編組計劃服務模型的研究

楊文冠，張雪松

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

編組計劃服務模型的研究

楊文冠1，張雪松2

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

本文提出了編組計劃智能編制與運用系統的研究思路，并基于SOA思想，詳細闡述了編組計劃服務模型的框架和實現方法。

編組計劃；服務模型；SOA

貨物列車編組計劃（以下簡稱編組計劃）是全路的車流組織計劃，是編制列車運行圖、運輸方案、日班計劃的依據。由于編組計劃在貨運組織中的關鍵地位，國內外學者對編組計劃建模、優化問題進行了大量的研究，陳崇雙、王慈光等專家對國內外編組計劃研究的情況進行了總結[1]。程維生、林伯梁還提出了計算機編制編組計劃系統的設計方案[2]，從數據及參數處理、車流結構調整、專家干預、智能優化等4個方面對優化系統進行了分析。但是，限于我國路網和運輸組織的高度復雜，目前還沒有適合我國鐵路編組計劃編制及優化的智能系統。而國外基于規劃型運輸模式的編組計劃系統也難以適應我國組織型運輸組織模式，借鑒意義不大。目前，有關編組計劃的理論研究和實際運用嚴重脫節，編組計劃仍停留在人工編制和運用的層面，沒有和信息化應用系統發生關聯。

1 研究思路

基于信息化的角度，對編組計劃的研究采取以下4個步驟：

（1）編組計劃的結構化表示和服務模型建立。傳統的編組計劃，是提供給各級運輸組織人員的非結構化數據，不能有效地被計算機系統使用。有些應用系統對編組計劃的某一局部進行了結構化，但未能窺及編組計劃的全貌，編組計劃的作用未能有效發揮，限制了應用系統的智能化水平。因此，編組計劃運用的第一步，應該對編組計劃數據進行結構化表示，并基于SOA理念，建立并實現編組計劃的服務模型。

（2）編組計劃服務模型的運用。在編組計劃服務模型的基礎上，改造既有應用系統，通過編組計劃指導、限制日常計劃等編制、優化活動，使編組計劃的作用得以發揮，提高應用系統的智能化水平。

（3）編組計劃優化。從算法角度看，只要目標函數定義準確，各類啟發式算法，均能不同程度地實現優化的目的。因此，編組計劃自身的智能化問題，應該先從對既有編組計劃的“優化”入手。

（4）編組計劃生成。在實現編組計劃優化算法的基礎上，編組計劃生成可以退化為生成優化系統的“初始解”，對生成結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步是后續工作的基礎，是鐵路運輸組織信息化的基礎性工作。本文即針對這一問題，提供建立編組計劃的“服務模型”的策略方法，并提出實現模型的基本思路。

2 服務模型設計

所謂編組計劃的服務模型，就是基于SOA的“服務”理念所設計的編組計劃模型。服務模型的特點，是側重模型對外部提供的“功能”，而不關注模型內部的實現細節，采用黑箱法來定義模型的服務接口。采取服務模型的方式對鐵路行業的業務實體或活動進行封裝、定義，構建基于SOA的鐵路運輸領域應用架構，進而實現面向服務的企業級應用的基礎。

服務模型對編組計劃的內容、結構、內涵進行深入分析之后，結合對鐵路運輸組織過程中編組計劃的相關活動進行一系列業務分析，抽取可以為企業創造價值的業務活動或功能，這些業務活動作為一種可重用的資源—服務來實現。

編組計劃通常包括以下部分：原鐵道部貨物列車編組計劃規則[1]；鐵路局執行編組計劃的補充規定；支點車流吸引范圍說明；各類列車的編組計劃；編組計劃修正計劃；各線列車牽引定數及換長。

根據上述分析，可得到編組計劃服務模型如圖1所示。

圖1 編組計劃服務模型

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

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

3 服務模型的邏輯架構

本文從設計者的角度，描述編組計劃服務的內部邏輯結構，說明編組計劃服務的實現思路。

編組計劃服務模型頂層邏輯架構圖如圖2所示。

圖2 頂層邏輯架構圖

圖2從實現角度描述了編組計劃服務的內部組件結構。圖中除標注為“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，提供服務方法；編組計劃、區段牽引定數為實體類，封裝了編組計劃和牽引定數數據，并提供和這些數據密切相關的業務邏輯方法。

