基于可视化逻辑编排的地铁车站设备联控系统开发与实践

祝 唯，陆 桥

（广州地铁集团有限公司，广州 510335）

城市轨道交通以其运量大、速度快和可靠性高等运行特点，已成为人口密集大城市的首选交通方式[1]。然而，随着线网规模的不断扩大、路网的通达性增强，以及面向乘客服务和运营管理方面也不断地朝着数字化、协同化、智慧化的方向转型升级的趋势下，车站作为地铁最小运作单元，其各专业系统、设备作为基础服务设施与各类场景业务的协同高效[2]，也成为新的研究方向，学者们针对此方面进行了大量研究。

面向地铁客流组织、车站基本运作等不同的业务场景，刘菊美[3]创新性地建立了基于车站客流密度系数和客流控制效率的线网客运组织联控策略，实现对车站客流的即时预警、精准溯源和精细控制，可用于指导线网客控分级预警机制的建立，线网联控策略的制定与实施，进而降低客运安全风险、提升客运服务水平。罗跃[4]对地铁车站客流及高峰客流特征，总结分析了在大客流情况下车站设备客控启动判断准则，并构建了地铁大客流安全控制线性规划数学模型，用于指导客控分级预警机制的建立，设备联控策略的制定与实施，进而降低客运安全风险、提升客运服务水平。黄丹芮[5]搭建轨道交通线网离散事件仿真模型，通过与实际断面客流数据对比分析，建立分级联控框架及对于离散事件仿真、线网负影响最小为优化目标的客流联动控制优化模型，可任意精度地描述任意动态随机服务系统。刘小霞[6]以复杂网络基本理论为基础，对城市轨道交通网络特性和网络客流进行分析，并结合仿真方法对网络突发客流的路网扩散进行探讨，得出了网络统计特征与客流量的关系，满足交通网络更高效的需求。罗钦[7]构建了城市轨道交通网络有关客流的指标体系，根据客流的分布特性，研发城市轨道交通客流仿真系统，为网络客流统计，运营计划编制、优化等提供了极大的便利。刘琴等[8]基于综合监控系统与PA、PIDS、CCTV、AFC、ACS、BAS等专业系统的接口互联，开展一键式开关站的系统设计，对车站运作降低运行成本、降低工作量、提高工作效率方面实践，也为传统对设备的基本监控转换为场景联动方向进行探索。

针对上述城市轨道交通多态业务需求及对设备设施场景联控的研究方向有了一定的发展，然而，相关研究中的定制化方案编排、人工智能算法驱动或既定固化的业务流程环节，均以实现特定功能为目标导向，具备系统开发门槛高，且以熟悉系统的开发者为主，精通业务的运作人员为辅的现状，难以支撑城市轨道交通多专业系统设备的业务协同与能力演进，不具备动态匹配业务的响应特点，并为车站运作人员的运作效率带来提升。

随着互联网等信息技术的发展，本文提出基于可视化逻辑编排系统的发展趋势，针对当前地铁设备联动控制存在的智能化不足、多专业协同演进能力不强、难以灵活支撑场景联动的问题，研究一种适用于城市轨道交通地铁车站联控场景的可视化逻辑编排解决方案及系统，减轻了工作人员的工作困难度，采用可视化逻辑编排可以实现快速搭建上手、简单且方便操控的车站关联设备，并据此制定科学的车站运作组织流程，使工作人员便于对各车站多专业设备进行动态管理，灵活支撑各类业务场景，进一步保障车站运作效率，降低人力管理成本。

1 可视化逻辑编排系统架构设计

1.1 系统设计思路及架构

可视化逻辑编排系统的设计思路是以拖拉拽节点设计和流向连线的交互方式，建立动作节点的先后启动关系。逻辑编排以低门槛的方式，降低在业务场景设计的应用的门槛，提高可操作性[9-10]，可视化逻辑编排系统架构如图1所示。

图1 可视化逻辑编排系统架构图

可视化逻辑编排系统的技术架构按照表现层、逻辑层、连接层3层结构进行设计，并分为业务功能及技术架构2个维度。在业务功能上系统连接底层各类专业，以可视化逻辑编排界面为主要开发面板，交互式创建选择不同节点（用于存放各类设备联动逻辑），达到车站运作（一键开关站、客流联控）等场景联动的业务目的；在技术架构维度采取主流的B/S框架作为前端，后端采取成熟Java技术栈用于数据存储、交互、调度等计算功能。其各层基本功能大致如下。

