CN116633977A - 适用于胶轮地面制式的车辆综合调度*** - Google Patents

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吴正中
张辉
徐晓龙
林彦君
刘笑
汪永刚
王晓东
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Abstract

本申请公开了一种适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***，包括：中心云，用于进行车辆的班次查询、车辆的线路运营、车辆司机的全域全流程智能管理、车辆调度以及对接外部公交***；智能边缘控制一体机，通过三层环形冗余网络与中心云连接，用于实现对站台设备和线路沿线设备的接口汇聚和数据交互；无线接入设备，与中心云连接，用于进行数据的无线传输；多个车载设备，部署在轨道列车和公交车辆上，通过无线接入设备连接至中心云，用于实现与中心云的互联互通和数据传输，并通过无线网络与环网上的智能边缘控制一体机实现互联互通和数据传输。本申请解决相关技术中的调度***架构与低运量轨道交通新模式不匹配的技术问题。

Description

适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***
技术领域
本申请涉及交通领域，具体而言，涉及一种适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***。
背景技术
随着地铁的发展，陆续开始探讨并规划低运量轨道交通新模式，其中，针对低运量胶轮地面制式，因其具备投资更低、建设更快、审批更容易等特点，受到行业内的广泛关注。因此，打造真正适用于低运量胶轮地面制式运营场景的车辆综合调度***，对线路的正常运营起到十分重要的作用，对助力城市轨道交通多层次多制式的协同发展，具有十分重要的意义。
现有***，多数在地铁***上做减法，大部分***采用集中式计算方式，车辆调度相关的核心功能多采用一级管理，当相关服务出现异常时，核心功能不具备业务降级能力。针对地面胶轮车辆运营场景，不能与城市公交实现路权共享和融合调度，无法真正成为城市大运量制式的补充。因此，无论从***架构方还是业务功能方面，现有技术方案均无法很好的适配实际需求，从而限制了相关领域的发展。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施例提供了一种适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***，以至少解决相关技术中的调度***架构与低运量轨道交通新模式不匹配的技术问题。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***，包括：中心云，所述中心云用于进行车辆的班次查询、车辆的线路运营、车辆司机的全域全流程智能管理、车辆调度以及对接外部公交***；智能边缘控制一体机，所述智能边缘控制一体机通过三层环形冗余网络与所述中心云连接，用于实现对站台设备和线路沿线设备的接口汇聚和数据交互；无线接入设备，所述无线接入设备与所述中心云连接，所述无线接入设备用于进行数据的无线传输；多个车载设备，所述车载设备部署在轨道列车和公交车辆上，通过所述无线接入设备连接至所述中心云，用于实现与所述中心云的互联互通和数据传输，并通过无线网络与环网上的所述智能边缘控制一体机实现互联互通和数据传输。
可选地，所述轨道列车为胶轮地面制式车辆，所述胶轮地面制式车辆采用双车载设备通讯，所述胶轮地面制式车辆具有两个激活端，以实现双端驾驶；所述公交车辆为城市公交车辆或BRT车辆，所述公交车辆采用单车载设备通讯；所述车载设备采用主备冗余通讯机制，通过主链路与所述中心云连接，通过备链路与站台边缘侧的所述智能边缘控制一体机连接。
可选地，所述智能边缘控制一体机作为边缘计算节点部署在车辆站台内，所述边缘计算节点的类型分为边缘常规业务节点和边缘管理节点这两种类型；所述边缘常规业务节点用于实现对站台设备和线路沿线设备的接口汇聚和数据交互、并负责站台侧联动业务的处理；所述边缘管理节点具备所述边缘常规业务节点的功能，所述边缘管理节点通过传输环网、经无线网络与所述车载设备实现设备通信和数据交互，用于承接异常情况下所述中心云的业务降级功能，保障调度***的核心功能的正常运行。
可选地，针对采用单车载设备通讯的车辆：根据车辆在线路区段平面坐标 系中的位置PRT(xt,yt)和车辆行驶前方路口的优先请求标志位在所述线路区段平面坐 标系中的位置PREQ(xr,yr)，确定车辆与前方路口的优先请求标志位之间的距离为DTI：，在距离小于等于距离阈值的情况下，向路口控制器发送优 先请求指令，以触发路口优先请求操作；根据车辆在线路区段平面坐标系中的位置PRT(xt, yt)和车辆的前方通过路口的优先出清标志位在所述线路区段平面坐标系中的位置PVOID (xv,yv)，确定车辆驶离优先出清标志位的距离DOUT：；在距离大于等于车辆长度SVL且大于等于的情况下，向路口控制器发送优先出清指令，以 触发路口优先出清操作。
