（计算机应用技术专业论文）车站接发列车信息管理系统的设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 接发列车是铁路车站最基本的行车作业。随着铁路的全面提速，接发列车 的安全问题显得尤为突出。列车作业安全控制仅仅依靠作业人员的互相提醒， 由于人自身的生理因素，难免会出现差错，因而严重威胁着接发列车的安全。 车站在接发列车作业过程中的手工方式记录信息、电话通知的方式传递信息已 经越来越不能满足行车作业的需求。 由此，如何建立一个较为完善的车站接发列车信息管理系统，实现接发列 车信息化，接发列车数据资源共享，使用户能方便、快捷的进行接发列车作业、 历史信息查询、导入导出基础数据等工作，就成为本文重点考虑实现的目标。 本文分析了当前接发列车现状，对所设计接发列车信息管理系统进行需求分 析，并利用u m l 统一建模语言绘制出规范的系统用例图，用以清晰的描述系 统需求。设计出歹0 车种类、作业点收发信息、报点流程等关键数据把各作业点 关联起来实现接发列车作业。从系统目标、系统的设计流程、系统功能设计、 系统的数据库设计和开发环境五方面进行系统的总体设计。并在此基础上完成 了系统的c s 体系三层结构框架和各个子系统的功能，并详细阐述了各子系统 的实现思路和过程。 本系统功能完善，界面友好。系统投入使用后，效果良好，为车站节约了 大量的人力和物力，大大减轻了车站值班员的劳动强度，车站值班员接发列车 作业效率得到了很大提高。 关键词：接发列车；信息管理系统；值班员 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t r e c e i v i n ga n ds e n d i n gt r a i nd o e st h eb a s i c 缸a i nr a i l w a yt r a 伍co p e r a f i o ma t s t a t i o n w i t ht h ef u l ls p e e dr a i l ，t h e nt r a mt h es e c u r i t yp r o b l e mb e c o m e sp a r t i c u l a r l y a c u t e a st h em a n so w np h y s i o l o g i c a lf a c t o r sw i l li n e v i t a b l yl e a dt om i s t a k e sa n d t h e r e f o r eas e r i o u st h r e a tt ot h es e c u r i t yo fr e c e i v i n ga n ds e n d i n gt r a i n s t h es t a t i o n r e c e i v e dat r a i ni nt h ec o u r s co fo p e r a t i n gt h em a n u a lr e c o r d i n go fi n f o r m a t i o n , t e l e p h o n en o t i f i c a t i o n , t h et r a n s m i s s i o no f i n f o r m a t i o ni si n c r e a s i n g l yu n a b l et om e e t t h en e e d so f t r a f f i co p e r a t i o n s t h e r e f o r e ，h o wt o e s t a b l i s ham o r ec o m p r e h e n s i v et r a i ns t a t i o no ft h e i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m , r e a l i z er e c e i v i n ga n ds e n d i n gt r a i ni n f o r m a t i o n t r a i nr e c e p t i o nd a t as h a r i n go fr e s o u r e 君s s ot h a tl 塔e 档c a nm a k ei te a s i e ra n d q m e k c rf o rr e c e i v i n gt r a i n so p e r a t i n gh i s t o r yi n f o r m a t i o n , i m p o r t i n ga n de x p o r t i n g d a t ab a s e ，i th a sb e c o m et h ef o c u sf o ra c l 缸e v i n gt h i sg o a l t h i sp a p e ra n a l y z e st h e c u r r e n ts t a t u s r e c e i v i n ga n ds e n d i n g n a i n t h e nt 0 d e s i g nat r a i ni n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e