盧元惠

（中國鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司 電子計(jì)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(huì)和冬殘奧會(huì)(以下簡稱“北京冬奧會(huì)”)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(huì)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(dòng)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(jì)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(jì)劃有利于降低人工多次按單趟列車編制計(jì)劃出錯(cuò)的概率，通過簡化環(huán)節(jié)減少席位計(jì)劃的編制和核對時(shí)間，為北京冬奧會(huì)期間列車席位的短時(shí)間大規(guī)模調(diào)整打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，為疫情期間冬奧會(huì)旅客的順利出行保駕護(hù)航。

1 鐵路傳統(tǒng)列車席位計(jì)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(shí)代，實(shí)現(xiàn)了客票席位計(jì)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(jì)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(gè)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(shí)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(jì)劃目前分為普通列車和動(dòng)車組列車2種計(jì)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(shí)列車)等開頭的非動(dòng)車組列車車次，席位計(jì)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(gè)席位進(jìn)行調(diào)整。雖然客票系統(tǒng)不斷升級(jí)，根據(jù)起始席位號(hào)和截止席位號(hào)，同車廂同席別的連續(xù)席位可以合并為一條席位計(jì)劃進(jìn)行錄入和調(diào)整，然而無法改變?nèi)斯げ僮鞣爆崱⒆詣?dòng)化程度較低的事實(shí)。

1.2 動(dòng)車組列車編制模式

動(dòng)車組列車編制模式適用于以C (城際動(dòng)車)、D (普通動(dòng)車)、G (高速動(dòng)車)等開頭的動(dòng)車組列車車次。動(dòng)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(gè)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(dòng)車組列車席位計(jì)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(gè)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(jì)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(jì)劃，避免2個(gè)列車車次所經(jīng)線路和?？空静煌霈F(xiàn)席位計(jì)劃編制的錯(cuò)誤。

1.3 冬奧列車席位計(jì)劃適應(yīng)性分析

京張高速鐵路正線全長 174 km，設(shè)計(jì)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(gè)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(huì)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(hào)”智能動(dòng)車組，實(shí)現(xiàn)了發(fā)車、運(yùn)行、停車和車門開閉全自動(dòng)化[8]?！皬?fù)興號(hào)”智能動(dòng)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(huì)期間客流具有短時(shí)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(huì)賽事服務(wù)期間高速鐵路運(yùn)營，滿足北京冬奧會(huì)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(gè)車廂對普通購票旅客開放。因此，對臨時(shí)新增車次，如何快速準(zhǔn)確完成添加和調(diào)整席位計(jì)劃是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。

傳統(tǒng)列車席位計(jì)劃編制模式下，業(yè)務(wù)員將花費(fèi)大量時(shí)間對同線路、同停靠站、同車型僅車次不同的車次計(jì)劃進(jìn)行重復(fù)編制，同時(shí)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(shí)間。為解決單一車次席位計(jì)劃管理的問題，針對京張高速鐵路線路單一、?？空旧伲疫\(yùn)營動(dòng)車組車型較為單一的特點(diǎn)，提出按照動(dòng)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(dòng)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(jì)劃，達(dá)到快速增加新開車次席位計(jì)劃、減少人工錄入、加強(qiáng)程序席位錯(cuò)誤自動(dòng)檢測減少錯(cuò)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(jì)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(jì)劃優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 總體技術(shù)架構(gòu)

根據(jù)目前鐵路列車席位計(jì)劃應(yīng)用現(xiàn)狀，以及2022年北京冬奧會(huì)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(jí)，根據(jù)等級(jí)區(qū)分用戶權(quán)限，冬奧動(dòng)車組席位計(jì)劃模板和應(yīng)用等功能主要供鐵路局集團(tuán)公司級(jí)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(dòng)車組席位計(jì)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(shí)減少人工重復(fù)操作的錯(cuò)誤率，設(shè)計(jì)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(jì)

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(dòng)車組車型信息進(jìn)行錄入維護(hù)。

（1）動(dòng)車組車型信息。動(dòng)車組車型信息包括動(dòng)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(dòng)車組車型車廂信息。動(dòng)車組車型車廂信息包含車型信息、車廂號(hào)碼、車廂包含的席別、車廂類型和定員等信息。

（3）動(dòng)車組車型車廂的席位信息。動(dòng)車組車型車廂的席位信息包含車廂號(hào)碼、席位席別、數(shù)字席位號(hào)和真實(shí)席位號(hào)。真實(shí)席位號(hào)是指動(dòng)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(hào)；數(shù)字席位號(hào)是指按順序遞增的阿拉伯?dāng)?shù)字席位號(hào)，如1～50，數(shù)字席位號(hào)用于后續(xù)動(dòng)車組列車席位計(jì)劃的席位號(hào)輸入和統(tǒng)計(jì)。