可选地，针对采用双车载设备通讯的车辆：根据车辆在线路区段平面坐标系 中的位置PRT(xt,yt)和车辆行驶前方路口的优先请求标志位在所述线路区段平面坐 标系中的位置PREQ(xr,yr)，确定车辆与前方路口的优先请求标志位之间的距离为DTI：；若车辆激活端一侧的车载设备通讯正常，则在距离小于等 于距离阈值的情况下，向路口控制器发送优先请求指令，以触发路口优先请求操作；若车辆 激活端一侧的车载设备通讯异常，则在距离小于等于所述距离阈值的情况下，向 路口控制器发送优先请求指令，以触发路口优先请求操作，其中，为车辆长度；根据车辆 在线路区段平面坐标系中的位置PRT(xt,yt)和车辆的前方通过路口的优先出清标志位在所 述线路区段平面坐标系中的位置PVOID(xv,yv)，确定车辆驶离优先出清标志位的距离DOUT：；若车辆激活端一侧的车载设备通讯正常，则在距离大于 等于车辆长度SVL且大于等于的情况下，向路口控制器发送优先出清指令，以触发路口 优先出清操作；若车辆激活端一侧的车载设备通讯异常，则在距离大于等于0且大于 等于的情况下，向路口控制器发送优先出清指令，以触发路口优先出清操作。
可选地，所述中心云上部署有实时数据采集服务、历史数据采集服务、时刻表班次调度服务、信号***数据服务以及Kafka集群服务；所述边缘管理节点上部署有信号***数据服务。
可选地，所述中心云和所述边缘管理节点上的信号***数据服务用于通过云边两级部署的方式实现降级不降服务；所述中心云和所述边缘管理节点上的信号***数据服务用于实现与车载设备的数据通信、车辆定位坐标转换、路口优先联动触发计算、车门联动触发计算以及报站联动触发计算；所述中心云和所述边缘管理节点上的信号***数据服务通过Modbus TCP协议将不同类型车辆的实时数据统一发送至所述实时数据采集服务，以便于所述实时数据采集服务为车辆调度客户端的正线列车跟踪、GIS跟踪以及运行图绘制功能提供实时数据基础，所述实时数据采集服务基于OPC UA通讯机制，将车辆数据传输至所述历史数据采集服务，以便于所述历史数据采集服务为线路回放、班次运营统计功能提供数据基础。
可选地，所述中心云和所述边缘管理节点采用keepalived实现云边两级各自的信号***数据服务的冗余容灾设计。
可选地，所述中心云上的信号***数据服务与所述边缘管理节点上的信号***数据服务通过Kafka专属topic消息通道及时获取时刻表变更消息，并通过微服务接口准确获取变更后的具体班次信息，同时将变更后的班次信息及时下发给车载设备，以实现数据同步。
可选地，在中心模式下，通过所述中心云进行通讯监测和业务管理。
可选地，在降级模式下，通过所述边缘管理节点进行通讯监测和业务管理。
应用本发明的技术方案，适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***包括：中心云，用于进行车辆的班次查询、车辆的线路运营、车辆司机的全域全流程智能管理、车辆调度以及对接外部公交***；智能边缘控制一体机，通过三层环形冗余网络与中心云连接，用于实现对站台设备和线路沿线设备的接口汇聚和数据交互；无线接入设备，与中心云连接，用于进行数据的无线传输；多个车载设备，部署在轨道列车和公交车辆上，通过无线接入设备连接至中心云，用于实现与中心云的互联互通和数据传输，并通过无线网络与环网上的智能边缘控制一体机实现互联互通和数据传输。本申请解决相关技术中的调度***架构与低运量轨道交通新模式不匹配的技术问题。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***的示意图；
图2示出了根据本发明的路口优先业务处理方案的示意图；
图3示出了根据本发明的***硬件结构方案的示意图；
图4示出了根据本发明的***软件结构方案的示意图；
图5示出了根据本发明的***软件结构方案的示意图；
图6示出了根据本发明的***软件结构方案的示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、***、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
目前的低运量胶轮路面制式的车辆综合调度***，多数在地铁***上做减法。大部分***采用集中式计算方式，车辆调度相关的核心功能多采用一级管理，当相关服务出现异常时，核心功能不具备业务降级能力，从而影响整套***的稳定运行以及调度员的调度监盘工作。此外，现有***不能与城市公交实现路权共享和融合调度，无法真正成为城市大运量制式的补充。
针对现有技术或者方案的不足之处，本方案通过***架构创新，提供了一种全新的、适用于低运量胶轮地面制式的车辆综合调度方案，以至少解决相关技术中的调度***架构与低运量轨道交通新模式不匹配的技术问题。如图1所示，本申请的适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***具体包括：
中心云11，所述中心云用于进行车辆的班次查询、车辆的线路运营、车辆司机的全域全流程智能管理、车辆调度以及对接外部公交***；
智能边缘控制一体机12，所述智能边缘控制一体机通过三层环形冗余网络与所述中心云连接，用于实现对站台设备和线路沿线设备的接口汇聚和数据交互；
无线接入设备13，所述无线接入设备与所述中心云连接，所述无线接入设备用于进行数据的无线传输；
多个车载设备14，所述车载设备部署在轨道列车和公交车辆上，通过所述无线接入设备连接至所述中心云，用于实现与所述中心云的互联互通和数据传输，并通过无线网络与环网上的所述智能边缘控制一体机实现互联互通和数据传输。