mn e e d sa n a l y s i s ，a n dt h eu s eo fu m l t om a po u tas t a n d a r d i z e d s y s t e mu c a s ed i a g r a mf o ra c l e a rd e s c r i p t i o no ft h es y s t e md e m a n d t r a i nt y p e d e s i g n , o p e r a t i o n a lp o i mc o l l e c t i n g a n dd i s s e m i n a t i n gi n f o r m a t i o n ，n e w s p a p e r c r i t i c a lp m c 髂sd a t ai nv a r i o u so p e r a t i o n a lp o i n t sl i n k e dt or e a l i z et h e nt r a i n o p e r a t i o n s f r o mt h es y s t e m , t h es y s t e md e s i g np r o c e s s ，s y s t e mf u n c t i o n a ld e s i g n , s y s t e md a l a b a s ed e s i g na n dd e v e l o p m e n te n v i r o n m e n tf i v ea s p e c t so ft h es y s t e m d e s i g n a n do nt h i s b a s i st h ec o m p l e t i o no ft h es y s t e mt h r e e - t i e rc l i e n t - s e r v e r s t r u c t u r eo ft h es y s t e mf r a m e w o r ka n dt h ev a r i o u ss u b s y s t e m sf u n c t i o n ，a n da d e t a i l e de x p l a n a t i o no ft h ev a r i o u ss u b s y s t e m si d e a sa n dt h er e a l i z a t i o no ft h e p r o c e s s t h es y s t e mf u n c t i o n s ，f r i e n d l yi n t e r f a c e a f i e rt h es y s t e mi sp u ti n t ou s e ，a n dt o g o o de f f e c tt os a v et h es t a t i o nal o to f h u m a na n dm a t e r i a lr e $ o u l c e s ，g r e a t l yr e d u c e d t h es t a t i o nw a t c h k e e p e r so ft h el a b o ri n t e n s i t y , t h es t a t i o nr e c e i v e dw a t c h k e e p e r s t r a i no p e r a t i n ge f f i c i e n c yg r e a t l yi m p r o v e d k e y w o r d s ：r e c e i v i n ga n ds e n d i n gt r a i n ；i n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ；w o r k e r o n d u t y 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第一章绪论 1 1 论文的研究背景和意义 用信息化推动工业化、用信息化改造传统产业，这是我国“十五”期间的 战略任务。铁路是国家重要的基础设施、国民经济的大动脉，加快铁路系统的 信息化步伐显得尤为重要。如何借助信息技术的帮忙实现管理方式、运行组织、 服务标准的现代化，这是我国铁路部门面前的重大课题。 随着计算机、通信、网络为标志的高新技术的飞速发展、信息技术在社会 各个领域的广泛应用。使用信息系统代替原来的手工管理方式，重新认识和再 造各种企业原有的业务流程，成为了企业在激烈的市场竞争中取胜的战略手段。 使用信息系统，可以实现自动化管理流程，降低管理人员的事物工作负荷，加 快信息处理的速度，提高信息的质量和利用率，敏捷反映市场需求的变化，从 根本上提升企业的市场竞争能力。 我国对基础建设投入的加大和交通产业的蓬勃发展，铁路运输日益繁忙， 同时国家对铁路运能及安全管理要求也越来越高。各级铁路运输管理部门也在 利用各种手段加强运能的提高及安全管理。计算机信息管理作为一种现代化管 理手段被广泛应用于运输生产及经营管理工作中，成为铁路运输过程中必不可 少的组成部分。信息系统设备已成为铁路运输主要行车设备。信息系统的快速 发展为提高铁路运输的生产效率，实现减员增效和扭曲增赢做出了很大贡献。 