（计算机软件与理论专业论文）轨道车管理系统支撑平台的设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 轨道车辆管理信息系统是一套供铁道部及铁路局铁路轨道车主管部门、业务管理 机关，基层段等多层次使用的，信息集成与共享的，具有一定辅助决策支持功能的网 络化的管理信息系统。系统用户较多且分布域很广，具有分布性的特点，而且功能需 要不断的扩展变更，系统的部署和维护的难度更是由于分布性的特点而变得非常困难。 因此按照一般的信息管理系统开发解决方案，不能很好的解决数据访问，数据同步， 业务逻辑开发，用户授权等功能性问题，也不能满足系统可扩展性，易维护性，稳定 性等非功能方面的需求，所以需要结合轨道车管理系统具体的实际情况，提供一套可 行的解决方案。 轨道车管理信息系统支撑平台正是基于这样的目的提出来的，主要解决轨道车管 理信息系统开发过程中的功能性和非功能性问题，降低开发的难度，加快软件的开发 过程，并解决软件部署和后期维护的问题，为分布式的信息管理系统提供良好的支撑 环境。支撑平台通过对信息系统的开发方法的研究，结合轨道车管理信息系统自身的 特点进行详细的分析，抽取出平台的主要功能，然后采用面向对象的分析和设计方法， 同时结合设计模式的方法理论，对功能加以设计实现，使平台能满足轨道车管理系统 的功能和非功能要求。 本文先论述了开发轨道车管理信息系统支撑平台的背景，然后全面地描述了轨道 车管理系统的特点以及需要解决的问题，并对这些特点和问题加以分析和归纳，提取 出支撑平台的功能性和非功能性需求，接着利用软件工程，软件架构等相关理论知识 提出了平台的架构方案，使系统更符合用户的需求，具有可扩展性、可靠性的特点； 然后就平台实现的关键技术以及功能组件的实现进行阐述，着重描述了自动升级、数 据同步、数据库统一访问等组件或接口的实现；最后进行总结与展望，希望支撑平台 能够在现有基础上进行扩展后，应用于其他管理信息系统的开发中。 关键字：轨道车；管理信息系统；支撑平台；自动升级；数据同步；数据统一访问 西南交通大学硕士研究生学位论文第| i 页 a bs t r a c t r a i l c a rm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ( r m i s ) i san e t w o r km a n a g e m e n ti n f o r m a t i o n s y s t e m ，u s e db yt h em i n i s t r yo fr a i l w a y s ，t h er a i l c a rd e p a r t m e n t so ft h er a i l w a y a d m i n i s t r a t i o n ，b u s i n e s sm a n a g e m e n ta u t h o r i t i e sa n dg r a s s r o o t ss e g m e n t s i th a sm u l t i - l e v e l u s i n g ，i n f o r m a t i o ni n t e g r a t i o na n ds h a r i n ga n dc e r t a i na u x i l i a r yd e c i s i o ns u p p o r tf u n c t i o n s t h es y s t e mh a sl a r g es c a l eu s e r s ，b r o a dd i s t r i b u t i o na n dac h a r a c t e r i s t i co fd a t ad i s t r i b u t i o n , w h i c hm a k et h ed e p o s i t i o na n dm a i n t e n a n c eo ft h es y s t e mm o r ed i f f i c u l t w h a t sm o r e ，t h e f u n c t i o n sr e q u i r ec o n s t a n t l ye x p a n da n dc h a n g e s oi fw ed e v e l o ps o l u t i o ns c h e m e si n a c c o r d a n c e 谢t l lc o m m o ni 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 ec a nn o tr e s o l v ef u n c t i o n a l p r o b l e m ss u c ha sd a t av i s i t a t i o n , d a t as y n c h r o n i z a t i o n , b u s i n e s sl o g i cd e v e l o p m e n ta n du s e r a u t h o r i z a t i o np r o p e r l y , a l s oc a nn o ts a t i s f yt h en e e d so