楊文冠，張雪松

（1.中國鐵路信息技術(shù)中心 信息工程部，北京 100860；2.國家鐵路局 信息中心 技術(shù)處，北京 100891）

編組計(jì)劃服務(wù)模型的研究

楊文冠1，張雪松2

（1.中國鐵路信息技術(shù)中心 信息工程部，北京 100860；2.國家鐵路局 信息中心 技術(shù)處，北京 100891）

本文提出了編組計(jì)劃智能編制與運(yùn)用系統(tǒng)的研究思路，并基于SOA思想，詳細(xì)闡述了編組計(jì)劃服務(wù)模型的框架和實(shí)現(xiàn)方法。

編組計(jì)劃；服務(wù)模型；SOA

貨物列車編組計(jì)劃（以下簡稱編組計(jì)劃）是全路的車流組織計(jì)劃，是編制列車運(yùn)行圖、運(yùn)輸方案、日班計(jì)劃的依據(jù)。由于編組計(jì)劃在貨運(yùn)組織中的關(guān)鍵地位，國內(nèi)外學(xué)者對編組計(jì)劃建模、優(yōu)化問題進(jìn)行了大量的研究，陳崇雙、王慈光等專家對國內(nèi)外編組計(jì)劃研究的情況進(jìn)行了總結(jié)[1]。程維生、林伯梁還提出了計(jì)算機(jī)編制編組計(jì)劃系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案[2]，從數(shù)據(jù)及參數(shù)處理、車流結(jié)構(gòu)調(diào)整、專家干預(yù)、智能優(yōu)化等4個方面對優(yōu)化系統(tǒng)進(jìn)行了分析。但是，限于我國路網(wǎng)和運(yùn)輸組織的高度復(fù)雜，目前還沒有適合我國鐵路編組計(jì)劃編制及優(yōu)化的智能系統(tǒng)。而國外基于規(guī)劃型運(yùn)輸模式的編組計(jì)劃系統(tǒng)也難以適應(yīng)我國組織型運(yùn)輸組織模式，借鑒意義不大。目前，有關(guān)編組計(jì)劃的理論研究和實(shí)際運(yùn)用嚴(yán)重脫節(jié)，編組計(jì)劃仍停留在人工編制和運(yùn)用的層面，沒有和信息化應(yīng)用系統(tǒng)發(fā)生關(guān)聯(lián)。

1 研究思路

基于信息化的角度，對編組計(jì)劃的研究采取以下4個步驟：

（1）編組計(jì)劃的結(jié)構(gòu)化表示和服務(wù)模型建立。傳統(tǒng)的編組計(jì)劃，是提供給各級運(yùn)輸組織人員的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，不能有效地被計(jì)算機(jī)系統(tǒng)使用。有些應(yīng)用系統(tǒng)對編組計(jì)劃的某一局部進(jìn)行了結(jié)構(gòu)化，但未能窺及編組計(jì)劃的全貌，編組計(jì)劃的作用未能有效發(fā)揮，限制了應(yīng)用系統(tǒng)的智能化水平。因此，編組計(jì)劃運(yùn)用的第一步，應(yīng)該對編組計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化表示，并基于SOA理念，建立并實(shí)現(xiàn)編組計(jì)劃的服務(wù)模型。

（2）編組計(jì)劃服務(wù)模型的運(yùn)用。在編組計(jì)劃服務(wù)模型的基礎(chǔ)上，改造既有應(yīng)用系統(tǒng)，通過編組計(jì)劃指導(dǎo)、限制日常計(jì)劃等編制、優(yōu)化活動，使編組計(jì)劃的作用得以發(fā)揮，提高應(yīng)用系統(tǒng)的智能化水平。

（3）編組計(jì)劃優(yōu)化。從算法角度看，只要目標(biāo)函數(shù)定義準(zhǔn)確，各類啟發(fā)式算法，均能不同程度地實(shí)現(xiàn)優(yōu)化的目的。因此，編組計(jì)劃自身的智能化問題，應(yīng)該先從對既有編組計(jì)劃的“優(yōu)化”入手。