信息化管理水平的高低已经成为衡量一个行业管理水平高低的重要标志。 接发列车是铁路每个车站最基本的行车作业。随着铁路的全面提速，接 发列车的安全问题显得尤为突出。铁路现行的电子设备虽然能够保证正常接发 列车的安全，但是对于多方向接发列车和非正常接发列车的作业安全控制仅仅 依靠作业人员的互相提醒，由于人自身的生理因素，难免会出现差错，因而严 重威胁着接发列车的安全。车站列车接发过程中的各项信息对车站各工种作业 人员都是十分重要的，只有及时了解、掌握、传输这些信息，车站各工种作业 人员才能根据具体下达各项指令，进行相关的作业，同时也是确保列车安全、 正点到发的关键。1 。因此，列车到发的各项信息需在站内的各相关作业点之间 进行快速的传递，使作业人员及时了解列车到发的基本情况，并形成完整的作 业信息记录在案，以备日后查询。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 多年以来，车站在接发列车作业过程中都采用手工方式记录信息、电话通 知的方式传递信息。随着铁路的现代化进程的加快，车站作业效率逐步提高， 目前的落后方式不能满足车站现代化的要求，特别是编组站几个方向列车对数 同时增加，接发列车作业量大增，车站值班员要用电话方式向车站各个工种作 业人员通知列车到发的相关信息，劳动强度很大，同时也容易产生遗漏通知、 语误、笔误、字迹不清等人为因素造成的差错，对列车接发准点造成影响，在 发生事故后无法查找原因，确定责任m 。 铁路列车已全面提速，以某三等站为例，每办理一趟列车作业，需通知助 理值班员、道口看守员、客运员、行包员、售票员、广播员、调度员( 有的车站 还有车辆部门、机车部门、邮政部门) 等几十个作业岗位，通知内容为前站预告、 前站报开、列车接近、列车到达、向后站预告、向后站报开、向前站报到、后 站报到等8 个电话，一趟列车需办理各种不电话近4 0 次，如该站图定列车2 0 0 列，2 4 h 则需要办理电话1 8 0 0 0 余次，平均每5 s 种一次电话。给车站值班员带 来了很强的劳动强度。 车站接发列车管理系统是车站在接发作业过程中确保及时传递作业信息、 完整记录作业时分，准确反映股道占用情况。系统显示直观，操作方便，保证 了作业的科学、准确和及时，通过计算机自动向相关工种作业人员传输，从根 本上改变了当前用电话口头通知列车到发信息存在的诸多问题，大大减轻了值 班员的劳动强度，确保列车安全、正点到发，实现车站行车作业的实时监督和 安全保障，以提升车站行车作业的安全性和规范性，实现现代化信息管理。 1 2 国内外研究现状 接发列车一直是车务系统安全行车作业的重要的一项内容，尤其是在无联 锁情况下的接发列车作业。以往的作业方式一直是车站进行施工封锁时提前通 知站所管辖的车务段，由车务段组织人员组成施工小分队，然后在联锁设备停 用前，各负其责，依靠人员来进行接发列车的安全监督，这样一来，不但要耗 费大量的人力财力，同时，也使作业人员的精神压力很大，稍有不慎，就会造 成行车事故，给国家和个人带来巨大损失。针对这一特殊情况，近几年全国各 铁路局均投入人力物力，相继展开了确保车站接发列车作业安全和接发列车信 息管理系统的研究。从现有的几家研制单位还未能普及使用，因此有必要对这 一问题进行新的研究。 在国内t d c s ( t r a i no p e r a t i o nd i s p a t c h i n gc o m n n ds y s t e m ) 是覆盖全 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 路的调度指挥管理系统，能及时、准确地为全路各级调度指挥管理人员提供现 代化的调度指挥管理手段和平台。t d c s 以现代计算机技术、计算机网络技术、 通信技术、多媒体技术、数据库技术为基本技术手段，实现对列车在车站和区 间运行的实时监视，动态调整、自动生成列车运行三小时阶段计划，实现列车 调度命令的自动下达和实迹运行图的自动描绘：实现分界口交接列车数、列车 运彳亍正点率、行车密度、早晚点原因、重点列车跟踪等实时宏观统计分析并形 成相关统计报表：为各级调度人员提供列车的动态运行情况，便于机车合理调 配，提高运输能力和安全程度；显示铁路路网、沿线线路、车站、重要列车和 救援列车分布等主要信息，为铁路事故救援、灾害抢险、防洪等提供决策参考。 t d c s 系统采用各种新技术与铁路信号技术的特点相互融合，把传统的以车 站为单位的分散信号系统逐步改造成为一个全国统一的网络信号系统，由提高 安全提高效率向提高运输效能转变，由单一功能向综合功能转交，由模拟传输 向数字传输转变，由手工绘制向辅助及自动绘制转变；通过建立一个融先进通 信、信号、计算机网络、数据传输、多媒体技术为一体的现代化信息系统，为 各级调度人员提供先进的调度指挥和处理手段，提高应变和处理能力，减少调 度人员通话和手工制表数量，改善调度指挥人员的工作条件，从而提高铁路运 输组织的科学性、劳动生产效率和铁路服务质量，为铁道部生产布局的调整打 下了坚实的基础。 1 3 论文研究的主要内容 本文通过对车站接发列车的需求分析，并利用车站现有网络资源，设计出 一个较为合适基于网络的车站接发列车信息管理系统方案，并实现了其主要功 能。 本文由五章组成。 第一章绪论。