fn o n f u n c t i o n a la s p e c t s ，s u c ha s s c a l a b i l i t y , m a i n t a i n a b i l i t ya n ds t a b i l i t yo ft h es y s t e m t h e r e f o r e ，i tr e q u i r e sp r o v i d i n ga p r a c t i c a b l es o l u t i o nb yc o m b i n i n g t h ea c t u a lc o n d i t i o no fr a i l c a rm a n a g e m e n ts y s t e m t h es u p p o r t i n gp l a t f o r mo fr m i si sp u tf o r w a r db a s e do nt h ea b o v ep u r p o s e s ，i tm a i n l y s o l v e sf u n c t i o n a la n dn o n f u n c t i o n a li s s u e sd u r i n gt h ed e v e l o p i n gp r o c e s so fr m i s ，r e d u c e s t h ed i f f i c u l t yo fd e v e l o p m e n ta n da c c e l e r a t e st h ep r o c e s so ft h es o f t w a r ed e v e l o p m e n t i t a l s od e a l s 、杭mi s s u e sa b o u ts o f t w a r ed e p l o y m e n ta n dp o s t m a i n t e n a n c e a n dp r o v i d e sa b e t t e r s u p p o r t i n g e n v i r o n m e n tf o rd i s t r i b u t e di n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m t h e s u p p o r t i n gp l a t f o r mr e s e a r c h e st h ed e v e l o p m e n tm e t h o d so fi n f o r m a t i o ns y s t e m ，m a k e s d e t a i l e da n a l y s i sb yc o m b i n i n gt h er m i s sf e a t u r e s ，e x t r a c t st h em a i nf u n c t i o n so ft h e p l a t f o r m ，a n dt h e nm a k e st h ef u n c t i o n si m p l e m e n t e db yu s i n go b j e c t o r i e n t e da n a l y s i sa n d d e s i g nm e t h o da n dc o m b i n i n g 、历mt h ed e s i g n i n gp a t t e r n st h e o r y t h u s t h ep l a t f o r mw i l l m e e tt h er m i s sf u n c t i o n a la n dn o n f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t s a tt h eb e g i n n i n g ，t h i sa r t i c l ed i s c u s s e st h eb a c k g r o u n do ft h er m i ss u p p o r t i n gp l a t f o r m ， c o m p r e h e n s i v e l yd e s c r i b e st h ec h a r a c t e r i s t i c so ft h er m i sa n d t h ep r o b l e m sw h i c hn e e dt o s o l v e ，a l s oa n a l y z e sa n ds u m m a r i z e st h e s ec h a r a c t e r i s t i c sa n dp r o b l e m si no r d e rt oe x t r a c t t h o s es u p p o r t i n gt h ep l a t f o r m sf u n c t i o n a la n dn o n - f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s ；a n dt h e n p r o p o s e st h ep