今日頭條
官方微信
官方抖音
案例頻道
1 前言
沿用一臺電話、一張圖、一支筆的傳統(tǒng)手工方式的鐵路運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)，能夠得到的信息量少、實(shí)時性、可靠性差，各級調(diào)度人員在忙、緊張、疲勞的狀況下被動指揮，其后果是計劃兌現(xiàn)率低，對非常事件的處理，應(yīng)變能力不夠，延誤時機(jī)影響鐵路運(yùn)輸能力的發(fā)揮[1]。
利用計算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)的通信技術(shù)，迅速從聯(lián)鎖系統(tǒng)中獲取和傳輸與調(diào)度指揮有關(guān)的信息已成為現(xiàn)實(shí)。鐵路運(yùn)輸管理信息系統(tǒng)（TMIS）和行車調(diào)度指揮信息系統(tǒng)（DMIS）是鐵路運(yùn)輸信息化建設(shè)的兩個標(biāo)志性應(yīng)用系統(tǒng)。TMIS和DMIS都是按照網(wǎng)絡(luò)化、信息化、模塊化的原則設(shè)計開發(fā)的。為保證系統(tǒng)的運(yùn)行安全，兩系統(tǒng)都是各自獨(dú)立運(yùn)行，自成系統(tǒng)。在國家鐵路上，已經(jīng)有了廣泛的應(yīng)用，但在企業(yè)鐵路上的應(yīng)用仍然有限。考慮到企業(yè)鐵路運(yùn)營規(guī)模較國家鐵路而言較小，以及以調(diào)車、小運(yùn)轉(zhuǎn)為主的作業(yè)模式，因此對于企業(yè)鐵路而言，將TMIS和DMIS兩個系統(tǒng)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的信息共享十分必要，加強(qiáng)現(xiàn)車管理也是滿足企業(yè)鐵路實(shí)際運(yùn)輸需求的必然選擇。
近幾年，通過業(yè)內(nèi)各方面技術(shù)人員的共同努力，在企業(yè)鐵路運(yùn)輸綜合控制和信息化方面取得了很大的進(jìn)展，但是如何真正使企業(yè)鐵路運(yùn)輸綜合信息控制系統(tǒng)更完善，更具有可用性，更穩(wěn)定可靠是一個關(guān)鍵。
2 三層C/S體系結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)
2.1 傳統(tǒng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
客戶/服務(wù)器（C/S）結(jié)構(gòu)是上世紀(jì)90年代開始流行的一種體系結(jié)構(gòu)，在C/S結(jié)構(gòu)下，應(yīng)用系統(tǒng)被分成前臺（客戶機(jī)）和后臺（服務(wù)器）兩部分，應(yīng)用處理有客戶端完成，數(shù)據(jù)訪問和事務(wù)處理有服務(wù)器承擔(dān)。C/S結(jié)構(gòu)其優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在：
(1) 可靠的數(shù)據(jù)完整性和安全性控制；
(2) 高效的聯(lián)機(jī)事務(wù)處理性能；
(3) 很好的開放性和易擴(kuò)充性；
(4) 高效的應(yīng)用程序開發(fā)。
C/S結(jié)構(gòu)的應(yīng)用系統(tǒng)易于擴(kuò)展，處理效率更高。但這種模式具有內(nèi)在缺陷，即客戶端具有平臺相關(guān)性；隨著應(yīng)用邏輯和程序界面占用越來越多的硬件資源，客戶端變得越來越“胖”；客戶端管理復(fù)雜，維護(hù)困難。為解決C/S模式的內(nèi)在缺陷，出現(xiàn)了三層C/S模式結(jié)構(gòu)，這種模式把傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)中客戶端的應(yīng)用邏輯分離開來，形成一個單一的應(yīng)用服務(wù)器，從而大大降低客戶機(jī)對硬件的要求，使系統(tǒng)更容易擴(kuò)展[2]。
2.2 鐵路運(yùn)輸綜合信息控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用三層的體系結(jié)構(gòu)，但是不同于傳統(tǒng)的三層體系結(jié)構(gòu)（即客戶、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器），而是在原有的兩層體系結(jié)構(gòu)（客戶、服務(wù)器）的中間加一層通信服務(wù)器，通信服務(wù)器專門處理客戶機(jī)與應(yīng)用服務(wù)器之間的通信問題，這樣可以減輕應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，為鐵路運(yùn)輸綜合信息控制系統(tǒng)提供更好的安全性和更高的效率。
相對于采用傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)的鐵路運(yùn)輸綜合信息控制系統(tǒng)，改進(jìn)后的C/S體系結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1) 安全性加強(qiáng)。在通信服務(wù)器和應(yīng)用服務(wù)器中備有另外的安全機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)可以阻止入侵者進(jìn)入其他部分；
