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簡(jiǎn)談城市軌道交通乘務(wù)派班管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)論文
隨著我國(guó)城市軌道交通的快速發(fā)展，越來(lái)越多的城市開(kāi)始了城市軌道交通的建設(shè)，城市軌道交通將成為人們出行重要的交通工具，因此，城市軌道交通的運(yùn)營(yíng)管理也將變得越來(lái)越重要。在軌道交通的運(yùn)營(yíng)管理中，乘務(wù)派班管理是一個(gè)重要的部分，派班管理的合理與否直接影響運(yùn)營(yíng)效率、列車運(yùn)營(yíng)安全性等，乘務(wù)派班管理主要包括乘務(wù)計(jì)劃編制與下發(fā)、出退勤管理、請(qǐng)銷假管理、信息統(tǒng)計(jì)等。目前，在我國(guó)城市軌道交通中，乘務(wù)派班管理的實(shí)現(xiàn)主要依靠人工進(jìn)行，工作量大，耗時(shí)并且耗力。因此，如何科學(xué)、合理地安排乘務(wù)人員、編制司機(jī)的乘務(wù)計(jì)劃、管理乘務(wù)人員的出乘情況等是乘務(wù)派班管理中需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。
1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
乘務(wù)派班管理系統(tǒng)采用C/S(客戶端/服務(wù)端)模式進(jìn)行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)。該模式能夠滿足數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，以及系統(tǒng)功能擴(kuò)展的需要。系統(tǒng)不直接通過(guò)服務(wù)端與數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，而是在服務(wù)端增加一層應(yīng)用服務(wù)器，客戶端通過(guò)指令發(fā)送到應(yīng)用服務(wù)器，應(yīng)用服務(wù)器通過(guò)分析指令與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，再將數(shù)據(jù)返回給服務(wù)端。
2乘務(wù)派班管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程
乘務(wù)派班管理系統(tǒng)的主要業(yè)務(wù)流程如圖。
3系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)
根據(jù)作業(yè)需求，乘務(wù)派班管理系統(tǒng)功能模塊主要可分為：用戶權(quán)限管理模塊，乘務(wù)計(jì)劃編制模塊，銘牌管理模塊，司機(jī)管理模塊，工具管理模塊，查閱統(tǒng)計(jì)模塊等。
(1)用戶管理模塊：為了保障系統(tǒng)的安全性，只有相關(guān)人員才有權(quán)使用系統(tǒng)，所以需要進(jìn)行用戶信息管理，包括用戶的系統(tǒng)登錄賬號(hào)和登錄密碼等信息管理。
(2)乘務(wù)計(jì)劃編制模塊：根據(jù)列車運(yùn)行圖、地鐵作業(yè)相關(guān)約束自動(dòng)生成乘務(wù)任務(wù)，再根據(jù)司機(jī)的狀態(tài)和輪班規(guī)則為每個(gè)司機(jī)安排乘務(wù)任務(wù)，最后將編制好的乘務(wù)計(jì)劃通過(guò)一定的方式下發(fā)給司機(jī)。
(3)銘牌管理模塊：通過(guò)銘牌了解司機(jī)的個(gè)人信息，同時(shí)，動(dòng)態(tài)地掌握司機(jī)的工作狀態(tài)，比如司機(jī)出退勤等狀態(tài)，通過(guò)司機(jī)銘牌的摘掛實(shí)現(xiàn)司機(jī)的請(qǐng)銷假管理等。
(4)司機(jī)管理模塊：對(duì)于司機(jī)的個(gè)人信息進(jìn)行管理，包括司機(jī)編號(hào)、職位、司機(jī)姓名、出生年月、司機(jī)的聯(lián)系方式以及司機(jī)所屬的機(jī)隊(duì)等。
(5)工具管理模塊：工具管理包括派班管理中涉及的工具基本信息管理，比如工具的型號(hào)、所屬的列車等信息。同時(shí)，司機(jī)出勤時(shí)需要借用工具，比如電臺(tái)、車鑰匙等，退勤時(shí)需要?dú)w還工具，借用、歸還工具都需要進(jìn)行登記管理。
