高速鐵路智能動車組席位計劃 改進(jìn)方案研究

盧元惠

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計算技術(shù)研究所，北京 100081)

京張高速鐵路(北京北—張家口)是京津冀一體化協(xié)同發(fā)展的經(jīng)濟(jì)服務(wù)線，是我國高速鐵路建設(shè)成就的創(chuàng)新示范線[1]。北京2022年冬奧會和冬殘奧會(以下簡稱“北京冬奧會”)舉辦期間，京張高速鐵路、崇禮高速鐵路支線和延慶高速鐵路支線作為北京冬奧會重要的交通保障線，高效安全地滿足了位于北京、張家口兩地三賽區(qū)間辦賽/觀賽各類旅客的多元化運(yùn)輸需求[2-3]。京張高速鐵路的開通、智能動車組的運(yùn)營，以及靈活的閉環(huán)、非閉環(huán)防疫管理措施給已有的列車席位計劃管理體系帶來新的挑戰(zhàn)，而快速批量編制相同車型、相同編組的列車席位計劃有利于降低人工多次按單趟列車編制計劃出錯的概率，通過簡化環(huán)節(jié)減少席位計劃的編制和核對時間，為北京冬奧會期間列車席位的短時間大規(guī)模調(diào)整打下了堅實(shí)基礎(chǔ)，為疫情期間冬奧會旅客的順利出行保駕護(hù)航。

1 鐵路傳統(tǒng)列車席位計劃編制模式分析

鐵路客票發(fā)售和預(yù)訂系統(tǒng)自1996年開始建設(shè)以來，到2006年開啟鐵路客票5.0時代，實(shí)現(xiàn)了客票席位計劃和發(fā)售的現(xiàn)代化，極大地方便了旅客購票和出行，提高了鐵路客運(yùn)經(jīng)營水平和服務(wù)質(zhì)量[4]。

鐵路列車席位計劃是指在列車席位發(fā)售之前，鐵路局集團(tuán)公司根據(jù)歷史客座率和列車定員等數(shù)據(jù)，對列車車次每一個席位的具體分配進(jìn)行錄入和調(diào)整，以達(dá)到提高列車上座率、優(yōu)先保證長途運(yùn)輸需求的同時兼顧短途運(yùn)輸需求，以及提升鐵路經(jīng)濟(jì)效益與服務(wù)水平的目的[5]。鐵路列車席位計劃目前分為普通列車和動車組列車2種計劃編制模式。

1.1 普通列車編制模式

普通列車編制模式適用于以數(shù)字(普速列車)、K (快速列車)、T (特快)、Z (直達(dá)特快)、Y (旅游列車)、L (臨時列車)等開頭的非動車組列車車次，席位計劃編制需要各鐵路局集團(tuán)公司業(yè)務(wù)人員通過手工錄入的方式，對每列車的每個席位進(jìn)行調(diào)整。雖然客票系統(tǒng)不斷升級，根據(jù)起始席位號和截止席位號，同車廂同席別的連續(xù)席位可以合并為一條席位計劃進(jìn)行錄入和調(diào)整，然而無法改變?nèi)斯げ僮鞣爆?、自動化程度較低的事實(shí)。

1.2 動車組列車編制模式

動車組列車編制模式適用于以C (城際動車)、D (普通動車)、G (高速動車)等開頭的動車組列車車次。動車組列車編制模式是各車次在確定車型編組后，形成單編或重聯(lián)、正向或反向的擁有具體編組的列車車次，借助車型各功能區(qū)和席位的詳細(xì)位置圖，在確定開行車次編組方式后由人工錄入，形成每一個具體列車車次對應(yīng)的車廂、席位信息對應(yīng)關(guān)系，可直接在動車組列車席位計劃中選定具體車次后導(dǎo)入所包含的車廂、席位關(guān)系，鐵路局集團(tuán)公司業(yè)務(wù)員根據(jù)實(shí)際情況僅對個別席位進(jìn)行微調(diào)即可。若有新增列車車次和已有列車車次的車型和編組信息完全一致，可對計劃進(jìn)行復(fù)制，減少業(yè)務(wù)員重復(fù)錄入工作量，但僅復(fù)制發(fā)站是始發(fā)站，到站是終到站的席位計劃，避免2個列車車次所經(jīng)線路和?？空静煌霈F(xiàn)席位計劃編制的錯誤。