(2) 效率提高。所有與通信相關(guān)的問題都由通信服務(wù)器來處理，這既減輕了應(yīng)用服務(wù)器端的負(fù)擔(dān)，也降低了應(yīng)用服務(wù)器的鏈接代價，使應(yīng)用服務(wù)器專心于數(shù)據(jù)服務(wù)而不是頻繁地和客戶端的應(yīng)用程序交流。各層的邏輯關(guān)系清晰明了，真正做到了“瘦客戶”；
(3) 易于維護(hù)。當(dāng)通信的功能需要修改時，客戶端的應(yīng)用程序和應(yīng)用服務(wù)器的程序不必更新，維護(hù)的代價大大降低；
(4) 可伸縮性。三層結(jié)構(gòu)是明確進(jìn)行分割的，邏輯上各自獨(dú)立，并且能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)。由于它們是邏輯劃分的，與物理位置不一定相對應(yīng)，因此它們的硬件系統(tǒng)構(gòu)成是很靈活的，各部分可以選擇與其處理負(fù)荷和處理特性相適應(yīng)的硬件；
(5) 可共享性。單個應(yīng)用服務(wù)器可以為處于不同位置的客戶應(yīng)用程序提供服務(wù)。
3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能
3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)以控制中心為總控，以車輛信息管理、車輛調(diào)度及運(yùn)行監(jiān)控、調(diào)控處理為核心，以調(diào)度子系統(tǒng)、車流子系統(tǒng)、計劃統(tǒng)計綜合分析子系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)器為構(gòu)架。通過計算機(jī)聯(lián)鎖對區(qū)域內(nèi)車輛、設(shè)備的狀態(tài)和位置進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控，同時對貨運(yùn)進(jìn)行管理，掌握運(yùn)輸動態(tài)。系統(tǒng)的開發(fā)將加強(qiáng)企業(yè)交通運(yùn)輸管理，加速車輛周轉(zhuǎn)，降低企業(yè)內(nèi)部物流成本，提高運(yùn)輸效率。
圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程
圖2 簡單描述了鐵路運(yùn)輸綜合信息控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流情況。
圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖
3.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
計劃統(tǒng)計綜合分析子系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)以下功能：
(1) 自動獲取計量信息；
(2) 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析；
(3) 數(shù)據(jù)的查詢。
車流管理子系統(tǒng)，通過設(shè)置車號識別系統(tǒng)，關(guān)鍵作業(yè)工序視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以及計算機(jī)聯(lián)鎖等提供的相關(guān)信息，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
(1) 車輛現(xiàn)車表實(shí)時跟蹤顯示；
(2) 車輛移動和貨物狀態(tài)實(shí)時跟蹤處理；
(3) 實(shí)時跟蹤繪制《機(jī)車實(shí)績運(yùn)行圖》；
(4) 交接班現(xiàn)車表、技術(shù)作業(yè)大表生成。
圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
調(diào)度管理子系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)以下功能：
(1) 運(yùn)輸計劃的生成、顯示、執(zhí)行與調(diào)配；
(2) 通過視頻監(jiān)控各個裝卸點(diǎn)的工作狀態(tài)，實(shí)時獲取裝卸信息，記錄并存儲裝卸作業(yè)相關(guān)信息，為組織調(diào)車作業(yè)提供依據(jù)；
(3) 自動生成調(diào)車作業(yè)單，并通過無線列調(diào)設(shè)備發(fā)送到作業(yè)機(jī)車（司機(jī)）和調(diào)車組人員；(4) 交接班現(xiàn)場作業(yè)記錄表生成。
應(yīng)用服務(wù)器主要功能：
(1) 系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對設(shè)備設(shè)施的管理，初始化、更新、維護(hù)各種設(shè)備設(shè)施信息；
(2) 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各工作站的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲等功能，并可實(shí)現(xiàn)查詢、打印等功能；
