基于分布式云架构的铁路客运站智能应急指挥系统设计

韩旭辉

（中国铁路西安局集团有限公司 西安北站，西安 710000）

随着高新技术的发展和应用，自动化、智能化、一体化的智能技术在铁路行业的应用需求越来越迫切[1]。在智能化高速发展的大环境下，铁路突发事件应急管理和处置业务的智能化建设面临着许多新的挑战和考验。 2005年发布的《国务院关于实施国家突发事件总体应急预案的决定》(国发[2005]11号)，明确指出要切实加强应急平台建设，把应急平台建设和应急管理工作作为构建社会主义和谐社会的重要方面进行了全面部署。建立客运站智能应急指挥系统不仅是铁路部门处置突发事件的需要，也是国家处置各类突发事件的迫切要求[2]。

目前，针对车站及客运列车的应急指挥手段相对落后，缺乏一个可以实时便捷掌握站车运行情况，并进行站车应急指挥的智能平台：（1）各个管理单元信息沟通困难，应急处置时间长，效率低[3]；（2）应急指挥过程不透明，缺乏有效监督途径；（3）应急指挥自动化水平、信息化水平偏低，靠手工作业完成应急事件处理，效率低，误差率高[4-6]；（4）铁路基层的信息隔离和横向协调困难突出，不同系统间，尤其是不同部门间的数据信息不能共享[7]。上述问题会导致管理人员对现场应急指挥情况、车辆到发情况、客流情况不能实时掌握，有很高的安全隐患。

鉴于此，本文提出基于分布式云架构的客运站智能应急指挥系统，为车站各业务部门的信息系统提供信息共享、车站安全监控、数字化预案、应急事件推演与影响区研判、应急资源调配管理、应急处置方案生成等功能，实现高质量的信息共享和应急联动，对应急事件的事前、事中、事后全过程管理。铁路客运站各级管理部门能够依托该平台实现报警应急处理和权限分配，一旦有突发事件，各方可快速响应，与铁路局、客运段相关部门联动，并且可实现应急流程透明化管理[8]。

1 铁路客运站应急指挥系统建设的必要性

当前，铁路已建立了铁路总公司–铁路局–站段三级应急预案体系，制定并公布施行了《铁路交通事故应急救援和调查处理条例》，建立了铁路总公司应急管理办公室和应急救援指挥中心，铁路局设立应急管理办公室，站段设立应急办公室。但是，车站遇突发事件时，尚未有主动感知手段发现应急事件，应急处置过程中没有数字化的应急预案可供查询检索，未实现站车、站内、站地的人员、设备一体化指挥与协同联动[9]。针对当前铁路客运站的实际问题和特点，急需利用先进成熟的技术手段实现车站应急指挥能力的提升，实现信息一体化、业务自动化、管理智能化的目标，主要体现在如下几个方面：

（1）满足车站现场应急指挥信息化、智能化的需要，以提升车站客运管理部门的管理水平；

（2）为车站管理人员在应急指挥状态下进行决策分析提供信息支撑；

（3）满足车站客运信息互联互通的需要，全面提升车站应急指挥能力；

（4）适应信息技术和智能铁路的发展。

2 系统功能

该系统提供对各类应急业务的日常管理以及针对突发事件的监测监控、预测预警、决策分析、指挥调度等功能。

2.1 安全监控及预测预警

通过旅客异常行为识别，环境、设备、晚点和客流信息统计，各类应急资源、重大危险源、关键基础设施和重点防护目标等信息，结合历史数据、统计数据，在专业预测预警的基础上，对突发事件进行综合分析，预测分析可能的次生、衍生事件及其后果，实现突发事件的早期预警、趋势预测。工作人员依据预警分级指标体系，开展对事件预警的分级核定和发布，将需要关注的事件信息下发到相关部门。

2.2 应急值守

完成突发事件的信息收集、传达、接警处警、记录和上报工作；各级应急管理处置部门通过本系统进行突发事件信息的接报处理、跟踪反馈等值守应急业务管理，加强与上下级单位及有关部门突发事件信息交流与合作。

2.3 应急资源

维护管理各类应急处置、紧急疏散、医疗救护等应急资源数据，为处置行动与辅助决策、应急评估提供支持；系统提供对各类应急资源查询、统计、分析的功能，以便工作人员掌握日常应急准备的资源情况，并科学客观地配置资源，优化配置方案，避免出现资源浪费与资源不足的情况。

