Cognos在鐵道部中心調(diào)度指揮系統(tǒng)中的應(yīng)用

趙桂敏 劉 濤 陳建鑫（北京全路通信信號研究設(shè)計院有限公司，北京 100073）

1 項目背景

近年來，鐵路運輸不斷快速發(fā)展，鐵路的運輸組織布局也發(fā)生了大量變化，鐵道部運輸調(diào)度指揮中心需要指揮和管理的線路越來越多。目前要求接入鐵道部運輸調(diào)度指揮中心的信息范圍包括全路18個鐵路局和所有客專調(diào)度所，覆蓋全國鐵路所有線路8萬多km，覆蓋范圍相比本世紀初增大近10倍，信息量增大了幾十倍，現(xiàn)有的鐵道部中心調(diào)度指揮系統(tǒng)在功能和性能上都已無法滿足新形勢下鐵路快速發(fā)展的需要。為此，需要基于現(xiàn)代飛速發(fā)展的信息技術(shù)，重新研究、設(shè)計和開發(fā)鐵道部運輸調(diào)度指揮中心調(diào)度指揮系統(tǒng)。

新建鐵道部運輸調(diào)度指揮中心調(diào)度指揮系統(tǒng)將全面接入新開通的各條客運專線及既有線的所有列車運行信息，向使用人員提供行車表示、宏觀顯示、運行計劃管理、施工信息管理、統(tǒng)計分析、運行維護、仿真培訓等功能，實現(xiàn)鐵道部調(diào)度指揮中心調(diào)度人員對客運專線及既有線的統(tǒng)一指揮及管理。根據(jù)系統(tǒng)的主要功能，可將其分為行車表示、列車運行宏觀管理、運行圖管理、統(tǒng)計分析和運行維護5個子系統(tǒng)。

本文主要針對鐵道部運輸調(diào)度指揮中心調(diào)度指揮系統(tǒng)中的統(tǒng)計分析子系統(tǒng)進行論述，該子系統(tǒng)的設(shè)計基于最新的商業(yè)智能技術(shù)而展開。本文闡述了該子系統(tǒng)的前期預(yù)研工作，并進行了系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)。

2 商業(yè)智能技術(shù)簡介

商業(yè)智能，又稱商務(wù)智能，英文為Business In telligence，簡寫為BI。商業(yè)智能就是尋找大量數(shù)據(jù)中隱藏的價值的過程，它將企業(yè)中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為知識，幫助企業(yè)做出明智的業(yè)務(wù)經(jīng)營決策。商業(yè)智能通常包含下列軟件工具。

商業(yè)智能會帶來3種產(chǎn)物：分析報告，統(tǒng)計分析的依據(jù)和方法，數(shù)據(jù)挖掘。商業(yè)智能通常包含下列軟件工具。

OLAP（On-Line Analy tical Processing）工具。提供多維數(shù)據(jù)管理環(huán)境，其典型的應(yīng)用是對商業(yè)問題的建模與商業(yè)數(shù)據(jù)分析。OLAP也被稱為多維分析。

數(shù)據(jù)挖掘（Data M ining）軟件。使用諸如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、規(guī)則歸納等技術(shù)，用來發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，做出基于數(shù)據(jù)的推斷。

趙桂敏，女，碩士畢業(yè)于中南大學，高級工程師。主要研究方向為軟件開發(fā)，曾參與鐵道部調(diào)度指揮中心TDCS、ATS科研項目。

數(shù)據(jù)倉庫（Da ta W a reh ou se）和數(shù)據(jù)集市（Data M ar t）產(chǎn)品。包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、管理和存取等方面的預(yù)配置軟件，通常還包括一些業(yè)務(wù)模型。

