基于工作流的城市轨道交通指挥中心辅助决策系统

■ 陈莉莉 李 冰 胡 波

基于工作流的城市轨道交通指挥中心辅助决策系统

■ 陈莉莉 李 冰 胡 波

结合城市轨道交通当前的发展形式和实际需求，论述在轨道交通指挥中心实现辅助决策系统的必要性。采用工作流思想设计的辅助决策处理流程，可以灵活实现各种辅助决策的逻辑，并协助调度员进行自动控制。分析轨道交通指挥中心辅助决策系统的特点与结构，提出基于工作流的辅助决策系统详细设计方案。

轨道交通指挥中心；辅助决策系统；工作流

0 引言

我国城市轨道交通已由单一线路阶段进入网络化运营的新阶段，地铁运营也演变成一个复杂网络系统，所涉及的专业多，维护的设备量大，处理的数据非常多，自动化程度高。研究开发具有自主知识产权、适应于网络化运营应急处理和决策需要的城市轨道交通指挥中心辅助决策支持系统，具有重要意义，有助于提高城市轨道交通系统乃至整个城市客运组织体系的安全性与可靠水平，为运营管理部门应急预案管理、应急事件接警、应急处置方案生成、应急处置过程监控及应急处置效果评价等提供辅助工具和技术支撑。

基于工作流的轨道交通指挥中心辅助决策系统（Decision Support System，DSS）是轨道交通指挥中心监控软件的重要组成部分。它针对轨道交通指挥中心半结构化的决策问题，协助与指导调度员处置日常或紧急情况，是支持调度员进行决策活动的智能人机系统。该系统能够为调度决策者提供所需的数据、信息和背景资料，帮助建立并维护决策模型，明确决策目标和进行问题的识别，提供各种备选方案，通过人机交互功能进行各种方案的分析、比较和判断，为正确而且迅速的决策提供必要的支持，并可以进行自动或者半自动控制。针对地铁运营中的空间封闭、人流量大、疏散困难等特点，对各种可能出现的各种紧急情况预先制定详尽的处理流程。辅助决策系统整合了指挥中心系统的数据资源，在处理日常或紧急情况过程中显示相应决策的处理流程，保证调度员能够参照已制定好的相关规程进行操作，使调度员的工作能够更容易、更有效率地进行。

1 软件结构

DSS系统基于BPMN2．0工作流的设计思想，支持BPMN标准。采用C/S架构，工作站端的前台应用程序实现界面编辑、运行展示、历史数据查询功能，服务器端的后台程序实现逻辑计算、判断、控制功能。DSS系统采用BPMN流程图表现形式，管理员可以在界面上通过模块的选择与连线灵活地“画出”决策的处理流程图。该流程图支持多路分支以及模块间的组合，可以同时运行在多个调度员工作站上。不同的调度员工作站执行不同的分支，系统内部自动协调多个调度之间的并行操作。

DSS系统编辑调试工具启动时，自动加载功能模块以供用户灵活编辑故障诊断图模型，并集成拓扑检查、模型存储、数据管理、运算结果显示等功能，是一个功能强大的图形化操作平台。后台服务程序运行时，可动态加载数据库中的决策流程，采用触发方式对输入点进行逻辑运算，并在界面上实时显示执行情况。应用编辑运行工具与后台程序之间通过消息总线进行同步和交互。DSS系统软件结构见图1。

图1 DSS系统软件结构

2 软件功能

DSS系统软件是用于轨道交通指挥中心进行辅助决策，并可以进行联动、顺控等的工具软件，由编辑调试工具和后台运行程序两部分构成。DSS系统参考BPMN标准，支持以工作流形式的流程图定义方式，并按轨道交通指挥中心的要求对BPMN标准进行扩充。辅助决策系统的系统功能主要包括决策流程编辑、数据处理，故障触发和运行监督、应急处理等。

DSS系统提供图形化DSS应用工具进行编辑。DSS应用工具分为编辑模式和运行模式、历史查询模式。系统的主要功能如下：

（1）数据采集功能。DSS系统根据决策流程，从各子系统采集相关数据和信息，对过程状态进行数据采集，同时监视各集成系统设备的工作状态，能够直观、快速显示系统设备的工作状态。