1.3 冬奧列車席位計劃適應(yīng)性分析

京張高速鐵路正線全長 174 km，設(shè)計速度為350 km/h，全線共設(shè)北京北、清河、昌平、八達(dá)嶺長城、東花園北、懷來、下花園北、宣化北和張家口南9 個客運(yùn)業(yè)務(wù)車站[6]；崇禮高速鐵路支線連接京張高速鐵路主線與太子城站和崇禮站，延慶高速鐵路支線連接京張高速鐵路主線與延慶站[7]。為保障2022年冬奧會期間京張高速鐵路運(yùn)營，專門研制了速度 350 km/h的北京冬奧版“復(fù)興號”智能動車組，實(shí)現(xiàn)了發(fā)車、運(yùn)行、停車和車門開閉全自動化[8]?！皬?fù)興號”智能動車組為8輛編組，設(shè)商務(wù)座、一等座、 二等座和媒體車廂[9]。

北京冬奧會期間客流具有短時間大批量的特點(diǎn)，加之天氣對賽事的影響，客流的變化具有不可預(yù)測性。此外針對冬奧期間的防疫需求，為全力保障2022北京冬奧會賽事服務(wù)期間高速鐵路運(yùn)營，滿足北京冬奧會閉環(huán)、非閉環(huán)注冊利益相關(guān)方、持北京冬奧門票觀賽旅客等人群的差異化出行需求，多對終到太子城的列車不對普通購票旅客開放；幾對經(jīng)停太子城終到崇禮的列車，僅一個車廂對普通購票旅客開放。因此，對臨時新增車次，如何快速準(zhǔn)確完成添加和調(diào)整席位計劃是一項挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)列車席位計劃編制模式下，業(yè)務(wù)員將花費(fèi)大量時間對同線路、同停靠站、同車型僅車次不同的車次計劃進(jìn)行重復(fù)編制，同時無法批量對此類車次進(jìn)行批量的調(diào)整，增加了列車基礎(chǔ)信息維護(hù)的時間。為解決單一車次席位計劃管理的問題，針對京張高速鐵路線路單一、?？空旧?，且運(yùn)營動車組車型較為單一的特點(diǎn)，提出按照動車組列車車次所包含的具體車型、編組形式建立統(tǒng)一的冬奧動車組席位模板，車型和編組均一致的列車車次通過導(dǎo)入模板的全部席位計劃，達(dá)到快速增加新開車次席位計劃、減少人工錄入、加強(qiáng)程序席位錯誤自動檢測減少錯誤率的目的，在車型導(dǎo)入模板基礎(chǔ)上，業(yè)務(wù)員可對車次計劃進(jìn)行靈活的調(diào)整和修改達(dá)到冬奧防疫的 要求。

2 冬奧列車席位計劃優(yōu)化設(shè)計

2.1 總體技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)目前鐵路列車席位計劃應(yīng)用現(xiàn)狀，以及2022年北京冬奧會出行需求分析，列車席位管理系統(tǒng)部署于中國國家鐵路集團(tuán)有限公司、鐵路局集團(tuán)公司和車站三級，根據(jù)等級區(qū)分用戶權(quán)限，冬奧動車組席位計劃模板和應(yīng)用等功能主要供鐵路局集團(tuán)公司級用戶使用，采取基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)層、服務(wù)層、接入層和應(yīng)用層5層技術(shù)架構(gòu)，以保證數(shù)據(jù)及應(yīng)用的安全性、可靠性和高可用性[10]。高速鐵路車型模板復(fù)制技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 高速鐵路車型模板復(fù)制技術(shù)架構(gòu)Fig.1 Technical architecture of ticket planning copy based on the high speed railway model

2.2 業(yè)務(wù)流程

為保證經(jīng)由線路單一、同車型同編組的冬奧智能動車組席位計劃的快速復(fù)用，減少業(yè)務(wù)員重復(fù)錄入，提高工作效率，同時減少人工重復(fù)操作的錯誤率，設(shè)計高速鐵路車型模板復(fù)制業(yè)務(wù)流程如圖2所示。

圖2 高速鐵路車型模板復(fù)制業(yè)務(wù)流程Fig.2 Business flowchart of ticket planning copy based on the high speed railway model

2.3 功能設(shè)計

2.3.1 車型車廂席位信息維護(hù)

