【毕业学位论文】（Word原稿）货车客车化管理信息系统设计与实现-软件工程

摘要 中图分类号： 学校代码： 10055 密级： 硕 士 专 业 学 位 论 文 货车客车化管理信息系统设计与实现 摘要 I 摘要 货车客车化是铁路信息化建设的重要内容，对铁路货运的发展具有重大的意义，铁路信息管理系统将各种业务信息通过网络结合起来，达到信息共享、提升管理水平和工作效率的目的。 货车客车化即客车化信息管理，提升 了货运的效率和效益。货车客车化实施空车到达、装车、取送、重车始发、运行全程监控，加速货车周转按照旅客列车方式组织，严格按图行车，重点掌握，优先放行，确保机车运行正点，能极大地提高了运输效率。 货车客运化信息管理系统开发和建设，是进一步优化铁路信息管理系统的方向，在开发和建设过程中首要是解决信息来源，信息分类和管理，新开发的信息系统信息主要来源各个部门的业务系统，这涉及新系统如何从各业务系统中提取诗句没并且要保证数据的安全。其次是信息的管理，通过权限的分类，建立用户日志管理，确保数据分类和系统安全，通过货车客运 化系统的建立，能达到提升工作效率。 本文以货车技术管理信息系统网络构成为目标， 借鉴了客车的管理模式，提出了货车 “客车化 ”的方案，即以编组来限定车辆，改变以往对单车进行作业的方式，将车辆编组化。编组化的前提是只能用于专用线货车，一定要货物单一，线路固定，装卸点固定。 分析了技术构架系统设计，开 发过程中 利用 由北京京天威公司自主研发的 发平台， 以 大秦线 车客车化管理信息系统 进行 分析 并进行数据库设计。 着重 研究 了论述的模块包括数据管理 模块、扣编管理模块、预警管理模块、检修管理模块的开发与实现过程 。 关键词： 轨道交通 ； 货车客车化 ； 管理信息系统 ； 发平台 ； is It is s of of be a of of 80 is in to of 80 of on of In I of on of 录 摘要 . I . 录 . 一章 绪论 . 1 第一节 背景及意义 .二节 研究现状 .三节 研究的内容 .四节 论文组织结构 .二章 关 键技术概述 . 6 第一节 京天威 发平台 . 发平台的总体架构 . 6 发平台的功能组件 . 7 第二节 合的优秀框架介绍 . . 9 . 10 . 11 第三节 本章小结 .三章 货车客车化管理信息系统需求分析 . 13 第一节 总体目标 .二节 需求分析 . 功能性需求分析 . 14 目录 非功能性需求分析 . 21 第四节 本章小结 .四章 货车客车化管理信息系统设计 . 22 第一节 系统架构 .二节 数据库的设计 .三节 主要业务模块实体 .四节 数据管理模块设计 . 27 第五节 数据同步 .五章 货车客车化管理信息系统实现 . 34 第一节 扣编管理模块 .三节 预警管理模块 . 37 编预警 . 黄标预警 . 39 过期预警 . 41 第四节 检修管理模块 .五节本章小结 . 44 第六章 总结 . 46 附录 A . 47 参考文献 . 51 致谢 . 52 个人简历 . 53 第一章 绪论 1 第一章 绪论 铁路是传统产业，要实现跨越式发展，必然走新型的工业化道路。更需要通过不断的技术创新，来获得新的发展动力。信息管理系统的广泛渗透以及关联带动作用，可以使得货运方式发生巨大变化，使铁路在较高的起点上，用更短的时间完成传统货运方式的现代化。铁路的信息化，覆盖运输安全、运输组织、技术装备、客货营销、经营管理 等各个方面，将对各种生产要素起到倍增和催化作用，带来效率和质量的大幅度提升。 