導(dǎo)語：鐵路乘務(wù)排班管理系統(tǒng)研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：高速乘務(wù)排班管理系統(tǒng)的構(gòu)建一直以來都是高鐵客運(yùn)調(diào)度的核心內(nèi)容。隨著“雙循環(huán)”新發(fā)展格局的逐步構(gòu)建，以及我國(guó)高速鐵路路網(wǎng)的逐步擴(kuò)張和客運(yùn)量的逐年增加，給動(dòng)車組運(yùn)用、乘務(wù)計(jì)劃的編制等過程造成了很大的難度。針對(duì)傳統(tǒng)鐵路客運(yùn)排班及管理存在的不足,為提高我國(guó)高鐵乘務(wù)員的管理水平，更好地為廣大旅客服務(wù)，以計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)為輔助手段，針對(duì)高速鐵路乘務(wù)排班計(jì)劃的編制現(xiàn)狀，通過采用蟻群算法對(duì)高鐵乘務(wù)計(jì)劃編制問題進(jìn)行分析優(yōu)化，探討設(shè)計(jì)高速乘務(wù)排班管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)旅客乘務(wù)計(jì)劃、工時(shí)統(tǒng)計(jì)、工時(shí)強(qiáng)度自動(dòng)顯示等功能，為加強(qiáng)高速列車乘務(wù)人員的管理，提高高速列車乘務(wù)人員的信息化管理水平。

關(guān)鍵詞：新發(fā)展格局；乘務(wù)計(jì)劃；系統(tǒng)設(shè)計(jì)

隨著我國(guó)“八縱八橫”高速鐵路運(yùn)輸通道和城際快速運(yùn)輸系統(tǒng)的建成，標(biāo)識(shí)著我國(guó)高速鐵路成功步入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)時(shí)代。統(tǒng)籌推進(jìn)現(xiàn)代流通體系建設(shè)，為構(gòu)建2020年中國(guó)提出的構(gòu)建國(guó)內(nèi)國(guó)際“雙循環(huán)”發(fā)展新格局提供有力支撐[1]。但相較于在高速動(dòng)車組、高鐵線路等“硬件”設(shè)施方面所取得的成果，高鐵動(dòng)車組運(yùn)用管理、高鐵乘計(jì)劃管理“軟件”方面尚未形成相對(duì)成熟的理論與方法，新增運(yùn)用的動(dòng)車組規(guī)模也變大，給動(dòng)車組運(yùn)用、乘務(wù)計(jì)劃的編制等過程造成了很大的難度[2]。因此高鐵乘務(wù)人員要適應(yīng)新形勢(shì)，必須進(jìn)一步重視信息化、自動(dòng)化，提高人員規(guī)劃效率，一定要充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，優(yōu)化乘務(wù)人員資源配置，降低運(yùn)營(yíng)成本[3]。同時(shí)提高新格局下高速客運(yùn)列車運(yùn)行計(jì)劃的信息化水平是必然趨勢(shì)，因此，對(duì)乘務(wù)編制計(jì)劃的信息化給予必要的探索研究。本文在新格局下高鐵高速動(dòng)車組、高鐵線路等“硬件”設(shè)施方面基本完善的情形下，充分借助于當(dāng)前計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)分析技術(shù)，主要針對(duì)高鐵“軟件”方面存在的問題，尤其是高鐵乘計(jì)劃編制方面的問題，充分考慮鐵路乘務(wù)調(diào)度計(jì)劃的安排和資源短缺情況，通過蟻群算法對(duì)高鐵乘務(wù)計(jì)劃編制問題進(jìn)行分析優(yōu)化，探討設(shè)計(jì)高速乘務(wù)排班管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)旅客乘務(wù)計(jì)劃、工時(shí)統(tǒng)計(jì)、工時(shí)強(qiáng)度自動(dòng)顯示等功能，從而可有效加強(qiáng)高速列車乘務(wù)人員的管理，優(yōu)化其組織結(jié)構(gòu)，以及準(zhǔn)確統(tǒng)計(jì)乘務(wù)人員人數(shù)提供了有效的平臺(tái)，以改善高速客運(yùn)的服務(wù)。