鐵路局集團(tuán)公司業(yè)務(wù)員需要維護(hù)車型信息、車型車廂對照信息和車型車廂席位對照信息。具體車型信息對應(yīng)的車廂、席位信息對應(yīng)關(guān)系以其包含的各車型詳細(xì)的功能區(qū)和席位位置圖為依據(jù)，由鐵路局集團(tuán)公司業(yè)務(wù)人員對動車組車型信息進(jìn)行錄入維護(hù)。

（1）動車組車型信息。動車組車型信息包括動車組的簡稱、官方正式名稱和定員(最大座席數(shù))等信息。

（2）動車組車型車廂信息。動車組車型車廂信息包含車型信息、車廂號碼、車廂包含的席別、車廂類型和定員等信息。

（3）動車組車型車廂的席位信息。動車組車型車廂的席位信息包含車廂號碼、席位席別、數(shù)字席位號和真實(shí)席位號。真實(shí)席位號是指動車組車廂中展示給旅客的真實(shí)的以3位字母開頭，以A，C，D，E，F(xiàn)結(jié)尾的席位號；數(shù)字席位號是指按順序遞增的阿拉伯?dāng)?shù)字席位號，如1～50，數(shù)字席位號用于后續(xù)動車組列車席位計劃的席位號輸入和統(tǒng)計。

2.3.2 冬奧動車組席位計劃模板

通過冬奧動車組席位計劃模板功能，鐵路局集團(tuán)公司業(yè)務(wù)員可以按需求自行定義冬奧動車組車型和編組席位計劃模板。在維護(hù)車型信息、車型車廂對照信息和車型車廂席位對照信息后，確定模板的車型、編組(單編或重聯(lián))和正反向關(guān)系及模板名稱。席位計劃自動生成，可人工調(diào)整席位計劃，程序自動校驗(yàn)，保存后生成冬奧動車組席位模板。

（1）確定模板車型和編組。確定模板的車型、編組和正反向關(guān)系及模板名稱。冬奧動車組為單編或重聯(lián)，分別選擇車型1和車型2所對應(yīng)的車型和正反向生成方式后，將生成初步的席位計劃模板。若冬奧動車組是重聯(lián)動車組，則車型1表示的是第1至第8節(jié)車廂的車型，車型2表示的是第9至第16節(jié)車廂的車型。所有模板車型至少擁有車型1，若僅有車型1則認(rèn)為模板車型是單編，若同時擁有車型1和車型2，則認(rèn)為模板車型是重聯(lián)。若選擇正向，則表示后續(xù)的席位計劃模板和車型車廂席位信息中的車廂和席位信息是保持一致的，動車組正向運(yùn)行；若選擇反向，則表示后續(xù)的席位計劃模板和車型車廂席位信息中的席位信息保持一致，對車型的車廂號進(jìn)行大小號對調(diào)，用來表示動車組反向運(yùn)行。業(yè)務(wù)員可以賦予模板車型一個模板名稱，方便后續(xù)對模板車型的操作。

（2）生成席位計劃模板。通過生成席位計劃模板，可以實(shí)現(xiàn)人工調(diào)整席位計劃，程序自檢席位計劃并生成冬奧動車組席位模板。根據(jù)已維護(hù)的車型車廂席位對應(yīng)信息和模板車型，根據(jù)其連接方式及正反向信息，提供一鍵自動生成席位計劃功能。自動生成的席位計劃依據(jù)車型車廂席位生成，可人工對席位計劃進(jìn)行細(xì)化調(diào)整，以達(dá)到提高客座率、保障冬奧交通順暢的目的。調(diào)整后可對動車組席位計劃模板進(jìn)行保存，保存前程序自動對席位計劃進(jìn)行檢測，若人工調(diào)整后出現(xiàn)重復(fù)席位等錯誤，檢測至完全正確后方可生成席位計劃模板。后續(xù)亦可對動車組席位計劃模板進(jìn)行再次修改，修改后即可更新席位計劃模板。

2.3.3 冬奧動車組席位計劃按模板復(fù)制

通過冬奧動車組席位計劃按模板復(fù)制功能，可以完成席位計劃從模板至具體車次的復(fù)制，實(shí)現(xiàn)同車型同編組席位計劃的高度復(fù)用，可對單車次或?qū)σ唤M車次使用。一組車次通過選擇多個車型、方向和編組一致的車次，定義分組名，確定所選擇的車次為一組?？蛇x擇單一車次或已定義的一組車次中的全部或部分車次，按車型模板復(fù)制席位計劃，完成對具體車次席位計劃的初步編制。對復(fù)制后車次的席位計劃可以進(jìn)行人工調(diào)整，調(diào)整后對席位計劃進(jìn)行保存，保存的同時自動提供席位計劃的自動檢測，對有錯誤的席位計劃條目進(jìn)行提示。