2.4 应急预案

实现对预案的分类电子化管理。根据预案级别和突发事件类别分类维护应急预案的功能，并可按照预案结构、预案中的处置流程对预案进行结构化、属性化、流程化处理，将预案中规定的响应、处置内容与相应的组织、人员、应急保障资源进行关联，在突发事件发生时指导应急工作人员根据预案相关规定进行处置。

2.5 应急处置

应急处置是应急指挥系统建设的核心功能，系统以突发事件为中心，以决策分析、处置流程为主线，基于相关预案与处置方案处置事件。应急处置模块辅助应急指挥人员了解突发事件发生、发展状况，通盘掌握应急处置情况，创建并向各部门分发任务，协调任务执行的过程中出现的问题，并进一步采取相应的措施。最终实现协同指挥、有序调度和有效监督，提高应急处置效率。应急处置系统实现对正在发生的突发事件、模拟的突发事件及历史突发事件提供二、三维 GIS 可视化辅助分析功能，提供依据事件接报信息，分析事发点空间位置与周围环境，并模拟仿真事件制定相应疏散流线，参考相关预案、专项部门及专家的专业预测分析结果、类似事件的处置经验、法规等，结合应急组织体系和工作流程、现场应急救援力量和应急救援物资等情况，形成应对突发事件的处置流程和决策方案。

2.6 模拟演练

实现对应急知识、应急案例的电子化管理，为应急指挥人员在应急处置过程中提供有价值的场景模拟练习，提高应对突发应急事件的能力。用于帮助熟悉应急处置流程与业务、法律法规、应急预案的内容。设置演练场景、分组设定参演人员与角色、配置演练流程等。参演人员根据演练计划与脚本参加演练，指挥员可对演练过程进行控制（如进度控制、参与用户控制和状态切换），系统记录全部演练过程并能回放；演练结束后，系统根据演练过程与结果对演练效果进行评估，并生成评估报告。

3 系统应用架构

在对突发事件的应急处置过程中，本系统贯穿于整个流程，涉及事前、事中和事后3个阶段，形成一个完整可闭环的应急事件管理过程。根据铁路应急管理组织体系及应急事件处置流程，铁路突发事件处置的主要业务需求包括两个方面：应急管理及日常事务处理；铁路突发事件发生时的应急处置以及需要铁路部门进行配合的突发事件的处置。如图1所示，展现了应急指挥系统中事前、事中、事后的主要应用模块，各个模块共享数据信息，使用统一的通信平台，是一套高效协同、高度统一的应用模型。

图1 基于分布式云架构的铁路客运站应急指挥系统应用架构

4 系统架构

铁路客运智能应急指挥系统可分成铁路总公司应急指挥系统、铁路局应急指挥系统、车站应急指挥系统，系统架构如图2所示。

图2 基于分布式云架构的铁路客运站应急指挥系统架构

4.1 客户端软件

用户访问终端，可以使用C/S模式、B/S模式以及移动终端APP模式。

4.2 应急指挥云化服务

结合当前铁路网络情况及应急业务的实际需求，应急指挥平台采用分布式云的部署方式。各级应急指挥系统分别部署在铁路总公司，铁路局、车站的云服务平台上。

（1）分布式系统由多个数据中心及服务平台组成，即在各个车站的应急服务中心都设有应急数据中心和应急服务平台，这些应急数据中心和应急服务平台与铁路局及铁路总公司的应急数据中心和应急服务平台连接。各个车站都需要建立自己的应急服务器，加快处理本站的应急业务，承载相应的数据处理量，从而提高应急事件处理能力和响应速度。

（2）云化服务，是通过互联网提供动态、易扩展、资源虚拟化的服务方式。在各个车站建立云服务平台，通过计算资源、存储资源的虚拟化，实现应急数据和应急管理服务软件的云化部署，采用云化服务可以提高应急服务平台的安全性、可扩展性、容灾性、易操作性。

铁路总公司应急平台或者铁路局应急指挥平台可调看站内运营状况等智能监测结果。当发生应急情况时，车站应急指挥中心可以通过该系统对站内设备设施统一调度，并将应急信息及时上传至路局和总公司指挥中心。该系统对外可接收政府信息发布平台、公安、消防队、交通委、医院、武警队等信息，实现信息充分共享，当发生突发性公共事件或影响范围大的应急事件时，能够及时启动全方位的应急预案，充分利用社会力量，进行应急处置。该系统对内接收旅服系统、客运管理系统、客票系统、设备监控系统、动车组等信息，实现对站内设备设施统一调度。

4.3 系统架构描述

4.3.1 业务应用层

业务应用层是系统的对外窗口，提供应急值守、安全监控、预测预警、预案管理、辅助决策、资源管理、应急指挥、模拟演练、应急评估能等模块的应用服务。为PC客户端、Web客户端和移动终端设备提供访问接口。