首先介绍了项目背景，然后针对国内外的情况进行了简要 介绍 第二章系统分析与设计 第三章关键技术 第四章系统实现 第五章总结与展望 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 第二章系统分析与设计 2 1 系统需求分析 需求分析阶段的研究对象是软件项目的客户需求。分析时，必须全面理解 客户的各项要求，偏离或者违背客户需求，必定会导致软件开发的失败。需求 分析是软件生存期中重要的一步，也是决定性的一步。只有通过软件需求分析 才能把软件功能和性能的总体概念描述为具体的软件需求规格说明，从而奠定 软件开发的基础1 4 j 。 通过认真了解用户的需求，细致地进行调查分析，把用户需求最终转换成 一个完全的、细致的软件逻辑模型和相关的软件需求规格说明，准确表达用户 的要求。 2 1 1 系统用户分析 系统的主要用户为铁路相邻站点以及各站点相关作业点人员。接发列车是 铁路每个车站最基本的行车作业，是行车组织工作的基础，铁路机务、客运、 货运列尾、列检、信号楼、技术室等多个作业点的工作都与接发列车息息相关。 由此，按照作业点的工作职责和权限，本系统将用户分为以下三个级别。 ( 一)普通用户：即包括机务、客运、货运、列尾、列检等作业点人员。此类 用户主要是对接发列车作业过程中传递的信息给予回执响应、各别作业点的一 些特殊操作、各作业点信息查询分析，为日常工作提供辅助决策。这类用户是 系统的主要用户，也是系统建设重点考虑的对象。 ( 二)车站值班人员：即信号楼作业点人员。此类用户主要负责列车到发作业 报点、增加删除本班列车、输入发布到发线使用计划、输入发布列车在本站计 划到发时刻、发布签收命令、输入发布本班列车其他相关数据、查询回执情况 等功能，是系统的主要使用者和接发列车作业核心操作人员。 ( 三)系统管理员：即技术室作业点人员。此类用户主要负责维护系统的基础 数据及基础数据上传、网络共享、臼志的管理，是系统的管理者。 对于以上三类用户，相应地对系统设置三类操作权限： ( 一)普通用户权限：对应于一般用户的操作权限，这类用户只能查看本用户 基础数据、对接发列车信息给予响应，不能编辑基础数据。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 ( 二)车站值班权限：除具有列车到发操作权限之外，还具有对基础数据 下放权限。 ( 三)系统管理权限：除具有系统统计查看操作权限之外，还具有新建、 删除、编辑、更新基础数据以及基础数据上传网络共享权限等功能。 系统用户权限具体内容如下表 系统用户权限内容 系统级别权限权限内容 普通用户回执站点历史数据浏览、车次信息回执操作、签收命令 车站值班人操作到发列车到发流程操作、基础数据下放到各站点、命令 员列车流程发布、签收 系统管理员系统管理基础数据维护、基础数据上传、命令发布、签收 2 。1 2 系统用例图分析 在基于u m l 的需求分析中，u s e r c a s e 是对系统用户需求( 主要是功能需求) 的描述，表达了系统的功能和提供的服务。用例图( u s ec a s ed i a g r a m ) 是显 示一组用例、参与者以及他们之间通讯关联的图“”。其中有三个重要的概念： 参与者( a c t o r ) 参与者是指存在于被定义系统外部并与该系统发生交互的人或其他系统，他们 代表的是系统的使用者或使用环境”。 用例( u s ec a s e ) 用例用于表示系统所提供的服务，它定义了系统是如何参与者所 使用的，它描述的是参与者为了使用系统所提供的某一完整功能而与系统之间 发生的一段对话。 通讯关联( c o m m u n i c a t i o na s s o c i a t i o n ) 通讯关联用于表示参与者和用例之间的对应关系，它表示参与者使用了系统中 的哪些服务( 用例) ，或者说系统所提供的服务( 用例) 是被哪些参与者所使用的。 在本系统中，根据对系统用户的分析，划分出三类参与者：普通用户、车站值 班员、系统管理员，并得出此三类参与者的用例图。 普通用户用例 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 车站值班员用例 图2 1 普通用户用例图 系统管理员用例 图2 2 车站值班员用例图 图2 3 系统管理员用例图 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 2 1 3 车站行车作业需求分析 车站在接发列车作业过程中的手工方式传递信息已经越来越不能满足铁路 现代化的需要，这就对铁路信息管理工作提出了新的要求。如何减少值班员和 各个作业点工作人员的劳动强度，如何使车站在接发列车的作业过程中尽量减 少错误，如何使信息能够准确的传递到各个作业点，如何提升车站行车作业的 安全性和规范性，从而实现现代化的信息管理，是接发列车管理系统必须深入 考虑的几方面问题。因此，系统应满足以下几个方面的需求： 数据传输与信息共享 由于接发列车涉及到多个作业点，数据的提交和发布都需要通过不同的作 业点，因此各个作业点之间的数据传递的方便性和共享性就成了需解决的首要 问题。现行的手工操作方式，无论是数据的提交，还是命令的发布，都容易造 成在中途遗失或延误，信息的传递速度和共享程度均得不到保证。现在最有效 的大大提高数据传输速度和共享程度的技术就是计算机网络，开发一套基于计 算机网络的列车接发系统势在必行。 日志记录与历史查询 车站接发列车是一项十分谨慎的工作，必须做到分工明确、责任到位。