2.3.4 滿足冬奧疫情防控要求的席位計劃

鐵路客票票額分配是基于確定性的需求進(jìn)行的，根據(jù)冬奧旅客出行的各種詳細(xì)需求，需要有針對性地對每條席位計劃進(jìn)行定義[11]。為全力保障北京冬奧會賽事服務(wù)期間的運(yùn)輸服務(wù)，滿足北京冬奧會閉環(huán)、非閉環(huán)注冊利益相關(guān)方、持北京冬奧門票觀賽旅客和普通旅客等人群的差異化出行需求，規(guī)定閉環(huán)人員只能從清河站至延慶站或太子城站，不能至崇禮站，亦不能中途下車。表1至表3分別列出了冬奧高速鐵路3個方向的詳細(xì)車次席位計劃。北京北/清河站經(jīng)停崇禮至太子城站列車車次席位計劃如表1所示，北京北/清河站至太子城站列車車次席位計劃如表2所示，北京北/清河站至延慶站列車車次席位計劃如表3所示。冬奧車型席位模板可以參照表1至表3進(jìn)行編制。返程的席位計劃乘車站和限售站互換，以遠(yuǎn)站和限售站保持一致即可。

表1 北京北/清河站經(jīng)停崇禮至太子城站列車車次席位計劃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車車次席位計劃Tab.2 Ticket plan for trains from Beijingbei/Qinghe Station to Taizicheng Station

表3 北京北/清河站至延慶站列車車次席位計劃Tab.3 Ticket plan for trains from Beijingbei/Qinghe Station to Yanqing Station

3 按車型生成席位計劃模板策略

按車型生成席位計劃模板策略是指可以根據(jù)已有的車型車廂席位信息，以及模板中包含的自定義的車型1、車型2、正向或反向、單編或重聯(lián)等信息，自動一鍵生成初步的模板席位計劃，以減少業(yè)務(wù)員工作量、提高工作效率。自動一鍵生成初步模板席位計劃主要包括4個步驟：生成車型1正向或反向車廂席位；生成車型2正向或反向車廂席位；按車廂席位生成席位計劃；席位計劃和席位張數(shù)計算。

3.1 生成車型1正向或反向車廂席位

依據(jù)所選車型1對應(yīng)的車型車廂席位信息，假設(shè)用集合S表示一個車廂中所有的席位，用Sj來索引輸入值在集合S中的位置，若集合S中包含m個元素，席位集合為S{S1，S2，…，Sm}，假設(shè)用集合C{C1，C2，…，Cn}表示一個車型中所包含的所有車廂，集合C中包含n個元素，從C1，C2一直到Cn，Cn車廂的所有席位可用集合Cn{Cn1，Cn2，…，Cnm}表示，用Cnm表示Cn車廂中的第m個席位，用集合Ti{Ti1，Ti2，…，Tij}來表示最終生成的車廂席位信息，用Tij來表示Ti車廂的第j個席位。

若車型1方向?yàn)檎?，則從車廂C1開始把C1所包含的m個席位的信息依次對應(yīng)復(fù)制進(jìn)T1中，C1車廂完成后，復(fù)制C2車廂的所有席位至T2，直至把所有車廂Cn中的全部席位復(fù)制進(jìn)集合Ti中；若車型1方向?yàn)榉聪颍瑒t從車廂Cn開始把Cn所包含的m個席位的信息依次對應(yīng)復(fù)制進(jìn)T1中，Cn車廂完成后，復(fù)制Cn-1車廂的所有席位至T2，直至把所有車廂Cn中的全部席位復(fù)制進(jìn)集合Ti中。

3.2 生成車型2正向或反向車廂席位

若模板中選擇了車型2，則依據(jù)所選車型2對應(yīng)的車型車廂席位信息，假設(shè)用集合E表示一個車廂中所有的席位，用Ej來索引輸入值在集合E中的位置，若集合E中包含m個元素，用E{E1，E2，…，Em}表示，假設(shè)用集合F{F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n}表示一個車型中所包含的所有車廂，集合F中包含n個元素，從F1，F(xiàn)2一直到Fn，F(xiàn)n車廂的所有席位可用集合Fn{Fn1，F(xiàn)n2，…，F(xiàn)nm}表示，用Fnm表示Fn車廂中的第m個席位，用集合Ti+k{T1i+k，來表示最終生成的車廂席位信息，用Tji+k來表示Ti+k車廂的第j個席位。

