编组站智能调度系统的需求模型与专家系统结构

标、 功能 和需 求 的相 关性 ， 总体 上把 系统 的需求 划 从
编组 站 调度 信 息 处理 系 统 的所 有功 能 ， 扩展 到 适 并
时 与过 程 控制 系 统交 换 信息 ； 续 扩展 到 外层 主要 继
是 生产过 程执行系统 ， 样有机 的结 合可使编组 站能 这
分 为 若 干个需 求 包 ， 由这 些需 求 包相 互 关 联构 成 信
了铁 路运输 的技 术进 步和管 理现 代化 。
我 国对 编 组 站 智 能调 度 系统 的研 究 始 于 ２ ０世
纪９ ０年 代 ， 要 有 计 划 模 拟 法 、 学 模 型 法 等 。 主 数
比 如 ， 献 ［ ］ 用 系 统 工 程 的 方 法 ， 析 了 编 组 文 １采 分
站 智 能 调 度 系 统 的体 系 结 构 及 其 主 要 功 能 ， 编 为
罗 建 薛 锋 ，
（ ．西 华 大 学 １ ２ ．西 南 交 通 交 通 与 汽车 工 程 学 院 ，讲 师 大 学 交通 运 输 学 院 ，讲 师 博 士 ， 四川 博 士 ，四川 成都 成都 ６０３ ； １０ ９ ６０ ３ ） １０ １
摘 要 ：编 组 站 智 能 调 度 系 统 （ Ｉ Ｓ Ｙ Ｄ ）是 涉 及 到信 息处 理 和 智 能 控 制 的复 杂 系 统 ，其 要 素 间存 在 着 错 综 复
挥 系统 ， 主要 是依 据 作业 计 划 和实 际情 况 形成 调 度
命 令 ， 持运 输 生产 的有效性 并及 时处 理突 发事件 ； 保
户 的需 要及 各 种 希望 中分析 、 象 、 合 ， 炼 出 用 抽 综 提 户对 系统 的真 正需求 ， 用规 范 的描 述方 法正 确 、 并 全 面 地记 录成 文档 ， 成 为需 求 模 型 。需 求模 型 的建 就
杂 的 相 互 作 用 关 系 ，难 以 用 准 确 的数 学 模 型来 描 述 。根 据 编 组 站 作 业 岗 位 的 工 作 性 质 ，通 过 角 色
获 取 需 求 ，在 此 基 础 上 对 Ｙ Ｄ 的 主要 功 能 以及 系 统 结 构 进 行 了描 述 ，并 以 解 编 作 业 功 能 模 块 为 例 ＩＳ 建 立 了分 解 功 能 用 例 需 求 模 型 。提 出将 专 家 系 统 、人 工 智 能 技 术 与 决 策 支 持 系 统 相 结 合 ，建 立 编
动Baidu Nhomakorabea化 。
１ ． 多层 次 及全 方 位 的信 息 管理 多层 次 、 ．２ ３ 全方
位 的信息包 括 车站技 术作业 信息 、 货运 作业 信息 、 列 车信 息 、 务机信 息 、 本 车号信 息 、 车辆 与现 车信息 、 调 车机 和调车 作业 信息 管理 。通过 车站 联锁 系统 和驼
编组 站 智 能 调 度 系 统 （ Ｉ Ｓ 是 将 信 息 、 信 、 ＹＤ ） 通
控制 和计算 机等 现代技 术集 成应用 于编 组站 调度 系 统 ， 实现 实 时 、 准确 、 高效 的 智能 调度 指 挥决 策 。 随
智 能应 用性 比较 强 的一 个领 域 ， 先需 要 对 系统 的 首 需求 进行 分析 。系 统需求 分析 阐述 系统 的功能及 其
１ 系统 需 求 分 析
１１ 用 户 需 求 描 述 需 求 分 析 是 调 查 用 户 对 新 ． 开 发 系 统 的需 要 和 需 求 ， 合 组 织 目标 、 务 现 结 业 状 、 术水 平 和 实力 等 因素 ， 用 户提 出 的需 求 从 技 对 系 统 目标 、 构 、 能 等 方 面 进 行 深 入 细 致 的 分 结 功 析 ， 定 出 全 面 、 理 和 可 行 的 系统 需 求 ， 建 立 确 合 并 需 求 模 型 。 编 组站 智 能 调度 系 统 的用 户 是 一个 群体 ， 可根 据 他们 的工 作性 质 与业 务 责任 分 为各 种 角色 ， 然后 从 角 色 获 取 需 求 （ 使 用 者 的要 求 获 取 需 求 ） 从 。这 就 首先 需 要 分析 用 户 ， 并将 他 们识 别 为几 个 类 型 的