1乘務(wù)計(jì)劃編制問題概述

1.1乘務(wù)計(jì)劃編制問題描述

乘務(wù)計(jì)劃優(yōu)化的一個(gè)重要指標(biāo)是用最少的調(diào)度員人數(shù)完成領(lǐng)導(dǎo)層分配的任務(wù)。編制列車乘務(wù)銜接計(jì)劃的主要步驟如下：（1）列車運(yùn)行信息的收集。按照列車運(yùn)行圖和機(jī)車運(yùn)行路線圖，計(jì)算出列車車次、始發(fā)站、到達(dá)站和動(dòng)車組在乘務(wù)基地所在車站和換乘車站的停站時(shí)間。（2）選擇中轉(zhuǎn)站。以列車運(yùn)行圖資料為依據(jù)，研究對(duì)象為單線運(yùn)行，然后對(duì)車站類型進(jìn)行劃分，即有換乘條件的乘務(wù)基地站，有換乘條件的非乘務(wù)基站所在的車站和無換乘條件的非乘務(wù)基地站。（3）設(shè)立可行的乘務(wù)大區(qū)段。乘務(wù)人員在大型單元間完成值班任務(wù)的過程，是從乘務(wù)基地，到轉(zhuǎn)運(yùn)單元所在站，經(jīng)過一定的休息時(shí)間后返回乘務(wù)基地的過程。（4）根據(jù)單元連續(xù)原則，幾個(gè)可操作運(yùn)行的單元段組成單元段過渡線，覆蓋整個(gè)乘務(wù)交路[4]。

1.2乘務(wù)交路計(jì)劃時(shí)空規(guī)則

（1）時(shí)序規(guī)則。連續(xù)的兩個(gè)乘務(wù)區(qū)段必須是時(shí)間連續(xù)的，即前一乘務(wù)組的到達(dá)時(shí)間必須嚴(yán)格早于下一乘務(wù)區(qū)段的出發(fā)時(shí)間。（2）空間繼承的規(guī)則。乘務(wù)區(qū)段之間必須保持空間連續(xù)性，即前一乘務(wù)區(qū)段的到達(dá)站必須是下一乘務(wù)區(qū)段的到達(dá)站，以確保所有乘務(wù)區(qū)段都能到達(dá)。

1.3乘務(wù)交路的優(yōu)化算法算法

MTSP（多旅行商問題）問題是一個(gè)難問題，通常采用線性規(guī)劃法、分支定界法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法進(jìn)行求解。但是，由于高速鐵路規(guī)模的不斷擴(kuò)大，造成了組合爆炸的情況，精確算法難以求解，啟發(fā)式算法在蟻群基本算法中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)：蟻群基本算法多通過一條特定路徑，收集的信息素越多，信息素交叉就越少。第二，根據(jù)與信息素相關(guān)的傳播概率，計(jì)算選擇地點(diǎn)的傳播概率[5]。本文在MTSP的基礎(chǔ)上采用蟻群搜索效率和蟻群多樣性，采用蟻群算法對(duì)乘務(wù)員路徑進(jìn)行了優(yōu)化，并給出了相應(yīng)的算法設(shè)計(jì)步驟。（1）產(chǎn)生解構(gòu)圖。（2）解構(gòu)空間。設(shè)到達(dá)站最多的一段是D，D=0表示到達(dá)站是乘務(wù)基地所在的站，否則D=1。當(dāng)乘員交路滿足C·D=0時(shí)，乘員交路滿足時(shí)空限制。另外，蟻群不斷地尋找，直到達(dá)到了C·D=0。在解空間的構(gòu)建中，通過螞蟻重復(fù)此過程來完成。在螞蟻成員遍歷區(qū)域節(jié)點(diǎn)時(shí)，通過算法完成構(gòu)造解空間。（3）初始化及更新信息素。設(shè)全路徑信息素濃度為ij，螞蟻i在節(jié)點(diǎn)j時(shí)的信息素濃度用ij表示，其中路徑和節(jié)點(diǎn)的信息素初始濃度設(shè)定如下（1）在式（1）中，設(shè)定互異乘務(wù)各站位節(jié)點(diǎn)間的連續(xù)頻率A乘務(wù)參與設(shè)計(jì)的結(jié)點(diǎn)和路徑的優(yōu)選，與信息素濃度成比例。對(duì)每個(gè)路徑和節(jié)點(diǎn)，在每次優(yōu)化之后，都將信息素更新值設(shè)置為：（2）在該過程中，螞蟻在飛行階段以轉(zhuǎn)移概率（公式（4））繼續(xù)下一個(gè)飛行階段節(jié)點(diǎn)j。乘員區(qū)域節(jié)點(diǎn)越靠近目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，可連續(xù)預(yù)測(cè)的越大。隨著迭代次數(shù)的增加，設(shè)定的最大迭代次數(shù)為NCmax。（5）終止策略。蟻群搜索了幾次之后，當(dāng)nc+1的值無限接近的nc值時(shí)，找到的解就基本不會(huì)再變了，并且所有的乘務(wù)段都會(huì)被遍歷，算法終止。