本申请的技术方案中，通过***架构创新，采用云边协同框架、统筹设计车辆综合调度***的核心功能和接口方式，使得车辆综合调度***的核心业务（如车载数据交互、车辆跟踪、路口优先、班次调度等）具备云边二级管理能力，从而实现中心服务出现异常时、核心业务功能降级不降服务，综合提升车辆综合调度***的鲁棒性，最大程度保证线路正常运营，也为调度员高效完成日常调度工作提供可靠保障。
同时，针对地面胶轮车辆线路的运营场景，从提升运营组织效率和廊道利用效率的角度出发，本***具备“轨道列车+公交车辆”混合编组能力，既满足轨道交通安全，高效，准点的同时，又能结合公交***的灵活调用，助力轨道交通与城市公交的融合与协同。
本申请的技术方案，基于全新云边协同架构，针对低运量地面胶轮制式车辆调度***的核心业务功能，采用云边二级管理，综合提升报站***的鲁棒性。此外，为了提升廊道利用效率，本***从车辆管理、时刻表编制、车载数据通信、路口优先业务联动、站台报站联动等方面，实现“轨道列车+公交车辆”统筹处理，真正实现“轨道列车+公交车辆”的统一、融合调度。
为了打造真正适用于低运量胶轮路面制式运营场景的车辆综合调度***，避免简单的在地铁调度***上做减法，从而导致***架构或者运营场景不适配的情况，本***采用云边协同架构，在中心及边缘侧两级分别部署信号***数据服务，实现核心业务的二级管理，并采用keepalived实现云边两级各自的信号***数据服务的冗余容灾设计，从而保障车辆综合调度***核心业务功能（如车载数据交互、车辆跟踪、路口优先、班次调度等）实现降级不降服务，综合提升车辆综合调度***的鲁棒性，最大程度保证线路正常运营，也为调度员高效完成日常调度工作提供可靠保障。
同时，***通过构建统一、专属、共享kafka专属topic消息通道，中心和边缘侧信号***数据服务通过该消息通道，及时获取时刻表变更消息，并通过微服务接口准确获取变更后的具体班次信息，同时将变更后的班次信息及时下发给车载设备，从而实现数据同步。
此外，针对地面胶轮车辆线路的运营场景，为了提升运营组织效率和廊道利用效率，本***从车辆管理、时刻表编制、车载数据通信、路口优先业务联动、站台报站联动等方面，实现“轨道列车+公交车辆”统筹处理，真正实现“轨道列车+公交车辆”的统一、融合调度。
（1）***网络结构
本***网络结构如图1所示，通过适用于低运量边缘计算场景的超融合智能硬件设备（简称边缘智能硬件设备），构建边缘侧业务处理平台，统一实现对站台设备（如站台门、广播设备等）及线路沿线设备（如路口优先设备等）的接口汇聚和数据交互。
各车站通过边缘智能硬件设备的网络交互模块与中心构建三层环形冗余网络，保证一台设备上发送的信号可以被环上其他所有的设备都看到。各车站按专业划分不同VLAN，防止网络风暴等风险，利用三层交换模块的路由功能实现不同VLAN之间的数据互访，网络具备冗余能力，车站可实现与中心的双向通讯能力。
车载设备可通过LTE/4G/5G无线网络，实现与中心相关服务的互联互通和数据传输。同时，车载设备也可经过无线网络与环网上的任一边缘智能硬件设备节点实现互联互通和数据传输。
（2）车辆综合调度***架构设计
如图2所示，本***实现对低运量胶轮地面制式车辆（如电子导向胶轮的智轨列车、导轨式胶轮的导向捷运列车等）以及城市公交/BRT的融合调度。其中低运量胶轮地面制式车辆采用双车载设备通讯，整辆车包含两个激活端，可实现双端驾驶；城市公交/BRT车辆采用单车载设备通讯。每台车载设备与本***采用主备冗余通讯机制，车载设备实现主备链路的数据同步，其主备链路分别与中心及边缘侧相关服务实现数据传输。
***将车辆专用车道的廊道测绘数据（经纬度数据）统一按照大地坐标系基准（一种标准的参考基准）进行平面坐标转换，并根据线路实际走向，将车辆专用车道划分为若干线路区段，从而构建运营线路专属的线路区段平面坐标系。信号***数据服务将车载设备发送的经纬度数据同样按照该大地坐标系转换成平面坐标，结合线路区段配置情况、采用垂直投影的方式，将车载经纬度平面坐标映射到与之最近线路区段上，从而精准实现线路车辆位置的实时追踪，并以此为基础，为路口优先触发、报站触发等联动功能提供数据基础。
线路沿线站台部署边缘智能硬件设备作为边缘计算节点，边缘节点类型分位两种：即边缘常规业务节点和边缘管理节点。其中边缘常规业务节点负责对站台侧设备（如乘客信息设备、广播设备等）以及站台附近设备（如路口优先设备等）的接口汇聚和实时监控。同时，负责站台侧联动业务的处理（如车门联动、路口优先请求/出清等）。边缘管理节点不仅具备边缘常规业务节点的功能，还要承接中心信号***服务的业务降级功能，保障在异常情况下，调度***核心功能（如车载数据交互、车辆跟踪、路口优先、班次调度等）的正常运行。每条线路部署两台边缘管理节点，节点中的边缘侧信号***服务采用主备冗余设计。
（3）路口优先业务处理
如图3所示，在线路班次运营过程中，对于行驶在专用车道内的各类型车辆，其在平交路口的通行效率直接影响到班次准点率和线路运营效率。因此，本着进一步激发专用车道利用效率的同时，适应不同类型车辆在平交路口的通行需求，保障廊道内线路班次在平交路口的通行效率和线路班次的准点率，本***基于架构创新，统筹设计信号***数据服务中的车载数据通讯功能和路口优先业务联动功能，使得路口优先的业务处理从数据基础到业务功能，都具备二级管理能力，为路口优先服务的稳定运行提供可靠保障。