(6)查詢統(tǒng)計(jì)管理：司機(jī)退勤后需要對(duì)于司機(jī)乘務(wù)相關(guān)的信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，包括司機(jī)駕駛時(shí)間、純駕駛里程和安全駕駛里程等，同時(shí)也可以對(duì)歷史乘務(wù)數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的透明和共享。
4系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)基于C#編程語(yǔ)言，采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)。
4.1乘務(wù)計(jì)劃編制
乘務(wù)計(jì)劃編制是派班管理系統(tǒng)中最重要的一個(gè)功能，是乘務(wù)派班管理一系列相互管理工作的起點(diǎn)，也是城市軌道交通運(yùn)輸生產(chǎn)的核心和關(guān)鍵。其主要包括兩個(gè)部分：乘務(wù)交路計(jì)劃和乘務(wù)輪班計(jì)劃。
4.1.1乘務(wù)交路計(jì)劃
乘務(wù)交路計(jì)劃是根據(jù)運(yùn)行圖和相關(guān)約束生成的乘務(wù)交路集合，每個(gè)乘務(wù)交路的具體信息包括交路中各任務(wù)段的起始、到達(dá)站的站名和時(shí)間等，一個(gè)交路就是一個(gè)乘務(wù)任務(wù)即一個(gè)司機(jī)一天的駕駛?cè)蝿?wù)，根據(jù)乘務(wù)交路集合中乘務(wù)交路的數(shù)量就可以確定擔(dān)任乘務(wù)任務(wù)所需要的司機(jī)數(shù)量。
要得到交路計(jì)劃，首先需要根據(jù)運(yùn)行圖和確定好的的司機(jī)可換乘地點(diǎn)將列車運(yùn)行任務(wù)劃分為司機(jī)需擔(dān)任的駕駛?cè)蝿?wù)段，記任務(wù)段集合V={vi|(no,r,tdi,tfi,ddi,dfi)}(i=1,2,…,n)，n為任務(wù)段數(shù)量;no為任務(wù)段編號(hào);r為任務(wù)段i所屬的車次號(hào);tdi為任務(wù)段i的開(kāi)始時(shí)間;tfi為任務(wù)段i的結(jié)束時(shí)間;ddi為任務(wù)段i的到站站名，dfi為任務(wù)段i的出發(fā)站站名，同時(shí)記乘務(wù)交路集合為S。
4.1.1.1交路計(jì)劃計(jì)算的約束條件
根據(jù)相關(guān)作業(yè)規(guī)則，系統(tǒng)主要考慮以下幾種約束條件：
(1)時(shí)間約束，時(shí)間約束主要包括司機(jī)在各班次(早班、白班、夜班)的出勤、退勤時(shí)間段，司機(jī)的就餐時(shí)間段，就餐最小時(shí)間，司機(jī)連續(xù)駕駛的最大時(shí)間，司機(jī)一天最大工作時(shí)間，司機(jī)換乘過(guò)程中最小休息時(shí)間，其中任務(wù)段的結(jié)束時(shí)間和開(kāi)始時(shí)間之差為司機(jī)在該任務(wù)段的駕駛時(shí)間，工作時(shí)間指司機(jī)退勤與出勤時(shí)間之差。
(2)地點(diǎn)約束，為了避免使司機(jī)在不同的地點(diǎn)換乘，增加了地點(diǎn)約束，即司機(jī)前一個(gè)值乘任務(wù)段的結(jié)束地點(diǎn)是下一個(gè)值乘任務(wù)段開(kāi)始的地點(diǎn)。
(3)任務(wù)覆蓋約束，即每個(gè)任務(wù)段只屬于一個(gè)乘務(wù)交路即只能被一個(gè)司機(jī)執(zhí)行。
4.1.1.2乘務(wù)交路計(jì)劃的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)
系統(tǒng)采用基于約束規(guī)則的啟發(fā)式搜索方法來(lái)求解交路集合，基于約束規(guī)則的啟發(fā)式搜索算法是指在狀態(tài)空間中按照相關(guān)約束條件進(jìn)行搜索，直至搜索到滿足條件的結(jié)果為止，乘務(wù)交路計(jì)劃編制搜索的狀態(tài)空間就是任務(wù)段集合，具體實(shí)現(xiàn)步驟如下所示：
Step1：根據(jù)列車運(yùn)行圖和換乘站信息，將列車運(yùn)營(yíng)計(jì)劃劃分為任務(wù)段，組成任務(wù)段集合V，并記錄集合中任務(wù)段數(shù)量n。
Stept2：以運(yùn)行計(jì)劃中各車次的所有任務(wù)段中開(kāi)始時(shí)間最早的任務(wù)段為交路的起始任務(wù)段，開(kāi)始搜索可以與該任務(wù)段接續(xù)的下一個(gè)任務(wù)段，滿足以下所有條件則可以接續(xù)，否則不可以接續(xù)，如果可以接續(xù)，則將任務(wù)段從任務(wù)段集合中刪除，待選任務(wù)段數(shù)量為：n-1。
(1)前一個(gè)任務(wù)段的到達(dá)地點(diǎn)與后一個(gè)將與之接續(xù)任務(wù)段的開(kāi)始地點(diǎn)相同。
