（计算机应用技术专业论文）基于net三层架构的车站运转信息系统的设计与实现.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 铁路运输在国民经济中占有重要的地位，随着铁路运输生产的发展，铁路 运量不断增加，速度越来越快，技术更加先进。铁路车站尤其是编组站是铁路 基本的也是最重要的生产单位主要任务是对进入本站的大部分货物列车进行 解体和编组作业( 改编作业) ，它影响着整个铁路网的通过能力编组站调车 机的工作质量与车站技术作业效率、作业安全、车辆周转等有着密切的联系。 改善编组站的组织工作，提高其技术水平，具有极为重要的意义。 本文采用软件工程的思想进行了系统的需求分析，并在此基础上进行了系 统的功能设计与数据库设计针对系统的特点，依据数据与操作分离的原则， 对系统层次进行了划分，确定了基于g ，s 模式的三层体系结构。本文对系统框 架进行了分析与设计，该框架提供了支持各类应用软件开发和运行的基本环 境。然后利用组件技术对系统的表示层和中间层进行了设计与实现。 其后，本文以内江站的实际情况搭建实验环境，在铁道部现车系统2 0 版 数据结构的基础上，采用o r a c l e g i 和n e t 技术对系统核心即调机作业计划编 制子系统进行了详细设计，采用x m l 规范实现了列车到发预确报的收发功能 并使用图形技术实现了调机作业计划的编制功能。 最后，本文分析了本系统的优点，并提出了系统存在的不足，对下一步的 工作进行了展望。 关键字：车站运转管理信息系统；n e t 三层架构；计算机图形化；调机作业； 西南交通大学硕士研究生学位论文第页 a b s t r a c t t h er a i l w a y t r a n s p o r t a t i o nh o l d st h ei m p o r t a n t s t a t u si nt h en a t i o n a le c o n o m y w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h er a i lt r a n s p o a a t i o n , t h et r a n s p o r t a t i o nq u a n t i t yg r o w s i n c r e a s i n g l yf a s t e r , t h es p e e di sm o r eq u i c k l y , a n dt h et e c h n o l o g yi sm o r ca d v a n c e d t h er a i l w a ym a r s h a l l i n gy a r di st h eb a s i ca n dm o s ti m p o r t a n tp 1 9 由i 咖u n i t i t s p r i m a r ym i s s i o ni st od i s a s s e m b l ea n do r g a n i z et r a i n s ( r e o r g a n i z a t i o nw o r k ) w h e n t h e 缸i g h tt r a i n se n t e rt h es t a t i o n s oi ta f f e c t st h ee n t i r er a i l w a yn e t w o r kt h e t r a f f i c ： c a p a c i t y , a n ds w i t c h i n gs e r v i c ei nm a r s h a l l i n gy a r da f f e c t st h eq u a l i t yo ft h e w o r k s t a t i o n , t e c h n i c a le f f i c i e n c ya n do p e r a t i o n a ls a f e t y m a r s h a l l i n gy a r di m p r o v e t h e o r g a n i z a t i o na n di m p r o v ei t st e c h n i c a ll e v e li so fg r e a ts i g n i f i c a n c e t h i sa r t i c l es t u d i e st h es t a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m ，h a s u s e dt h e m i c r o s o f t n e tt h i e e - t i e rs t r u c t u r a ld e s i g n s a saf o u n d a t i o nm o v e m e n tp l a t f o r m ， i tp r o v i d et h eb a s i c o p e r a t i n ge n v i r o n m e n t f o rs u p p o r t i n gav a r i e t yo f a p p l i c a t i o ns o f t w a r ed e v e l o