本發(fā)明涉及鐵路運輸調度領域，尤其是涉及一種基于云平臺的多級列車調度指揮系統(tǒng)。

背景技術：

鐵路運輸調度是對鐵路日常運輸生產的組織與指揮，由鐵路運輸部門設立調度機構統(tǒng)一實施。鐵路運輸調度擔負著確保運輸安全、組織客貨運輸、保證國家重點運輸、提高客貨服務質量的重要責任，對完成鐵路運輸生產經營任務，提高鐵路運輸企業(yè)效益起著重要作用。因此，列車的合理化調度在鐵路運輸?shù)陌踩员Ｕ霞傲熊囘\輸生產效率等多方面具有非常重要的現(xiàn)實意義。

現(xiàn)有的調度系統(tǒng)為鐵路列車調度指揮系統(tǒng)(traindispatchingcommandingsystem，tdcs)，簡稱tdcs系統(tǒng)。該系統(tǒng)在日常運輸調度指揮中，特別是鐵路多次大面積提速工程、多次運輸格局全面調整中，發(fā)揮了重要作用。但是隨著鐵路運輸事業(yè)的不斷發(fā)展，調度指揮的精細度、集中度、行車速度、行車密度地不斷提高，現(xiàn)有的tdcs系統(tǒng)的處理能力、可靠性已經無法有效承擔相應的責任。同時，由于國家和社會對運輸安全生產的關注、列車運行間隔的縮小，各鐵路局對調度指揮人員作業(yè)的正確性、及時性要求越來越高，既有的tdcs系統(tǒng)也越來越達不到調度指揮系統(tǒng)的安全性要求。因此，構造新一代的列車調度指揮系統(tǒng)已迫在眉睫。

列車調度工作牽涉部門多，運用法則復雜，動態(tài)變化和實時性強，與安全生產關系密切，調度員勞動強度大。列車調度系統(tǒng)是一個大而復雜的系統(tǒng)，由許多相互關聯(lián)、相互影響的分散服務器集群結合而成，這些分散服務器集群共同作用，利用現(xiàn)代計算機技術、網絡通信技術、多媒體等技術手段實現(xiàn)對列車的運行組織、監(jiān)督控制。然而應用傳統(tǒng)的分散服務器集群進行數(shù)據(jù)存儲和調度計算不僅難以保證資源的合理分配與有效利用，而且各級系統(tǒng)之間的信息傳輸與統(tǒng)一管理也難以實現(xiàn)標準化。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種基于云平臺的多級列車調度指揮系統(tǒng)，其能夠保證資源的合理分配與有效利用，而且能夠實現(xiàn)統(tǒng)一調度與分配各級列車調度指揮系統(tǒng)之間的信息資源。

本發(fā)明的目的通過如下技術方案實現(xiàn)：

本發(fā)明提供一種基于云平臺的多級列車調度指揮系統(tǒng)，其包括：

鐵道部調度指揮系統(tǒng)、鐵路局調度指揮系統(tǒng)、機務段調度指揮系統(tǒng)和車站調度指揮系統(tǒng)；

鐵道部調度指揮系統(tǒng)根據(jù)鐵路運輸需求向各個鐵路局調度分配列車數(shù)和貨運數(shù)，并下達調度命令至各個鐵路局調度指揮系統(tǒng)，同時將調度命令上傳給云平臺；

鐵路局調度指揮系統(tǒng)接收到調度命令后，基于云平臺進行列車作業(yè)調度的方案計算，并將調度命令下達至各個機務段調度指揮系統(tǒng)，同時將調度命令上傳給云平臺中；該調度命令中包括時刻表和運輸貨物信息；

機務段調度指揮系統(tǒng)接收到調度命令后，根據(jù)時刻表和運輸貨物信息，對列車司機以及相關指揮、監(jiān)控人員進行統(tǒng)一調度，為列車作業(yè)分配對應的負責人，并將調度結果上傳給云平臺中，同時將列車作業(yè)信息下發(fā)至車站調度指揮系統(tǒng)；

