一种基于离线数据模型协同的地铁车辆基地应急安全派班管理系统的制作方法

本发明属于城市轨道交通应急调度与离线数据处理，具体涉及一种基于离线数据模型协同的地铁车辆基地应急安全派班管理系统。

背景技术：

1、地铁车辆基地承担电客列车停放、检修、整备、调度编组和接发车作业，其派班及应急处置过程需要综合考虑列车检修放行状态、车辆故障状态、股道占用状态、道岔位置、信号机状态、牵引供电区段、运营车次计划、抢修任务状态和岗位人员状态，当车辆基地发生大面积停电、道岔故障、车辆故障、信号故障、股道异常占用和场段通信中断时，需要在保障行车安全的前提下同步确定可用列车、可用股道、可用进路、抢修人员、抢修路径和抢修保护区，并形成相互不干扰的接发车派班方案与抢修处置方案，因此需要建立能够在在线系统失效及局部设备故障状态下独立运行的应急安全派班管理系统。

2、现有技术中存在的问题点：

3、（1）现有车辆基地派班系统主要采用在线集中部署方式，系统运行依赖服务器、通信网络、综合监控系统和供电监控系统，大面积停电容易造成数据访问、资源查询、派班计算和调令生成同时中断，道岔故障、车辆故障及信号故障则容易造成部分设备状态无法及时同步，现有系统缺少预先封装基础数据、资源关联关系、抢修人员能力、抢修路径、安全保护区、历史应急案例、行车安全规则和业务模板的离线数据模型，难以在停电断网及设备局部失效状态下继续完成车辆、股道、进路、抢修任务和应急人员的协同调度。

4、（2）现有离线应急处置主要依靠纸质台账、普通电子表格和人工通信联络，多个数据表之间缺少统一资源编码和关联拓扑，不能根据现场状态可信程度识别矛盾信息，也不能将供电故障、股道占用、道岔锁闭、信号失效、车辆未放行和抢修进度变化产生的安全影响传播至关联进路、接发车任务及抢修任务，同时缺少优秀抢修人员筛选、抢修路径冲突判断和抢修保护区设置机制，容易出现接发车进路穿越抢修区域、派班作业占用抢修通道、抢修人员专业能力与故障类型不匹配的问题，导致人工核对耗时较长、候选方案容易发生资源冲突，并且难以结合历年应急案例快速重构派班方案和抢修方案。

技术实现思路

1、为了解决地铁车辆基地发生大面积停电、道岔故障、车辆故障、信号故障、股道异常占用和场段通信中断后，现有在线派班系统无法正常工作，人工应急处置存在资源状态梳理速度慢、关联安全风险识别不完整、抢修人员匹配不准确、派班任务与抢修任务相互干扰、业务记录难以追溯的问题，本发明提供一种基于离线数据模型协同的地铁车辆基地应急安全派班管理系统。

2、本发明提供的一种基于离线数据模型协同的地铁车辆基地应急安全派班管理系统，包括离线数据封装与版本校验模块、车场应急知识图谱构建模块、现场状态可信校准模块、安全约束传播与资源判定模块、多目标应急派班生成模块以及联控调令与追溯更新模块。

3、离线数据封装与版本校验模块获取地铁车辆基地的电客列车基础信息、运营车次计划、股道布局、道岔位置、信号机位置、牵引供电区段、车辆故障记录、检修计划、抢修任务、抢修人员能力、抢修设备、抢修路径、抢修保护区和历史应急案例，按照统一资源编码形成应急数据包，并在应急数据包启用时校验数据版本、字段完整性和模型关联完整性。

4、在一些实施方案中，应急数据包包括基础数据模型、应急知识图谱模型、现场状态模型、安全约束模型、派班优化模型和业务单据模型，六类离线数据模型通过统一资源编码、统一状态编码、统一时标和统一任务编号建立协同关系，历史应急案例按照故障类型、故障位置、影响资源、抢修人员、抢修设备、处置方案、处置时长和处置结果写入基础数据模型及派班优化模型。

5、在一些实施方案中，离线数据封装与版本校验模块包括数据导入单元、编码统一单元、离线封装单元、版本校验单元和备用恢复单元，离线封装单元将基础数据快照、实体节点表、关系边表、安全规则表、历史应急案例表、抢修人员能力表、抢修路径表、派班参数表、业务单据模板和操作日志模板封装为应急数据包。