信号***数据服务根据线路区段平面坐标系、沿线各路口位置、线路运营车辆类型（单车载设备通讯车辆、双车载设备通讯车辆）、车载设备通讯状态等情况，综合处理路口优先联动业务的处理，大致包括以下两种情况：
1）单车载设备通讯车辆
针对单车载设备通讯车辆（如普通公交、BRT等），假设，车载实时经纬度投影到线路区段平面坐标系的位置为PRT(xt,yt)，车辆行驶前方路口的优先请求标志位在线路区段平面坐标系的位置为PREQ(xr,yr)，车辆与前方路口优先请求标志位的距离为DTI，车辆长度为SVL，DTI计算公式如下：
，
此时，针对路口优先联动业务处理流程，当≤100m时，触发路口优先请求操作， 向路口控制器发送优先请求指令。
车辆前方通过路口的优先出清标志位在线路区段平面坐标系的位置为PVOID(xv,yv)，车辆长度为SVL，车辆驶离优先出清标志位的距离为DOUT，DOUT计算公式如下：
，
此时，针对路口优先联动业务处理流程，当≥SVL且≥时，触发路口优先 出清操作，向路口控制器发送优先出清指令。
2）双车载设备通讯车辆
针对双车载设备通讯车辆（如智轨、导向巴士等），假设，车载实时经纬度投影到线路区段平面坐标系的位置为PRT(xt,yt)，车辆行驶前方路口的优先请求标志位在线路区段平面坐标系的位置为PREQ(xr,yr)，车辆与前方路口优先请求标志位的距离为DTI，车辆长度为SVL，DTI计算公式如下：
，
此时，针对路口优先联动业务处理流程，如果车辆激活端一侧车载设备通讯正常 时，当≤100m时，触发路口优先请求操作，向路口控制器发送优先请求指令；如果车辆激 活端一侧车载设备通讯异常时，当≤100m时，触发路口优先请求操作，向路口控制 器发送优先请求指令。
车辆前方通过路口的优先出清标志位在线路区段平面坐标系的位置为PVOID(xv,yv)，车辆长度为SVL，车辆驶离优先出清标志位的距离为DOUT，DOUT计算公式如下：
，
此时，针对路口优先联动业务处理流程，如果车辆激活端一侧车载设备通讯正常 时，当≥SVL且≥时，触发路口优先出清操作，向路口控制器发送优先出清指令；如 果车辆激活端一侧车载设备通讯异常时，≥0且≥时，触发路口优先出清操作，向 路口控制器发送优先出清指令。
（4）***硬件结构设计
如图4所示，本***中边缘智能硬件的核心功能板卡包括：网络交换板卡、计算板卡。计算板卡用于承载部署边缘侧信号***数据服务，是边缘侧***的业务处理中枢模块，为业务处理提供算力基础。网络交换板卡用于实现各边缘节点与中心冗余环网的搭建。边缘节点可通过网络交换板卡实现与车站附近路口优先设备的接口汇聚和数据传输，其接口类型主要包括光纤接口和RJ45口。
边缘管理节点可通过网络交换板卡、经传输环网与公交***车载数据服务、无线调度、司机全域（司机全域全流程智能管理***：全面无死角分析视频数据，评判结果客观准确，不受人为因素的影响；节约大量专业审核人力，降低运营成本；消除因单调枯燥的工作导致的人为错误，提升审核速度；提高列车运行的安全性）、班次查询及位置跟踪APP等外部***实现互联互通，可在中心信号***数据服务降级情况下，依然可以为外部***提供数据服务。此外，边缘管理节点通过传输环网、经无线网络与车载设备实现设备通信和数据交互，在中心信号***数据服务异常时，边缘侧***作为备用通道，仍能保证与车载数据交互、班次调度等功能正常执行，也可为调度***其他业务的开展（如车辆跟踪、路口优先联动处理等）提供数据基础。
（5）***软件结构设计
如图5所示，整套***主要由信号***数据服务、时刻表班次调度服务、中心数据采集平台、kafka集群服务以及车辆调度客户端等主要部分构成。
车辆调度客户端主要包括运行图、时刻表、列车跟踪、线路管理等功能，满足调度员日常调度和线路管理的基本需求。本***采用微服务架构方式，构建时刻表班次调度服务，服务采用集群化部署、并通过Nginx实现负载均衡，从而实现时刻表管理、班次调度、线路管理、车辆管理等业务功能服务化，为客户端提供服务基础，便于成果复用的同时，易于实现按需扩展。
为满足车辆调度***核心业务功能实现降级不降服务，信号***数据服务采用云边两级部署，分为中心信号***数据服务和边缘侧信号***数据服务。中心与边缘侧信号***数据服务主要实现与车载设备的数据通信、车辆定位坐标转换、路口优先联动触发计算、车门联动触发计算、报站联动触发计算等功能。中心与边缘侧信号***数据服务通过Modbus TCP协议将不同类型车辆的实时数据统一上传至中心实时数据采集服务，后者为车辆调度客户端正线列车跟踪、GIS跟踪、运行图绘制等功能提供实时数据基础。同时，实时数据采集服务基于OPC UA通讯机制，将车辆数据传输至中心历史数据采集服务，后者为线路回放、班次运营统计等功能提供数据基础。
中心与边缘侧信号***数据服务每天定时（默认凌晨三点）通过时刻表班次调度微服务请求，获取当天全量时刻表班次计划信息，请求信息格式如下所示：
消息格式为：
{
“date”:"2019-08-24T14:15:22Z",
“lineID”:2,
“schduleId”:5,
“status”:[0],
“types”:[1]
}
其中，date表示日期；lineID表示线路编号；schduleId表示时刻表编号；status表示班次状态（值0表示未开始；值1表示进行中；值2表示已结束）；types表示班次类型（值1表示时刻表生成；值2表示计划时刻表追加；值3表示计划时刻表人工补录，已发出；值4表示补录功能自动补录）。时刻表班次调度微服务根据请求指令，返回的时刻表班次计划主要信息格式如下所示：
