高速铁路智能动车组席位计划 改进方案研究

卢元惠

（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)

京张高速铁路(北京北—张家口)是京津冀一体化协同发展的经济服务线，是我国高速铁路建设成就的创新示范线[1]。北京2022年冬奥会和冬残奥会(以下简称“北京冬奥会”)举办期间，京张高速铁路、崇礼高速铁路支线和延庆高速铁路支线作为北京冬奥会重要的交通保障线，高效安全地满足了位于北京、张家口两地三赛区间办赛/观赛各类旅客的多元化运输需求[2-3]。京张高速铁路的开通、智能动车组的运营，以及灵活的闭环、非闭环防疫管理措施给已有的列车席位计划管理体系带来新的挑战，而快速批量编制相同车型、相同编组的列车席位计划有利于降低人工多次按单趟列车编制计划出错的概率，通过简化环节减少席位计划的编制和核对时间，为北京冬奥会期间列车席位的短时间大规模调整打下了坚实基础，为疫情期间冬奥会旅客的顺利出行保驾护航。

1 铁路传统列车席位计划编制模式分析

铁路客票发售和预订系统自1996年开始建设以来，到2006年开启铁路客票5.0时代，实现了客票席位计划和发售的现代化，极大地方便了旅客购票和出行，提高了铁路客运经营水平和服务质量[4]。

铁路列车席位计划是指在列车席位发售之前，铁路局集团公司根据历史客座率和列车定员等数据，对列车车次每一个席位的具体分配进行录入和调整，以达到提高列车上座率、优先保证长途运输需求的同时兼顾短途运输需求，以及提升铁路经济效益与服务水平的目的[5]。铁路列车席位计划目前分为普通列车和动车组列车2种计划编制模式。

1.1 普通列车编制模式

普通列车编制模式适用于以数字(普速列车)、K (快速列车)、T (特快)、Z (直达特快)、Y (旅游列车)、L (临时列车)等开头的非动车组列车车次，席位计划编制需要各铁路局集团公司业务人员通过手工录入的方式，对每列车的每个席位进行调整。虽然客票系统不断升级，根据起始席位号和截止席位号，同车厢同席别的连续席位可以合并为一条席位计划进行录入和调整，然而无法改变人工操作繁琐、自动化程度较低的事实。

1.2 动车组列车编制模式

动车组列车编制模式适用于以C (城际动车)、D (普通动车)、G (高速动车)等开头的动车组列车车次。动车组列车编制模式是各车次在确定车型编组后，形成单编或重联、正向或反向的拥有具体编组的列车车次，借助车型各功能区和席位的详细位置图，在确定开行车次编组方式后由人工录入，形成每一个具体列车车次对应的车厢、席位信息对应关系，可直接在动车组列车席位计划中选定具体车次后导入所包含的车厢、席位关系，铁路局集团公司业务员根据实际情况仅对个别席位进行微调即可。若有新增列车车次和已有列车车次的车型和编组信息完全一致，可对计划进行复制，减少业务员重复录入工作量，但仅复制发站是始发站，到站是终到站的席位计划，避免2个列车车次所经线路和停靠站不同出现席位计划编制的错误。

1.3 冬奥列车席位计划适应性分析

京张高速铁路正线全长 174 km，设计速度为350 km/h，全线共设北京北、清河、昌平、八达岭长城、东花园北、怀来、下花园北、宣化北和张家口南9 个客运业务车站[6]；崇礼高速铁路支线连接京张高速铁路主线与太子城站和崇礼站，延庆高速铁路支线连接京张高速铁路主线与延庆站[7]。为保障2022年冬奥会期间京张高速铁路运营，专门研制了速度 350 km/h的北京冬奥版“复兴号”智能动车组，实现了发车、运行、停车和车门开闭全自动化[8]。“复兴号”智能动车组为8辆编组，设商务座、一等座、 二等座和媒体车厢[9]。

北京冬奥会期间客流具有短时间大批量的特点，加之天气对赛事的影响，客流的变化具有不可预测性。此外针对冬奥期间的防疫需求，为全力保障2022北京冬奥会赛事服务期间高速铁路运营，满足北京冬奥会闭环、非闭环注册利益相关方、持北京冬奥门票观赛旅客等人群的差异化出行需求，多对终到太子城的列车不对普通购票旅客开放；几对经停太子城终到崇礼的列车，仅一个车厢对普通购票旅客开放。因此，对临时新增车次，如何快速准确完成添加和调整席位计划是一项挑战。