l a t f o r m sa r c h i t e c t u r es c h e m et h r o u g hu t i l i z i n gs o f t w a r ee n g i n e e r i n g ，s o f t w a r e a r c h i t e c t u r ea n do t h e rr e l a t e dt h e o r i e s w h i c hm a k e st h es y s t e mm o r ec o n s i s t e n t 、析mt h e d e m a n d so fu s e r sa n dp o s s e s ss c a l a b i l i t ya n dr e l i a b i l i t yc h a r a c t e r i s t i c s ；a f t e r w a r d si t e x p a t i a t e s o nt h e k e yt e c h n o l o g y a n df u n c t i o n a l c o m p o n e n t s o ft h e p l a t f o r m s i m p l e m e n t a t i o na n dh i g h l i g h t st h ea u t o m a t i cu p d a t e ，d a t as y n c h r o n i z a t i o n , u n i f o r ma c c e s st o 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 ii 页 t h ed a t a b a s ea n do t h e rc o m p o n e n t so ri n t e r f a c e s i m p l e m e n t a t i o n ；f i n a l l y , t h ea r t i c l eg i v e s s u m m a r ya n do u t l o o kt ot h es u p p o r t i n gp l a t f o r ma n dh o p e st h es u p p o r t i n gp l a t f o r mc a l lb e u s e di no t h e rm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m s d e v e l o p m e n ta f t e re x p a n d e do nt h eb a s i so f t h ec u r r e n ts i t u a t i o n k e y w o r d s ：r a i lc a l ；m a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e m ：s u p p o r t i n gp l a t f o r m ；a u t o m a t i c u p d a t e ；d a t as y n c h r o n i z a t i o n ；u n i f o r ma c c e s st od a t a 西南交通大学 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本 人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可 以采用影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密影使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“”) 学位论文作者签名： 和壑许 日期：式o ? d 6 1 5 揪黼：问哪俐 日期：洲o 6 f 弓 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： ( 1 ) 参与整个轨道车管理系统的开发过程，对轨道车管理系统进行全面的分 析与研究，提取出了支撑平台的功能性和非功能性需求。 ( 2 ) 以支撑平台的需求为基础，综合考虑轨道车管理系统以及应用环境的特 点，利用软件工程，软件架构等相关理论知识完成平台的总体架构和功 能设计。 ( 3 ) 应用面向对象，设计模式，w e bs e r v i c e 等技术，并使用了o r a c l e 、a c c e s s 等数据库，c 群语言，n e t 开发环境，实现了支撑平台的自动升级、异常 处理、消息通信、数据同步、数据库统一访问接口等组件或接口，不仅 保障了轨道车管理系统的可靠性、可扩展性，也使平台具有良好的复用 性。 ( 4 )轨道车管理系统目前已经部署使用，支撑平台为其提供了良好的基础环 境，解决了轨道车管理系统开发，部署，维护等阶段遇到的诸多问题， 满足了用户的需求。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 衲良汗 1 e e 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 课题背景 第1 章绪论 计算机技术的出现，无疑给社会生产生活方式带来全面的革新，同时也丰富了人 们的生活，改变了人们的生产生活方式，极大的提高了生产力。