p m e n ta n do p e r a t i o ni nr a i l w a ys y s t e m i tc a n a l s oh i d e t h ed e t a i lo fr e a l i z i n go ft h eb o t t o mn e t w o r k s ，c o m m u n i c a t i o n s ，r e m o t ea c e sa n d s oo n s oi tp r o v i d e sc o n v e n i e n tc o n d i t i o n sf o rc o d er e u s ea n ds h a r i n go f i n f o r m a t i o n t h i sa r t i c l ec o m p l e t e st h es y s t e mr e q u i r e m e n t sa n a l y s i s ，t h ef u n c t i o nd e s i g n a n dd a t a b a s ed e s i g nw i t hu s i n gt h es o f t w a r ee n g i n e e r i n gt h i n k i n g a n dt h es a m e t i m e ，a c c o r d i n gt ot h es e p a r a t i o nb e t w e e nt h ed a t aa n dt h eo p e r a t i o n ，t h ep a p e r c o m p a r t m e n t a l i z et h es y s t e ml e v e la n de s t a b l i s hac st h r e e t i e ra r c h i t e c t u r e i n t h i sp a p e r , a n da na n a l y s i so ft h es y s t e mh a sb e e nf o r m e di nt h ef r a m e w o r k , a n dt o t h ee x p a n s i o n t h ef r a m e w o r k p r o v i d e s av a r i e t yo f a p p l i c a t i o n s o f t w a r e d e v e l o p m e n t a n dt h eb a s i c o p e r a t i n ge n v i r o n m e n t a b o v et h i s ，t h ep a p e r a c c o m p l i s h e st h ep r e s e n t a t i o nl a y e ra n dt h em i d d l el a y e ro ft h es y s t e md e s i g na n d i m p l e m e n t a t i o n b a s e do nt h ea c t u a ls i t u a t i o no fn e i j i a n gs t a t i o na n dt h ed a t as t r u c t u r eo f m i n i s t r yo fr a i l w a y s n o wc a rs y s t e m2 0 ，t h ep a p e rd e s i g n ss w i t c h i n gs e r v i c e s u b s y s t e mw h i c hi st h ec o r eo fs u b s y s t e mu s i n go r a c l e9 ia n d n e tt e c h n i q u e ， c o m p l e t e sr e c e i v i n ga n ds e n d i n gt h ec o n f i r mr e p o r t ，a n da c h i e v e sas w i t c h i n g o p e r a t i n gp l a nf u n c t i o n 、i t ht h eu s eo fg r a p h i c st e c h n o l o g y 西南交通大学硕士研究生学位论文第页 f i n a l l y , t h ep a l 圮rr a i s e st h ea d v a n t a g ea n dt h es h o r t c o m i n g so ft h es y s t e m , p o i n t so u tt h en e x tp h a s eo f t h ew o r k k e yw o r d s ：t h es t a t i o nm a n a g e m e n ts y s t e m ；m i c r o s o f t n e tt h r - t i c r a r c h i t e c t u r e ；c o m p u t e rg r a p h i c st e c h n i q u e ；s w i t c h i n gs e r v i c e ； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 ，1 什么是车站运转信息系统 车站运转信息系统提供了车站现在车管理、调机作业计划生成、统计、 确报；该系统向站调，区长，车号等岗位提供图形操作，显示界面，使操作人 员能够直观的了解现场情况，并能迅速的生成调机作业计划：该系统让区长可 以在车到达前进行预编计划，并且可以充分利用车站现有的局域网和广域网资 源，实现车站到路局的数据共享 1 2 铁路专用名词解释 现将本文涉及到的主要铁路专用名词解释如下： 车号：车站岗位，负责列车的接发。 