利 用计算机可以准确、方便地记录每一班工作情况和行车日志，能讯速地查询以 前任何时间的历史记录。通过日志的记录和历史的查询，可以做出统计分析， 改进生产和管理方式，提高工作效率。发生意外时，能为调查事故责任提供有 力证据。 添加、删除车次 车站经常会遇到突发事件，紧急添加或删除车次。然而车站值班员的负担 本来就重，如何减少车站值班员的负担，用最少的操作完成列车车次的添加与 删除就成为了作业分析的重点。当车站值班员添加车次时只需添加列车车次种 类和车次即可。而删除车次时选种车次点击删除按钮即可。 接发列车操作 接发列车作业过程中对车次的操作是车站值班员最为关心的，因为这直接 影响到列车作业的效率。为了让车站值班员在列车作业时操作步骤尽量减到最 少，因此采用车站值班员最为熟悉的按钮点击操作，当列车作业时，只需点击 几个按钮就可完成一趟列车作业。这样把车站值班员列车作业劳动强度减到了 最小。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 提醒与监控 车站值班员的列车作业是很繁忙的，常常会遇到同时作业几趟列车，为了 减少车站值班员在作业时的出错率，系统为不同列车种类以及列车完成某项操 作时都会显示不同颜色以示区分，及时提醒车站值班员此时列车该进行哪项作 业。在系统界面最下方，显示各作业点上线情况，用以及时通知不在线作业点 及时上线作业。 2 1 4 列车种类需求分析 接发列车作业操作的是列车车次，而对车站而言会接发多种不同种类列车 车次，不同种类的列车车次车站值班员有着不同的操作，以及作业过程中的收 发信息也会随着列车种类的不同而发生变化。对每个车站值班员而言要记住这 些不同种类列车车次并操作熟练，难免会有失误。为了让车站值班员准确无误 的掌握这些信息。就需要为不同种类列车定义相关接发列车信息。这些接发列 车信息都需要有着管理员权限的用户事先定义好，作为基础数据信息输入计算 机，再上传给车站值班员，由车站值班员下放到各作业点，实现基础同步更新。 因此，对列车种类需求的分析转化为了对列车作业流程和作业点收发信息的分 析。 列车作业流程 根据不同种类列车作业的不同，定义出不同种类列车的作业类型、到达方 向、出发方向、列车种类等多种作业信息，又由作业类型得出不同种类列车的 报点流程。当车站值班员操作不同种类列车时，系统会根据列车种类匹配对应 报点流程，自动将现时可操作按钮商亮显示，车站值班员轻松实施接发列车操 作。 作业点收发信息 作业点收发信息是对不同种类列车发送作业点、发送消息类型、接收作业 点、是否回执等信息的定义。对不同种类列车操作时相应的信息发送都进行了 详细的分析以及在数据库中进行对应的收发信息定义，以确保车站值班员在接 发列车操作时，该列车相对应作业点都能够及时收到信息，也给信号楼及时反 馈信息，保证了接发列车的及时、安全。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 2 1 5 系统功能需求分析 根据接发歹f j 车信息管理系统的需求，需要实现如下功能： 同步显示功能 各作业点行车显示屏能及时显示邻站开车、列车接近和列车到达 等列车运行信息，并辅以语音提示，使相关作业点能共享列车运行信息。 自动通知与反馈功能 车站值班员输入邻站开车、列车接近等信息后，相关作业点收到对话框和 语音提示，并需要向车站值班员反馈回执信息，如果不反馈回执信息，语音提 示将反复播放。 发布命令功能 领导发布紧急命令，相关作业点强行签收。 自动填写行车日志功能 按照接发列车的作业要求，通过计算枫自动填写、打印行车日志代替传统 行车日志的手工填写。 查询功能 如果发生事故追究责任或上级部门检查工作，系统可以调出以往所有信息， 包括值班员每一步操作的时间。 数据维护和后备功能 提供用户界面，进行系统基础数据维护和数据及时后备。 2 1 。6 系统建设目标 系统的建设目标是利用串口通信技术和网络技术，实现快速高效的交接班 车次、行车日志的管理和查询，建立一个灵活的、可以针对车站动态需求进行 调整和自适应的管理平台，是接发列车信息管理系统的实现目标。为铁路部门 提供一个使用方便、功能完善的接发列车信息管理系统。 具体包括以下内容： 方便的交互性 系统应具有友好的人机界面，操作上具有方便性、直观性、易学性，用户 可以很方便的实现人机对话。 资料管理网络化 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 系统运行于i n t e r n e t i n t r a n e t 上，实现车次信息和行车日志文 件资料的网络化管理。实现资料信息资源化、传输网络化。利用网络的优势做 到信息快捷传递。 辅助决策 用户能够通过对资料数据进行查询分析，为日常工作提供信息服 务和技术支持，为领导决策提供帮助。 安全性能 系统涉及到的车次信息资料很重要，因此系统的安全性非常重 要。安全性要求系统稳定可靠，具有使用者身份识别、权限控制等能力。 2 2 系统总体设计与流程 2 。2 。1 系统数据流 从管理事务上看，车站接发列车管理系统的数据流动是由上到下的分发。 图2 4 数据流图 从工作流程上看，车站接发列车管理系统的数据流动是列车接发的过程。 邻站、站段、站点各相关单位间的隶属关系，促成了整个系统的级连式层状关 系结构。 西南交通大学硕士研究生学位论文第11 页 图2 5 级连式层状关系结构图 2 2 2 逻辑结构 车站接发列车管理系统，集中负责的是列车到达前后，及时通知各个作业 点办理相关作业。