（1）表现层为面向用户的可视化逻辑编排界面，采取主流Vue渐进式JavaScript开发框架进行前后端的双向交互。

（2）逻辑层为编排节点选择设备、节点拖放、节点组合以生成联动策略，其技术架构采取Spring boot后端开发框架面向前端提供RESTful API风格统一接口设计，并联动Flowable工作流引擎计算节点及启动策略。

（3）连接层为节点联动的设备资源，主要包括城市轨道交通自动售检票系统、广播系统、乘客信息系统和电扶梯系统等系统设备，其技术架构采取互联网通信协议Websocket、HTTP等进行交互控制。

1.2 核心功能运作逻辑

本文提出的可视化逻辑编排车站设备联动系统，核心功能运作逻辑如图2所示，具备包含业务解析、流程交互制作、流程定义解析和流程调度计算的过程环节。

图2 核心功能运作逻辑图

环节一（业务分解阶段）：针对地铁车站设备联控业务场景进行剖析，明确业务场景实现所涉及的设备及设备联控动作，为流程交互输入业务性条件。

环节二（流程交互制作）：以可视化逻辑编排的交互视图，结合业务分解的输入，对并行、串行的逻辑条件进行梳理、排列，通过交互视图，将业务流程制作为可交互的逻辑流程。

环节三（流程定义解析）：对可视化逻辑编排的交互视图产生的标准格式化文件（eXtensible Markup Language，XML）按照开始、分流、节点、聚合、结束标准解析业务动作，形成定义流程。

环节四（流程调度计算）：对流程解析信息XML进行模型解释，通过定时、异步任务和组件等方式进行全局调度，采取多线程技术对流程实例轮询监听并触发启动，整个流程执行状态对外暴露API接口供实施查询运作状态。

2 可视化逻辑编排关键功能模块设计

可视化逻辑编排关键功能模块包含元件节点、逻辑编排器和流程检测3大功能模块，可视化逻辑编排内容架构如图3所示。

图3 可视化逻辑编排内容框架

2.1 逻辑编排元件节点设计

逻辑编排元件节点应结合城市轨道交通业务场景需求，尽可能涵盖城市轨道交通车站设备联控场景所需的业务功能，以流程编排方案通用化、可复用，适用于多业务、多场景为目的进行设计。

逻辑编排实质是对不同元件节点进行改变，如组合或串联，由封装在元件节点中的逻辑代码或API接口完成真正的业务逻辑。业务元件的抽象直接决定编排成本，倘若不断地定制个性的业务元件，就失去了编排的意义；其二是业务元件的颗粒度大小，若是封装的业务元件颗粒度较大，达到了一个功能服务模块，就很有可能变成了某一个业务流程编排；若是颗粒度较小，等同于一个表达式，写代码的效率会更低。

对中后台的部分业务代码进行梳理，功能主要以条件判断、时序控制、设备控制、消息通知和串并行执行等为主，其中设备控制为车站场景联控场景必备的通用逻辑，在满足时序控制、串并行执行、条件判断等常见业务逻辑的基础上，应重点抽象设备控制逻辑，提高多专业、多种类、多动作设备控制模式下的复用能力。

通过分析归类，对冗余成分进行降维处理，梳理沉淀部分逻辑节点，每一个逻辑节点本质上都对应一段逻辑代码，接收1个或多个参数作为入参，返回1个或多个参数作为出参，常用业务交互逻辑如图4所示。

图4 常用业务交互逻辑图

为体现出用户可执行动作，显示出一切限制条件，以提供更方便、标准化的逻辑，在初始化环节中，设定好各种情况，可减少时间及各种成本，使用户在无指导下完成连接，加强搭建的规范性。

根据元件节点的逻辑功能分为通用节点、输入节点、输出节点和功能节点。其中通用节点为开始和结束节点作为整个可视化逻辑编排的开始结束逻辑判断；输入节点作为触发器，包括应用触发、设备触发、服务触发和定时器；输出节点作为控制器，包括应用服务、设备服务和接口服务；功能节点作为逻辑器，实现不同元件节点的逻辑分析判断与路径指引，包括条件判断、路径选择、并行等待和脚本判断节点，元件节点分类表见表1。