"planServiceId":6,
"direction":2,
"startStationId":13,
"startStationName":"智轨产业园",
"startTime":"2023-05-30T09:24:15.872Z",
"endStationId":27,
"endStationName":"黎明广场",
"endTime":"2023-05-30T09:24:15.873Z",
"endIsNextDay":true,
"isChangeHead":true,
"planCarId":2563,
"planCrewId":213,
"status":0,
"type":1,
"lineId":0,
"shiftDetails":
[
{
"planShiftId":1,
"stationId":13,
"sequenceNum":1,
"inTime":"2023-05-30T09:24:15.873Z",
"outTime":"2023-05-30T09:24:15.873Z",
"stationType":2,
……
}
……
]
其中，planServiceId表示班次服务ID；direction表示方向，值1表示上行，值2表示下行；startStationId表示始发站ID；startStationName表示始发站名称；startTime表示开始时间；endStationId表示终点站ID；endStationName表示终点站名称；endTime表示结束时间；endIsNextDay表示终点是否跨天；isChangeHead表示是否换端；planCarId表示计划车辆ID；planCrewId表示计划司机ID；status表示班次状态（值0表示未开始，值1表示进行中，值2表示已结束）；type表示班次类型（值1表示时刻表生成，值2表示计划时刻表追加，值3表示计划时刻表人工补录，已发出，值4表示补录功能自动补录）；lineId表示线路ID；shiftDetails表示班次详情列表；planShiftId表示班次ID；stationId表示线路车站ID；sequenceNum表示顺序号；inTime表示计划进站时间；outTime表示计划出站时间；stationType表示线路车站类型（值0表示场区，值1表示始发站，值2表示中途站，值3表示终点站）。
为了保证班次调度和***运行效率，使得中心与边缘侧信号***数据服务能够及时、准确、高效地获取班次计划变更信息（如修改计划发车时间、调整班次用车、批量更新发车间隔等），调度员通过车辆调度***客户端操作后，经时刻表班次调度微服务实现班次计划数据的更新和存储。同时，时刻表班次调度微服务会将时刻表的变更信息通过kafka专属topic发送给中心和边缘侧信号***数据服务，时刻表变更消息主要消息格式如下所示。中心和边缘侧信号***数据服务通过监听统一、专属、共享的消息通道，及时获取时刻表变更消息，并通过微服务接口准确获取变更后的具体班次信息，同时将变更后的班次信息及时下发给车载设备，从而实现数据同步。
消息格式为：
{
“plan_date”:"2019-08-24T14:15:22Z",
“infos”: [
{
“shift_id”:23,
“state”:0
}
],
“carBeforeShifts”: [0],
}
其中，plan_date表示要更新的时刻表的日期；infos表示要更新的班次的集合，如果该集合为空，表示需要全量更新当天的所有班次，每天凌晨3天，中心会通过kafka专属topic通知中心和边缘侧信号***数据服务更新全量时刻表；shift_id表示需要更新的具体的班次的Id；state表示班次更新状态，值0表示班次有修改、值1表示新增班次、值-1表示被删除的班次；carBeforeShifts表示班次安排车辆或者更换车辆时，更改的时间大于班次计划发车时间的班次Id集合。
信号***数据服务作为本***的重要模块，不仅为整套车辆综合调度***提供数据基础，而且是车辆调度功能业务流程闭环的重要节点，因此，为了提升整套***的鲁棒性，强化信号***数据服务在异常情况下的高可用能力，中心和边缘侧信号***数据服务均采用keepalived实现冗余容灾设计。
参考图6，中心及边缘侧信号***数据服务所在节点均部署keepalived服务，中心及边缘侧两个服务节点分别虚拟出VIP1和VIP2，用于对外实现与车载设备主备通道的数据通信。开始正常工作时，由主节点获得所有资源并对用户提供服务，此时备用节点作为主节点的热备；当主节点失效或出现故障时，备节点将自动接管主节点的所有工作，包括接管VIP资源及相应资源服务。为了确保***平稳运行，减少不必要的冗余切换，keepalived采用非强制模式，即通过nopreempt配置禁止抢占服务，此时，主节点从故障到恢复，不再将服务抢占回来。同时，为了保证中心或边缘侧各自的服务节点在冗余切换后，新主节点的信号***数据服务能够正常且快速开展业务功能，中心或边缘侧各自的主备服务会实时进行数据同步、保证缓存数据的一致性和实时性，信号***数据服务通过自动监测主备身份状态，并且自动由主服务节点向备用服务节点完成同步数据。此外，中心与边缘侧为了及时获取对方的服务运行状态，双方基于TCP协议构建心跳监测机制，其中中心为TCP Server端、边缘侧为TCP Client端；心跳监测方面，默认情况下，中心每0.5秒向边缘侧发送心跳报文，边缘侧收到后向中心回复心跳报文，双的心跳报文都要包含各自主备服务的运行状态，也为后续异常情况下的业务迁移提供决策基础。