（2）流程执行，故障分析和判断。定时计算，满足条件时触发相应流程；为轨道交通指挥中心的自动监控提供决策参考；实现信息资源共享，使轨道交通各设备之间能够彼此协调、密切配合；负责轨道交通运营的正常进行，汇集各设备的正常状态，提供各设备的实时数据，完成协调管理，防止意外事故发生，达到辅助决策的效果。

（3）处理紧急、突发事件。轨道交通运营过程中，任何点上有紧急事件和突发事件的发生，都会对这种有序的运营造成破坏，处理不当会导致人民生命财产损失。事先制定好各种复杂的紧急、突发事件预案，有事件发生时，要求有一个能够闭环控制，协助应急处理的机构，使秩序尽快地恢复，保证运营流畅，防止严重的事故发生。

（4）历史查询。查询数据库中辅助决策流程的历史执行情况，并显示到历史查询界面。

（5）安全和权限管理。提供全线一致并唯一有效的权限控制。通过用户编码、密码识别并分配操作权限来实现系统安全管理。所有用户都必须经过登录过程才能访问DSS系统。

3 实现方案

DSS系统后台服务程序可以处理指挥系统多个关键性功能的应用逻辑，由触发方式执行，后台程序定期扫描并计算是否有流程触发。

按照BPMN标准，DSS系统共有4种类型的模块，分别为Event（事件）、Gateway（网关）、Process（流程）、Task（任务）。指挥系统启动时，启动后台进程，读取商用库中DSS信息表，后台程序读取数据库的数据，生成DSS控制流的树结构，并初始化消息总线，加载实时库的各个流程信息，接收前台应用工具的重构消息，运行已经触发的控制流，并按照控制流的逻辑流程逐一执行流程中的各模块。

DSS系统的后台维护一个状态机，通过状态机来实现BPMN工作流的逻辑，确定当前动作模块执行完毕后的下一个跳转状态。DSS系统后台程序框架见图2。

图2 DSS系统后台程序框架

（1）初始化，载入DSS树，并生成模块关系表。

（2）维护触发事件的映射表，并判断是否触发相应的DSS流程树。

（3）后台的基本框架，维持一个活动模块队列，用一个状态机控制转向，空闲时定时扫描活动模块队列，根据当前模块状态，转到下一节点。如果扫到活动模块队列里模块初始状态是等待，则运行该模块的Run()函数，模块状态会被设为运行中。如果模块属性需要起新线程，起新线程运行该模块，模块运行结束时，状态会被设置为通过或者失败。如果扫到模块状态设置为通过或者失败状态，从状态机获取当前模块的下级模块向量放入队列，并从活动队列队列移除当前模块。

（4）在有各种事件发生时，触发后台计算，设置当前模块状态，将下一个模块推入并运行。

4 结论

纵观国内外城市轨道交通的发展历史，突发事件的应急处理始终是运营管理的重点。保证轨道交通自动化过程的安全运行，需要辅助决策系统的支持。从轨道交通的控制层面考虑，各过程之间需要协调运行、有效衔接。实现信息资源共享，使轨道交通TCC运营管理过程中各设备之间能够彼此协调、密切配合；保证轨道交通正常进行，完成协调管理，防止意外事故的发生，事先制定好各种复杂的紧急、突发事件的预案。有事件发生时，要求有一个能够闭环控制，正确执行预案的机构，辅助决策，使秩序尽快地恢复，保证轨道交通运行流畅，防止严重的事故发生。随着技术的不断完善和发展，辅助决策系统在轨道交通指挥中心系统中将会得到更多的应用。从实际使用看，辅助决策模型以及开发的软件运行良好，提高了城市轨道交通监控系统的自动化水平，有效减少了人工干预。

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[5] Bin F．Decision Support System(DSS)-Form，Development and Future[C]．Education Technology and Computer Science，2009：1 002-1 006．

陈莉莉：国电南瑞科技股份有限公司，工程师，江苏 南京，210000

李 冰：国电南瑞科技股份有限公司，工程师，江苏 南京，210000

胡 波：国电南瑞科技股份有限公司，高级工程师，江苏南京，210000

责任编辑 王小红

U239.5；U292.4

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1672-061X（2015）04-0101-03