4.3.2 业务逻辑处理服务层

业务逻辑处理服务层是系统的核心，实现数据分析、数据融合、流程逻辑处理、事件联动、紧急疏散、事件预测、事件统计等逻辑处理功能，为业务应用层提供访问接口。

4.3.3 数据与信息资源服务层

数据与信息资源服务层是系统的灵魂，负责维护和组织系统的数据资源，包括：组织体系信息、救援资源、法律法规、应急预案、空间信息、基础信息、应急信息、救援案例、应急演练数据、统计分析数据、决策支持数据、知识库、关键人信息、视频监控数据、信息到发情况、设备状态数据、客票信息数据等。

4.3.4 感知层

感知层是系统的基础，通过物联网、无线组网、大数据等技术建立覆盖全站的智能感知。包括对旅客及行李、工作人员、设备、环境、客运组织、列车信息、建筑设备、应急资源等信息的智能感知。

4.3.5 互联层

互联层采用物联网与铁路生产网融合方式，保障铁路物联网采集数据的实时、可靠和高效传输，包括传感网、接入网和承载网。传感网基于丰富的物联网感知和传输；接入网分为有线接入和无线接入两种方式；承载网作为铁路骨干传输网，分别依托铁路行业专网（有线专网和 GSM-R）、互联网和移动公网（GPRS/3G/4G），实现数据的实时、可靠、安全传输。采用按线管理模式，铁路内数据接入在铁路局执行，车站内移动终端采用 4G 方式接入，与互联网接入一致。

5 关键技术

5.1 分布式云技术

将各类应急数据、应急服务软件部署在云化平台，减少媒体能力浪费，减少单点故障，实现系统动态扩展，具有易部署、易维护的特点，为应急服务系统中的多业务融合需求提供了技术保证。

5.2 智能调度与负载均衡技术

在云化平台上，该系统会定期收集各平台的状态和负载情况，若发现负载严重失衡，将及时进行调整。当新的业务到来时、或者当故障机器上的业务转移时，调度器会智能地选择出最优的负载分配策略。

5.3 多信息融合的车站安全监控技术

在云化平台上，实现多种业务数据共享、多种业务服务融合，从而形成一个智能化、一体化的应急指挥平台。采用物联网技术，基于无线传感器网络，实时监测车站内环境信息、设备状态等；采用智能视频识别技术，实时分析旅客异常行为、旅客异常行李状态、火灾等视频与重点报警图像；基于大数据技术，实时评价车站内安全运营状态。融合智能视频分析、车站环境监控、设备安全监控、列车信息、客票系统信息，实现车站安全监控及应急预测预警。

5.4 基于智能应急处置资源自动汇聚技术

在云化平台上，实现应急场景与各类信息的智能匹配，根据事件类型等信息，利用自然语言处理技术实现与此场景匹配的应急资源和应急知识的自动关联，变人工搜素为智能汇聚，为制订处置方案提供辅助支持。

6 系统实现

目前，该系统已经完成了需求分析、架构设计、前期建模及核心模块功能的开发，核心模块已经在西安北站做试运行测试，基本可以满足西安北站智能应急一体化、智能化发展的需求。该系统业务应用层PC客户端采用Windows平台下的C#语言开发；Web客户端采用Windows平台下的ASP.NET语言开发；移动终端APP采用Android系统下的Java语言开发；云化服务平台上所部署的软件全部采用Linux环境下的C++语言开发。系统功能还在进一步的优化和完善的过程中。

系统试运行结果表明：采用分布式系统部署方式，能够降低网络带宽的占用率，提高应急响应速度；通过采用云化服务的部署方式，能够提高系统的多业务联动处理能力，提高系统可扩展性、灵活性，安全性和多业务融合性，提高应急系统的一体化发展水平；在云化平台上部署多信息融合的安全监控技术、自动分析技术、视频分析技术等先进智能技术，能够提高应急系统的智能化水平。

7 结束语

铁路客运站智能应急指挥系统的发展趋势是智能化、一体化。智能化发展依赖于物联网、无线组网、大数据分析等先进技术；一体化的发展则依赖于多业务融合、数据共享、统一通信机制等策略。基于云架构的应急指挥平台为应急系统向智能化、一体化方向发展提供了有力保障，通过应急数据和应急服务的云化部署，实现多业务融合，信息共享，多管理部门协同指挥、应急联动，并可以通过运营监控数据统计分析，智能预测等机制预测风险，有效调整工作安排，规避风险。