（6）中心***通讯监测与业务管理流程
中心模式下，中心***通讯监测与业务管理流程如下所示：
步骤601，中心信号***数据服务获取时刻表信息、车辆管理信息、线路电子地图信息、线路站台信息、服务配置管理信息、路口管理信息等。
步骤602，以线路为单位，针对车辆通讯方式的不同（包括双车载设备通讯、单车载设备通讯），分别创建车载设备数据通讯线程和车辆通讯监测线程。同时，创建与边缘侧信号***数据服务的心跳监测线程以及中心主备服务数据同步线程。
步骤603，通过车载设备（包括电子导向胶轮列车、导向巴士、公交/BRT车辆等）获取车辆实时数据（包括经纬度数据、速度、故障状态等），并将数据进行缓存处理。同时，完成中心主备服务的数据同步。
步骤604，循环监测每台双车载设备通讯车辆的通讯状态，结合数据发送周期，判断当前通道是否出现连续3次（默认配置）无法获取车载设备最新数据的情况，若是则执行步骤605，否则执行步骤616。
步骤605，判断是否已完成车载设备通讯异常处理，若是则进入循环处理流程，否则执行步骤606。
步骤606，判断当前通讯异常通道是否为激活端车载设备，若是则执行步骤609，否则执行步骤607。
步骤607，中心判断与激活端车载设备通讯是否正常，若是则执行步骤608，否则执行步骤609。
步骤608，中心服务切换至激活端车载通讯通道，实现与车载设备数据采集以及车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。同时提示中心调度员，该车辆车载设备通讯异常详细信息。
步骤609，中心通过与边缘侧服务的心跳监测报文，获取边缘侧信号数据服务采集的激活端车载设备最新数据报文的时间戳，从而判断边缘侧服务与激活端车载设备通讯数据采集是否正常，若是则执行步骤610，否则执行步骤611。
步骤610，中心服务向边缘侧服务下发模式切换指令，改由边缘侧信号***数据服务与激活端车载设备实现数据通讯采集，并接管车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。同时提示中心调度员，该车辆车载设备通讯异常详细信息。之后，进入循环处理流程，执行步骤603。
步骤611，中心判断与备用端车载设备通讯是否正常，若是则执行步骤612，否则执行步骤613。
步骤612，中心服务切换至备用端车载通讯通道，实现与车载设备数据采集以及车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。同时提示中心调度员，该车辆车载设备通讯异常详细信息。之后，进入循环处理流程，执行步骤603。
步骤613，中心通过与边缘侧服务的心跳监测报文，获取边缘侧信号数据服务采集的备用端车载设备最新数据报文的时间戳，从而判断边缘侧服务与备用端车载设备通讯数据采集是否正常，若是则执行步骤614，否则执行步骤615。
步骤614，中心服务向边缘侧服务下发模式切换指令，改由边缘侧信号***数据服务与备用端车载设备实现数据通讯采集，并接管车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。同时提示中心调度员，该车辆车载设备通讯异常详细信息。之后，进入循环处理流程，执行步骤603。
步骤615，提示中心调度员，该车辆的激活端和备用端车载设备与中心及边缘侧服务均通讯异常。之后，进入循环处理流程，执行步骤603。
步骤616，循环监测每台单车载设备通讯车辆的通讯状态，结合数据发送周期，判断当前通道是否出现连续3次（默认配置）无法获取车载设备最新数据的情况，若是则执行步骤617，否则进入循环处理流程，执行步骤603。
步骤617，是否已完成车载设备通讯异常处理，若是则进入循环处理流程，执行步骤603，否则执行步骤618。
步骤618，中心通过与边缘侧服务的心跳监测报文，获取边缘侧信号数据服务采集的车载设备最新数据报文的时间戳，从而判断边缘侧服务与车载设备通讯数据采集是否正常，若是则执行步骤619，否则执行步骤620。
步骤619，中心服务向边缘侧服务下发模式切换指令，改由边缘侧信号***数据服务与车载设备实现数据通讯采集，并接管车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。同时提示中心调度员，该车辆车载设备通讯异常详细信息。之后，进入循环处理流程，执行步骤603。
步骤620，提示中心调度员，该车载设备与中心及边缘侧服务均通讯异常。之后，进入循环处理流程，执行步骤603。
（7）边缘侧***通讯监测与业务管理流程
降级模式下，边缘侧***通讯监测与业务管理流程如下所示：
步骤701，边缘侧信号***数据服务获取时刻表信息、车辆管理信息、线路电子地图信息、线路站台信息、服务配置管理信息、路口管理信息等。
步骤702，以线路为单位，针对车辆通讯方式的不同（包括双车载设备通讯、单车载设备通讯），分别创建车载设备数据通讯线程和车辆通讯监测线程。同时，创建与中心信号***数据服务的心跳监测线程以及边缘侧主备服务数据同步线程。
步骤703，边缘侧服务通过与中心服务的心跳监测和网络监测，判断中心服务是否正常执行，若是则执行步骤713，否则执行步骤704。