第一节 背景及意义 解决铁路运输能力与运输需求之间的主要矛盾，缓解铁路对国民经济的瓶颈制约，铁路做出了以实现内涵扩大再生产和外延扩大再生产为目标的跨越式发展重大决策，重点强调信息化在铁路跨越式发展中的重要地位和支撑作用，就是要以信息化的跨越式发展带动铁路现代化，适应走新型工业化道路的要求。经过 30 多年的发展，铁路信息系统从无到有、从小到大，从单机版本到多层次的网络应用，全路信息技术人员总数已达 5500 多人，拥有大、中、小型计算机 1600 余台，微型计算机近 10 万台，建立了覆盖铁道部、铁路局和主要站段的计算机网络及传输网、交换网、数据通信网三大通信基础网，先后开发了以列车调度指挥系统、铁路运输管理信息系统、客票发售与预订系统为代表的一大批应用信息系统，铁路信息化建设取得了较大的成就 。 许多发达国家铁路广泛应用信息技术，使铁路这个传统产业展现了全新的面貌。我国铁路信息化建设经过多年发展，取得了可喜成绩，但由于总体思路形成较早，在推进过程中调整不够及时，不能适应当前形势要求。信息化建设重点不够突出，功能发挥不够理想；项目比较分散，资源不 能共享；建设周期过长，资源利用率不高；通道能力不配套，对信息系统发展形成制约；安全保证系统建设滞后，系统安全存在不少隐患。根据铁道部跨越式发展的战略目标，着眼未来铁路发展需求，站在更高层次、更高标准上，确立我国铁路信息化建设的新思路。货车客车化即客车化管理，即空车到达、重车始发定线、定车次、第一章 绪论 2 定装车地点、定装车时间。这提升了货运的效率和效益，货车客车化有重要意义。货车客车化实施空车到达、装车、取送、重车始发、运行全程监控，加速货车周转按照旅客列车方式组织，严格按图行车，重点掌握，优先放行，确保机车运行正点，能 极大地提高了运输效率。 大秦线是我国采用重载单元列车组织西煤东运的第一条现代化铁路，全长653起大同枢纽的韩家岭站，东至秦皇岛枢纽的柳村南站，是我国首次按路、矿、港、电综合规划，装、运、卸同步建设的一项宏大的系统工程，是世界上运输能力最大的现代化专业煤炭运输线路 1。随着货车重载技术的不断发展，大秦线的配属货车也由初期的 敞车更新换代成 系列敞车，作为当前大秦线主力配属车辆， 专用敞车已达 33380 辆之多，为大秦线不断突破运输运能运量奠定了良好的基础。本系统成功开发并 投入使用后将大大提高大秦线 车检修管理的效率和实时性，把广大从事铁路货车检修工作的工作人员从繁重的车辆检测，数据搜集和数据统计工作中解脱出来。同时提高了数据的精度和准确度，使车辆运行的安全性大大增强，减少了发生重大事故的可能性。该系统必将为大秦线 路货车的运营创造可观的经济效益，促进我国铁路信息化管理事业的发展。 第二节 研究现状 铁路运输管理信息系统 一个规模庞大、结构复杂、功能众多、实时性强的网络型计算机应用系统。从 1994 年开始进入实施阶段到 2004 年底 历经十年。整个信息系统在 络平台上主要架构货票制票、列车预确报、车站综合管理、货运营销与生产管理、集装箱管理、大节点追踪、运输调度七大系统，基本上覆盖了铁路货运生产的全过程。货运营销与生产管理系统 (货运营销与生产管理系统主要包括货运计划和技术计划两个比较大的系统。货运计划系统在全路 1487 个货运站全面投产。技术计划系统利用已批准的货运计划信息，编制车辆运用计划，通过合理安排各区段车辆的运用，提高车辆运用效率和铁路运输能力，压缩铁路运输成本。 世界技术发达国家从 20 世纪六十年代开始，就将 信息技术运用于铁路运输生产与管理中，陆续开发并投入使用了铁路客票座席预约、运输生产情况统计、运营管理、货车实时追踪等系统，提高了铁路运输的核心竞争力。随着信息技第一章 绪论 3 术的发展，尤其是因特网技术的采用，国际上铁路信息技术的应用向综合化、集成化方向发展，不同运输形式以及其他服务行业的信息系统互连互通，在全球范围内为旅客或货主提供方便快捷的全方位服务，成为交通运输业的神经系统。 