(2)前一個(gè)任務(wù)段的結(jié)束時(shí)間與后一個(gè)將與之接續(xù)任務(wù)段的開(kāi)始時(shí)間之差最小并且應(yīng)該滿足司機(jī)的最小換乘休息時(shí)間，如果兩個(gè)接續(xù)的任務(wù)段所屬的車次相同且滿足約束(4)，則兩個(gè)任務(wù)段接續(xù)時(shí)不安排司機(jī)休息。
(3)如果前一個(gè)任務(wù)段的結(jié)束時(shí)間在司機(jī)就餐時(shí)間段內(nèi)，則可以安排就餐，并且就餐時(shí)間需要滿足司機(jī)的最小就餐時(shí)間。
(4)前一個(gè)任務(wù)段與下一個(gè)將要接續(xù)的任務(wù)段所屬的車次一樣時(shí)，屬于同一車次的所有連續(xù)任務(wù)段的總駕駛時(shí)間不大于司機(jī)的最大連續(xù)駕駛時(shí)間。
Step3：一直搜索滿足條件的任務(wù)段，并將滿足條件的任務(wù)段相接，直到不滿足下列條件后停止搜索，得到一個(gè)乘務(wù)交路，放入交路集合S中。
(1)已經(jīng)連接的所有任務(wù)段的總工作時(shí)間不大于司機(jī)最大工作時(shí)間。
(2)將要接續(xù)的任務(wù)段的結(jié)束時(shí)間不大于最晚退勤時(shí)間。
Step4：從剩余任務(wù)段中起始時(shí)間最早的任務(wù)段開(kāi)始，再依次進(jìn)行接續(xù)判斷，執(zhí)行Step2和Sep3，直到所有的任務(wù)段被組合完，即n-n=0，就得到最終的乘務(wù)交路集合S。
Step5：根據(jù)各交路的最早出發(fā)時(shí)間和規(guī)定的各班次出勤時(shí)間段約束，將交路劃分到各班次的交路集合中，最終完成乘務(wù)交路計(jì)劃。
以成都地鐵某線路運(yùn)行圖數(shù)據(jù)為算例，線路設(shè)置一個(gè)車輛段和兩個(gè)換乘站，相關(guān)約束參數(shù)設(shè)置為：早班出勤時(shí)間段5:00～7:30，退勤時(shí)間段10:00～11:30;白班出勤時(shí)間段9:00～12:00，退勤時(shí)間段15:00～19:00;夜班出勤時(shí)間段16:30～18:00，退勤時(shí)間段22:30～1:00;午餐時(shí)間段11:00～14:00，晚餐時(shí)間段16:30～19:30，最小就餐時(shí)間20min;最小換乘休息時(shí)間5min;最大連續(xù)駕駛時(shí)間1h;每天最大工作時(shí)間6h，運(yùn)用上述計(jì)算方法得到最終的交路計(jì)劃，表中，(餐)代表為司機(jī)安排就餐;交路具體內(nèi)容欄中，一行代表一個(gè)乘務(wù)任務(wù)段，一個(gè)交路編號(hào)所對(duì)應(yīng)的內(nèi)容就是一個(gè)司機(jī)需要擔(dān)任乘務(wù)任務(wù)。
4.1.2乘務(wù)輪班計(jì)劃
乘務(wù)交路計(jì)劃得到了乘務(wù)交路的集合，就需要安排司機(jī)擔(dān)當(dāng)具體的乘務(wù)交路。乘務(wù)輪班就是基于交路計(jì)劃結(jié)果，為司機(jī)提供具有可操作性的乘務(wù)輪班方案，將乘務(wù)任務(wù)安排給具體的司機(jī)。根據(jù)各班次交路數(shù)量安排司機(jī)組成一個(gè)機(jī)隊(duì)，每個(gè)機(jī)隊(duì)固定擔(dān)任某一班次的任務(wù)，而每天需要進(jìn)行機(jī)隊(duì)間的任務(wù)輪班。乘務(wù)輪班主要包括輪班模式的確定和輪班計(jì)劃的生成，常用的輪班模式主要包括三班二運(yùn)轉(zhuǎn)、四班二運(yùn)轉(zhuǎn)、四班三運(yùn)轉(zhuǎn)和五班三運(yùn)轉(zhuǎn)，本系統(tǒng)采用的輪班模式為四班三運(yùn)轉(zhuǎn)，即早班、白班、晚班、休息，就需要安排4個(gè)機(jī)隊(duì)，例如某機(jī)隊(duì)今天為早班任務(wù)，明天就擔(dān)任白班任務(wù)，以此類推循環(huán)執(zhí)行。而輪班計(jì)劃則采用單一循環(huán)的方式生成，即司機(jī)循環(huán)執(zhí)行某班次中乘務(wù)任務(wù)，例如，在輪班模式下，某司機(jī)所在機(jī)隊(duì)今天執(zhí)行白班任務(wù)，該司機(jī)今天執(zhí)行白班中編號(hào)為1的交路任務(wù)，下次輪班到該機(jī)隊(duì)再執(zhí)行白班任務(wù)時(shí)，該司機(jī)就執(zhí)行白班中編號(hào)為2的交路任務(wù)，以此類推循環(huán)執(zhí)行。
通過(guò)對(duì)交路計(jì)算和輪班的生成便得到了乘務(wù)計(jì)劃，系統(tǒng)根據(jù)得到的乘務(wù)計(jì)劃自動(dòng)匹配司機(jī)執(zhí)行乘務(wù)任務(wù)，從而生成各司機(jī)的乘務(wù)計(jì)劃。
