京张智能客站旅客服务与生产管控平台设计

谢甲旭

（中国铁道科学研究院集团有限公司 电子计算技术研究所，北京 100081）

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。

图1 管控平台总体架构

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。

图2 管控平台网络架构

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。

图3 旅客服务应用功能界面

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。

图4 客运管理应用功能界面

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

图5 客站设备管理功能界面

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20 000 m2的车站，功能界面如图6所示。

图6 应急管理功能界面

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。

图7 管控平台方案实施前系统架构

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

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。

4 关键技术

4.1 运行环境监测技术

表2 管控平台方案建设内容

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。