区长：车站岗位，按照调度日班计划对车站所有的列车进行解体或编组。 确报：出发列车的具体信息，用于车站之间的信息传递，下站接收到的信 息叫到达确报。 接车：由车号负责，将到达确报中的车辆信息转入对应的股道。 发车：由车号负责，在车辆重新集结之后，根据调度计划向下站发送确报， 并清除股道上的列车信息。 调机作业计划( 调机作业计划) ：解体和编组计划的统称，调车员按照此 计划对现场车辆进行作业。 解体：列车到达后，按照各车辆方向将其拆分到车站的各个股道。常用驼 峰溜放完成。 编组：把不同股道上同方向的车辆在同一股道集结。 虚场：模拟执行调机作业计划效果的现场，在时间上领先于车站的实际现 场。 实场：模拟车站的实际现场。 1 。3 国内外现状 现成都局货运站目前使用三个版本现车系统：编组站( 成都东，重庆西， 贵阳南) 使用由局信息技术所1 9 9 3 年开发的现车系统；铁道部1 x 版现车系 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 统；渝怀线、遂渝线使用铁道部2 0 版现车系统。 这些版本的现车系统在车号员、助调( 区长) 、维护等岗位都使用字符或 表格界面，不能直观的展示站场情况、生成调车计划速度慢、优化困难。在多 区长同时工作的模式下，区长问，区长与车号间信息共享困难；车站各运转相 关岗位信息沟通不畅，只能用电话等传统手段进行沟通。 本系统的目标是改进车站调车作业以前的的利用字符界面的原始落后手 段，提高调车计划的准确性，减轻劳动强度，提高工作效率。 1 4 主要研究内容及研究方法 n e tf r a m e w o r k 是微软的几个开发团队一起努力发展的成果，最主要用 来产生一个可以用来快速开发、部署网站服务及应用程序的开发平台。本系统 采用w i n d o w s 下的图形界面，在运行速度和开发效率上，n e t 与其他语言相 比具有比较大的优势。n e t 三层架构设计思想利用业务与数据逻辑存储分开 的原则，采用资源控制器，对象缓存器、中间层内存数据集等方式减轻数据库 负担，并采用中间层服务器中转的方式实现消息的广播。为了系统的可重用性 与可扩展性，所以本系统设计采用n e t 的三层架构。本文结合n e t f r a m e w o r k 对n e t 三层架构进行了探索。 现铁道部全面推广使用铁道部现车系统2 0 版的数据结构。其版本稳定而 高效并且在实践中得到了很好的效果。为了能够实现数据共享，统一数据格式， 为将来与其他系统进行有效整合，所以本文以铁道部现车系统2 0 版的数据结 构为基础，并针对本系统数据库的结构进行了研究。 建立在n e t 三层架构之上的车站运转信息管理系统是一个庞大复杂的系 统，本论文仅以该系统为背景，在系统整体规划阶段采用系统分析和系统设计 方法，以软件工程学的理论和方法，把握系统的整体功能，从系统的需求和功 能分析出发，对车站运转信息管理系统进行了综合分析与研究，并采用n e t 开发平台、三层架构和o r a c l e 数据库对调机作业计划编制子系统进行了详细 的设计与开发。 调机作业计划编制子系统中采用图形化技术，实现了区长、车号等岗位的 图形化界面；提供了车号和区长岗位业务的大部分操作功能；调机作业计划子 系统的核心部分为编制调机作业计划模块。该模块采用图形控制，其表现形式 为显示的车辆会随着每个计划编辑动作而动态变化，使操作人员在列车到达车 站后，能在尽量短的时间内对列车进行解体并重新编组，形成新的列车出发。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 1 5 论文章节安排 本文共分为七章： 第一章阐述了车站运转信息系统的作用和功能，国内外现状，主要 第二章 第三章 第四章 第五章 研究内容及研究方法，提出本论文结构安排。 对系统需求进行了分析 对功能结构，总体框架以及表示层、中间层进行了详细分析 和设计。 对系统的数据库进行了阐述与设计，描述了系统数据库的设 计原则，逻辑结构，设计约定实现了系统数据库关键表的 设计。 实现了调机作业计划编制子系统。详细阐述了确报的格式与 系统的工作流程。对于系统的股道显示，车辆显示，接车等 进行了说明。 最后，总结了本文所做的工作的优缺点与需要改进之处。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 第2 章系统需求分析 系统需求分析是在对用户进行分析调查基础上进行的，是应用型信息系统 设计的基础。全面深入地了解掌握用户需求是进行优良的系统设计的关键，也 是系统生命力的保证。 车站运转信息系统提供了车站现在车管理、调车计划生成、统计、确报； 该系统向站调，区长、车号等岗位提供图形操作，显示界面，使操作人员能够 直观的了解现场情况，并能迅速的生成调机作业计划。 