计算机已经广泛应用 在各个领域，它正向社会各行各业继续深化渗透，信息化是不可阻挡的历史潮流1 3 1 1 。 铁路部门的信息化工作已经开展多年，但是由于铁路部门机构庞大，而且各种客观原 因的制约，其工务系统的信息化水平有待提高。 铁路工务系统是监管铁路轨道车的主管部门，轨道车在铁路工务管理中起着不可 或缺的作用，它属于铁路养路机械设备，是铁路建设、线路施工、设备修理、抢险和 检查等工作的主要运输设备，按照性能分为轻型轨道车、重型轨道车；按传动方式轨 道车有机械传动、液压传动、电传动，其中目前最多的是液压传动。随着我国铁路电 气化线路的快速发展，轨道车的使用数量也在快速增加。目前，全国路内约有上万台 轨道车，路外的轨道车数量更是庞大，由于管理不集中，数量无法进行统计，更不能 及时有效的掌握各个车的状态信息，也不能有效地调配资源，使其能得到合理有效的 调配；在车辆发生事故时，不能有效地分析出事故的原因；此外，驾驶轨道车的司机 也有4 ，5 千人之多，这也存在如何合理调配司机资源的问题。因此建立一套完善的轨 道车管理信息系统，是非常必要的【1 ，3 1 。 近年来，铁路上级部门为了加强轨道车管理工作，保证轨道车技术性能稳定和运 用安全，实时掌握全国各地的轨道车的车况，使用状态，维修情况等信息，更加合理 利用轨道车资源，急需自动化的辅助手段解决这些问题，因此积极推行轨道车计算机 信息网络管理，另外，铁路工务信息化规划明确了近几年铁路工务系统信息化的指 导思想、建设原则、总体目标、体系结构和实施策略。为使轨道车辆的设备管理进一 步适应铁路跨越式发展和更好履行国家行政管理职能的新形势，有必要按照铁路工 务信息化规划部署和规定的体系结构，对铁路轨道车设备管理信息系统进行进一步 研究和开剔孙。 通常的信息系统开发，大体都是一体化开发完成的，开放性都比较差。而有些平 台搭建，也只是针对其他特定的应用进行的，没有针对轨道车管理系统进行，而且很 多具体情况都不太相同，不能很好的满足轨道车管理系统的需要【3 2 1 。 在传统的管理信息系统开发中，需要全面考虑从用户界面，到业务逻辑，再到后 台数据库操作等一系列操作，都是针对特定的应用，进行从上到下的一体化开发，软 件复用性很低，开发周期比较长。开发中往往不能很好的关注用户的需求，使开发出 来的系统不能满足用户的原始需求【3 3 】。而且系统不容易改动，新的需求不能很好的添 加到现有系统中，变动往往会带来牵一发而动全身的影响，扩展性比较差。而且，一 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 旦系统出现错误，开发者不能及时有效的掌握错误信息，使维护变得非常复杂，往往 在系统部署后，在使用现场部署专门的维护人员，维护需要付出很大的代价。不仅如 此，随着用户数量的增加，以及地域的扩大，部署和维护的复杂度和难度成几何数级 增加，代价会变得非常的高昂。此外系统平台也不具有开放性的，很难在系统上进行 二次开发，因此不利于其他功能的扩展，也无法在其他系统开发中进行复用【3 8 】。 信息系统的开发需要解决许多实际问题，如何能快速的开发系统，并使系统达到 稳定性，可靠性，易扩展性，易维护性等方面的要求，有必要将系统中的通用的非业 务性功能加以抽象，构建一个针对轨道车管理系统的开放的，通用的支撑平台，从而 使上层应用的开发更加关注业务逻辑处理，而且上下层的变动也不会互相影响，降低 系统的耦合性，保证了系统的可靠性以及稳定性。这样的系统开发使客户需求变成了 中心点，能使开发的资源完全集中在用户需求实现上，从而不会出现“本末倒置”【3 9 】。 开发此轨道车管理系统需要考虑诸多因素，首先，虽然有轨道车管理规范，但 它只定义了总体要求，各个铁路局的轨道车管理细则都不太统一，存在着偏差。其次， 系统要求能加入新的功能，随着系统的使用，后面需要加入新的管理功能，有些功能 要求用浏览器就能使用。再次，系统使用广泛，全国各个工务段都要使用此系统，部 署与维护是一个系统的工程，需要有效的进行协调。最后，用户的计算机水平普遍都 不高，如何是系统简单易用，稳定可靠都是需要考虑的内容。 基于上述的问题，为了轨道车管理系统的开发，满足客户的根本需求，并解决系 统前期部署和后期维护问题，将通用的功能进行抽象，提出了轨道车管理系统支撑平 台。 1 2 课题综述 本课题主要围绕轨道车管理信息系统的实现展开，目标就是搭建能支撑系统开发 和运行的平台，满足系统的数据访问、数据同步、业务逻辑开发、用户授权等功能性 需求，以及稳定性，可靠性，开放性，可复用性，可扩展性，易维护性等非功能性需 求，从而保证轨道车管理系统的功能实现，并提高系统各方面的性能，也使系统部署 维护问题得到很好的解决，更能适应系统功能的变更，满足客户各方面的需求。支撑 平台的远景目标是，使其具有通用性，能在进行少量修改的情况下应用到其他系统开 发中，这样在新系统的开发就可以把主要的精力集中在关注业务需求的分析，加快系 统开发进度，提高开发效率，并使系统更符合用户的需求。 课题先从轨道车管理系统原始需求入手，分析系统的基本问题，抽象出针对此系 统的非功能性需求，然后结合信息系统开发中的通用问题，采用面向对象的分析和设 计方法，运用设计模式的基本原则和方法，在现有的技术基础上进行改进和完善，实 现了整个支撑平台。