第 １ 卷第 ４ ８ 期
２ ２ 年 １ 月 ０１ Ｏ
铁 道 运 营 技 术
Ｒ ａｌ ａ ｉ ｗ ｙ Ｏｐｅ ａ ｉ ｃ ｎｏ ｏ ｙ ｒ ｔｏｎ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ
Ｖｏ１１ ｏ． ． ８Ｎ ４
Ｏ ｃ ２０１２ ｔ
编 组 站 智 能 调 度 系 统 的 需 求 模 型 与 专 家 系统 结 构
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２２ 用 例 需 求 模 型 需 求 模 型 的 描 述 一 般 多 用 ． 自然 语 言 （ 结 构 语 言 ） 上 图 形 描 述 。 目前 “ 或 加 用
编组 站智 能调度 系统 的需 求模 型与 专家 系统结 构
编组 站智 能调度 系统需求 结构
Ｉ
行详 细 的描述 。
析 ， 后 总结 出各 角色 的需 要 。编组 站 智能 调 度 系 最 统 的用 户 主要 是 编 组 站 各作 业 岗位 人 员及 路 内 相 关 部 门 ， 要有 值 班 站 长 、 下 行 站调 、 调 、 号 主 上 机 车 员 、 站 值班 员 、 车 区长 、 车员 ， 外 还 有 系 统 车 调 调 此 管 理人 员 。 只有 明确 用 户 的需 求 才 能 清 楚 各 角 色 之 间 的相 互 关 系 ， 能 对 系 统 进 行 深 入 的 分 析 工 才 作 。根 据 编组 站各 作 业 岗位 人员 的服 务要 求 ， 初 可
第 １卷第 ４ ８ 期
２１ ０ ２年 １ ０月
Ｒ ａ ｌ ｙ Ｏ ｐｅ ａ ｉ ｎ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｉｗａ ｒ ｔｏ ｃ ｎｏ ｏ ｙ
铁 道 运 营 技 术
ＶＯ ．８ ＮＯ４ １ ． １
Ｏ ｃｔ ２０ １ ２
步 确 定 ＹＩ Ｓ 求 图 。 Ｙ Ｄ Ｄ 需 Ｉ Ｓ需 求 图定 义 系 统 的 边
编组站 和路 局调 度所管 理信 息系 统信息 制定 调度 计 划 与决 策支 持 ； 管理层 为编 组站 运输管 理信 息系统 ，
根据 调 度计 划 组 织运 输 生产 ； 度层 为 运 输生 产 指 调
２ 需 求 模 型 的 建 立
２１ ＹＩ ． ＤＳ的 需 求 结 构 从 编 组 站 智 能 调 度 系 统 用
题 ， 编 组 站 作 业 计 划 辅 助 决 策 系 统 的 研 究 奠 定 即 了算 法 基 础 。
编 组站 智 能调 度 系统 是 一个 动 态 性 、 随机 性 比 较强 的复 杂 系统 ， 多 因素 都难 以用 准确 的数 学 模 许
使用者（ 角色 ） 然 后对 每 个 角色 的 工作 性质 进 行 分 ，
立 是系统 开发 工程 的基 础 ， 最重 要 的逻辑 工程 ， 是 在
监 控层 主要 监控 控制 系统 ， 其处 于正 常工 作状态 ， 使 保 障信 息处 理 的畅通 ， 维护 数据 安全 。 １３ 功 能描 述 ． 编组 站 智 能 调度 系 统 集成 了 目前
整 个开 发过程 中是 最难 的 。需 求结 构是 按 照系统 目
息 系统 的需 求结构 。编组 站智 能 调度 系统 的需求 结
构如图３ 示。 所
够有 效调整各种资源 ， 列车的“ 使 加工 ” 效益最 大化 。 １３１ 智 能 化 的调 度 决策 支 持 ．． 采用 优 化 决策 、 人 工智 能 、 家 系统 等 方法 ， 供 站 内调 车机 、 路 与 专 提 线 走行 径 路 等资 源 的合 理 分配 与 优化 使 用方 案 ， 现 实
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型进 行 预测 估 计 ， 基于 人 类专 家 知识 的专 家系 统 而