6、车场应急知识图谱构建模块将电客列车、股道、道岔、信号机、牵引供电区段、接发车任务、抢修任务、抢修人员、抢修设备、抢修路径和抢修保护区设置为实体节点，根据占用关系、连接关系、供电关系、故障关系、放行关系、进路关系、冲突关系、敌对关系、前置关系、专业匹配关系、路径通达关系、保护隔离关系、派班关系和联控关系建立关系边，生成能够在离线终端中运行的车场应急知识图谱。

7、在一些实施方案中，车场应急知识图谱构建模块根据起始节点编码、关系类型编码和终止节点编码生成关系索引表，并根据实体节点对应的直接邻接节点和二级邻接节点生成邻接索引，现场状态发生变化后仅更新目标实体节点及其邻接关系对应的计算区域，避免故障处置期间反复遍历全部车场资源。

8、现场状态可信校准模块接收供电区段状态、股道占用状态、道岔状态、信号机状态、车辆故障状态、列车检修状态、抢修状态、列车放行状态、抢修人员到岗状态、抢修设备可用状态和岗位人员状态，根据状态来源、记录时刻、双岗确认结果、现场抢修反馈、字段完整性和关联状态一致性计算出现场状态可信度，并将存在状态矛盾及可信度不足的数据项加入待复核清单。

9、在一些实施方案中，现场状态可信校准模块将现场状态对应资源划分为可信资源、限制资源和待复核资源，待复核资源不参与自动派班及抢修任务分配，限制资源在完成人工复核后进入后续安全约束传播过程。

10、在一些实施方案中，现场状态可信校准模块将当前故障的故障类型、影响范围和资源状态与历史应急案例进行匹配，根据历史应急案例中的实际处置结果校准现场状态可信度、安全规则影响程度和预计抢修时长，并将历史案例匹配结果发送至安全约束传播与资源判定模块及多目标应急派班生成模块。

11、安全约束传播与资源判定模块将停电区段、故障道岔、故障信号机、故障车辆、占用股道、未放行列车、未到岗人员和受阻抢修路径对应的异常状态加载至车场应急知识图谱，先根据硬性安全条件筛除不可用实体节点，再根据目标实体节点自身可信状态、相邻实体节点不可用程度、关系边类型和安全规则违反状态执行关系类型感知的迭代传播，计算出电客列车、股道、进路、接发车任务、抢修任务、抢修人员和抢修路径的安全可用度。

12、在一些实施方案中，安全约束传播与资源判定模块根据故障类型、专业能力、历史处置成功率、预计到达时间、当前任务负荷和连续作业时间对抢修人员进行适配排序，从具备对应专业能力且处于可调配状态的抢修人员中选定抢修适配度较高的人员，避免仅根据人员是否到岗确定抢修人员。

13、在一些实施方案中，安全约束传播与资源判定模块为供电关系、占用关系、进路关系、冲突关系、敌对关系、故障关系、专业匹配关系、路径通达关系、保护隔离关系和人员关系配置不同的关系类型权重，根据相邻两次传播结果的变化程度执行收敛判断，并根据安全可用度生成安全可用资源集合、限制使用资源集合和禁止使用资源集合。

14、在一些实施方案中，安全约束传播与资源判定模块将应急资源划分为安全隔离资源、抢修处置资源、接发车派班资源和信息联控资源，先锁定故障隔离及抢修保护所需的股道、道岔、进路、抢修路径和保护区，再从剩余资源中生成接发车派班资源集合，使抢修处置资源的占用状态能够向关联派班资源传播。

15、多目标应急派班生成模块根据接车任务、发车任务、抢修任务、任务优先级和安全可用资源集合，分别生成列车-股道-进路-岗位人员候选资源组合以及故障对象-抢修人员-抢修设备-抢修路径-抢修保护区候选资源组合，通过约束感知束搜索筛除存在资源重复占用、作业时间冲突、敌对进路同时建立、互斥进路同时建立、未放行列车参与发车、接发车进路穿越抢修保护区和派班作业阻断抢修路径的候选方案。

16、在一些实施方案中，多目标应急派班生成模块根据故障位置和抢修作业影响范围设置抢修保护区，在抢修保护区外侧保留安全缓冲区域，接发车进路与抢修保护区存在空间交叠时禁止同时执行，接发车进路与抢修路径存在时间交叠时调整派班时刻及抢修通行时刻，使抢修任务和接发车任务在空间上隔离或者在时间上错开。