从全局信息化建设的角度出发，本节分析了车站系统运转部分的业务需求 和各岗位对车站运转信息系统的功能需求，并提出了软件的设计思想 2 1 总体业务需求分析 1 现行的车站运转系统大部分采用o r a c l e 7 2 1 和f o r m ，只可用于9 0 年 代的服务器。在铁路系统信息化高度发展的今天，设备更新成为当务之急。而 现行的车站运转系统无法与目前主流服务器兼容，所以需使用新的数据库和编 程语言。 2 现行的车站运转系统界面使用的是基于u n i x 字符界面控制，屏只 能显示3 2 * 2 4 字符，屏幕的信息容量较少，不能非常直观的显示信息。如一列 车有6 0 辆车，在现行的系统上，单屏只能显示1 5 辆车，车号需要核对确报就 需进行不停地翻屏操作。另外单屏只能显示一个功能界面，需要不停的进行菜 单的退出和调用操作。导致业务操作异常繁琐，工作效率低下，不适应铁路信 息现代化建设的发展。所以图形化界面成为车站运转系统的迫切需求。 3 在现系统中消息的发送与接收严重脱节。接收方不能即时的知晓消息 的确切到达时间，需定时查询才能知晓数据是否更新，更有甚者需要电话联系。 所以新系统需要实现即时的消息传递机制，使各岗位的联系更紧密。 4 现系统使用数据库层面的加锁机制，加重数据库的负担，使系统运行 缓慢，维护的工作量增大，甚至造成数据库当机。所以在框架设计中实现新的 资源锁机制，减轻数据库负担势在必行。 为了适应铁路跨越式发展，实现信息系统整合，新的车站运转系统需要从 设计上实现组件化，以完成一机带多站或车务段整合模式，甚至全局整合模式， 乃至全路整合模式的构想。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 2 2 岗位业务需求分析 车站运转信息管理系统以岗位职责形式分析和设计系统的功能，因此业务 需求分析首先应从各岗位职责出发。 业务需求主要包括以下几方面： 1 车号岗位 能够及时的准确的处理确报，核对确报内容，并根据实际情况进行现车修 改，及时接车并通知区长，根据调机作业计划生成出发编组与新的确报，并发 送至下站 2 区长岗位 区长在完成调度所日班计划以后，及时，合理的安排实施列车的解体与编 组，合理的利用股道和现有的调机设备，生成及时，有效的调机作业计划，并 发送编制好的调机作业计划至调机组实施。 3 值班员岗位 主要办理列车的接发，包括办理闭塞，到达、腾空、出发等作业同时也 完成报告作业时刻、现车查询等工作。 4 调车组岗位 接收区长下达的调机作业计划，打印调机作业计划单，通知调车员并协助 调车员执行调车计划，完成调车作业。 5 维护岗位 整体掌握车站信息，提供系统参数维护、系统运行日志、系统数据库备份、 用户管理、帐户的分配、用户访问权限的管理等。 6 统计岗位 按照运输统计的要求，统计车站信息，包括运报2 ( 现在车报表) 、运报3 ( 重车去向统计表) 、运报4 ( 列车中停时报表) 、运报2 a ( 租用车统计报表) 等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 3 1 系统总体设计 3 1 1 系统目标 第3 章系统设计 系统设计的目标是为车站运转各岗位操作人员提供一个使用方便、功能完 善、维护方便的车转运转管理信息系统，同时考虑到当前我国铁路信息化水平 正处于快速发展阶段，系统设计时应充分考虑系统的扩展性，尽量提高系统结 构的独立性以及功能组件化以方便系统功能的扩展。系统目标具体如下： 1 采用全路统一的车站运转系统的数据结构。实现对车站的数据存储管理 与一机带多站的数据存储方式。绘不同岗位用户提供不同范围的修改、查询和 显示功能。 2 系统以图形化的方式满足各岗位的业务需求，包括股道平面图与场图中 车辆的显示、现车查询、统计、维护等功能，以缩短各岗位的工作时间，提高 工作效率。 3 软件采用三层结构，并尽可能做到功能组件化。一个组件的修改不会引 起其它组件的变动或较大的变动，维护方便，模块问界面信息简单，接口关系 清楚，各相关组件既相对独立，又有机统一。 4 软件具有开放性、可扩展性和可维护性。方便车站运转管理信息系统与 其他铁路管理信息系统进行数据交换。 5 采用直观清晰、形象化的图形、数据形式，友好的人机交互界面，丰富 的提示信息，操作简单方便、灵活。 3 1 2 系统特点 l 整个系统建立在一个公用的基础框架下，此框架建立在三层架构的基础 上并提供数据访问、消息传递、工作流等基础服务。在此框架下，开发者可以 只编写业务组件和用户界面来完成整个业务系统的搭建。具有良好的可扩展 性，有利于以后与其他信息系统的整合。 2 系统以铁道部现车系统2 0 的数据结构为基础，不但避免了专业部门各 自为政、数据之间很难共享的缺陷，并且可以消除数据的有害冗余、从而形成 了信息全面的综合性数据库。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 3 系统以图形化的方式给各岗位提供业务操作，界面友好，操作方便。 3 1 3 系统功能结构设计 根据上文的系统需求分析，本系统訇j 分为六个子系统，如下图3 - 1 所示： 图3 _ 1 系统结构划分模型图 由于车站运转系统庞大而且复杂，本文仅对其中的区长子系统和车号子系 统进行了详细的设计分析与实现。这两个子系统在后文的具体设计实现中合称 为调机作业子系统。 