（4）編組計(jì)劃生成。在實(shí)現(xiàn)編組計(jì)劃優(yōu)化算法的基礎(chǔ)上，編組計(jì)劃生成可以退化為生成優(yōu)化系統(tǒng)的“初始解”，對生成結(jié)果的要求大幅度降低，問題本身得到了簡化。

上述4個步驟中，第1步是后續(xù)工作的基礎(chǔ)，是鐵路運(yùn)輸組織信息化的基礎(chǔ)性工作。本文即針對這一問題，提供建立編組計(jì)劃的“服務(wù)模型”的策略方法，并提出實(shí)現(xiàn)模型的基本思路。

2 服務(wù)模型設(shè)計(jì)

所謂編組計(jì)劃的服務(wù)模型，就是基于SOA的“服務(wù)”理念所設(shè)計(jì)的編組計(jì)劃模型。服務(wù)模型的特點(diǎn)，是側(cè)重模型對外部提供的“功能”，而不關(guān)注模型內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，采用黑箱法來定義模型的服務(wù)接口。采取服務(wù)模型的方式對鐵路行業(yè)的業(yè)務(wù)實(shí)體或活動進(jìn)行封裝、定義，構(gòu)建基于SOA的鐵路運(yùn)輸領(lǐng)域應(yīng)用架構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)面向服務(wù)的企業(yè)級應(yīng)用的基礎(chǔ)。

服務(wù)模型對編組計(jì)劃的內(nèi)容、結(jié)構(gòu)、內(nèi)涵進(jìn)行深入分析之后，結(jié)合對鐵路運(yùn)輸組織過程中編組計(jì)劃的相關(guān)活動進(jìn)行一系列業(yè)務(wù)分析，抽取可以為企業(yè)創(chuàng)造價值的業(yè)務(wù)活動或功能，這些業(yè)務(wù)活動作為一種可重用的資源—服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。

編組計(jì)劃通常包括以下部分：原鐵道部貨物列車編組計(jì)劃規(guī)則[1]；鐵路局執(zhí)行編組計(jì)劃的補(bǔ)充規(guī)定；支點(diǎn)車流吸引范圍說明；各類列車的編組計(jì)劃；編組計(jì)劃修正計(jì)劃；各線列車牽引定數(shù)及換長。

根據(jù)上述分析，可得到編組計(jì)劃服務(wù)模型如圖1所示。

圖1 編組計(jì)劃服務(wù)模型

編組計(jì)劃服務(wù)模型的主體是服務(wù)接口的定義。限于篇幅，本文無法給出完整的接口定義，僅就其核心內(nèi)容說明如下。

（1）違編檢查服務(wù)。違編檢查服務(wù)用于計(jì)劃編制和列車質(zhì)量考核等活動，目的是檢查指定列車編組內(nèi)容的合法性，發(fā)現(xiàn)并指出其違反編組計(jì)劃的條款并給出原因說明。（2）車流徑路服務(wù)。車流徑路服務(wù)用于提供路網(wǎng)圖的計(jì)算機(jī)表示及徑路計(jì)算服務(wù)。包括查詢指定發(fā)到站間的特定徑路、候選徑路及其里程、運(yùn)輸成本等相關(guān)內(nèi)容。（3）違流檢查服務(wù)。是違編檢查服務(wù)的子服務(wù)，檢查指定列車編組內(nèi)容是否違反規(guī)定的車流徑路，并發(fā)現(xiàn)其違反點(diǎn)并給出說明。（4）車流組號查詢服務(wù)。包括3類查詢服務(wù)：查詢指定發(fā)到站的車流組號；查詢指定發(fā)站、車流組號的所有到站；判斷指定到站是否在指定發(fā)站的指定組號之中。3類服務(wù)本質(zhì)上是等價的，只是表現(xiàn)形式不同。（5）查詢編組計(jì)劃。查詢指定條件的編組計(jì)劃，返回編組計(jì)劃的集合。其中指定條件包括：指定類型，如班列、跨局直達(dá)等；指定車次范圍；指定發(fā)站。3個不同條件對應(yīng)了不同的應(yīng)用場景。（6）查詢編組計(jì)劃屬性。查詢指定編組計(jì)劃的指定屬性。其中作為參數(shù)的編組計(jì)劃可以通過“查詢編組計(jì)劃”獲得，屬性包括發(fā)站、到站、編組內(nèi)容、列車種類、車次范圍，以及限制的軸重、軸長、車數(shù)等。（7）查詢區(qū)段牽引定數(shù)。查詢指定區(qū)段的牽引定數(shù)及換長。