(3) 建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，存儲系統(tǒng)靜態(tài)信息和動態(tài)信息，方便進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和更新基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；(4) 實(shí)現(xiàn)管控中心與上級機(jī)構(gòu)的連接。
4 系統(tǒng)開發(fā)方法及技術(shù)
應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理方面采用C/S結(jié)構(gòu)，支持ODBC和OPC。Server 端操作系統(tǒng)采用Windows 2000 Server中文版、ORACLE數(shù)據(jù)庫；Client端用戶統(tǒng)一界面為Windows 2000 Professional界面，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開放，支持TCP/IP協(xié)議。應(yīng)用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信息發(fā)布方面采用Internet結(jié)構(gòu)，支持用戶通過Web瀏覽進(jìn)行綜合查詢。
采用的關(guān)鍵技術(shù)如下：
? 采用磁盤陣列：為保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性，可使用磁盤陣列設(shè)備作為系統(tǒng)的主存儲器。磁盤陣列設(shè)備可以使得在任何一塊硬盤損壞的情況下仍然能夠保證數(shù)據(jù)的完整性；
? 采用服務(wù)器集群：為保障服務(wù)安全性，使系統(tǒng)能夠在任何情況下連續(xù)工作，可采用兩臺相同配置的服務(wù)器主機(jī)并構(gòu)建服務(wù)器集群。這樣，在任何一臺服務(wù)器損壞的情況下，另外一臺會自動接手其工作。
5 研究意義
研究結(jié)果表明此系統(tǒng)將大幅度提高企業(yè)鐵路的運(yùn)輸能力，主要表現(xiàn)在：
(1) 有助于優(yōu)化運(yùn)輸組織：行車指揮工作一改過去傳統(tǒng)的傳遞信息的方式，信息化、系統(tǒng)化的設(shè)計，以及車號追蹤，無線列調(diào)和現(xiàn)車跟蹤等技術(shù)，為優(yōu)化運(yùn)輸組織、提高運(yùn)輸服務(wù)和經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)造了條件；
(2) 有助于規(guī)范運(yùn)輸組織工作：避免了傳統(tǒng)的調(diào)度方法中，由于種種原因，導(dǎo)致行車調(diào)度不能按計劃作業(yè)，甚至無計劃行車現(xiàn)象的發(fā)生，使得總控調(diào)度不能全面、及時掌握現(xiàn)場情況，影響運(yùn)輸組織工作正常開展；
(3) 有助于提高運(yùn)輸效率：系統(tǒng)自動根據(jù)“車號信息”、“作業(yè)計劃”、“閉塞聯(lián)系”、“機(jī)車定位信息”以及微機(jī)聯(lián)鎖提供的相關(guān)信息，及時準(zhǔn)確的找到機(jī)車運(yùn)行的起始點(diǎn)和目的地，按照機(jī)車優(yōu)先級別進(jìn)行調(diào)度，自動開放相應(yīng)的進(jìn)路。同時跟蹤車輛甩掛和連接的位置，考慮多臺機(jī)車同時作業(yè)的合理進(jìn)路，解決無計劃行車的問題，并且提高行車效率；
(4) 解決了集中調(diào)度監(jiān)控的問題：從單一的鐵路區(qū)域控制逐步走向統(tǒng)一調(diào)度指揮控制，實(shí)現(xiàn)調(diào)度專家智能系統(tǒng)在調(diào)車場的應(yīng)用，全方位提高鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩托剩?BR>
(5) 防止貨運(yùn)事故發(fā)生：調(diào)度貨運(yùn)計劃是行車調(diào)度組織實(shí)現(xiàn)日（班）調(diào)車計劃的具體行動計劃，通過計算機(jī)下達(dá)計劃，保證了信息傳遞的準(zhǔn)確，快捷，車輛現(xiàn)車實(shí)時跟蹤系統(tǒng)改變了“手寫人記”的原始狀態(tài)，從而保障貨運(yùn)安全。
6 結(jié)語
此系統(tǒng)通過及時向鐵路運(yùn)輸指揮調(diào)度部門提供準(zhǔn)確的現(xiàn)場各項數(shù)據(jù)信息，增加了調(diào)度指揮的應(yīng)變能力和反應(yīng)能力，提高了企業(yè)鐵路的運(yùn)輸能力和管理效率。系統(tǒng)采用改進(jìn)后的三層C/S模式，在原有的兩層體系結(jié)構(gòu)中間加了一層通信服務(wù)器，既發(fā)揮了C/S模式成熟的技術(shù)特長，又針對鐵路系統(tǒng)的特殊需要，提供了更好的安全性和傳輸效率。此系統(tǒng)具有較強(qiáng)的應(yīng)用價值，實(shí)踐證明，對于大幅度提高企業(yè)鐵路運(yùn)輸能力具有明顯作用。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號