2高速乘務(wù)排班管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

基于前面對(duì)高鐵乘務(wù)排班計(jì)劃編制問題進(jìn)行分析探討，通過常見的乘務(wù)排班計(jì)劃編制模型[6]，對(duì)乘務(wù)排班問題進(jìn)行了描述并分析，根據(jù)蟻群算法的特性，采用蟻群算法對(duì)乘務(wù)員路徑進(jìn)行了優(yōu)化?；谝陨系姆治觯疚尼槍?duì)MTSP問題是一個(gè)NP難問題，系統(tǒng)通過對(duì)接已有的乘務(wù)管理系統(tǒng)，乘務(wù)排班管理系統(tǒng)針對(duì)雙循環(huán)新格局下我國(guó)高鐵客運(yùn)的特點(diǎn)，根據(jù)情況計(jì)算各乘務(wù)的實(shí)際工作時(shí)間，可以自動(dòng)編制乘務(wù)計(jì)劃、自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析等方面的功能。充分借鑒計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用由知識(shí)庫(kù)、信息處理器和計(jì)算機(jī)三部分組成，乘務(wù)排班管理系統(tǒng)采用B/S結(jié)構(gòu)，能夠有效地配套鐵路系統(tǒng)中的分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用[7-8]，從而能夠?qū)崿F(xiàn)“一鍵式”編出乘務(wù)排班、出勤、備班、乘務(wù)工具、工時(shí)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)以及基礎(chǔ)信息管理等功能。具體的結(jié)構(gòu)見圖1。圖1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1數(shù)據(jù)層

數(shù)據(jù)層類似于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的知識(shí)庫(kù)，主要負(fù)責(zé)提供系統(tǒng)所需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)更新人員數(shù)據(jù)、動(dòng)車組運(yùn)用計(jì)劃中的交路數(shù)據(jù)、列車運(yùn)行時(shí)刻等，及時(shí)為系統(tǒng)的其他功能層提供所需的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