若車型2方向?yàn)檎?，則把車廂F1所包含的m個席位的信息依次對應(yīng)復(fù)制進(jìn)Ti+1中，F(xiàn)1車廂完成后，復(fù)制F2車廂的所有席位至Ti+2，直至把所有車廂Fn中的全部席位復(fù)制進(jìn)集合Ti+k中；若車型2方向?yàn)榉聪?，則從車廂Fn開始把Fn所包含的m個席位的信息依次對應(yīng)復(fù)制進(jìn)Ti+1中，F(xiàn)n車廂完成后，復(fù)制Fn-1車廂的所有席位至Ti+2，直至把所有車廂Fn中的全部席位復(fù)制進(jìn)集合Ti+k中，把集合Ti中的所有席位合并進(jìn)集合Ti+k中，至此集合Ti+k中包含車型1和車型2的所有席位信息。

3.3 按車廂席位生成席位計劃

集合Ti+k中包含模板中全部席位的信息，利用集合Ti+k中的信息合并同車廂同席別連續(xù)席位號的席位為一條計劃的席位計劃。對于集合Ti+k中包含所有的席位信息，依次拆解T1至Ti+k車廂的全部席位，若T1中包含一等座或二等座席別，分席別對T1中的所有席位按數(shù)字席位號從小到大排序后，如所示，席位號按照排序依次減去1，2，3…，得到的差用diff表示。如果diff值出現(xiàn)變化，說明正在參與計算的席位號和上個席位號之間不連續(xù)，所有席位的diff用集合D表示，集合D中diff值的差異數(shù)就是應(yīng)生成席位計劃的條數(shù)，若集合D中有3個不同值的diff，則應(yīng)生成3條席位計劃。若同車廂包含不同席別的席位，則生成第一個席別的席位計劃后，再依照同種方式生成第二個席別的席位計劃。

3.4 席位計劃席位張數(shù)信息計算

計算每條席位計劃所包含的席位張數(shù)時，包含的席位張數(shù)需要先用diff進(jìn)行判斷，相同diff的席位分為一組，則每組席位的張數(shù)分別是同組的最大席位號減去最小席位號再加1。例如，借助diff把T1中席位分為3組，若席位1、席位2、席位3為第一組，席位5、席位6為第二組，席位10為第三組，則每組席位的張數(shù)分別是3，2，1。

3.5 席位計劃合法性自動檢測策略

在保存模板席位計劃時，提供自動的席位計劃檢測策略，主要檢測人工調(diào)整后可能出現(xiàn)的席位錯誤，包括但不限于席位重復(fù)、無此席別席位等。席位計劃合法性自動檢測，逐一檢測每條席位計劃。根據(jù)起始車廂、截止車廂、起始席位和截止席位，還原第一條席位計劃所有車廂的席位至上述集合Ti+k中，在集合Cn和集合Fn中依次查詢集合Ti+k中的每個席位元素，若查詢到相應(yīng)席別的席位，則對集合Cn和集合Fn的相應(yīng)席位做出已檢席位的標(biāo)記，若未查詢到相應(yīng)席別的席位，則表示無此席別席位。若在檢查第二條席位計劃時，查詢到集合Cn和集合Fn的相應(yīng)席位已有已檢席位的標(biāo)記，則表示有席位重復(fù)。

4 結(jié)束語

根據(jù)北京冬奧會高速鐵路出行車次線路單一，停靠站、車型基本相同的特點(diǎn)，兼顧閉環(huán)防疫管理要求，依據(jù)車型車廂席位信息，建立車型席位計劃模板，對傳統(tǒng)列車席位計劃編制方式作出改進(jìn)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)席位計劃在同車型同編組不同列車中的快速復(fù)制，減少了人工重復(fù)錄入的工作量，以及冬奧會期間列車席位信息調(diào)整的時間，并通過席位自動檢測簡化了人工繁瑣的審核程序，減少了錯誤席位的出現(xiàn)，有效落實(shí)了綠色、共享、開放、廉潔的辦奧理念。