如上图3 - 1 所示对车站运转管理信息系统各子系统的功能进行描述如下： 1 区长子系统 主要完成调车计划的编制、现车场推算、以及计划的执行等作业操作。包 括功能项如下： ( 1 ) 编制调车作业计划( 钩计划) 传送调车作业计划 ( 3 ) 执行调车作业计划 ( 4 ) 打印调车作业计划 2 车号子系统 ( 1 ) 接车 ( 2 ) 现车修改 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 ( 3 ) 发车 ( 4 ) 现车查询 预确报查询 3 值班员子系统 主要办理列车的接发，包括办理闭塞、到达、腾空、出发等作业同时也 完成报告作业时刻、维护行车日志、现车查询等工作。包括以下功能： ( 1 ) 到发作业报点；当列车到达时，报告邻站出发时刻、本站到达时刻、 腾空时刻等；当列车出发时，报告列车牵出时刻、列车出发时刻。 ( 2 ) 行车日志：列车到发作业完毕后，将列车到发信息存入行车日志。 ( 3 ) 现车查询：查询车场内各股道车辆信息。 ( 4 ) 列车信息发布：将列车到发预报点和确报点通知各作业部门 ( 5 ) 交接班：将本班的行车日志信息转移到历史库，将本班未办完的列车 到发记录转移到下一班。 4 调车组子系统 在车站现场根据调车计划执行调车任务。包括以下功能： ( 1 ) 接受调车计划 ( 2 ) 打印调车计划 ( 3 ) 现车查询：根据股道、车号、车次等信息查询车场内的现车信息。 ( 回执报告：报告钩计划完成情况。 5 统计子系统 按照运输统计的要求，统计车站信息，包括运统三行车日志等。 ( 1 ) 修改、查询统计数据 ( 2 ) 自动生成统计报表 ( 3 1 修改统计报表 ( 4 ) 发送打印统计报表 ( 5 ) 分析统计结果 6 系统维护子系统 ( 1 ) 系统参数维护：各子系统数据字典维护，系统数据库维护。 ( 2 ) 系统运行日志：记录用户在终端作业情况。 ( 3 ) 系统数据库备份 ( 4 ) 用户管理：帐户的分配，用户访问权限的管理等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 3 1 4 系统总体结构设计 为确定系统的总体结构，先将当前流行的两种结构模式进行了比较如下： 1 系统的性能 在系统的性能方面，b s 结构的优势是其异地浏览和信息采集的灵活性。 任何时间、任何地点、任何系统，只要可以使用浏览器上网，就可以使用b 届 系统的终端。不过，采用b s 结构，客户端只能完成浏览、查询、数据输入等 简单功能，绝大部分工作由服务器承担，这使得服务器的负担很重。采用c s 结构时，客户端和服务器端都能够处理任务，这虽然对客户机的要求较高，但 因此可以减轻服务器的压力。而且，由于客户端使用浏览器，使得网上发布的 信息必须是以h t m l 格式为主，其它格式文件多半是以附件的形式存放。而 h t m l 格式文件( 也就是w e b 页面) 不便于编辑修改，给文件管理带来了许 多不便。 2 系统的开发 c s 结构是建立在中间件产品基础之上的，要求应用开发者自己去处理事 务管理、消息队列、数据的复制和同步、通信安全等系统级的问题。这对应用 开发者提出了较高的要求，而且迫使应用开发者投入很多精力来解决应用程序 以外的问题。这使得应用程序的维护、移植和互操作变得复杂。如果客户端是 在不同的操作系统上，c s 结构的软件需要开发不同版本的客户端软件。但是， 与b 搐结构相比，c s 技术发展历史更为“悠久”。从技术成熟度及软件设计、 开发人员的掌握水平来看，c s 技术应是更成熟、更可靠的。 3 系统的升级维护 c s 系统的各部分模块中有一部分改变，就要关联到其它模块的变动，使 系统升级成本比较大。b s 与c s 处理模式相比，则大大简化了客户端，只要 客户端机器能上网就可以。对于b s 而言，开发、维护等几乎所有工作也都集 中在服务器端，当企业对网络应用进行升级时，只需更新服务器端的软件就可 以，这减轻了异地用户系统维护与升级的成本。如果客户端的软件系统升级比 较频繁，那么b s 架构的产品优势明显所有的升级操作只需要针对服务器 进行，这对那些点多面广的应用是很有价值的，例如一些招聘网站就需要采用 b 临模式，客户端分散，且应用简单，只需要进行简单的浏览和少量信息的录 入。 4c s 模式的优点 c s 模式由响应速度快，操作界面漂亮、形式多样，可以充分满足客户自 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 身的个性化要求。c s 结构的管理信息系统具有较强的事务处理能力，能实现 复杂的业务流程。 5 b s 模式的缺点 b ，s 模式个性化特点明显降低，无法实现具有个性化的功能要求。操作是 以鬣标为最基本的操作方式，无法满足快速操作的要求。页面动态刷新，响应 速度明显降低。无法实现分页显示，给数据库访问造成较大的压力功能弱化， 难以实现传统模式下的特殊功能要求 6 总结 车站运转信息系统业务流程复杂而庞大，需要比较高的工作效率，要求数 据的访问高速，系统界面需要采用图形化并支持拖放操作，鉴于以上几点， c s 较b ，s 具有更大的优势，所以本系统采用c s 模式。 3 1 5 区长子系统设计 3 1 5 1 区长子系统功能设计 图3 - 2 区长子系统功能设计图 如图3 2 所示，对区长子系统进行功能描述： 1 调机作业计划编制 调机作业计划编制采用图形调机作业计划编制。