2.2業(yè)務(wù)層

業(yè)務(wù)層主要實(shí)現(xiàn)乘務(wù)排班管理以及自動(dòng)調(diào)整等模塊功能，根據(jù)實(shí)際情況負(fù)責(zé)對(duì)鐵路乘務(wù)排班計(jì)劃進(jìn)行編制與實(shí)時(shí)調(diào)整，并將準(zhǔn)確數(shù)據(jù)反饋給數(shù)據(jù)層進(jìn)行儲(chǔ)存，并根據(jù)用戶的要求提供給用戶層。（1）乘務(wù)計(jì)劃中的交路編制分析。根據(jù)上文對(duì)高速動(dòng)車組乘務(wù)計(jì)劃編制的問題分析，以相鄰乘務(wù)人員之間的接續(xù)時(shí)間最短、乘務(wù)人員交路數(shù)最少為優(yōu)化目標(biāo)，并滿足乘務(wù)人員相關(guān)的作息時(shí)間要求，建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型同時(shí)用求解的蟻群算法來編制高鐵動(dòng)車組乘務(wù)計(jì)劃，此部分的內(nèi)容可參見文獻(xiàn)[9]。根據(jù)各乘務(wù)區(qū)段以及各乘務(wù)組的規(guī)則，一個(gè)乘務(wù)交路一般情況下是由1對(duì)“往返”的乘務(wù)區(qū)段組成，在此過程中包含1次間休。（2）乘務(wù)計(jì)劃的編制分析。根據(jù)上文對(duì)乘務(wù)排班計(jì)劃編制的復(fù)雜旅行商問題分析，在乘務(wù)排班計(jì)劃編制階段，以相鄰乘務(wù)人員之間的接續(xù)時(shí)間最短、乘務(wù)人員交路數(shù)最少為優(yōu)化目標(biāo)，并乘務(wù)人員相關(guān)的作息時(shí)間要求，構(gòu)建了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型及用于求解的蟻群算法。算法設(shè)定為當(dāng)達(dá)到優(yōu)化目標(biāo)值時(shí)，乘務(wù)人員交路數(shù)最少者優(yōu)先。系統(tǒng)從而可以快速編制出多個(gè)優(yōu)化方案比選，可通過單擊“另存為”按鈕實(shí)現(xiàn)，并以Excel格式輸出編制結(jié)果，可便于日后查看和比選。（3）自動(dòng)調(diào)整。乘務(wù)排班管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)直接來源員工簽到數(shù)據(jù)，完全可以實(shí)時(shí)獲取員工的簽到、退勤信息，并且根據(jù)人員簽到信息自動(dòng)調(diào)整乘務(wù)排班計(jì)劃，并自動(dòng)計(jì)算乘務(wù)員的工時(shí)。當(dāng)在系統(tǒng)自動(dòng)排班結(jié)果不能滿足鐵路實(shí)際需要時(shí)，系統(tǒng)會(huì)彈框提示人工來進(jìn)行調(diào)整來優(yōu)化。同時(shí)該系統(tǒng)可以利用指紋或面部識(shí)別技術(shù)，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率以及安全性，該方法克服了實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中人工記錄過程中造成的主觀誤差，相應(yīng)提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3用戶層

用戶層主要實(shí)現(xiàn)乘務(wù)排班基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、工時(shí)數(shù)據(jù)以及乘務(wù)排班結(jié)果的實(shí)時(shí)顯示、輸入與輸出，并可供人員對(duì)基礎(chǔ)信息、工時(shí)數(shù)據(jù)、排班計(jì)劃進(jìn)行核對(duì)、管理和調(diào)整。

3系統(tǒng)功能模塊

高速乘務(wù)排班管理系統(tǒng)主要包括排班計(jì)劃管理、出勤管理、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、審核管理、統(tǒng)計(jì)管理等主要功能模塊[10]。

3.1排班管理

排班計(jì)劃管理功能中，通過出乘點(diǎn)名簽到系統(tǒng)，通過基本的乘務(wù)交路計(jì)劃自動(dòng)生成每日的乘務(wù)排班計(jì)劃，通過乘務(wù)員請(qǐng)假、超出工時(shí)等信息可以實(shí)現(xiàn)乘務(wù)員工時(shí)數(shù)據(jù)的自動(dòng)收集以及實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)更新。系統(tǒng)在數(shù)據(jù)運(yùn)行過程中，以車隊(duì)信息和線路信息為基礎(chǔ)，需要根據(jù)實(shí)際乘務(wù)員人員的信息和服務(wù)交路的變化、乘務(wù)員開始服務(wù)出發(fā)地點(diǎn)和服務(wù)時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行規(guī)劃。常見影響乘務(wù)服務(wù)時(shí)間的因素有：區(qū)間運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、發(fā)車時(shí)間、到達(dá)時(shí)間、返程時(shí)間、中間接續(xù)等候時(shí)間等。鐵路工作人員一般只需輸入以上信息，就能自動(dòng)準(zhǔn)確計(jì)算處每個(gè)乘務(wù)交路的實(shí)際運(yùn)行服務(wù)時(shí)間，實(shí)際運(yùn)行服務(wù)時(shí)間與鐵路公司批準(zhǔn)的班次時(shí)間一致，并與鐵路公司批準(zhǔn)的乘務(wù)月工時(shí)174h＋5%進(jìn)行相比較，以對(duì)實(shí)際運(yùn)行班次進(jìn)行調(diào)整乘務(wù)人員。