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 本课题从原始需求分析到系统的部署实施，共历时8 个月。本人作为轨道车管理 系统项目组主要成员之一，并全面负责了本课题的分析、研究、和设计工作，严格按 照软件开发规范组织和实施了原始需求分析，系统架构设计，概要设计，详纽设计， 单元实现和测试，集成测试以及系统测试，系统部署与维护等主要阶段，在软件开发 过程中，按照软件过程规范，对软件开发过程进行全方位的配置管理，第三方审计， 实现了轨道车管理系统支撑平台，目前轨道车管理系统已经在铁道部进行部署使用， 支撑平台也表现出了良好的性能，基本满足用户的需求。 本课题的主要工作有： ( 1 ) 与用户进行沟通，并对轨道车管理业务进行详细分析，对轨道车管理系统 开发，维护，部署等过程中遇到的一系列问题加以分析和归纳，结合常用的需求分析 方法，提取出支撑平台的需求。 ( 2 ) 在充分理解需求的基础之上，并结合现有的架构设计方法，设计出支撑平 台的基本框架结构，解决需求中提出的功能性和非功能性问题。 ( 3 ) 就平台各个模块涉及到的关键技术进行分析和掌握，主要对设计模式，w e b s e r v i c e 技术，数据的访问，数据的同步，系统自动升级等技术进行了深入研究，并在 此基础上，实现模块的功能。 主要完成的工作包括： 1 分析信息管理系统的基本业务流程，将这些流程进行抽象，并结合轨道车管理 系统的特点，实现了业务功能支持支撑接口，从而为系统的开发提供了基础可行的接 口，使开发过程更加规范，系统更加可靠。 2 对轨道车管理系统授权方案进行分析，并将系统与授权相关的功能进行整理， 提出并实现了个性化服务组件，不仅解决了授权问题，同时也是用户能够配置功能和 界面，使系统更加满足用户的需求。 3 结合需求设计出系统的升级方案，解决了升级中的更新程序的发布，各个客户 端的下载问题，使系统具备自动升级的能力，为系统的远程维护，部署提供了有利保 障。 4 结合需求设计出系统的数据库同步方案，解决部数据库到各个局数据库，各个 局数据库到离线客户端，离线客户端之间的数据同步问题，同时也解决了异构数据库 间的同步问题。 5 结合需求设计出消息服务组件，用于解决系统中各个用户间的消息通信问题， 增强系统的实时性，也为平台的维护提供可行方法。 6 结合需求设计出异常处理组件，解决系统中的异常问题，为异常处理提供统一 的解决方案，从而使系统发生异常时，能够得到及时有效的处理，从而不影响用户现 有的业务功能，增强系统的可靠性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 7 利用现有数据库的访问技术，并结合需求设计出数据库统一访问接口，解决系 统中远程数据库访问，异构数据库的访问等问题，使信息系统的数据访问变得简单有 效，有利于系统的开发，也是提高系统的可靠性。 8 利用w e bs e r v i c e 技术，并结合需求设计出w e bs e r v i c e 服务组件，从而使远程 数据库的访问成为可能，同时也解决了b s 模式访问系统的问题，提高系统的灵活性 和复用性。 1 3 论文结构 第一章，介绍课题相关的背景，研究现状以及课题的研究方法。 第二章，介绍轨道车管理系统的需求，根据需求分析支撑平台需要关注的功能性 和非功能性需求。 第三章，根据需求分析提出的功能性和非功能性需求，结合开发管理信息系统需 要考虑的其它因素，构建支撑平台的体系结构，并进行详细分析。 第四章，介绍平台的详细设计，对关键的技术进行详细阐述。 第五章，对本文进行总结，并展望以后的发展前景。 最后是致谢和参考文献。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第二章需求分析 轨道车管理系统支撑平台首先是为轨道车管理系统本身服务的，应该说是轨道车 管理系统不可分割的一部分，为轨道车管理系统提供基础的开发和运行环境，平台功 能的优劣直接影响轨道车管理系统的性能，因此必须对平台进行良好的设计。 要想对支撑平台进行良好的设计，其基础是建立在对轨道车管理系统需求的充分 理解上，所以平台的需求源自轨道车管理系统的功能和技术问题，轨道车管理系统中 的部分功能性需求和非功能性需求是平台关注的目标，也是本章要阐述的内容之一。 本章首先对轨道车管理系统进行详细的描述，并关注其中的问题，再将这些问题加以 抽象，作为支撑平台的需求，从而为平台的设计打下坚实的基础。 2 1 轨道车管理系统需求概述 2 1 1 开发目标 根据铁道部轨道车管理规则，轨道车管理工作按照“专业管理、逐级负责的 原则；轨道车实行铁道部、铁路局( 公司) 和站段( 使用配属单位) 三级管理，各级 设有轨道车的主管部门。铁路局还应当设置或明确专门的管理机构和专职管理人员， 站段根据需要和设备数量设置或明确相应的管理部门和专职管理人员。各级都有明确 的职责范围和业务划分【1 】。这是铁道部制定的管理机制，但是在各路局实施起来就各不 样，因为各路局的主管部门性质可以不同，主管方式也可以不同，在各站段也一样， 这就决定了轨道车管理方式的多样性和轨道车管理系统需求的多样性。 