車站調度指揮系統(tǒng)根據(jù)機務段的列車作業(yè)信息和車站實時情況對各過路車進行調度指揮，并將調度結果上傳至云平臺，將調度命令直接傳輸至終端設備，同時接收所述終端設備的反饋信息和監(jiān)控信息，并傳輸至云平臺。

更優(yōu)選地，所述鐵道部調度指揮系統(tǒng)包括：

信息實時采集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊；

所述信息實時采集模塊實時地從所述云平臺中獲取列車調度相關信息數(shù)據(jù)和監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)；將其分別傳輸至所述核心調度算法模塊和所述調度信息實時展示模塊；

所述核心調度算法模塊接收到信息數(shù)據(jù)后，將計算請求傳輸至云平臺實現(xiàn)算法的實時計算，獲得列車作業(yè)或人員分配的調度結果；將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，并根據(jù)該調度結果下發(fā)調度命令給調度命令輸出模塊；

所述調度信息實時展示模塊根據(jù)從信息實時采集模塊傳輸?shù)谋O(jiān)控數(shù)據(jù)信息和從核心調度算法模塊傳輸?shù)玫降恼{度結果，進行列車及線路狀態(tài)的實時監(jiān)控和調度結果的實時展示；

所述調度命令輸出模塊接收到調度命令后，將調度命令下達傳輸給鐵路局調度指揮系統(tǒng)，并上傳于云平臺中進行調度命令的備份。

更優(yōu)選地，所述鐵路局調度指揮系統(tǒng)包括：

信息實時采集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊；

所述信息實時采集模塊采集上級鐵道部調度指揮系統(tǒng)的調度命令，并實時地從所述云平臺中獲取列車調度相關信息數(shù)據(jù)和監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)，將其分別傳輸至所述核心調度算法模塊和所述調度信息實時展示模塊；

所述核心調度算法模塊接收到信息數(shù)據(jù)后，將計算請求傳輸至云平臺實現(xiàn)算法的實時計算，獲得列車作業(yè)或人員分配的調度結果；將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，并根據(jù)該調度結果下發(fā)調度命令給調度命令輸出模塊；

所述調度信息實時展示模塊根據(jù)從所述信息實時采集模塊傳輸?shù)谋O(jiān)控數(shù)據(jù)信息和從核心調度算法模塊傳輸?shù)恼{度結果，進行列車及線路狀態(tài)的實時監(jiān)控和調度結果的實時展示；

所述調度命令輸出模塊接收到調度命令后，將調度命令下達傳輸給所述機務段調度指揮系統(tǒng)，并上傳于云平臺中進行調度命令的備份。

更優(yōu)選地，所述機務段調度指揮系統(tǒng)包括：

信息實時采集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊；

所述信息實時采集模塊采集其上級的鐵路局調度指揮系統(tǒng)的調度命令，并實時地從所述云平臺中獲取列車調度相關信息數(shù)據(jù)和監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)，將其分別傳輸至所述核心調度算法模塊和所述調度信息實時展示模塊；

所述核心調度算法模塊接收到信息數(shù)據(jù)后，將計算請求傳輸至云平臺實現(xiàn)算法的實時計算，獲得列車作業(yè)或人員分配的調度結果；將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，并根據(jù)該調度結果下發(fā)調度命令給調度命令輸出模塊；

所述調度信息實時展示模塊根據(jù)從所述信息實時采集模塊傳輸?shù)谋O(jiān)控數(shù)據(jù)信息和從核心調度算法模塊傳輸?shù)恼{度結果，進行列車及線路狀態(tài)的實時監(jiān)控和調度結果的實時展示；

所述調度命令輸出模塊接收到調度命令后，將調度命令下達傳輸給所述車站調度指揮系統(tǒng)，并上傳于云平臺中進行調度命令的備份。

更優(yōu)選地，所述車站調度指揮系統(tǒng)包括：

信息實時采集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊；

所述信息實時采集模塊采集機務段調度指揮系統(tǒng)的調度命令，并實時地從所述云平臺中獲取列車調度相關信息數(shù)據(jù)和監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)，將其分別傳輸至所述核心調度算法模塊和所述調度信息實時展示模塊；

