數(shù)據(jù)分析和模擬仿真，優(yōu)化列車運行速度、時間間隔和停站時長，減少能量消耗和碳排放，提高列車運行的安全性、穩(wěn)定性和舒適性。并且，在線路中開展不同專業(yè)、不同工種施工時，通常需要調(diào)度中心進(jìn)行停電輔助。這時，便可通過城市軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)為施工方提供接口，進(jìn)行電力方面的調(diào)用，并實時上傳觸網(wǎng)停電信息、停電范圍信息以及電力搶修信息等，從而確保軌道交通電力的穩(wěn)定供應(yīng)。

（三）信息化技術(shù)在客流管理與列車服務(wù)中的應(yīng)用

在對軌道交通客流進(jìn)行管理的過程中，通過對系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計與分析，可以精確了解不同站點和線路的客流情況，這有助于預(yù)測高峰期和低谷期，從而調(diào)整列車運行圖和車輛配備，以滿足不同時間段的客流需求。同時，軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)還可根據(jù)客流數(shù)據(jù)，自動調(diào)整站點進(jìn)出口的開閉情況。在高峰期，系統(tǒng)可以增加進(jìn)出口通道，減少擁堵，提高客流運輸效率。而在低谷期，可以合理關(guān)閉部分通道，以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。此外，在列車服務(wù)方面，借助信息化技術(shù)可為乘客提供列車到站時間、站點變化等信息，通過車站屏幕、手機(jī)應(yīng)用或廣播系統(tǒng)傳遞給乘客，幫助他們更好地規(guī)劃出行并減少等待時間。軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)還可基于客流情況和預(yù)測數(shù)據(jù)，自動進(jìn)行列車編組的優(yōu)化，比如在高客流時段增加車輛的編組，以提供更多座位；在低客流時段則減少編組以降低能耗和成本。

三、結(jié)語

綜上所述，大數(shù)據(jù)、云計算、人工智能以及物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前城市軌道交通發(fā)展研究的主要方向。其中，通過運用大數(shù)據(jù)處理技術(shù)、BIM模型三維仿真技術(shù)和電力信息監(jiān)控技術(shù)，可以實現(xiàn)對軌道交通系統(tǒng)運營情況的全面監(jiān)測、分析和調(diào)度。同時，借助信息化技術(shù)還可對客流動態(tài)進(jìn)行預(yù)測和分析，從而合理調(diào)整列車運行、優(yōu)化編組和控制進(jìn)出口通道，并提供更優(yōu)質(zhì)的出行體驗和服務(wù)。因此，需進(jìn)一步研究信息化技術(shù)在城市軌道交通智能調(diào)度系統(tǒng)中的應(yīng)用，不斷推進(jìn)智慧城軌建設(shè)。只有這樣，才能使城市軌道交通向更加綠色、更加智能、更加安全、更加可靠的方向進(jìn)行發(fā)展。