各作业点对系统功能的需求不完全相同，因此把系统分为数 据操作模块、打印模块、查询模块、监控维护模块四个部分。各模块间的关系 如下图所示： 图2 6 模块关系图 数据操作模块是系统最基本的模块，是整个系统的核心。数据操作分为数 据交互和行车日志两个方面。数据交互的主要功能是为系统提供最基本的数据 操作服务，包括对记录的添加、修改、删除，通过对数据库的直接操控，一方 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 面从数据库中取出数据，传送到用户交互界面模块；另一方面又从用户交互界 面模块取回数据，将用户对基础数据的改动情况及时反映到数据库的记录中。 行车日志是车站接发列车工作过程的原始数据记录。 打印模块，采用“所见即所得”的方法，以表格的方式将行车日志打印输 出。查询模块主要是行车日志的查询，提供灵活的查询方式，允许多种条件的 组合，快速准确地对当前或历史数据进行查询。 监控维护模块包括网络监测和系统维护。网络监测是对网络状态的监测， 发展故障及时反映。系统维护包括远程数据维护、程序自动更新和网络故障分 析，主要是为技术室进行系统维护和诊断提供工具。 2 2 3 基本设计原理 与车站接发列车报点的工作方式相对映，系统网络结构采用以信号楼为中 心、各作业点为客户端的c s 模式星型网络结构，各作业点之间的数据传输采 用t c p i p 通信方式。当车站有多个信号楼时，指定一个信号楼作服务器，其它 信号楼作客户端，通过程序内部控制使作为客户端的信号楼同样享有信号楼应 有的权限和功能，从而达到整个车站信息的共享。 系统通信都采用消息发送与回执确认机制。每个作业点向其它作业点发出 消息以后，需要等待接收作业点的回执，如果长时间没有收到回执，应该重新 发送。作业点接收到消息后，同时出现对话框提示和语音提示。 系统数据分为动态数据静态数据。动态数据是指随时发生变化的数据，如列车 报点、行车日志、调度命令等等；静态数据是指在一定时期内，不常发生变化 的数据，如作业点信息、人员信息、报点流程、各种硬件设施以及列车时刻表 等等。动态数据的采集主要有三种方式：通过串口与t d c s 相连，直接接收并采 集本系统需要的数据；信号楼值班员人工输入；技术室工作人员在线修改和输 入。静态数据主要靠相关管理部门提供，再由技术室工作人员导入到本系统， 最终由技术室进行维护和更新。由以上特点系统采用了基于v i s u a lc + + 网络通 信技术和串口通信技术来实现从t d c s 或获取数据。 系统数据以文件形式保存。文件格式符合数据库设计，每个文件对应一张 表，文件里每个字段对应表的一列，需要保存到数据库时，可以通过工具快速 地导入到数据库，如o r a c l e 、p b 等数据库。每一班的数据用一个文件夹保存， 便于管理以及日后的查询和统计。因此采用了o r a c l e 数据库。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 2 2 4 操作流程 信号楼作为列车信息接收和处理的中心，在网络模式中理所当然作为服务 端。其它各作业点作为客户端，从信号楼获取数据，并反馈工作状态给信息楼。 服务器与客户端的操作流程如下： 服务嚣同络客户蚺 图2 7 服务器与客户端操作流程图 2 2 5 系统c s 三层体系结构设计 从系统的数据流和操作流可以看出，系统应该采用c s ( 客户机服务器) 的 网络结构，然而传统的二层c s 结构以不能满足车站接发列车系统的需求。因 此就必须三层的c s 结构。系统构建的c s ( 客户机服务器) 网络系统可看作是 三层结构：表示层、功能层和数据层。它的构造模型是在原有的c s 体系基础 上发展起来的。 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 一、表不层 表示层是应用的用户接口部分，它担负着用户与应用间的对话功能。它用 于检查用户从键盘等输入的数据，显示应用输出的数据。为使用户能直观地进 行操作，一般要使用图形用户接口( g u i ) ，操作简单、易学易用。在变更用户接 口时，只需改写显示控制和数据检查程序，而不影响其他两层。检查的内容也 只限于数据的形式和值的范围，不包括有关业务本身的处理逻辑。图形界面的 结构是不固定的，这便于以后能灵活地进行变更。例如，在一个窗口中不是放 入几个功能，而是按功能分割窗口，以便使每个窗口的功能简洁单纯。在这层 的程序开发中主要是使用可视化编程工具。 二、功能层 功能层相当于应用的本体，它是将具体的业务处理逻辑地编入程序中。例 如，在制定订购合同时要计算合同金额，按照定好的格式配置数据、打印订购 合同，而处理所需的数据要从表示层或数据层取得。表示层和功能层之间的数 据交往要尽可能简洁。例如，用户检索数据时，要设法将有关检索要求的信息 一次传送给功能层，而由功能层处理过的检索结果数据也一次传送给表示层。 在应用设计中，一定要避免“进行一次业务处理，在表示层和功能层间进行几 次数据交换“的笨拙设计。通常，在功能层中包括有：确认用户对应用和数据 库存取权限的功能以及记录系统处理日志的功能。这层的程序多半是用可视化 编程工具开发的，也有使用c o b o l 和c 语言的。 三、数据层 数据层就是d b m s ，负责管理对数据库数据的读写。