3 業(yè)務(wù)分析

隨著近幾年客運專線的快速發(fā)展，鐵路運輸能力大大提高，緩解了既有線運能緊張的局面，也滿足了增量運輸?shù)男枨蟆Ｅc此同時，為從宏觀上掌握全線各路局/客專調(diào)度所、各區(qū)段整體的運輸情況，并根據(jù)現(xiàn)有運輸情況制定更加合理的運行方案的需求日益迫切。

統(tǒng)計分析子系統(tǒng)通過對現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息進行匯總、統(tǒng)計、分析，深度挖掘信息的潛在價值，可根據(jù)現(xiàn)有的發(fā)展趨勢為未來的決策提供依據(jù)。該子系統(tǒng)主要從列車運行情況、動車組開行情況、分界口交接情況、貨物運輸情況等幾個方面進行統(tǒng)計分析工作。

3.1 列車運行情況

為使部中心調(diào)度員掌握各鐵路局的列車運行情況，系統(tǒng)提供列車正點率統(tǒng)計功能。系統(tǒng)可按指定的時間范圍、路局、調(diào)度區(qū)段、車站、班次等條件，分別統(tǒng)計列車正點率信息。按不同統(tǒng)計條件，列車正點率可細分為始發(fā)正點率、終到正點率、接入正點率和交出正點率等。同時，針對晚點列車，系統(tǒng)提供晚點原因統(tǒng)計功能，為用戶分析列車晚點，解決問題提供支持。

3.2 分界口交接情況

分界口作為鐵道部調(diào)度管理工作的重中之重，為幫助調(diào)度員更全面的掌握分界口車站整體交接車作業(yè)量信息，更詳細的了解每個路局交接車完成情況和更有效的協(xié)調(diào)各路局之間在分界口的運輸組織，系統(tǒng)提供分界口交接車實時統(tǒng)計和未來3 h統(tǒng)計功能，并實時與日計劃進行對比，嚴重偏離計劃時，可進行預(yù)警。

3.3 貨物運輸情況

為方便部調(diào)度員掌握重點貨物運輸情況，系統(tǒng)提供石油、煤炭、重載列車統(tǒng)計和貨物運輸情況統(tǒng)計功能，提供保溫列車統(tǒng)計功能。調(diào)度員可指定重點關(guān)注地點，系統(tǒng)實時統(tǒng)計到達該目的地的貨物信息。

3.4 列車速度統(tǒng)計

為便于用戶掌握列車在某區(qū)段的速度信息，系統(tǒng)提供列車在調(diào)度區(qū)段內(nèi)運行的旅行速度統(tǒng)計和技術(shù)速度統(tǒng)計功能。系統(tǒng)可按車次統(tǒng)計單列車的速度統(tǒng)計情況，也可按區(qū)段統(tǒng)計所有經(jīng)過列車的速度詳細信息。

4 技術(shù)平臺選擇

基于鐵路運輸行業(yè)的業(yè)務(wù)情況的特點，通過對現(xiàn)有的各種商業(yè)智能軟件（Cognos、B IEE等）的分析對比，結(jié)合鐵道部運輸調(diào)度指揮中心調(diào)度指揮系統(tǒng)中統(tǒng)計分析子系統(tǒng)的實際需求，選定了IBM公司的智能分析軟件Congos 10。Cognos 10具有如下特點。

4.1 Congnos解決方案的完整性

Cognos解決方案包括OLAP Server、BI服務(wù)器、B I門戶、報表制作工具等全套B I應(yīng)用，產(chǎn)品線完整，無需依賴其他第三方后臺或前臺應(yīng)用，避免了結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

4.2 OLAP Server的優(yōu)勢和快速的數(shù)據(jù)訪問分析能力

Con gn os具有強大的專業(yè)化的OLA P數(shù)據(jù)引擎，它能產(chǎn)生多維數(shù)據(jù)分析立方體（Cubes）。多維數(shù)據(jù)立方體是一系列面向應(yīng)用主題的數(shù)據(jù)集市，能處理大數(shù)據(jù)量，為用戶快速實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量的統(tǒng)計分析報表提供了中間數(shù)據(jù)文件，即Cubes。由于脫離了關(guān)系數(shù)據(jù)庫，Cogn os對立方體的訪問可以達到秒級的數(shù)據(jù)分析訪問速度。數(shù)據(jù)立方體采用專有的存儲技術(shù)，保證在海里數(shù)據(jù)處理時占用很少的存儲空間。