4.1.3乘務(wù)計(jì)劃下發(fā)
乘務(wù)計(jì)劃下發(fā)是將編制好的乘務(wù)計(jì)劃，下發(fā)給對(duì)應(yīng)的司機(jī)。傳統(tǒng)的乘務(wù)計(jì)劃下發(fā)完全依靠人工將全部乘務(wù)計(jì)劃以郵件等方式下發(fā)給司機(jī)，司機(jī)需要在眾多乘務(wù)計(jì)劃中尋找自己的出乘計(jì)劃。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了微信通信接口，將每個(gè)司機(jī)的乘務(wù)計(jì)劃通過(guò)微信下發(fā)給對(duì)應(yīng)的司機(jī)，而與該司機(jī)不相關(guān)的計(jì)劃則不向其下發(fā)，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)記錄司乘接收任務(wù)的確認(rèn)回執(zhí)信息。
4.2銘牌管理
系統(tǒng)為每位司機(jī)制作一個(gè)銘牌，銘牌主要用于查看司機(jī)的基本信息以及了解司機(jī)動(dòng)態(tài)的工作狀態(tài)。當(dāng)司機(jī)需要請(qǐng)銷假時(shí)，則將司機(jī)銘牌從司機(jī)運(yùn)用計(jì)劃列表中摘除或掛上，同時(shí)可以通過(guò)銘牌查看司機(jī)的乘務(wù)任務(wù)。當(dāng)司機(jī)出勤、退勤后相應(yīng)的銘牌會(huì)給與狀態(tài)顯示。
4.3工具管理
工具管理是采用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行工具的基本信息管理，為了管理方便，為每個(gè)工具制作并貼上條形碼條，并且在數(shù)據(jù)庫(kù)的相應(yīng)工具后面記錄其條形碼以作為工具區(qū)分的信息。當(dāng)司機(jī)出勤和退勤時(shí)只需要用條形碼掃描槍掃描工具上的條形碼，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)條形碼自動(dòng)在數(shù)據(jù)庫(kù)中查找工具信息，在系統(tǒng)中自動(dòng)完成工具借用、退還相關(guān)信息的登記，從而解決傳統(tǒng)的人工紙制登記作業(yè)效率低的問(wèn)題。
4.4其他功能的實(shí)現(xiàn)
用戶管理和司機(jī)管理都采用數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行，數(shù)據(jù)庫(kù)中設(shè)計(jì)了相關(guān)信息記錄數(shù)據(jù)表，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)管理接口來(lái)完成用戶、司機(jī)基本信息的錄入和刪除。
查詢統(tǒng)計(jì)模塊主要是根據(jù)司機(jī)的出乘情況，以司機(jī)乘務(wù)任務(wù)的任務(wù)段信息為基礎(chǔ)，系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算司機(jī)的駕駛時(shí)間等信息，同時(shí)生成相關(guān)日志記錄在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并完成相關(guān)信息的統(tǒng)計(jì)，生成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。同時(shí)供用戶查詢相關(guān)信息，如司機(jī)的駕駛時(shí)間等數(shù)據(jù)以及工具的借用情況等信息，實(shí)現(xiàn)信息的共享。
5結(jié)束語(yǔ)
乘務(wù)派班管理系統(tǒng)是根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際調(diào)研后研發(fā)的一個(gè)基于計(jì)算機(jī)的高效、簡(jiǎn)便的管理系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)測(cè)試表明，該系統(tǒng)能夠較好地滿足乘務(wù)派班管理作業(yè)。系統(tǒng)采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行乘務(wù)派班工作的管理,避免傳統(tǒng)人工管理作業(yè)方式所存在的工作效率低下、人員勞動(dòng)強(qiáng)度大等缺點(diǎn)。系統(tǒng)將在城市軌道交通乘務(wù)運(yùn)輸管理中發(fā)揮重要作用。
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