3.2出勤管理

3.2.1正常出勤乘務(wù)排班完成后，管理人員會(huì)對(duì)操作終端進(jìn)行檢查，并根據(jù)實(shí)際運(yùn)行交路的臨時(shí)加班、病假等情況進(jìn)行調(diào)整，以確保實(shí)際服務(wù)列表中的個(gè)人信息與實(shí)際出勤信息一致。3.2.2備班出勤管理系統(tǒng)使用班內(nèi)備班小組的功能，可以進(jìn)行增加或者是刪除備班小組人員，以確保其與實(shí)際班內(nèi)備班小組相匹配。

3.3基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是指與動(dòng)車組司機(jī)、乘務(wù)員履歷、乘務(wù)規(guī)則、列車時(shí)刻表動(dòng)車組乘務(wù)組作息時(shí)間相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。輸入系統(tǒng)后除特殊情況外，一般不做修改，主要作為編制乘務(wù)交路的限制條件。

3.4審核管理

本管理系統(tǒng)提供審核管理功能，管理人員在班前、班中、班后必須在管理界面審核檢查才能生效完成。以保證乘務(wù)人員、列車運(yùn)行交路安排合理，作業(yè)正確，乘務(wù)時(shí)間計(jì)算準(zhǔn)確。

3.5統(tǒng)計(jì)管理

該模塊根據(jù)每個(gè)乘務(wù)人員的實(shí)際出勤情況以及出勤次數(shù)，對(duì)每個(gè)乘務(wù)人員的實(shí)際服務(wù)時(shí)間進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。具有乘務(wù)員月工時(shí)統(tǒng)計(jì)與分析、乘務(wù)員勞動(dòng)實(shí)績(jī)統(tǒng)計(jì)、排班計(jì)劃兌現(xiàn)率評(píng)價(jià)等功能，系統(tǒng)能夠?qū)⑴虐嘤?jì)劃的各項(xiàng)指標(biāo)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出來，進(jìn)而可以評(píng)價(jià)乘務(wù)計(jì)劃的編制質(zhì)量，對(duì)后續(xù)排班計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整。

4結(jié)語

“雙循環(huán)”新發(fā)展格局下的高鐵乘務(wù)服務(wù)管理，應(yīng)當(dāng)要適應(yīng)新發(fā)展格局，必須進(jìn)一步重視乘務(wù)計(jì)劃編制的信息化、自動(dòng)化，提高人員規(guī)劃效率，優(yōu)化乘務(wù)人員資源配置，降低乘務(wù)人員運(yùn)營(yíng)成本以及車輛運(yùn)用成本，為旅客運(yùn)輸提供更舒適的出行方式。本文采用蟻群算法對(duì)高鐵乘務(wù)計(jì)劃編制問題進(jìn)行分析優(yōu)化，根據(jù)列車運(yùn)行圖，要將各班次劃分為若干執(zhí)行班次，將乘務(wù)任務(wù)按工作強(qiáng)度分配，制定出乘務(wù)時(shí)長(zhǎng)最短和“用戶體驗(yàn)”最好的乘務(wù)調(diào)度。實(shí)現(xiàn)了能夠快速編制和實(shí)時(shí)調(diào)整乘務(wù)排班計(jì)劃的系統(tǒng)開發(fā)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)“一鍵式”編出排班、出勤、備班、工時(shí)管理等功能，從而可以顯著提高高速列車乘務(wù)人員的信息化管理水平，可以降低運(yùn)行成本，提高乘務(wù)效率。

作者：張園園 張睿 單位：西安交通工程學(xué)院 陜西國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院