轨道车辆管理信息系统总体目标是开发一套供铁道部及铁路局铁路轨道车主管部 门、业务管理机关，基层段等多层次使用的，信息集成与共享的，具有一定辅助决策 支持功能的网络化的铁路轨道车辆管理信息系统，充分利用现有的铁路工务信息系统 软硬件条件，通过软件工程等理论，实现轨道车的电子化和网络化管理，使繁重的报 表填写，汇总等重复性的工作由计算机来完成，促进工作效率与管理质量的提高，有 利于轨道车的安全运用、维修制度化管理及操作人员的科学管理。 支撑平台应该给轨道车管理系统的开发提供各种支持，解决软件开发，部署，维 护等各个开发阶段存在的问题，使系统顺利的开发部署，交付用户使用。 2 1 2 系统功能概述 根据轨道车管理的管理机制，各级轨道车管理部门的管理职责是不一样的，但是 管理内容的核心是轨道车，只是管理的侧重面不一样，主要内容包括：在铁道部、铁 路局、工务( 机械) 段三级、在制造、修理、验收、进口与引进及其行政审批等方面实现 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 信息化管理，对轨道车的设备履历、台帐、年检、鉴定、探伤、运用、更新改造、大 维修等管理内容进行信息化处理与分析，从而实现对轨道车管理的全面计算机化。 系统主要实现以下功能： 实现人和设备的结合管理 实时掌握轨道车的设备状态 轨道车运监数据分析，保障轨道车的安全运用 实时跟踪轨道车的运行和工作状态 系统的功能结构如图2 1 所示： 轨道车管理系统 蜡扳慷糍害 行或许可管 理 奄| l 道车设备 及人员的履 历管理 车辆维修il 虢道车设备 管理il 履历管理 制造过程营i | 车辆验收管ii 车辆进口管 理ll理ij理 轨誓用l i 撇糕管理 ii 轨道车乘务 信息管理 安全监察及 检查信患管 理 人员履历与ll 轨道车年检il 轨道车运用 年鉴管理il 鉴定 ll 维修保修 图2 1 轨道车管理系统功能图 应该从以下方面着重考虑支撑平台功能： 1 。如何快速的实现轨道车管理系统要完成的功能，尽量提高软件的复用性，降 低软件的开发成本； 2 如何适应用户可能存在的功能的变更。 2 1 3 系统架构方案 按照铁道部运输局和铁道部信息技术中心制定的铁路工务信息化规划的要求， 工务管理系统采用分布式结构，在部、局和段设置服务器，通过基层段与局、部连接。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 轨道车管理信息系统是铁路工务管理信息系统的子系统，在总体规划上，应该利用工 务管理系统的体系框架平台，采用分布式架构的三级管理模式实现分布式业务管理。 通过与有关局和段的业务部门沟通，为了使系统尽快投入使用，而且考虑到目前很多 站段通过铁道专网访问部级的服务器速度很慢，另外由于各站段缺乏计算机管理人才， 为保证系统运行的可靠性，稳定性，以及提高段级用户的访问速度，系统采用部和局 两级服务器结构。考虑终端可进行离线操作的特点，轨道车管理系统的网络架构设计 如图2 2 所示。 ， 臼 廊级客户端 部w 曲服务器 局数据库服务器 具数据库服务器 局应用服务器 局w e b 服务器局 n 段级濂由 图2 - 2 轨道车管理系统网络架构方案 l 、； 级可离线终端 终端 在图2 - 2 中可以看出，轨道车管理系统是一个分层的体系，同时也具有分布式的 特点。各个局数据库服务器是部数据库服务器的一个垂直分片。部级用户通过客户端 访问部的应用服务器，获取相关的数据；也可以通过浏览器访问部w e b 服务器获取数 据，在访问w e b 服务器时，w e b 服务器通过与应用服务器通信，获取相关数据，这样 做是为了达到良好的复用性，否则客户通过c s ( c l i e n t s e r v e r ) 或b s ( b r o w s e r - s e r v e r ) 方式访问数据，需要独立的处理，不利于系统的开发，也降低系统的稳定性。 局级和段级用户通过访问局级应用服务器来获取相关的数据：也可以通过访问局 w e b 服务器获取数据，方式和部级用户基本一致。局级和段级用户还有离线的终端， 通过将服务器数据转储到离线终端上的方式，使不能上网的用户也能开展轨道车日常 业务工作，在离线设备上完成工作后，再将数据导出，让后通过在线终端上传到服务 器，最终将数据保存至服务器，完成业务工作。 轨道车管理系统是一个分布式的网络化信息管理系统，各个铁路局的业务是相同 月- 卜 煦 部一 一 _ - 一 一 竺一悃嬲：p| 于二舀 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 的，但是相对独立的。业务数据最终汇总到铁道部，由部里进行审核。 图2 3 是相对于局来说的局级用户架构方案，数据来源通过两种途径提交到数据 库服务器。一般的业务数据，比如车辆年检，司机年鉴通过w e b 服务器进行提交。而 轨道车的实时运行数据通过专用的通信服务器进行提交。企业用户和离线工作者也通 过通信服务器访问系统资源，但是必须通过管理员的许可。 图2 - 3 轨道车管理系统局级用户架构方案 由上述方案可以得出应该从以下方面着重考虑支撑平台功能： 1 数据同步，包括局级服务到部级服务器之间的同步，局级服务器离线终端之 间的数据同步； 2 如何统一的访问各种数据库，包括远程的数据库，本地数据，以及不同类型 的数据。 