传统列车席位计划编制模式下，业务员将花费大量时间对同线路、同停靠站、同车型仅车次不同的车次计划进行重复编制，同时无法批量对此类车次进行批量的调整，增加了列车基础信息维护的时间。为解决单一车次席位计划管理的问题，针对京张高速铁路线路单一、停靠站少，且运营动车组车型较为单一的特点，提出按照动车组列车车次所包含的具体车型、编组形式建立统一的冬奥动车组席位模板，车型和编组均一致的列车车次通过导入模板的全部席位计划，达到快速增加新开车次席位计划、减少人工录入、加强程序席位错误自动检测减少错误率的目的，在车型导入模板基础上，业务员可对车次计划进行灵活的调整和修改达到冬奥防疫的 要求。

2 冬奥列车席位计划优化设计

2.1 总体技术架构

根据目前铁路列车席位计划应用现状，以及2022年北京冬奥会出行需求分析，列车席位管理系统部署于中国国家铁路集团有限公司、铁路局集团公司和车站三级，根据等级区分用户权限，冬奥动车组席位计划模板和应用等功能主要供铁路局集团公司级用户使用，采取基础设施层、数据层、服务层、接入层和应用层5层技术架构，以保证数据及应用的安全性、可靠性和高可用性[10]。高速铁路车型模板复制技术架构如图1所示。

图1 高速铁路车型模板复制技术架构Fig.1 Technical architecture of ticket planning copy based on the high speed railway model

2.2 业务流程

为保证经由线路单一、同车型同编组的冬奥智能动车组席位计划的快速复用，减少业务员重复录入，提高工作效率，同时减少人工重复操作的错误率，设计高速铁路车型模板复制业务流程如图2所示。

图2 高速铁路车型模板复制业务流程Fig.2 Business flowchart of ticket planning copy based on the high speed railway model

2.3 功能设计

2.3.1 车型车厢席位信息维护

铁路局集团公司业务员需要维护车型信息、车型车厢对照信息和车型车厢席位对照信息。具体车型信息对应的车厢、席位信息对应关系以其包含的各车型详细的功能区和席位位置图为依据，由铁路局集团公司业务人员对动车组车型信息进行录入维护。

（1）动车组车型信息。动车组车型信息包括动车组的简称、官方正式名称和定员(最大座席数)等信息。

（2）动车组车型车厢信息。动车组车型车厢信息包含车型信息、车厢号码、车厢包含的席别、车厢类型和定员等信息。

（3）动车组车型车厢的席位信息。动车组车型车厢的席位信息包含车厢号码、席位席别、数字席位号和真实席位号。真实席位号是指动车组车厢中展示给旅客的真实的以3位字母开头，以A，C，D，E，F结尾的席位号；数字席位号是指按顺序递增的阿拉伯数字席位号，如1～50，数字席位号用于后续动车组列车席位计划的席位号输入和统计。

2.3.2 冬奥动车组席位计划模板

通过冬奥动车组席位计划模板功能，铁路局集团公司业务员可以按需求自行定义冬奥动车组车型和编组席位计划模板。在维护车型信息、车型车厢对照信息和车型车厢席位对照信息后，确定模板的车型、编组(单编或重联)和正反向关系及模板名称。席位计划自动生成，可人工调整席位计划，程序自动校验，保存后生成冬奥动车组席位模板。

（1）确定模板车型和编组。确定模板的车型、编组和正反向关系及模板名称。冬奥动车组为单编或重联，分别选择车型1和车型2所对应的车型和正反向生成方式后，将生成初步的席位计划模板。若冬奥动车组是重联动车组，则车型1表示的是第1至第8节车厢的车型，车型2表示的是第9至第16节车厢的车型。所有模板车型至少拥有车型1，若仅有车型1则认为模板车型是单编，若同时拥有车型1和车型2，则认为模板车型是重联。若选择正向，则表示后续的席位计划模板和车型车厢席位信息中的车厢和席位信息是保持一致的，动车组正向运行；若选择反向，则表示后续的席位计划模板和车型车厢席位信息中的席位信息保持一致，对车型的车厢号进行大小号对调，用来表示动车组反向运行。业务员可以赋予模板车型一个模板名称，方便后续对模板车型的操作。