所述核心調度算法模塊接收到信息數(shù)據(jù)后，將計算請求傳輸至云平臺實現(xiàn)算法的實時計算，獲得列車作業(yè)或人員分配的調度結果；將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，并根據(jù)該調度結果下發(fā)調度命令給調度命令輸出模塊；

所述調度信息實時展示模塊根據(jù)從所述信息實時采集模塊傳輸?shù)谋O(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)和從核心調度算法模塊傳輸?shù)恼{度結果，進行列車及線路狀態(tài)的實時監(jiān)控和調度結果的實時展示；

所述調度命令輸出模塊接收到調度命令后，將調度命令下達傳輸給各個終端設備，并實時獲取終端設備的監(jiān)控信息數(shù)據(jù)；將調度命令及獲取的監(jiān)控信息數(shù)據(jù)上傳于云平臺中進行備份。

更優(yōu)選地，所述調度命令由鐵道部內部通訊網絡承載并傳輸。

由上述本發(fā)明的技術方案可以看出，本發(fā)明具有如下技術效果：

(1)無需對各級部門進行具體硬件資源的分配，各級部門可直接發(fā)送資源請求，從云端獲取存儲和計算資源。從而實現(xiàn)各級系統(tǒng)對存儲和計算資源的彈性申請，一方面有效避免資源的不均衡分配造成資源浪費，另一方面，也方便對各級部門之間的信息資源進行統(tǒng)一調度與分配；

(2)應用云計算平臺能夠對各級部門的申請資源進行有效隔離，便于對各級部門調度指揮系統(tǒng)的標準化管理和各級部門權限的統(tǒng)一化管理；

(3)應用云計算平臺有利于解決大規(guī)模監(jiān)控數(shù)據(jù)的存儲以及大規(guī)模調度任務計算的問題，有效增強調度計算的實時性。

(4)應用云平臺對于提升調度指揮過程的安全性、實時性，各類存儲與計算資源的合理分配與利用等多個方面具有非常重要的現(xiàn)實意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的基于云平臺的多級列車調度指揮系統(tǒng)結構圖；

圖2為各級列車調度指揮系統(tǒng)的各模塊組織圖；

圖3為信息實時采集模塊的采集信息組成結構圖。

具體實施方式

以下將結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步詳細說明。

實施例一

本發(fā)明提供一種基于云平臺的多級列車調度指揮系統(tǒng)，該多級列車調度指揮系統(tǒng)的存儲和計算資源依托于云平臺，針對鐵道部、鐵路局、機務段及車站等各級部門，進行資源的統(tǒng)一分配和調度，同時實現(xiàn)有效的資源隔離與權限限制。各級部門的調度指揮系統(tǒng)相互獨立，通過與云平臺進行交互，實現(xiàn)數(shù)據(jù)與命令的實時傳輸。列車、信號燈、查詢終端以及其他各類傳感器作為終端設備，與就近的車站調度指揮系統(tǒng)通過內部通訊網絡進行通訊，車站調度指揮系統(tǒng)實時地將各個終端的反饋信息數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_進行存儲，用于后續(xù)的調度及監(jiān)控分析。

本發(fā)明提供的一種基于云平臺的多級列車調度指揮系統(tǒng)的結構如圖1所示，包括：

云平臺、基于該云平臺的各級調度指揮系統(tǒng)。

上述云平臺提供數(shù)據(jù)存儲資源、計算資源以及各類資源的相互隔離、冗余備份和統(tǒng)一調度與分配功能，是整個系統(tǒng)的存儲與計算核心。

基于該平臺的各級調度指揮系統(tǒng)“自上而下”包括：鐵道部調度指揮系統(tǒng)、鐵路局調度指揮系統(tǒng)、機務段調度指揮系統(tǒng)和車站調度指揮系統(tǒng)。車站調度指揮系統(tǒng)能夠和終端設備通過內部通訊網絡進行通訊，以接收終端設備采集的信息數(shù)據(jù)并下達調度命令給各類終端設備執(zhí)行。各級調度指揮系統(tǒng)在鐵道部的統(tǒng)一領導下，實行分級管理，各級系統(tǒng)具有不同的資源申請與數(shù)據(jù)訪問等權限約束。各級調度指揮系統(tǒng)執(zhí)行調度計算和執(zhí)行調度命令的關系組織如下：