17、在一些实施方案中，多目标应急派班生成模块计算候选接发车进路对抢修路径的影响，候选接发车进路占用抢修车辆通道、抢修设备运输通道和人员撤离通道时，将对应候选方案标记为禁止方案，候选接发车进路接近抢修保护区但未进入安全缓冲区域时，将对应候选方案标记为限制方案并增加现场联控条件。

18、在一些实施方案中，多目标应急派班生成模块针对供电故障区段扩大、道岔人工锁闭、信号机持续失效、股道临时占用、车辆故障扩大、列车放行状态撤销、抢修路径受阻和关键岗位人员退出建立扰动场景，分别推演候选方案在各扰动场景下的任务延误、抢修时长和重新派班需求，并根据作业延误、安全风险、资源冲突、抢修干扰、人工干预量和场景扰动损失选择目标派班方案、备用派班方案、目标抢修方案和备用抢修方案。

19、在一些实施方案中，多目标应急派班生成模块将当前故障对应的候选抢修方案与历史应急案例中的处置方案进行匹配，根据故障类型一致性、故障位置相似度、受影响资源重合程度和历史处置效率确定案例参考顺序，并利用实际处置结果调整抢修人员选择、抢修设备配置、抢修路径和预计抢修时长。

20、联控调令与追溯更新模块将目标派班方案和目标抢修方案映射至接车派班及联控页面、发车派班及联控页面、抢修任务页面和应急调令页面，生成接发列车联控记录、车辆调度联控记录、检修放行通知单、抢修令、应急派班调令和抢修保护区记录，并记录操作人员、确认人员、选定抢修人员、操作时间、修改前内容、修改后内容和修改原因。

21、在一些实施方案中，联控调令与追溯更新模块接收值班员、联控员和抢修负责人分别提交的确认结果，接发车任务对应的两个确认结果一致且抢修负责人确认派班方案不影响抢修作业时，将接发车任务更新为允许执行，确认结果不一致及抢修负责人提出路径冲突时，将接发车任务更新为暂停，并将对应资源状态返回现场状态可信校准模块重新校准。

22、在一些实施方案中，联控调令与追溯更新模块对抢修令生成时间、优秀抢修人员选定结果、抢修人员到达时间、应急派班生成时间、接发车联控过程、抢修方案调整过程、实际抢修完成时间、接发车任务完成情况和应急处置效率进行记录，形成派班任务与抢修任务相互关联的事件链。

23、在一些实施方案中，抢修任务结束后将实际故障原因、实际使用人员、实际使用设备、实际抢修路径、保护区调整情况、实际处置时长、派班调整次数和处置结果写入历史应急案例，后续发生同类故障时将更新后的历史应急案例用于现场状态校准、安全可用度判定和抢修方案选择。

24、在一些实施方案中，系统运行于具有独立供电能力的离线终端，离线终端中设置离线表格计算环境，离线表格计算环境包括系统主界面页面、基础字典页面、列车检修与放行页面、现场状态录入页面、接车派班及联控页面、发车派班及联控页面、抢修任务页面、应急调令页面、模型计算页面和操作日志页面。

25、在一些实施方案中，离线表格计算环境采用excel办公软件，各页面通过结构化表格、数据验证、跨表索引、条件运算、条件格式和受保护计算单元格建立数据关联，无需调用外部服务器和外部网络即可完成应急数据校验、历史案例匹配、安全约束传播、抢修人员筛选、候选方案计算、业务单据生成和操作日志记录。

26、本发明有益效果如下：

27、（1）通过基础数据模型、应急知识图谱模型、现场状态模型、安全约束模型、派班优化模型和业务单据模型之间的离线协同关系，使大面积停电及网络中断状态下仍能够独立完成车辆基地资源核验、应急派班和业务单据生成，解决在线专用派班系统停电后无法继续工作的技术问题。

28、（2）通过车场应急知识图谱表达供电区段、股道、道岔、信号机、电客列车、检修任务和接发车任务之间的关联关系，并利用关系类型感知的安全约束传播计算异常状态产生的多级影响，实现不可用资源和关联风险任务的自动识别，解决人工逐项查询台账难以完整识别跨资源安全风险的问题。

29、（3）通过约束感知束搜索和多扰动场景推演生成目标派班方案及备用派班方案，并通过双岗确认、联控记录、应急调令和操作日志形成闭环记录，实现应急派班效率、方案抗扰动能力和作业追溯完整性的同步提高，解决人工派班效率低、资源冲突率高和应急处置记录不完整的问题。