4.3 大用戶數(shù)和大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)訪問分析能力

Cogn os B I解決方案具有處理大用戶數(shù)和大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)訪問分析能力，性能穩(wěn)定，效率杰出。OLA P服務(wù)器能處理TB級的海量數(shù)據(jù)，并保證存儲和訪問的效率。該服務(wù)器的負載均衡和容錯等特性可以支持大用戶數(shù)和大數(shù)據(jù)量的訪問。

4.4 有效的分析方法

Cogn o s采用“分析-然后-查詢”的數(shù)據(jù)訪問方式，為OLAP數(shù)據(jù)和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中的細節(jié)數(shù)據(jù)之間建立了通暢的橋梁，用戶僅需一次操作，便可由宏觀視圖鉆取到微觀細節(jié)。

5 系統(tǒng)設(shè)計及實現(xiàn)

統(tǒng)計分析子系統(tǒng)采用B/S架構(gòu)，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、W EB應(yīng)用服務(wù)器、統(tǒng)計分析服務(wù)器3部分組成，用戶通過瀏覽器訪問。后臺數(shù)據(jù)庫采用Oracle，前端WEB應(yīng)用服務(wù)器使用了W ebSphere App lication Server，統(tǒng)計分析服務(wù)器以Cognos 10為平臺，該產(chǎn)品的操作使用W eb方式，極大地降低了部署成本和管理成本。由于現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)都存于關(guān)系型數(shù)據(jù)庫中和數(shù)據(jù)文件中，實時數(shù)據(jù)來源于網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，需要進行數(shù)據(jù)的清洗、轉(zhuǎn)換、集成，成為聯(lián)機分析處理、數(shù)據(jù)挖掘的基礎(chǔ)。因此，在W eb應(yīng)用服務(wù)器中增加數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，完成該工作。系統(tǒng)設(shè)計方案如圖1系統(tǒng)設(shè)計方案所示。

W eb應(yīng)用服務(wù)器分為展現(xiàn)層、業(yè)務(wù)層及數(shù)據(jù)層，并設(shè)置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換、顯示規(guī)則設(shè)置等，并向瀏覽端提供服務(wù)；統(tǒng)計分析服務(wù)器安裝Cogn os10的相應(yīng)產(chǎn)品模塊，完成數(shù)據(jù)模型構(gòu)建、生成多維數(shù)據(jù)立方體，進行報表制作和數(shù)據(jù)展示；數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

結(jié)合業(yè)務(wù)需求，采用上述設(shè)計方案，初步進行系統(tǒng)實現(xiàn)，驗證了方案的可行性。系統(tǒng)采用目前鐵道部調(diào)度指揮中心的真實數(shù)據(jù)進行了驗證，系統(tǒng)的各項功能和性能滿足預(yù)期要求。系統(tǒng)的部分用戶界面如圖2所示。

6 結(jié)束語

目前，新建鐵道部運輸調(diào)度指揮中心調(diào)度指揮系統(tǒng)的項目處于前期準備階段，統(tǒng)計分析子系統(tǒng)是該項目中十分重要的子系統(tǒng)，因此，我們提前對該子系統(tǒng)的方案進行了預(yù)研工作。采用本文的設(shè)計方案，系統(tǒng)實現(xiàn)了項目要求的各項功能，并滿足相應(yīng)的性能指標。與過去相比，系統(tǒng)在架構(gòu)方面進行了創(chuàng)新，界面美觀度和響應(yīng)用戶需求方面有了大幅度提升。

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