表1 元件节点分类表

2.2 逻辑编排器设计

逻辑编排器可以生成具有业务逻辑的容器，通过业务本身的执行逻辑及设备设施的联动要求，通过各个可执行节点元件生成实际执行的逻辑代码，整体编排器按照标题工具栏、元件节点列表栏、可视化编排画布栏和元件节点编辑栏4个部分组成，编排器设计图如图5所示。

图5 编排器设计图

标题工具栏中包含保存逻辑、检查搭建规范性及导出逻辑等基础性操作；元件节点列表栏包括输入元件节点、输出元件节点、功能元件节点内容，为可视化编排画布提供基础元件节点服务；可视化编排画布根据业务逻辑，挑选适配的元件节点，并通过指向性线条连接元件节点，组合成一条不仅完整还有始有终的业务逻辑，核心部分同样是实现具有特定业务含义的流程图，或简单或复杂；元件节点编辑栏对可视化编排画布中的元件节点信息进行详细配置，实现整个可视化逻辑编排的业务逻辑功能。

2.3 逻辑编排的流程检测功能设计

在可视化逻辑编排中添加内容检测、连线检查和流程纠错等功能，单击标题工具栏中的保存按钮和检查按钮时，根据各个逻辑节点进行环节埋点检测，通过前端自检即可得出每个节点的数据状态、上下文参数及报错类型等，会根据规则对不规范逻辑编排行为进行提示说明，如元件基础配置表单中某字段不可为空；元件连接规则对不规范、连线错误搭建等行为进行自动纠错；元件不可闭环连接、不可重复连接等，流程检测功能表见表2。

表2 流程检测功能表

3 基于可视化逻辑编排的地铁车站设备联控系统开发

3.1 地铁车站设备联控业务逻辑分析

本文以广州市轨道交通某站的车站设备联控场景为例，基于车站客流动态检测数据，当车站客流数据符合平峰客流阈值时，车站联控设备平峰客流引导模式下，当车站客流数据满足高峰客流引导阈值时，启动高峰客流引导业务场景下的设备联动控制，联动控制包括闸机、智能照明、乘客信息显示屏和广播等车站设备，地铁车站设备联控业务逻辑图如图6所示。

图6 地铁车站设备联控业务逻辑图

3.2 业务场景可视化逻辑编排

基于可视化逻辑编排系统，主要选择通用元件节中的开始和结束节点，输入元件节点中的应用触发节点，功能元件节点中的条件判断和路径选择节点，以及输出节点中的设备服务节点，逻辑编排流程如下，业务场景可视化逻辑编排图如图7所示。

图7 业务场景可视化逻辑编排图

①配置开始元件节点，作为整个逻辑编排的开始。②配置应用触发节点，获取车站客流检测应用的客流数据。③配置条件判断节点，根据车站客流检测应用客流数据，配置车站平峰客流引导和车站高峰客流引导2条路径。④配置路径选择节点，分流联动控制车站设备路径。⑤配置设备服务节点，配置车站平峰客流引导和高峰客流引导2种模式下的闸机、照明、广播和乘客信息显示屏等设备的联控动作。⑥配置结束元件节点，作为整个逻辑编排的结束。

3.3 基于传统业务逻辑的对比分析

通过本系统的研究开发，面向车站运作业务的开发目标及功能实现方面，相比于传统业务需求变化情况，其业务逻辑对比见表3。

表3 业务逻辑对比表

实际上，随着地铁智慧化程度的提高，车站运作的业务需求会呈现持续的动态发展，通过可视化逻辑编排系统在系统操作、业务实现、开发效率的方面的综合优势，以灵活性且可扩展的设计，很好地适应面向地铁业务需求变化下设备设施按需联动的多维需求。

4 结论与展望

本文对可视化逻辑编排的研究依托于地铁车站设备设施运作场景，实现了低成本、低门槛、高效便捷的车站设备联控解决方案，为提高工作人员的服务能力和工作效率，以及设备联动场景的管控模式提供了一种新思路。后续，在现有车站设备场景编排的基础上，将进一步加大与人工智能、大数据等方面技术的有机融合，在轨道交通数字化转型的技术方向探索上持续创新与实践。