3 服務(wù)模型的邏輯架構(gòu)

本文從設(shè)計(jì)者的角度，描述編組計(jì)劃服務(wù)的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)，說明編組計(jì)劃服務(wù)的實(shí)現(xiàn)思路。

編組計(jì)劃服務(wù)模型頂層邏輯架構(gòu)圖如圖2所示。

圖2 頂層邏輯架構(gòu)圖

圖2從實(shí)現(xiàn)角度描述了編組計(jì)劃服務(wù)的內(nèi)部組件結(jié)構(gòu)。圖中除標(biāo)注為“接口”的元素外，均代表概念類。其中，違編檢查、車流徑路管理為控制類，提供服務(wù)方法；編組計(jì)劃、區(qū)段牽引定數(shù)為實(shí)體類，封裝了編組計(jì)劃和牽引定數(shù)數(shù)據(jù)，并提供和這些數(shù)據(jù)密切相關(guān)的業(yè)務(wù)邏輯方法。

編組計(jì)劃類是整個服務(wù)的核心。該組件被定義為一個抽象類，有4個子類，分別代表快運(yùn)班列、跨局直達(dá)、管內(nèi)直達(dá)、管內(nèi)其它4種不同類型的編組計(jì)劃。這些計(jì)劃形式、服務(wù)基本相同，但某些服務(wù)的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)可能有所差異。編組計(jì)劃類的主要內(nèi)容，是編組計(jì)劃條目。該類對應(yīng)每條具體的編組計(jì)劃，包括發(fā)站、到站、編組內(nèi)容、列車種類、車次范圍、每日開行列數(shù)、滿軸條件等屬性。其中編組內(nèi)容由接口“列車編組”來定義，可以支持不同形式的編組內(nèi)容實(shí)現(xiàn)。列車編組的方法中，涉及到對具體車輛或車組的操作，統(tǒng)一用接口“車組”來表示。車組同樣支持多態(tài)實(shí)現(xiàn)，既可以是一個具體的貨車裝載信息，也可以是特征相同的一組貨車的集合（車組）。

4 服務(wù)模型關(guān)鍵方法的實(shí)現(xiàn)

編組計(jì)劃服務(wù)模型實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)問題是將自然語言描述的規(guī)則，實(shí)現(xiàn)為計(jì)算機(jī)算法，并能夠保證高可擴(kuò)展性，以滿足編組要求不斷變化和各鐵路局增加補(bǔ)充規(guī)定的要求。以下是針對服務(wù)模型的兩個關(guān)鍵方法實(shí)現(xiàn)的研究。

4.1 違編檢查服務(wù)

違編檢查服務(wù)用于檢查指定列車編組內(nèi)容的合法性，發(fā)現(xiàn)并指出其違反編組計(jì)劃的條款并給出原因說明。其主要依據(jù)是編組計(jì)劃規(guī)則[3]第29條，以及各鐵路局補(bǔ)充規(guī)定[4]的相關(guān)條目。違編檢查服務(wù)實(shí)現(xiàn)的主要難點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)通用化、實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性。

通用化的關(guān)鍵是如何定義方法的“編組內(nèi)容”參數(shù)，以保證不同應(yīng)用均能和違編服務(wù)交換編組內(nèi)容。該問題的解決方案是定義“列車編組”和“車組”兩個接口，使用者可以在應(yīng)用中對相關(guān)實(shí)體進(jìn)行包裝，實(shí)現(xiàn)列車編組和車組接口。