d b m s 必须能迅速执行大 量数据的更新和检索。现在的主流是关系数据库管理系统( r d b m s ) 。因此，一般 从功能层传送到数据层的要求大都使用s q l 语言。 三层c s 结构的优点 一、具有灵活的硬件系统构成 对于各个层可以选择与其处理负荷和处理特性相适应的硬件。这是一个与 系统可缩放性直接相关的问题。例如，最初用一台u n i x 工作站作为服务器，将 数据层和功能层都配置在这台服务器上。随着业务的发展，用户数和数据量逐 渐增加，这时就可以将u n i x 工作站作为功能层的专用服务器，另外追加一台专 用于数据层的服务器。若业务进一步扩大，用户数进一步增加，则可以继续增 加功能层的服务器数目，用以分割数据库。清晰、合理地分害i 三层结构并使其 独立，可以使系统构成的变更非常简单。因此，被分成三层的应用基本上不需 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 要修正。 二、提高程序的可维护性 三层c s 结构中，应用的各层可以并行开发，各层也可以选择各自最适合 的开发语言。 三、利于变更和维护应用技术规范 因为是按层分割功能，所以各个程序的处理逻辑变得十分简单。 四、进行严密的安全管理 越关键的应用，用户的识别和存取权限设定愈重要。在三层c s 结构中， 识别用户的机构是按层来构筑的，对应用和数据的存取权限也可以按层进行设 定。例如，即使外部的入侵者突破了表示层的安全防线，若在功能层中备有另 外的安全机构，系统也可以阻止入侵者进入其他部分。 此外，系统管理简单，可支持异种数据库，有很高的可用性。 2 3 系统功能设计 根据系统功能需求，系统按功能分为多个子系统：信号楼子系统、技术室 子系统、外勤子系统、车号子系统、站调子系统、机务子系统、货运子系统等 1 3 个子系统组成。 ：f 车站撞发列车信息管理蒙统一 f 伯喇掌景鲰ii 技术z - t - 系鲰i i 栅军蒹绺 l 霉擘系统1 黝 嘲 上一 上 厂r 潲 w。黼 蟾 监 蕾 硼 毒 作 业 帽 里 2 3 1 系统功能描述 图2 8 系统功能结构图 根据车站接发列车管理系统的需求，参考其它生产管理信息系统的设计， 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 结合车站的现状和开发环境的约束，系统主要功能设计如下： 1 ) 与列车运行图编制系统整合 提供接口，直接从运行图系统读取图定列车相关信息，减少人工输入量， 降低出错的机率，提高效率。 2 ) 与t d c s 车站系统整合 通过计算机串口连接t d c s 系统，自动检测并接收接发列车信息。 3 ) 列车运行信息人工录入 除直接读取列车运行图数据以及自动获取列车报点数据以外，再提供界面 允许入工输入和修改相关列车信息数据。 4 ) 接发列车信息自动传递各相关作业点 技术室预先设定各种信息的传输作业点。在没有人工干预的情况下，接发 列车报点数据将按预设方式进行传输；如果临时需要修改信息传输方向，允许 并提供界面让信号楼选择需要接收信息的作业点。 5 ) 信息回执，系统监视各点信息接收情况 所有列车接发信息都要回求在规定时间内发送回执。如果作业点没有收到 消息，系统应立即通知信号楼，以便值班员通过其它方式及时通知各作业点； 如果作业点收到消息后没有发送回执，系统要不断提醒工作人员。 6 ) 按运统一3 生成行车日志，历史数据保存及查询 7 ) 打印功能，可屏幕打印及按用户要求打印 8 ) 机务段( 折返段) 始发列车提前2 小时叫班以及机车号等信息录入 9 ) 列检作业完毕报点 1 0 ) 语音提示 1 1 ) 两络通道实耐检测 网络本生发生故障引起系统通信中断时，系统能及时检测到发生故障的作 业点，在系统中直观地显示出来，为技术人员排除故障提供线索。 12 ) 重要事项、调度命令下达 1 3 ) 系统交接班、密码登陆和限制退出 开机自动启动系统，用户输入密码登录，但工作中一般不能退出系统，只 有输入密码才允许退出系统。 系统提供交接班功能，到交接班时间时，更换用户名，保存上一班数据，制定 下一班计划，并通知所有作业点执行交接班工作。 1 4 ) 基础数据维护 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 1 5 ) 时钟校正 信号楼计算机时钟与t d c s 系统保持一致，各作业点时钟与信号楼保持一 致。 1 6 ) 用户自定义界面 各作业点用户可以根据自己的工作需要有选择地调整系统显示内容，也可 以根据个人的爱好选择视窗的显示风格。 1 7 ) 版本自动更新 系统升级以后，只需要更新信号楼的系统，其它各作业点启动系统后能检 测到系统的更新，自动从信号楼下载新版本的程序。 2 3 2 信号楼子系统设计 车站接发列车信息管理系统中，信号楼子系统作为整个系统的重要子系统 来设计。大部分铁路车站只有一个信号楼子系统，少数特殊车站存在两个信号 楼子系统( 主次信号楼) 。本文针对车站存在主次信号楼进行设计。 主信号楼子系统 信号楼子系统功能模块 车站值班员通过在系统主界面进入系统以后，系统根据用户和口令自动打 开信号楼子系统界面，该界面包括菜单操作、信号显示、车次操作、行车日志、 日志显示、日志查询等六个模块。 菜单操作 交接班菜单用于对交接班时间以及各个时间段内的车次进行限制，在车站 值班员交接班时，从基础数据中导出对应时间段作业列车车次，而对于交接班 前由于各种原因没有作业的车次，交接班后仍可继续作业。