2.3.2 冬奧動(dòng)車組席位計(jì)劃模板

通過冬奧動(dòng)車組席位計(jì)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(dòng)車組車型和編組席位計(jì)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(jì)劃自動(dòng)生成，可人工調(diào)整席位計(jì)劃，程序自動(dòng)校驗(yàn)，保存后生成冬奧動(dòng)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(dòng)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(jì)劃模板。若冬奧動(dòng)車組是重聯(lián)動(dòng)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(shí)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(jì)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(dòng)車組正向運(yùn)行；若選擇反向，則表示后續(xù)的席位計(jì)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(hào)進(jìn)行大小號(hào)對調(diào)，用來表示動(dòng)車組反向運(yùn)行。業(yè)務(wù)員可以賦予模板車型一個(gè)模板名稱，方便后續(xù)對模板車型的操作。

（2）生成席位計(jì)劃模板。通過生成席位計(jì)劃模板，可以實(shí)現(xiàn)人工調(diào)整席位計(jì)劃，程序自檢席位計(jì)劃并生成冬奧動(dòng)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(dòng)生成席位計(jì)劃功能。自動(dòng)生成的席位計(jì)劃依據(jù)車型車廂席位生成，可人工對席位計(jì)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(dòng)車組席位計(jì)劃模板進(jìn)行保存，保存前程序自動(dòng)對席位計(jì)劃進(jìn)行檢測，若人工調(diào)整后出現(xiàn)重復(fù)席位等錯(cuò)誤，檢測至完全正確后方可生成席位計(jì)劃模板。后續(xù)亦可對動(dòng)車組席位計(jì)劃模板進(jìn)行再次修改，修改后即可更新席位計(jì)劃模板。

2.3.3 冬奧動(dòng)車組席位計(jì)劃按模板復(fù)制

通過冬奧動(dòng)車組席位計(jì)劃按模板復(fù)制功能，可以完成席位計(jì)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(jì)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(gè)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(jì)劃，完成對具體車次席位計(jì)劃的初步編制。對復(fù)制后車次的席位計(jì)劃可以進(jìn)行人工調(diào)整，調(diào)整后對席位計(jì)劃進(jìn)行保存，保存的同時(shí)自動(dòng)提供席位計(jì)劃的自動(dòng)檢測，對有錯(cuò)誤的席位計(jì)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(jì)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(jì)劃進(jìn)行定義[11]。為全力保障北京冬奧會(huì)賽事服務(wù)期間的運(yùn)輸服務(wù)，滿足北京冬奧會(huì)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(gè)方向的詳細(xì)車次席位計(jì)劃。北京北/清河站經(jīng)停崇禮至太子城站列車車次席位計(jì)劃如表1所示，北京北/清河站至太子城站列車車次席位計(jì)劃如表2所示，北京北/清河站至延慶站列車車次席位計(jì)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(jì)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(jì)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(jì)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(jì)劃Tab.3 Ticket plan for trains from Beijingbei/Qinghe Station to Yanqing Station

3 按車型生成席位計(jì)劃模板策略

按車型生成席位計(jì)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(dòng)一鍵生成初步的模板席位計(jì)劃，以減少業(yè)務(wù)員工作量、提高工作效率。自動(dòng)一鍵生成初步模板席位計(jì)劃主要包括4個(gè)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(jì)劃；席位計(jì)劃和席位張數(shù)計(jì)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(gè)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(gè)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(gè)車型中所包含的所有車廂，集合C中包含n個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)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?，則從車廂Cn開始把Cn所包含的m個(gè)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(gè)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(gè)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(gè)車型中所包含的所有車廂，集合F中包含n個(gè)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(gè)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(gè)席位。

若車型2方向?yàn)檎?，則把車廂F1所包含的m個(gè)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(gè)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(jì)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(hào)的席位為一條計(jì)劃的席位計(jì)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(hào)從小到大排序后，如所示，席位號(hào)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(jì)算的席位號(hào)和上個(gè)席位號(hào)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(jì)劃的條數(shù)，若集合D中有3個(gè)不同值的diff，則應(yīng)生成3條席位計(jì)劃。若同車廂包含不同席別的席位，則生成第一個(gè)席別的席位計(jì)劃后，再依照同種方式生成第二個(gè)席別的席位計(jì)劃。

3.4 席位計(jì)劃席位張數(shù)信息計(jì)算

計(jì)算每條席位計(jì)劃所包含的席位張數(shù)時(shí)，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(hào)減去最小席位號(hào)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(jì)劃合法性自動(dòng)檢測策略

在保存模板席位計(jì)劃時(shí)，提供自動(dòng)的席位計(jì)劃檢測策略，主要檢測人工調(diào)整后可能出現(xiàn)的席位錯(cuò)誤，包括但不限于席位重復(fù)、無此席別席位等。席位計(jì)劃合法性自動(dòng)檢測，逐一檢測每條席位計(jì)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(jì)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(gè)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(jì)劃時(shí)，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(huì)高速鐵路出行車次線路單一，?？空?、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(jì)劃模板，對傳統(tǒng)列車席位計(jì)劃編制方式作出改進(jìn)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)席位計(jì)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(huì)期間列車席位信息調(diào)整的時(shí)間，并通過席位自動(dòng)檢測簡化了人工繁瑣的審核程序，減少了錯(cuò)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。