2 1 4 系统开发过程模型 软件开发过程是为了获得高质量软件所需完成的一系列任务的框架，它规定了完 成各项任务的工作步骤。概括地说，软件开发过程可定义为为了开发出客户需要的软 件，什么人、在什么时间、做什么事情以及怎样做这些事以实现某个特定的具体目标。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 通常使用生命周期模型简洁地描述软件开发过程。生命周期模型规定了把生命周期划 分成哪些阶段及各个阶段的执行顺序，因此，也称为过程模型。常见的软件开发过程 模型有瀑布模型，快速原型模型，增量模型，螺旋藻模型，喷泉模型【5 】。 每种过程模型都有自己的优缺点，适合不同的项目场景。结合客户的需求，开发 项目的实际情况，选择合适的开发过程模型，是提高系统开发效率，保证系统开发质 量的基本保证。因此，选择恰当的开发过程模型是项目顺利开展的第一步工作，以及 以下原因考虑，轨道车管理系统开发过程模型采用增量模型： 系统较为复杂，用户需要的功能比较多，而有些功能也不是特别明确，也不是 特别迫切需要马上使用；有些核心功能已非常明确，而且时间要求比较严格，需要在 特定时候开始使用，否则可能会影响当前业务的开展。 客户对系统整体需求不是特别明确，经常会发生更改变动，比如增加一些模块 或变更现有的功能。 系统的使用用户计算机操作水平普遍较低，适应系统可能需要较长时间。 开发项目组开发人员较少，只有7 1 0 个的开发人员，而项目时间比较紧迫， 资金等相关资源也比较缺乏。 因此结合实际情况，并通过与客户的沟通交流，最后决定采用增量模型来开发轨 道车管理系统，如图2 - 4 所示为系统的增量开发模型示意图，第一阶段完成支撑平台 的基本框架，以及车辆运用相关模块；第二阶段完成履历相关模块；第三阶段完成生 产维修相关模块；后续模块也采用相同的方法进行开发，最后完成整个系统的开发。 项目时阃 图2 4 轨道车管理系统增量开发模型示意图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 增量模型可以在短时间内向用户提交可完成部分工作的产品，同时逐步增加产品 功能可以使用户有较宽裕的时间学习和适应新产品，从而减少一个全新软件可能给客 户组织带来的冲击，而且通过逐步的完善系统，可以即时调整各种不符合用户操作习 惯的功能，使客户能够更好的使用系统【5 】。 使用增量模型的问题是把新的增量构件集成到现有软件体系结构中时，必须不破 坏原来已经开发出的产品。此外，必须把软件的体系结构设计得便于按这种方式进行 扩充，向现有的产品中加入新构件的过程必须简单、方便，也就是说，软件体系结构 必须是开放性的，应具有良好的可扩展性。 所以应该从以下方面着重考虑平台功能： 1 保证软件的可扩展性，新的模块能够简单的加入到现有系统中； 2 一个模块的更新不会对其他模块产生影响，模块间的耦合度要尽可能的低； 3 需要建立运行良好的软件发布和更新机制，保证客户能够方便的获取软件新 的功能。 2 1 5 系统的分布性分析 根据铁道部的组织结构，全国共分为十八个铁路局( 公司) ，每个铁路局又下设各 种段级单位，如供电段，机务段，工务段等，段又下设车间等单位。这些局，段，车 间具有地域上分布的特点，基本上涵盖了全国大部分的地区，我国地大物博，幅员辽 阔，所以铁路局的分布也具有广泛性，离散性的特点，这也就决定了轨道车管理系统 的具有分布性的特点。 + 铁道部各个机构通过铁路专网进行互联，但是由于用户的业务特点，不能采用纯 b s 模式进行系统开发，而是采用c s 与b s 混合的模式。不管采用哪种模式都必然要 进行现场部署，如何顺利的在地域分布广泛的各局部署系统，使各级用户都能顺利使 用系统是需要研究的主要问题。这同时带来的另一个问题就是当软件出现错误或者有 更新时，如何进行维护或升级。 对于普通的软件系统，可能派专人到现场进行部署维护是没有太大问题的，也是 比较常用的方法。但是在具有分布性的系统中，这是一个需要花费很大代价的过程， 因此如何简化部署和维护过程，降低部署和维护的成本，同时又能保证软件正常运行， 是需要着重考虑的关键问题之一。 所以应该从以下方面着重考虑平台功能： 1 远程部署，系统必须采用远程部署的方法，如何保证系统能够有效的进行远 程部署，解决部署中可能存在的问题； 2 远程维护，系统必须采用远程维护的方法，如何保证系统远程维护中存在的 技术问题，保证维护的有效进行。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 2 1 6 离线业务处理分析 据实际的调研访问，轨道车年检业务有时需要现场进行操作，而现场往往是野外 作业，在这些地方开通网络的代价非常高昂，架设网络将会耗费大量的资金，而且使 用的次数少，。因此近期内不太可能开通网络，所以如何使用户进行现场的数据录入是 轨道车系统的特殊要求。 铁道部的网络状况如图2 5 所示。由于网络的影响，因此轨道车管理系统主要采 用c s 模式来开发系统，使得现场作业点等网络状况不佳或不能到达的地方( 如现场 作业点) ，也能进行基本的业务操作。 铁路局 稍 站段1 、 n o - n o - 一一 - 站段n 作业点 图2 - 5 铁道部网络状况不意图 如何让用户在网络状况不好或不能到达的情况能操作数据，进行基本的业务操作， 并将在此情况下产生的数据有效的提交到服务器，是支撑平台重点需要考虑的问题。 