編組計劃類是整個服務的核心。該組件被定義為一個抽象類，有4個子類，分別代表快運班列、跨局直達、管內直達、管內其它4種不同類型的編組計劃。這些計劃形式、服務基本相同，但某些服務的實現細節可能有所差異。編組計劃類的主要內容，是編組計劃條目。該類對應每條具體的編組計劃，包括發站、到站、編組內容、列車種類、車次范圍、每日開行列數、滿軸條件等屬性。其中編組內容由接口“列車編組”來定義，可以支持不同形式的編組內容實現。列車編組的方法中，涉及到對具體車輛或車組的操作，統一用接口“車組”來表示。車組同樣支持多態實現，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 服務模型關鍵方法的實現

編組計劃服務模型實現的關鍵技術問題是將自然語言描述的規則，實現為計算機算法，并能夠保證高可擴展性，以滿足編組要求不斷變化和各鐵路局增加補充規定的要求。以下是針對服務模型的兩個關鍵方法實現的研究。

4.1 違編檢查服務

違編檢查服務用于檢查指定列車編組內容的合法性，發現并指出其違反編組計劃的條款并給出原因說明。其主要依據是編組計劃規則[3]第29條，以及各鐵路局補充規定[4]的相關條目。違編檢查服務實現的主要難點是實現通用化、實現可擴展性。

通用化的關鍵是如何定義方法的“編組內容”參數，以保證不同應用均能和違編服務交換編組內容。該問題的解決方案是定義“列車編組”和“車組”兩個接口，使用者可以在應用中對相關實體進行包裝，實現列車編組和車組接口。

可擴展性可以使用規則引擎實現。實現關鍵是將編組要求抽象為計算機可識別的業務規則，規則獨立于程序，可以自由擴展，從而提供高可擴展性。規則的編寫使用腳本語言，具有較大靈活性，可以實現負責的業務邏輯，能夠滿足違編檢查的要求。

4.2 編組計劃查詢服務

編組計劃查詢是編組計劃服務的主體功能，包括按指定條件查詢編組計劃和查詢指定編組計劃的屬性兩個層次。該服務的關鍵問題是編組計劃實體的設計。

編組計劃實體包括發站、到站、編組內容、列車種類、車次范圍、滿軸條件等屬性。其中編組內容由“列車編組”接口定義，并提供一個基于車組的實現；列車種類按編組計劃第5條定義列車類型常量，并提供相關的校驗和判斷方法；車次范圍、滿軸條件定義車次范圍類和滿軸條件類，在類中提供相應的服務方法。

編組計劃實體的業務邏輯方法包括：（1）根據編組內容校驗、判斷列車類型及車次范圍。其中車次范圍的依據為列車運行圖編制管理規則[5]第7條。（2）查詢特定列車類型的車次范圍。（3）查詢指定區段的滿軸條件，以及判斷指定區段內某編組內容是否欠/超軸。（4）檢查指定編組內容是否滿足隔離要求。具體規定依據鐵路技術管理規程[6]第191條、202條及站細等相關規定。

5 結束語

編組計劃作為運輸組織的基本規章，在全路運輸組織中發揮著至關重要的作用。編組計劃結構化和服務化，對運輸組織信息化、智能化也發揮著重要作用。本文通過對編組計劃服務模型的研究，結合目前的運輸信息集成平臺建設，逐步將基礎數據和公用業務邏輯、業務組件服務化，從而推動信息系統的開發和運輸組織信息化水平的提高。

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

[2] 程維生，林柏梁. 鐵路列車編組計劃優化系統設計[J].鐵路運輸與經濟，2006，28（2）：70-72.

[3] 中國鐵路總公司.列車運行圖和貨物列車編組計劃[S].2013.

[4] 上鐵運函 [2013] 763號.上海局貨物列車編組計劃[S].2013.

[5] 鐵運[2008]206號.列車運行圖編制管理規則[S].2009.

[6] 原鐵道部運輸局.鐵路技術管理規程[S].2007.

責任編輯 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。