（2）生成席位计划模板。通过生成席位计划模板，可以实现人工调整席位计划，程序自检席位计划并生成冬奥动车组席位模板。根据已维护的车型车厢席位对应信息和模板车型，根据其连接方式及正反向信息，提供一键自动生成席位计划功能。自动生成的席位计划依据车型车厢席位生成，可人工对席位计划进行细化调整，以达到提高客座率、保障冬奥交通顺畅的目的。调整后可对动车组席位计划模板进行保存，保存前程序自动对席位计划进行检测，若人工调整后出现重复席位等错误，检测至完全正确后方可生成席位计划模板。后续亦可对动车组席位计划模板进行再次修改，修改后即可更新席位计划模板。

2.3.3 冬奥动车组席位计划按模板复制

通过冬奥动车组席位计划按模板复制功能，可以完成席位计划从模板至具体车次的复制，实现同车型同编组席位计划的高度复用，可对单车次或对一组车次使用。一组车次通过选择多个车型、方向和编组一致的车次，定义分组名，确定所选择的车次为一组。可选择单一车次或已定义的一组车次中的全部或部分车次，按车型模板复制席位计划，完成对具体车次席位计划的初步编制。对复制后车次的席位计划可以进行人工调整，调整后对席位计划进行保存，保存的同时自动提供席位计划的自动检测，对有错误的席位计划条目进行提示。

2.3.4 满足冬奥疫情防控要求的席位计划

铁路客票票额分配是基于确定性的需求进行的，根据冬奥旅客出行的各种详细需求，需要有针对性地对每条席位计划进行定义[11]。为全力保障北京冬奥会赛事服务期间的运输服务，满足北京冬奥会闭环、非闭环注册利益相关方、持北京冬奥门票观赛旅客和普通旅客等人群的差异化出行需求，规定闭环人员只能从清河站至延庆站或太子城站，不能至崇礼站，亦不能中途下车。表1至表3分别列出了冬奥高速铁路3个方向的详细车次席位计划。北京北/清河站经停崇礼至太子城站列车车次席位计划如表1所示，北京北/清河站至太子城站列车车次席位计划如表2所示，北京北/清河站至延庆站列车车次席位计划如表3所示。冬奥车型席位模板可以参照表1至表3进行编制。返程的席位计划乘车站和限售站互换，以远站和限售站保持一致即可。

表1 北京北/清河站经停崇礼至太子城站列车车次席位计划Tab.1 Ticket plan for trains from Beijingbei/Qinghe Station via Chongli to Taizicheng Station

表2 北京北/清河站至太子城站列车车次席位计划Tab.2 Ticket plan for trains from Beijingbei/Qinghe Station to Taizicheng Station

表3 北京北/清河站至延庆站列车车次席位计划Tab.3 Ticket plan for trains from Beijingbei/Qinghe Station to Yanqing Station

3 按车型生成席位计划模板策略

按车型生成席位计划模板策略是指可以根据已有的车型车厢席位信息，以及模板中包含的自定义的车型1、车型2、正向或反向、单编或重联等信息，自动一键生成初步的模板席位计划，以减少业务员工作量、提高工作效率。自动一键生成初步模板席位计划主要包括4个步骤：生成车型1正向或反向车厢席位；生成车型2正向或反向车厢席位；按车厢席位生成席位计划；席位计划和席位张数计算。

3.1 生成车型1正向或反向车厢席位

依据所选车型1对应的车型车厢席位信息，假设用集合S表示一个车厢中所有的席位，用Sj来索引输入值在集合S中的位置，若集合S中包含m个元素，席位集合为S{S1，S2，…，Sm}，假设用集合C{C1，C2，…，Cn}表示一个车型中所包含的所有车厢，集合C中包含n个元素，从C1，C2一直到Cn，Cn车厢的所有席位可用集合Cn{Cn1，Cn2，…，Cnm}表示，用Cnm表示Cn车厢中的第m个席位，用集合Ti{Ti1，Ti2，…，Tij}来表示最终生成的车厢席位信息，用Tij来表示Ti车厢的第j个席位。