这对车站值班员灵 活操作跨班车次带来了方便。到达报点和出发报点菜单对选中的到达车次和出 发车次作业，并根据车站值班员选中列车种类将不属于本列车种类的作业报点 流程置灰，一定程度上避免了车站值班员的误操作。辅助功能菜单包括发送、 查询命令、回执查询、刷新作业点状态等辅助功能，车站值班员通过命令查询 和回执查询能清楚那些作业签收了命令，那些作业点对应回执列车进行了回执 操作。日志菜单主要为日志显示界面提供查询和写入e x e c l 操作，行车日恚以 e x e c l 表方式保存。导入导出菜单对基础数据的导入导出，极大的减少了车站 值班员的劳动强度。 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 信号显示 在界面下端的状态栏分别显示在线作业点信息。红色代表作业点线，兰色 代表作业点在线，对未上线作业点，车站值班员会及时给予通知，减少了列车 作业过程中的事故发生。 车次操作 左边按钮、l i s t 、c h e c k b o x 、r a d i ob u t t o n 控件，为车站值班员处理到达 出发车次提供了方便的操作，对车站值班员临时接到添加删除列车种类命令提 供了方便，又一次减少了车站值班员在处理列车作业时遇到的临时问题，车站 接发列车信息管理系统从根本上减少车站值班员劳动强度，给车站值班员的列 车作业带来了安全保障。 行车日志 左边按钮、控件只能对列车车次的到达出发操作。而行车日志可对劭达出 发列车车次的股道、方向、规定到达出发时间、实际到达出发时间等各种信息 进行灵活编辑。 日志显示 日志显示只是对最近作业完毕列车进行记录方便车站值班员导出作业完毕 车次到e x e c l 表，使车站值班员对列车车次的操作有据可依。 日志查询 日志查询主要提供车站值班员对以前操作车次进行模糊和精确查询，日志 查询界面给车站值班员或相关查询人员提供了多种匹配查询。信号楼子系统实 现列车到发作业报点、增加删除本班列车、输入发布到发线使用计划、输入发 布列车在本站计划到发时刻、发布签收命令、输入发布本班列车其他相关数据、 查询回执情况等功能，是接发列车信息管理系统核心子系统之一。子系统中客 货车以不同颜色显示，到达出发列车分栏，清晰明了。列车对应相应作业类型、 种类，车站值班员按定义列车作业类型报点，操作简单。赶水站具有不确定性 作业类型( 非正常接发) 列车，修改列车作业类型便能得至b 有效处理。对本站随 时出现的特有专业线列车通过添加也能得到及时处理。 一报点：车站值班员以弹出对话框和循环语音提示方式通知各 作业点，各作业点收到车站值班员通知，给车站值班员回执信息，自动在显示 屏显示”回”，确认收到回执信息。 二行车日志、回执查询：作业完毕列车，以不同颜色显示，车 站值班员能清楚知道列车作业完毕，并自动添加到行车日志页中，根据需要保 西南交通大学硕士研究生学位论文第19 页 存行车日志或打印。接班后，作业完毕列车自动清除，生成本班新列车信息。 作业点退出系统在信号楼自动给予提示，一定程度上加强了接发列车作业安全 控制。 三到达出发车次操作：本站点操作北通南停货车客车、北停南通货车客车、 北发客车、北到货车等2 0 多种类型列车种类，车站值班员难免会对不同类型列 车操作次序失误。车站接发列车信息管理系统很好的帮助了车站值班员操作各 种类型车次。当车站值班员操作到达出发列车车次时，系统会自动根据列车报 点流程将左边对应按钮置为高亮状态，其它按钮置灰。以至车站值班员能准确 无误的操作到达出发列车车次。 次信号楼子系统 次信号楼子系统同主信号楼予系统一样具有相同的功能模块。它们的区别 主要是次信号楼不存在添加、删除车次，没有编辑列车出发到达股道、车场的 权限等功能。次信号楼子系统实现辅助报点的功能，车站值班员采集本站点到 发列车信息并及时通知主信号楼子系统，它作为辅助主信号楼行车作业的子系 统。 重庆赶水站为一个特殊的车站，因为车站存在两个信号楼子系统，主信号 楼子系统和次信号楼子系统，现以主信号楼和次信号楼的货车和客车为例：北 发货车、南通北通货车报点流程图如下所示 图2 9 北发货车报点流图图2 1 0 南通北通货车报点流图 2 3 3 技术室子系统设计 技术室子系统功能模块 技术室子系统界面由菜单操作、行车日志、日志查询、信号显示等4 个功 能模块。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 菜单操作 交接班菜单主要是实现交接班车次显示以便跟信号楼行车日志同步显示， 也可通过信号楼子系统自动同步。参数设置菜单为状态栏、显示字体、显示字 宽、以及锁定状态栏等界面操作进行设置。辅助菜单为用户修改口令、发送签 收命令、设置回执语音提示时间等参数。维护菜单主要对技术室管理人员提供 方便的基础数据编辑操作。导入导出菜单主要负责基础数据的上传信号楼子系 统以及基础数据本地保存。 行车日志 行车日志界面主要是方便技术室管理人员查看本班列车作业情况。 日志查询 日志查询主要提供车站值班员对以前操作车次进行模糊和精确查询，日志 查询界面给车站值班员或相关查询人员提供了多种匹配查询。 信号显示 在界面下端的状态栏分别显示在线作业点信息。红色代表作业点线，兰色 代表作业点在线，对未上线作业点，车站值班员会及时给予通知，减少了列车 作业过程中的事故发生。 技术室子系统实现浏览监督本班的