图形调机作业计划编制又 西南交通大学硕士研究生学位论文第n 页 称作“可视化动态编制调机作业计划适用于大型车站的复杂计划的编制。 其主要方式为手工计划编制，编制同时在屏幕上显示当前计划场( 编制调机作 业计划的场所) ，并且保持计划场与编制过程同步。也就是说，所显示场的车 辆分布会随着每个计划编辑动作而动态变化。这种方式涉及到下列问题： ( 1 ) 编制过程可以提供选项按钮，校验等功能的开关； ( 2 ) 编制过程应提供预接、预发车功能，以实现调机作业计划的提前编制； ( 3 ) 编制程序应考虑回退过程，记录必须的现场数据，保证回退动作能准 确地恢复指定计划的执行效果。不会因执行、回退顺序不一致造成错误。 2 调机作业计划的执行 区长点击调机作业计划执行后，系统在实场按照构计划执行完毕后的现场 情况，自动更新车辆与虚场同步 3 调机作业计划传送 将调机作业计划单传送给调车组，以指挥现场调车人员作业。 4 调机作业计划打印 打印调机作业计划单以存档。 3 1 5 2 区长子系统数据流分析 诅讽 车车 计宴 捌壤 图3 - 3 区长子系统数据流图 如上图3 3 所示，对区长子系统各阶段数据流进行分析： 1 调车计划编制 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 ( 1 ) 输入； 数据：实际现车场股道现车 来源：区长子系统 站调子系统处理方式：为编制调机计划开始时对计划现车场赋值。 数据：调机运用计划，调机作业的顺序及时刻。 来源：区长予系统 区长予系统处理方式：为自动生成调机作业计划约束条件赋值 数据：接入的车辆库信息 来源：车号子系统 区长子系统处理方式：加入实际现车场股道现车。 ( 2 ) 处理： 提供界面实现手工编制、修改、执行调机计划的功能。边编制边推算、显 示计划现车场现车。 ( 3 ) 输出： 打印调机计划作业单 2 调机作业计划执行 数据：调机计划一批作业的作业内容、开始、结束时间。 来源：调车员，区长执行。 站调子系统处理方式：在调机计划界面执行钩计划后，进行以下操作： ( 1 ) 改并显示调机计划执行后现车场股道现车： ( 2 ) 修改调机动态，绘制调机实绩图； ( 3 ) 到发线占用、客技线占用实绩数据，到发线、客技线使用用实绩图。 3 1 4 车号子系统功能设计 车号子系统功能设计图： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 图3 - 4 车号子系统功能设计图 如图3 _ 4 所示，对车号子系统进行功能描述： 1 现车修改 当用户选择“现车修改”菜单项时，用况启动。提示用户输入股道名或车 次，确定要修改的股道。判断当前用户是否有修改该股道的权限。进入修改界 面。该界面包括如下功能： ( 1 ) 加车( 插入新行，相当于为全局现车库增加新现在车) 。 ( 2 ) 删车( 删除当前行，该行所代表车辆将永久性地从全局现车库中删除) 。 ( 3 ) 车辆信息编辑( 最简单方式为使用属性编辑器) 。 ( 4 ) 顺位调整( 采用拖动移位方式，支持成组移动) 。 ( 5 ) 反序。对全定车组进行反序。 ( 6 ) 当用户选择“保存”或“取消”时，执行相应的保存等功能，用况结 束。 2 接车 ( 1 ) 系统接收到 e ) c s ( 调度系统) 报点后，自动触发接车用况。 ( 2 ) 检查相关列车、股道是否被占用，是则转入等待队列。 ( 3 ) 执行接车操作：将指定车次列车的所有车辆的当前股道置为接入股道， 在站，在途状态置为在站，并填写到达时间。其中车次、股道、时间均来自 e ) c s ( 调度系统) 。 ( 4 ) 等待队列的任务由系统定期检查，如果满足执行条件，则开始执行 3 发车 ( 1 ) 当用户选择“发车”菜单项时触发用况。 ( 2 ) 人工填写发车车次、殷道、到达时间、辆数、方向。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 ( 3 ) 通过调用路局现车系统的相应w e bs e r v i c e 完成确报发送 ( 4 ) 将发送是否成功信息返回给用户。 4 站场现车显示 ( 1 ) 该用况有两种触发方式： 当用户选择“站场显示”菜单项时触发用况。 从其它功能( 如全段现车显示) 中触发该用况( 如选中某一车站) ( 2 ) 显示所选站的站场示意图，并在图上的每条股道上标注如下信息： 对直通、待解、编成列车，显示+ 号及车次。 对其它股道，显示现车摘要。如果一行显示不下，仅显示一部分， 当鼠标停靠时显示全部。 具体方式可以通过参数配置。 c 3 ) 用户点击某条股道后，转入该股道的详细信息显示( 见现车查询部分) 。 ( 4 ) 用户选择关闭时用况结束。 5 现车查询 ( 1 ) 当用户选择“现车查询”菜单项时触发用况。 ( 2 ) 查询范围为当前单位。 ( 3 ) 包括下列功能。 按车次( 股道) 查询。 按车站查询。包括查询车站汇总和股道现车分布。 ( 4 ) 查询结果每车一行，分摘要，全部两种模式，摘要模式显示主要车辆信 息，全部显示所有车辆信息。 ( 5 ) 用户选择关闭时用况结束。 6 预确报查询 ( 1 ) 当用户选择“预确报查询”菜单项时触发用况。 ( 对指定查询的车次( - - i 模糊查询) 及发报站( 可空) 。 ( 3 ) 调用路局现车系统的服务获取报文。 ( 4 ) 显示报文。显示方式与现车查询相同。 ( 5 ) 用户选择关闭时用况结束。 3 2 系统框架设计 框架( f r a m e w o r k ) 是一个软件半成品，使开发人员可以重用以前开发设 计的经验、代码，从而提高开发效率。在铁路信息化建设中，信息系统可以直 观地划为站段和路局两个区域。在铁路信息系统的战略规奶中，加强基础“平 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 台”建设，从本质上强调同区域内的集成( i n t e g r a t i o n ，又称整合) 、共享，是 提高开发效率，加强应用效果的关键。框架正是这个基础平台。有了好的框架， 同一区域内不同团队、不同时间开发的不同应用，就可以具有相同的体系结构 和下部基础组织( i n f l 毯t r u c t u r e ) ，从而使不同应用在本质上成为一体，为代码 重用和信息共享提供了极便利的条件。 框架的含义很广。在这里本文将框架的概念局限在“领域框架( d o m a i n f r a m e w o r k ) ”的范围内，将框架定义为是一个可运行的应用程序的骨架，它 提供了领域应用中反复出现的共性问题的实现。这里设计说明的铁路站段级应 用框架就是这样一个面向铁路站段信息化应用这样一个特殊领域的框架。在铁 路站段系统中，该框架作为一个基础运行平台，提供了支持各类应用软件开发 和运行的基本环境，并通过提供框架服务来隐藏底层网络、通信、远程访问等 实现细节。下图简略说明了框架在车站系统中的位置和作用： 运转系统：货运系统 货运计划 一一一“。1 j 系统框架( n e t 框架) ：底层应用服务 趸j ；i i ；廨_ 蟊囊i 画磊_ j ；i 磊莓 l 。一。一一+ ，一，+ ? 一一一一一”一一1 l 一塑堡竺兰受里竺 i 图3 - 5 车站系统中的框架结构围 从图3 5 可以看到，框架是支撑各个应用运行的平台，同时也封装了操作 系统、数据库、通信软件等底层软件系统的服务，对应用软件开发者提供了统 一接口。其中，“底层应用服务”是一个比较特殊的部分，它提供可对底层软 件的封装并对框架或应用提供服务。 在物理上，系统设计的框架以一组解决方案和一组工具集的形式提供，编 译后可形成一组可执行程序和一组动态连接库( d l l ) 。应用开发者可在框架 提供的解决方案上继续编写自己的代码，并最终编译为可执行程序。工具集可 以用来为最终用户服务，用来完成各种用户定制的任务。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 3 2 ，1 框架对应的系统网络结构 框架作为应用程序的“骨架”，是和整个应用的网络结构密切相关的。也 可以说，框架本身就是网络结构的实现。根据目前铁路系统设备分布、网络建 设、人力资源等情况，铁路站段级应用框架( 以下在不会引起二义性的地方简 称“框架”或“本框架”) 是基于c l i e n t s e r v e r 的三层结构，使用组件式开发。 三层分别为表示层、中同层( 包括业务逻辑和数据访问逻辑) 和持久层( 数据 库层) 其中，表示层和中间层问通过r e m o t i n g 交互，中间层和持久层问直接 通过a d o n e t 交互。考虑到车站的具体情况和应用的运行情况，在部署上，建 议中间层和表示层在一个局域网，通过广域网访问数据库。也就是说，每个车 站( 或车务段) 有一个独立的中间层服务器，全局共享一个数据库服务器。当 然，对编组站来说，如果条件允许，每站一个独立数据库服务器会更加理想。 w e b 最务嚣 圈3 - 6 系统网络结构国 图3 6 中的“客户端”表示车站最终用户，运行应用的“表示层”；中间 层服务器计划每站一个，运行应用的“中间层”。数据库服务器全局一个，运 行应用的“持久层”。图中的“w a n ”为广域网，表示数据库服务器是通过广 域网和中间层连接的。当然，如果局内的网络条件非常好，也可以考虑将中间 层移到路局端，这样会更便于维护。同样，如果对性能和可靠性要求非常高， 并且资金和技术力量允许，也可以将数据库移到车站端。由此可见，本框架的 网络结构比较灵活，能够满足不同部署环境的要求。 国一 一1曩飘爹曝 一百一 鐾 羹 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 3 2 2 框架逻辑视图 逻辑结构： 框架的逻辑视图表示了组成框架的各个基本组件和组件间的连接方式。按 照前面说过的表示层、中间层、持久层的划分方式，可以将框架的逻辑结构概 略表示如下： 圈 7 框架逻辑结构图 图3 7 中自色方框表示由框架提供的内容，灰色方框为应用开发人员需要 编写的内容。说明如下： 1 页面基类接口：一组抽象类和接口，用户页面需要继承或实现它，作为 功能页面的“契约”。页面基类接口也是表示层框架的一部分( 图上用组合关系 标出) ，图上是为了说明清楚，才单独画出来。 2 用户接口控件：一组可视化控件，开发者可以在开发时使用这些控件构 造页面 3 功能页面：用来实现各个功能的w i n d o w sf o r m 。 4 业务层服务门面( f a c a d e ) ：中间层对表示层的服务接口，表示层通过该 接口获得中间层服务。这些服务实际是由中间层的业务组件实现的，如执行业 务命令，读、取、查询业务数据( 实体) 等。 