可擴(kuò)展性可以使用規(guī)則引擎實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵是將編組要求抽象為計(jì)算機(jī)可識別的業(yè)務(wù)規(guī)則，規(guī)則獨(dú)立于程序，可以自由擴(kuò)展，從而提供高可擴(kuò)展性。規(guī)則的編寫使用腳本語言，具有較大靈活性，可以實(shí)現(xiàn)負(fù)責(zé)的業(yè)務(wù)邏輯，能夠滿足違編檢查的要求。

4.2 編組計(jì)劃查詢服務(wù)

編組計(jì)劃查詢是編組計(jì)劃服務(wù)的主體功能，包括按指定條件查詢編組計(jì)劃和查詢指定編組計(jì)劃的屬性兩個層次。該服務(wù)的關(guān)鍵問題是編組計(jì)劃實(shí)體的設(shè)計(jì)。

編組計(jì)劃實(shí)體包括發(fā)站、到站、編組內(nèi)容、列車種類、車次范圍、滿軸條件等屬性。其中編組內(nèi)容由“列車編組”接口定義，并提供一個基于車組的實(shí)現(xiàn)；列車種類按編組計(jì)劃第5條定義列車類型常量，并提供相關(guān)的校驗(yàn)和判斷方法；車次范圍、滿軸條件定義車次范圍類和滿軸條件類，在類中提供相應(yīng)的服務(wù)方法。

編組計(jì)劃實(shí)體的業(yè)務(wù)邏輯方法包括：（1）根據(jù)編組內(nèi)容校驗(yàn)、判斷列車類型及車次范圍。其中車次范圍的依據(jù)為列車運(yùn)行圖編制管理規(guī)則[5]第7條。（2）查詢特定列車類型的車次范圍。（3）查詢指定區(qū)段的滿軸條件，以及判斷指定區(qū)段內(nèi)某編組內(nèi)容是否欠/超軸。（4）檢查指定編組內(nèi)容是否滿足隔離要求。具體規(guī)定依據(jù)鐵路技術(shù)管理規(guī)程[6]第191條、202條及站細(xì)等相關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)束語

編組計(jì)劃作為運(yùn)輸組織的基本規(guī)章，在全路運(yùn)輸組織中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。編組計(jì)劃結(jié)構(gòu)化和服務(wù)化，對運(yùn)輸組織信息化、智能化也發(fā)揮著重要作用。本文通過對編組計(jì)劃服務(wù)模型的研究，結(jié)合目前的運(yùn)輸信息集成平臺建設(shè)，逐步將基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和公用業(yè)務(wù)邏輯、業(yè)務(wù)組件服務(wù)化，從而推動信息系統(tǒng)的開發(fā)和運(yùn)輸組織信息化水平的提高。

[1] 陳崇雙，王慈光，薛 鋒，等. 貨物列車編組計(jì)劃國內(nèi)外研究綜述[J].鐵道學(xué)報(bào)，2012，34（2）.

[2] 程維生，林柏梁. 鐵路列車編組計(jì)劃優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].鐵路運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2006，28（2）：70-72.

[3] 中國鐵路總公司.列車運(yùn)行圖和貨物列車編組計(jì)劃[S].2013.

[4] 上鐵運(yùn)函 [2013] 763號.上海局貨物列車編組計(jì)劃[S].2013.

[5] 鐵運(yùn)[2008]206號.列車運(yùn)行圖編制管理規(guī)則[S].2009.

[6] 原鐵道部運(yùn)輸局.鐵路技術(shù)管理規(guī)程[S].2007.

責(zé)任編輯 陳 蓉

Service model of train formation plan

YANG Wenguan, ZHANG Xuesong
( 1.China Railway Information Technology Center, Beijing 100860, China; 2.Information Center, National Railway Administration, Beijing 100891, China )

The paper proposed the idea of intelligent drawing and applying system for train formation plan, described the frame and implementing method for service model of train formation plan based on SOA.

train formation plan; service model; SOA

U294.1∶TP39

A

1005-8451（2015）04-0009-0312

2014-09-19

楊文冠，高級工程師； 張雪松，高級工程師。