步骤704，***启动降级模式，由边缘侧信号***数据服务开启与车载设备（包括电子导向胶轮列车、导向巴士、公交/BRT车辆等）的数据通讯采集，并接管车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。同时，如果网络正常、边缘侧会将采集的数据同步给中心统一的数据采集平台；如果网络异常、边缘侧会对采集数据做持久化处理，待网络恢复后回传给中心。
步骤706，循环监测每台双车载设备通讯车辆的通讯状态，结合数据发送周期，判断当前通道是否出现连续3次（默认配置）无法获取车载设备最新数据的情况，若是则执行步骤707，否则执行步骤711。
步骤707，判断是否已完成车载设备通讯异常处理，若是则进入循环处理流程，执行步骤703，否则执行步骤708。
步骤708，边缘侧判断与对端车载设备通讯是否正常，若是则执行步骤709，否则执行步骤710。
步骤709，边缘侧信号***数据服务切换与对端端车载设备实现数据通讯采集，并接管车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。此外，记录通讯异常信息，并是网络通讯情况将异常信息回传给中心。之后，进入循环处理流程，执行步骤703。
步骤710，记录通讯异常信息，并是网络通讯情况将异常信息回传给中心。之后，进入循环处理流程，执行步骤703。
步骤711，循环监测每台单车载设备通讯车辆的通讯状态，结合数据发送周期，判断当前通道是否出现连续3（默认配置）无法获取车载设备最新数据的情况，若是则执行步骤712，否则进入循环处理流程，执行步骤703。
步骤712，判断是否已完成车载设备通讯异常处理，若是则进入循环处理流程，执行步骤703，否则执行步骤710。
步骤713，判断***此时是否处于降级模式，由边缘侧信号***数据服务接管业务处理，若是则执行步骤714，否则执行步骤715。
步骤714，边缘侧信号***数据服务根据中心下发的指令要求，与对应车载设备实现数据通讯采集，并接管车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。并将执行结果反馈给中心。之后，进入循环处理流程，执行步骤703。
步骤715，边缘侧服务是否接收到中心服务的模式切换指令，若是则执行步骤716，否则进入循环处理流程。
步骤716，边缘侧信号***数据服务根据中心下发的指令要求，与对应车载设备实现数据通讯采集，并接管车辆跟踪监测、路口优先处理、数据同步等业务处理。并将执行结果反馈给中心。之后，进入循环处理流程，执行步骤703。
在本申请的技术方案中，充分利用云边协同架构优势，通过对核心业务模块信号***数据服务的二级管理和冗余容灾设计，可以实现核心调度功能（如车载数据交互、车辆跟踪、路口优先、班次调度等）降级不降服务，综合提升整套***的鲁棒性；针对地面胶轮车辆线路的运营场景，从车辆管理、时刻表编制、车载数据通信、路口优先业务联动、站台报站业务联动等方面，实现“轨道列车+公交车辆”统筹处理，真正实现“轨道列车+公交车辆”的统一、融合调度，大幅提升运营组织效率和廊道利用效率，助力我国城市轨道交通多层次多制式的协同发展。
本发明技术方案带来的有益效果：1）本方案通过架构创新，充分利用云边协同架构优势，设计一套适低运量胶轮路面制式运营场景的车辆综合调度***；2）本***通过对核心业务模块信号***数据服务的二级管理和冗余容灾设计，可以实现核心调度功能（如车载数据交互、车辆跟踪、路口优先、班次调度等）降级不降服务，综合提升整套***的鲁棒性；3）本***针对地面胶轮车辆线路的运营场景，从车辆管理、时刻表编制、车载数据通信、路口优先业务联动、站台报站业务联动等方面，实现“轨道列车+公交车辆”统筹处理，真正实现“轨道列车+公交车辆”的统一、融合调度，大幅提升运营组织效率和廊道利用效率，助力我国城市轨道交通多层次多制式的协同发展。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述的方法。
可选地，本实施例中的具体示例可以参考上述实施例中所描述的示例，本实施例在此不再赘述。
可选地，在本实施例中，上述存储介质可以包括但不限于：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
上述本申请实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
上述实施例中的集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在上述计算机可读取的存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在存储介质中，包括若干指令用以使得一台或多台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
在本申请的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的客户端，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种适用于胶轮地面制式的车辆综合调度***，其特征在于，包括：
中心云，所述中心云用于进行车辆的班次查询、车辆的线路运营、车辆司机的全域全流程智能管理、车辆调度以及对接外部公交***；