若车型1方向为正向，则从车厢C1开始把C1所包含的m个席位的信息依次对应复制进T1中，C1车厢完成后，复制C2车厢的所有席位至T2，直至把所有车厢Cn中的全部席位复制进集合Ti中；若车型1方向为反向，则从车厢Cn开始把Cn所包含的m个席位的信息依次对应复制进T1中，Cn车厢完成后，复制Cn-1车厢的所有席位至T2，直至把所有车厢Cn中的全部席位复制进集合Ti中。

3.2 生成车型2正向或反向车厢席位

若模板中选择了车型2，则依据所选车型2对应的车型车厢席位信息，假设用集合E表示一个车厢中所有的席位，用Ej来索引输入值在集合E中的位置，若集合E中包含m个元素，用E{E1，E2，…，Em}表示，假设用集合F{F1，F2，…，Fn}表示一个车型中所包含的所有车厢，集合F中包含n个元素，从F1，F2一直到Fn，Fn车厢的所有席位可用集合Fn{Fn1，Fn2，…，Fnm}表示，用Fnm表示Fn车厢中的第m个席位，用集合Ti+k{T1i+k，来表示最终生成的车厢席位信息，用Tji+k来表示Ti+k车厢的第j个席位。

若车型2方向为正向，则把车厢F1所包含的m个席位的信息依次对应复制进Ti+1中，F1车厢完成后，复制F2车厢的所有席位至Ti+2，直至把所有车厢Fn中的全部席位复制进集合Ti+k中；若车型2方向为反向，则从车厢Fn开始把Fn所包含的m个席位的信息依次对应复制进Ti+1中，Fn车厢完成后，复制Fn-1车厢的所有席位至Ti+2，直至把所有车厢Fn中的全部席位复制进集合Ti+k中，把集合Ti中的所有席位合并进集合Ti+k中，至此集合Ti+k中包含车型1和车型2的所有席位信息。

3.3 按车厢席位生成席位计划

集合Ti+k中包含模板中全部席位的信息，利用集合Ti+k中的信息合并同车厢同席别连续席位号的席位为一条计划的席位计划。对于集合Ti+k中包含所有的席位信息，依次拆解T1至Ti+k车厢的全部席位，若T1中包含一等座或二等座席别，分席别对T1中的所有席位按数字席位号从小到大排序后，如所示，席位号按照排序依次减去1，2，3…，得到的差用diff表示。如果diff值出现变化，说明正在参与计算的席位号和上个席位号之间不连续，所有席位的diff用集合D表示，集合D中diff值的差异数就是应生成席位计划的条数，若集合D中有3个不同值的diff，则应生成3条席位计划。若同车厢包含不同席别的席位，则生成第一个席别的席位计划后，再依照同种方式生成第二个席别的席位计划。

3.4 席位计划席位张数信息计算

计算每条席位计划所包含的席位张数时，包含的席位张数需要先用diff进行判断，相同diff的席位分为一组，则每组席位的张数分别是同组的最大席位号减去最小席位号再加1。例如，借助diff把T1中席位分为3组，若席位1、席位2、席位3为第一组，席位5、席位6为第二组，席位10为第三组，则每组席位的张数分别是3，2，1。

3.5 席位计划合法性自动检测策略

在保存模板席位计划时，提供自动的席位计划检测策略，主要检测人工调整后可能出现的席位错误，包括但不限于席位重复、无此席别席位等。席位计划合法性自动检测，逐一检测每条席位计划。根据起始车厢、截止车厢、起始席位和截止席位，还原第一条席位计划所有车厢的席位至上述集合Ti+k中，在集合Cn和集合Fn中依次查询集合Ti+k中的每个席位元素，若查询到相应席别的席位，则对集合Cn和集合Fn的相应席位做出已检席位的标记，若未查询到相应席别的席位，则表示无此席别席位。若在检查第二条席位计划时，查询到集合Cn和集合Fn的相应席位已有已检席位的标记，则表示有席位重复。

4 结束语

根据北京冬奥会高速铁路出行车次线路单一，停靠站、车型基本相同的特点，兼顾闭环防疫管理要求，依据车型车厢席位信息，建立车型席位计划模板，对传统列车席位计划编制方式作出改进调整，实现席位计划在同车型同编组不同列车中的快速复制，减少了人工重复录入的工作量，以及冬奥会期间列车席位信息调整的时间，并通过席位自动检测简化了人工繁琐的审核程序，减少了错误席位的出现，有效落实了绿色、共享、开放、廉洁的办奥理念。