鐵道部調度指揮系統(tǒng)根據(jù)鐵路運輸需求向各個鐵路局調度分配列車數(shù)和貨運數(shù)，系統(tǒng)將調度結果通過內部通訊網絡下達至各個鐵路局調度指揮系統(tǒng)，同時將命令以備份的形式存儲在云平臺中；

鐵路局調度指揮系統(tǒng)接收到鐵道部的調度命令后，基于云平臺進行列車作業(yè)調度的方案計算，具體地，由鐵路局計算得出列車調度的時刻點要求、載重貨物要求等，并將調度命令下達至各個機務段調度指揮系統(tǒng)，同時在云平臺中進行命令的冗余備份；

機務段調度指揮系統(tǒng)接收到調度命令后，根據(jù)時刻表和運輸貨物信息，對列車司機以及相關指揮、監(jiān)控人員進行統(tǒng)一調度，將列車作業(yè)分配到具體的負責人，并將調度結果存儲于云平臺中，同時將列車作業(yè)信息下發(fā)至車站的調度指揮系統(tǒng)；

車站調度指揮系統(tǒng)根據(jù)機務段的列車作業(yè)信息和車站實時情況對各過路車進行調度指揮，并將調度結果上傳至云平臺，具體調度命令直接傳輸至列車、信號燈、傳感器其設備等終端設備，同時接收以上終端設備的反饋信息和監(jiān)控信息數(shù)據(jù)，并將這些信息數(shù)據(jù)傳輸至云平臺。

此外，車站調度指揮系統(tǒng)還接收終端設備中的查詢終端的查詢請求，并進行查詢反饋，同時將查詢日志均傳輸至云平臺備份。

以上是各級調度指揮系統(tǒng)以及終端設備的命令下達和數(shù)據(jù)傳輸關系。在整個傳輸過程中的通訊網絡均使用內部通訊網絡，確保安全性、穩(wěn)定性。

上述各級調度指揮系統(tǒng)雖然具有不同的調度范圍和調度功能，但是在調度指揮系統(tǒng)的組織模塊上可進行統(tǒng)一標準化設計，各級調度指揮系統(tǒng)均可設計為如圖2所示的模塊結構。

由圖2可以看出，各級調度指揮系統(tǒng)均包括：信息實時采集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令輸出模塊。

其中，信息實時采集模塊實時地從云平臺中獲取列車調度和監(jiān)控所需的各類終端的狀態(tài)信息數(shù)據(jù)等監(jiān)控信息數(shù)據(jù)。然后將調度相關信息數(shù)據(jù)和監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)分別傳輸至核心調度算法模塊和調度信息實時展示模塊。

上述信息實時采集模塊需要采集的信息數(shù)據(jù)包括調度相關信息數(shù)據(jù)和監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)兩類數(shù)據(jù)。具體信息數(shù)據(jù)組成如圖3所示，該調度相關信息數(shù)據(jù)包括：

人員狀態(tài)信息、列車狀態(tài)信息、線路狀態(tài)信息以及上級命令下達信息。

其中，人員狀態(tài)信息主要為列車司機、調度指揮人員、監(jiān)控人員等的狀態(tài)情況，包括是否在職，是否在執(zhí)行任務，是否請假以及當天已經執(zhí)行的任務數(shù)等；列車狀態(tài)信息包括：行駛中、事故中、正常未行駛及修理檢查中的狀態(tài)取值等；線路狀態(tài)信息的狀態(tài)值包括：臨時限速值，是否能通行等；上級命令下達信息指的是上級部門下達的調度指揮命令。

監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)主要指的是監(jiān)控反饋信息，其信息數(shù)據(jù)類型可以為日志、視頻以及音頻數(shù)據(jù)等，主要通過各類終端設備采集獲得。監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)一方面作為實時監(jiān)控的源數(shù)據(jù)，另一方面也可以通過它進行調度效果的跟蹤查看。