智能边缘控制一体机，所述智能边缘控制一体机通过三层环形冗余网络与所述中心云连接，用于实现对站台设备和线路沿线设备的接口汇聚和数据交互；
无线接入设备，所述无线接入设备与所述中心云连接，所述无线接入设备用于进行数据的无线传输；
多个车载设备，所述车载设备部署在轨道列车和公交车辆上，通过所述无线接入设备连接至所述中心云，用于实现与所述中心云的互联互通和数据传输，并通过无线网络与环网上的所述智能边缘控制一体机实现互联互通和数据传输。
2.根据权利要求1所述的车辆综合调度***，其特征在于，
所述轨道列车为胶轮地面制式车辆，所述胶轮地面制式车辆采用双车载设备通讯，所述胶轮地面制式车辆具有两个激活端，以实现双端驾驶；
所述公交车辆为城市公交车辆或BRT车辆，所述公交车辆采用单车载设备通讯；
所述车载设备采用主备冗余通讯机制，通过主链路与所述中心云连接，通过备链路与站台边缘侧的所述智能边缘控制一体机连接。
3.根据权利要求2所述的车辆综合调度***，其特征在于，
所述智能边缘控制一体机作为边缘计算节点部署在车辆站台内，所述边缘计算节点的类型分为边缘常规业务节点和边缘管理节点这两种类型；
所述边缘常规业务节点用于实现对站台设备和线路沿线设备的接口汇聚和数据交互、并负责站台侧联动业务的处理；
所述边缘管理节点具备所述边缘常规业务节点的功能，所述边缘管理节点通过传输环网、经无线网络与所述车载设备实现设备通信和数据交互，用于承接异常情况下所述中心云的业务降级功能，保障调度***的核心功能的正常运行。
4.根据权利要求2所述的车辆综合调度***，其特征在于，针对采用单车载设备通讯的车辆：
根据车辆在线路区段平面坐标系中的位置PRT(xt,yt)和车辆行驶前方路口的优先请求标志位在所述线路区段平面坐标系中的位置PREQ(xr,yr)，确定车辆与前方路口的优先请求标志位之间的距离DTI：
；
在距离小于等于距离阈值的情况下，向路口控制器发送优先请求指令，以触发路口优先请求操作；
根据车辆在线路区段平面坐标系中的位置PRT(xt,yt)和车辆的前方通过路口的优先出清标志位在所述线路区段平面坐标系中的位置PVOID(xv,yv)，确定车辆驶离优先出清标志位的距离DOUT：
；
在距离大于等于车辆长度SVL且/>大于等于/>的情况下，向路口控制器发送优先出清指令，以触发路口优先出清操作。
5.根据权利要求2所述的车辆综合调度***，其特征在于，针对采用双车载设备通讯的车辆：
根据车辆在线路区段平面坐标系中的位置PRT(xt,yt)和车辆行驶前方路口的优先请求标志位在所述线路区段平面坐标系中的位置PREQ(xr,yr)，确定车辆与前方路口的优先请求标志位之间的距离DTI：
；
若车辆激活端一侧的车载设备通讯正常，则在距离小于等于距离阈值的情况下，向路口控制器发送优先请求指令，以触发路口优先请求操作；若车辆激活端一侧的车载设备通讯异常，则在距离/>小于等于所述距离阈值的情况下，向路口控制器发送优先请求指令，以触发路口优先请求操作，其中，/>为车辆长度；
根据车辆在线路区段平面坐标系中的位置PRT(xt,yt)和车辆的前方通过路口的优先出清标志位在所述线路区段平面坐标系中的位置PVOID(xv,yv)，确定车辆驶离优先出清标志位的距离DOUT：
；
若车辆激活端一侧的车载设备通讯正常，则在距离大于等于车辆长度SVL且/>大于等于/>的情况下，向路口控制器发送优先出清指令，以触发路口优先出清操作；若车辆激活端一侧的车载设备通讯异常，则在距离/>大于等于0且/>大于等于/>的情况下，向路口控制器发送优先出清指令，以触发路口优先出清操作。
6.根据权利要求2所述的车辆综合调度***，其特征在于，
所述中心云上部署有实时数据采集服务、历史数据采集服务、时刻表班次调度服务、信号***数据服务以及Kafka集群服务；
边缘管理节点上部署有信号***数据服务。
7.根据权利要求6所述的车辆综合调度***，其特征在于，
所述中心云和所述边缘管理节点上的信号***数据服务用于通过云边两级部署的方式实现降级不降服务；
所述中心云和所述边缘管理节点上的信号***数据服务用于实现与车载设备的数据通信、车辆定位坐标转换、路口优先联动触发计算、车门联动触发计算以及报站联动触发计算；
所述中心云和所述边缘管理节点上的信号***数据服务通过Modbus TCP协议将不同类型车辆的实时数据统一发送至所述实时数据采集服务，以便于所述实时数据采集服务为车辆调度客户端的正线列车跟踪、GIS跟踪以及运行图绘制功能提供实时数据，所述实时数据采集服务基于OPC UA通讯机制，将车辆数据传输至所述历史数据采集服务，以便于所述历史数据采集服务为线路回放、班次运营统计功能提供数据基础。
8.根据权利要求6所述的车辆综合调度***，其特征在于，
所述中心云和所述边缘管理节点采用keepalived实现云边两级各自的信号***数据服务的冗余容灾设计。
9.根据权利要求6所述的车辆综合调度***，其特征在于，
所述中心云上的信号***数据服务与所述边缘管理节点上的信号***数据服务通过Kafka专属topic消息通道及时获取时刻表变更消息，并通过微服务接口获取变更后的具体班次信息，同时将变更后的班次信息及时下发给车载设备，以实现数据同步。
10.根据权利要求6所述的车辆综合调度***，其特征在于，
在中心模式下，通过所述中心云进行通讯监测和业务管理；
在降级模式下，通过所述边缘管理节点进行通讯监测和业务管理。
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