4 业务组件：执行业务逻辑。业务逻辑可以归为两大类： ( 1 ) 数据管理：包括数据的提取、保存、检索等。 ( 2 ) 业务任务：如接发车、执行钩计划等。 5 业务实体：表示业务数据。 6 数据访问逻辑：提供业务逻辑访问数据库的逻辑，包括数据库的读、写 以及d a t a s e t 和用户对象间的映射，即0 rm a p p i n g 。业务组件可以通过数据 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 8 页 访问逻辑获取或提交业务实体。 7 服务代理：封装对外部系统的访问在车站运转信息系统中，典型的外 部服务是访问路局现车系统提供的服务。 8 业务层服务门面( f a c a d e ) ：中间层对表示层的服务接口，表示层通过该 接1 3 获得中间层服务。这些服务实际是由中问层的业务组件实现的，如执行业 务命令，读、取、查询业务数据( 实体) 等。 框架的逻辑结构是一个非常复杂的结构，图3 7 是这个结构的一个高度概 括，而且重点在于说明层的划分和层间交互的方式下图3 8 是微软经典体系 结构框架图，它从另一个角度描述了系统的体系结构： u ic o m p o n e n t s u ip r o c e s sc o m p o n e n t s 圈3 - 8 微软经典体系结构框架图 虽然表现形式差异很大，但仔细来看，两个图的本质是一致的。图3 8 的 橙色区域为表示层；兰色区域为中间层，被分为业务逻辑层和数据访问逻辑层 两个部分；绿色区域为持久层，包括数据库( d a t as o u r c e s ) 和来自其它系统 的外部服务。框架服务贯穿于表示层和中间层，为应用开发者提供领域服务。 3 3 表示层设计 表示层是展示给用户系统界面，直观地模拟显示用户的工作场所，提供一 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 系列的操作与用户工作相对应。表示层不直接与数据库联系，它通过中间层提 供的接口得到数据并存储的本地内存中，操作完毕后，提交给中间层，并由中 间层保存数据。 在车站运转系统中，表示层为区长、车号岗位提供了图形化显示 3 3 1 表示层框架结构 表示层主要组成部分是用户页面，可视化成分比较多，因此，其结构相对 也比较简单。表示层的包结构如图3 - 9 所示： 图3 - 9 表示层包结构图 如图3 - 9 所示，图中灰色部分为外部类，引用自解决方案外的软件包( 这 些包来自中间层解决方案，也可以认为是框架的内核( c o r e ) 部分) ，其余部分为 表示层解决方案的内容。这些内容按依赖关系组织成七层，逻辑上划分为五个 部分( 图中虚线框表示逻辑划分) 。图中包的位置代表了包的层次，上层的包 可以引用下面任何一层的包，下层的包不能引用任何上层包。同层之间的包不 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 0 页 能互相引用。 表示层框架各个部分的划分规则如下： 框架服务：提供表示层服务，包括i r e s e n t a t i o n s e r v i c e 和w o r kf l o wc l i e n t s e r v i c e 两个项目。服务的基本内容包括下述两个方面： 1 来自框架内核( s m i s c o r e 、s m i s m e s s a g e s e r v i c e ) 的服务：如配置管 理、日志管理、对象缓存、消息服务等。 2 表示层自己的服务：如表示层字典服务、消息显示、工作流任务管理、 业务逻辑访问代理等。 领域组件：包括s m i s u i b a s e 和s m i s c o n t r o l s 两个包，s m i s u i b a s e 包提供 用于组织应用页面的应用主窗口、菜单及建立功能页面需要的窗口基类和接 口；s m i s c o n t r o l s 包提供车站运转信息系统内的一些通用控件、组件、对话框 等，如辅助输入器、通用字典组合输入框、股道选择对话框等。领域组件也属 于框架的一部分它更贴近于领域业务，是在领域应用项目的开发中逐渐积累 下来的，可以在多个领域应用中被重用。 应用组件：应用组件提供应用范畴内的通用控件、组件，如钩计划号组合 输入框、钩计划编辑区等。应用组件和领域组件的区别仅是两者的作用域不同。 通常，组件都是作为应用级开发的。如果发现其具有较大的可重用性，则可以 升级为领域组件两者的区别仅在于抽象程度不同，设计、实现方法上没有任 何区分。 应用页面：应用页面是应用展现给用户的接口，即u i ( u s e ri n t e r f a c e ) 。 通常，应用页面是通过组合不同的组件、控件形成的，但也没必要过分强调组 件化，导致处处皆组件而造成开发效率的降低。 应用：应用是表示层的执行入口。由框架提供，包括主窗口( m d i 窗口) 、 登录窗口、菜单等。这部分内容由框架提供，通过用户定制的方式形成各种个 性化表示。应用的设计焦点，主要集中在应用的启动和停止过程上。启动过程 包括各类窗口、菜单的创建过程及各类服务的启动、加载过程，停止过程包括 窗口、服务的终止过程。其中，也包括一些应用开发者可以定制的内容。 上述各个部分中，应用组件和应用页面部分需要应用开发人员编写，其它 部分则由框