以上是實時信息采集模塊需要采集的不同信息數(shù)據(jù)類型，而各級調度指揮系統(tǒng)具體需要采集的信息與其系統(tǒng)級別和調度功能范圍有關，比如鐵道部調度指揮系統(tǒng)無需采集人員狀態(tài)信息和上級命令下達信息，鐵路局調度指揮系統(tǒng)則無需采集人員狀態(tài)信息。

其中，上述核心調度算法模塊接收到信息數(shù)據(jù)后，調用設計好的調度算法，將計算請求傳輸至云平臺實現(xiàn)算法的實時計算，獲得列車作業(yè)或人員分配的調度結果。然后，該核心調度算法模塊將調度結果傳輸至調度信息實時展示模塊，并根據(jù)該調度結果下發(fā)調度命令給調度命令輸出模塊。該核心調度算法模塊需要對調度優(yōu)化方法進行詳細設計。設計目標為：在列車運行準時性、安全性等各種約束條件下，實現(xiàn)實時、高效、智能化的列車作業(yè)調度和人員調度。具體調度方法包括但不限于啟發(fā)式算法等?；趩l(fā)式算法的列車調度方法為現(xiàn)有技術，在此不作闡述。

其中，上述的調度信息實時展示模塊根據(jù)從信息實時采集模塊傳輸?shù)谋O(jiān)控數(shù)據(jù)信息和從核心調度算法模塊傳輸?shù)恼{度結果，進行列車及線路狀態(tài)的實時監(jiān)控和列車作業(yè)及人員分配等調度結果的實時展示。

該調度信息實時展示模塊通過內部通訊網絡接口將調度相關信息數(shù)據(jù)和監(jiān)控相關信息數(shù)據(jù)通過屏幕的大畫面顯示出來，為調度人員及有關領導提供圖形、圖像、文字等多種方式的信息。具體地，屏幕顯示內容可包括列車運輸狀態(tài)的宏觀顯示，實際車站的監(jiān)控視頻的細化場景顯示，地形地貌、天氣狀況的顯示，突發(fā)事件、行車事故的實時顯示，重點列車的實時跟蹤顯示等。具體顯示內容和展現(xiàn)方式可以進行自定義和個性化設計，當需要展示新的信息內容時，在各級調度指揮系統(tǒng)的權限范圍內，該模塊可直接向云平臺發(fā)送數(shù)據(jù)請求，獲取內容數(shù)據(jù)，在本地進行數(shù)據(jù)分析與展示。

其中，上述的調度命令輸出模塊接收到調度命令后，通過內部通訊網絡進行調度命令的下達傳輸。該調度命令輸出模塊在各級系統(tǒng)以及系統(tǒng)與終端設備間進行調度命令的傳輸時，使用的是鐵道部內部通訊網絡，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)谋Ｃ苄?，安全性與穩(wěn)定性的要求。

各級調度指揮系統(tǒng)均由上述各模塊構成，不同之處在于，鐵道部調度指揮系統(tǒng)的信息實時采集模塊不需采集上級下達的調度信息；車站調度指揮系統(tǒng)的調度命令輸出模塊需要將調度命令通過內部通訊網絡傳輸給各類終端設備，而且各類終端設備實時采集的狀態(tài)信息等監(jiān)控信息數(shù)據(jù)也通過內部通訊網絡傳輸給車站指揮系統(tǒng)，車站指揮系統(tǒng)進一步將相關數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆破脚_進行存儲。

可以看出，通過上述各級調度指揮系統(tǒng)包括的信息實時采集模塊、核心調度算法模塊、調度信息實時展示模塊和調度命令的輸出模塊，能夠完成整個數(shù)據(jù)接收、調度計算、實時監(jiān)控和命令輸出的過程。

雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但實施例并不限定本發(fā)明。在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內，所做的任何等效變化或潤飾，同樣屬于本發(fā)明之保護范圍。因此本發(fā)明的保護范圍應當以本申請的權利要求所界定的內容為標準。