有效 地 集 精确 控 制 与经 验控 制 于一 身 ， 合统 计 模 配
型 、 真技术 及数 学模 型 等工 具 ， 仿 ］能够 实现 很好 的
智 能调度 决策 支持 。编组 站智 能调度 系统 作为人 工
基 金 项 目 ： 华 大 学 ２ １ 校 重 点 基 金 项 目 （ １２ ３ ８ 西 ００ ２０００ ）
解 编作业 Ｊ
信息处 理系 统 到达作 业 编 组作业
界如 图 １ 示 。 所
站 内 车站 班 计 划 、 阶段计 划 、 流推 算 、 车 计 划 、 车 调
本 务 机 折 返 和 调 车机 调 动 等 计 划 的 自动 编 制 ； 同
时， 随着 执 行 过 程 的 自动 反 馈 ， 动态 优 化 调 整 各 计 划 以适 应 当前 情形 ， 从而 真 正 实现 调 度决 策 指 挥 自
组 站 智 能 调 度决 策 支 持 系 统 的方 法 。
关 键词 ：编 组 站 ；智 能调 度 系 统 ；需求 模 型 ；专 家 系 统 ；知识 库 ；推 理 机 制
中 图分 类 号 ：Ｕ２ ２１ ９ ．６ 文 献 标识 码 ：Ａ 文 章编 号 ： １ ０ — ６ ６ （ ０ ２ ４ ０ ４ — ３ ０ ６ ８ ８ ２ １ ）０ — ０ ７ ０
号识 别 、 轴 、 测 、 燃 监 环控 、 电源 及 图像 监 视等 数 据 ， 实现信 息共 享 。
１２ ＹＩ ． ＤＳ层 次划分
针 对 编组 站各作 业 岗位 和 与
编 组站 相关 的其它 路 内用户对 编组 站智 能调度 系统 的要 求 ， 组 站 ＹＩ Ｓ 功能 可 分解 为 决 策层 、 理 编 Ｄ 按 管 层、 调度 层 和监控 层 ４ 个层 次 （ 图 ２ 。 见 ）
特性 ， 系统设计 的基础 ， 是 系统结 构设 计更 是系统 规
划 的核心 。
着铁 路 信息 化 的发 展 ， 制技 术 、 算 机技 术 、 息 控 计 信
技术 、 网络技 术 等 ， 在铁 路编组 站 运输生 产管 理 中的 应用 范 围进 一 步扩大 ， 智能 化程度 进一 步提 高 ， 动 推
组 站 智 能 调度 系统 的发 展 提 供 了有 益 的 参 考 和 借
鉴 。文献 ［ ］ 出 了 以列 车 配 流 为 主线 ， 过 构 造 ２提 通 局 部 区 域 优 化 问题 实 现 解 体 、 组 方 案 优 化 的 高 编 效 启 发 式 算 法 ， 编 组 站 智 能 调 度 系 统 的核 心 问 为
１３ 安全 可靠 的 自动控制 采 用智 能优 化技 术 以 ．． ３
及 先 进 的卫 星 遥控 和 信 息通 讯技 术 ， 各 种列 车在 对 编组 站 的到 、 、 、 、 解 集 编 发等 作业 过程 自动 控制 和集 中管理 ， 完成 作 业 计 划 的 自动 编 制 。包括 编 组 站 作业 的智 能控 制 ， 峰机 车 推送 速 度 和溜 放 速 度 的 驼 智 能控 制 ， 辆溜 放 进路 及 到达 、 车 出发 、 车作 业 进 调 路 的 自动控 制 ， 实现 调车作 业 的智能 化 。 １ ． 响 应及 时 的应 急 指 挥 ．４ ３ 建 立 紧 急 事 件 信 息
峰 自动 化 系统 ， 自动 获得 车 辆 的动 态跟 踪 和作 业 实
迹 的透 明记 载 ， 实现信 息 流 与车 流 的 同步 。编组 站
ＹＩ Ｓ的核 心是 数 据 整 合 、 息 集 成 ， 了列 车 、 Ｄ 信 除 车
图 １ 编 组 站智 能 调 度 系 统 需 求 图
辆、 划、 计 进路 等 数据 外 ， 息平 台上 还可 以集成 车 信
库 ， 过智 能化 分析 ， 通 提供 紧急 事件处 理方 案 的辅助
图 ２ 编 组 站 智 能调 度 系统 的 功 能 层次
决策 支持 ， 使用 各种 输 出功 能进 行资 源 的合理 调配 ，
避免 发生事 故 ， 少 不必要 的损 失 。 减
决 策 层 主要 指 编组 站 调度 指 挥决 策 系 统 ， 据 根