这涉及到如何将服务器中的业务数据下载到离线的客户端，离线客户端如何操作业务 数据，离线产生的业务数据如何提交到服务器等问题。 2 1 7 系统部署方案 由于系统的分布性，因此不能按照一般的模式部署轨道车管理系统，必须采用一 定的技术手段来保证系统的顺利部署。轨道车管理系统采用远程分级部署模式进行部 署安装。 对于远程沟通交流不便的问题，主要通过详尽的安装文档和使用说明来解决。由 于系统的架构为多级分层的架构方案，不能一次性部署各级用户程序，所以部署采用 从部到局再到段的分级部署方式，步骤如下： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 ( 1 ) 首先建立部级的数据库服务器，w e b 服务器，并有超级管理员添加第一个部级 用户，并给此用户分配权限，然后此部级用户为十八个铁路局创建负责人用户，并分 配相应权限，部级用户还要负责维护基础资料信息，使系统能够顺利进行； ( 2 ) 部级用户完成准备工作后，开始部署局级数据库，w e b 服务器，然后进行第一 次数据库同步，将部级服务器的数据同步到局服务器端，各局级用户登录系统，并创 建其下属段级单位负责人用户，并进行一些基础信息的维护； ( 3 ) 局级部署完毕后，进行段级单位的部署，段级单位工作较简单，主要进行基础 数据的维护，以及创建段级用户账号。 如何保证分级部署方案的正确实施是支撑平台所关注的主要问题，这其中涉及到 用户授权机制的建立，以及数据的同步。既要使授权方案简单易行，又要保证系统的 安全性，同时要确保数据同步能正确高效的进行，这是平台所要解决的关键问题。 2 1 8 系统维护方案 由于系统的分布性，因此传统的专人现场维护方法对本系统是不适用的，是一种 代价高昂的方法，所以必须寻求一种简单有效的维护方案来解决实际的问题。轨道车 管理系统采用远程维护的方法来解决维护问题，其基本思想就是，当程序遇到运行时 问题时，先搜寻可能的帮助信息，如果能找到就提示用户进行相应的操作解决当前问 题，如果不能解决或者没有可供选择帮助信息，那么就把此错误信息及时发给开发组 人员，由开发组人员进行解决，最后把解决方法再告知用户，如果涉及到软件更新， 则通过软件更新机制把程序更新到客户端。 如何能保证系统的稳定运行，同时在发生错误时能进行及时反馈给项目组，软件 错误解决后能迅速的更新到用户终端，并如何能最大限度的减小维护代价是支撑平台 需要着重考虑的问题之一。 2 2 支撑平台功能性需求分析 根据2 1 节对轨道车管理系统的全面分析描述，对其功能有了深入的理解和把握。 为了能够实现这些功能，对支撑平台提出了要求，它需要满足下面的功能，才能为轨 道车管理系统的开发，运行，部署和维护提供可靠的保障： 1 首先应该有一些通用的基本功能，这些功能包括数据的访问，业务逻辑的控制 等，从而使平台具有一定的通用性，也使开发过程变得更加简洁规范。 2 其次平台应该满足一些轨道车业务上需求，包括数据库的同步，用户授权，系 统的升级，系统的部署，系统的维护。 3 最后平台本身也要满足定的性能要求，即支撑平台自身的非功能属性，如平 台应该满足可扩展性，稳定性，可靠性，复用性，和开放性等要求。只有这样，才能 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 使支撑平台提供良好的运行环境，从而保障轨道车管理系统的功能和性能。 下面就这些需求进行进一步的讨论，以使支撑平台的需求变得更加的明确，便于 后期的设计和实现。 2 2 1 基础功能 由于系统采用的是增量开发的方法，为了支撑后续的开发，需要先将具有共性的 基础功能提取出来，作为支撑平台核心的基础功能，这些功能都是基本不会改变的， 常用的功能，包括：数据库访问，业务功能支持，消息通信等。下面就这些功能展开 详细描述： 1 数据库访问，这是支撑平台首先要考虑的，在轨道车管理系统使用了多个数据 库，比如o r a c l e ，a c c e s s 数据库，根据地域又可分为远程的本地的。平台应该为这些 数据库的访问提供统一的接口，保证数据访问的可靠性，使系统具有更高的灵活性， 而且当数据库发生了变化，也不会引起上层应用的变化。统一访问包含两层涵义，一 是不同的数据库之间的访问要统一，二是物理位置是透明的，不用考虑数据库的分布。 2 业务功能支持，虽然业务逻辑的控制是根据应用的不同而千差万别，但是一些 基本的控制过程是一致的，把这些过程加以抽象，作为接口提供出来，不仅能够规范 开发的过程，保证系统的稳定性，也能应用到其他的系统开发中，提高平台的通用性。 3 消息通信，消息通信是各种信息系统，特别是多用户系统中比较实用的功能， 当系统中发生了特定的事件( 通知的发布，系统异常信息等) ，如果能及时有效的通知 到其他用户，能够加强系统的实时性，保证业务能及时有效的完成。消息服务把用户 之间的松散的关系紧密的联系到了一起，对于用户具有分布性的系统，更是需要把系 统中发生的事件及时有效的通知到分散到各地的系统用户或管理用户，甚至是系统维 护人员那里。因此平台有必要提供消息通信的功能。 2 2 2 数据同步功能 由于轨道车系统的架构是在部和局两级都架设有数据服务器，远程和本地也都数 据库使用，所以如何保证这些数据服务器之间的数据一致性是支撑平台需要考虑的核 心问题。数据同步主要