大多数西方国家幅员较小，其运输组织方式与我国存在较大差异。相对而言，俄罗斯、法国、北美洲幅员比较辽阔，在铁路运输组织上与我国有一定的相似性。多 年来，他们在铁路运输组织信息化建设方面进行了不少有益的探索，积累了丰富的经验，取得了较好的效果。俄罗斯优质运输服务系统，优质运输服务系统，是俄罗斯铁路创建的交通部下属市场营销公司化企业。该机构主要负责解决在制定和执行货物运输合同过程中与用户相关的所有问题。由优质运输服务总中心和 17 个铁路局运输服务中心组成。它们与货主之间的联系，通过车站及办事机构完成，目前已经设置了 400 多个货运代办处。法国国营铁路公司 ( 70 年代建立的货物运输集中管理系统 (其综合了商务管理、机车车辆运用管理、财务核算 和统计等功能。在 基础上， 发了3 个新的货运管理信息系统。一是新型货车运行管理系统， 1989 年投入运用，用于制定统一运输计划和安排运输方式，如长期货运、特快货运及快速货运等。二是货运商务作业和管理系统，主要用于有关货运文件和合同的准备、运费计算、会计核算数据信息的处理及货运信息的发送，是铁路与货主间商业信息交流的桥梁， 1990 年起在法国推广应用。北美铁路集中式用户服务中心 计算机技术在北美铁路运输中广泛应用，通过计算机可实时了解每批货物、每辆货车、每台机车的地点及状态，这不仅方便用户查 询，而且对货物运输中发生的意外情况能及时予以解决。、其中运输控制中心为主要职能机构，包括用户信息处理、车辆运用、货物运费清算 3 个部分，它将用户请求处理、货物运输计划安排、车辆调配、列车编组计划制定、列车运行径路的选择等一些运输技术问题的处理与决策集中于一体，通过运输控制中心和运输现场的信息交流与共享，使各项工作有条不紊地进行，达到较高的工作效率。用户在办理货物承运时，可知道货物的发到日期，再加上在 26 秒内即可应答用户呼叫的高服务水平，提高了铁路信誉，增加了铁路运量。比较具代表性的是货运管理和咨询公司 (它的一个主要系统是顾客货运单软件系统，可以处理来自加拿大和美国任何地方的货运业务。任何时候，货主只要具备网络条件， 能提供各种信息资源如路径、费率等，并且安排货物的装运、发货及追踪作业。 第一章 绪论 4 第三节 研究的内容 货车在运输过程中，会根据货物的目的地以及货物种类等因素，沿途不断地甩车、挂车，这样的管理模式注定了不能以一列车为管理单位，只能以一辆车为单位。而客车不同，每列车基本都是固定的，不会出现中途甩车、挂车的情况，除非出现了紧急事故。这样客车列车在检修维护时都可以以整列车为单位进行 2。 本系 统借鉴了客车的种管理模式，提出货车 “ 客车化 ” 的方案，即以编组来限定车辆，改变以往对单车进行作业的方式，将车辆编组化。编组化的前提是只能用于专用线货车，一定要货物单一，线路固定，装卸点固定。 货运大多只用来运煤，每次运往的地点以及运量都是固定的， 每一趟 辆车就是一个运量单位，因此划分为一个编组。每个编组的车固定好之后尽量不去改变，以整个编组进行甩车挂车作业，以及检修维护作业，从而大大提高了工作效率和安全性。但由于货车新造时间分布不均，检修工作严重不均衡。同时随着运输需求的快速增长，运输速度、密度和编组辆数也随之增 长对解编作业和调车作业效率提出了更高要求 3。面对检修和运用实际中的挑战，通过创新管理思路和方法，利用先进的管理手段从运输组织和检修两方面规范货物列车的管理，提高车辆周转效率，均衡检修生产，最大限度地服务于运输生产，提升大秦重载的安全管理水平。 系统被设 分 为五大模块，它们分别是扣编管理模块、预警模块、检修模块、考核管理模块和数据维护模块。各模块之下又分为多个不同的子模块。到过期车次预警功能描述扣编工作根据段修到期时间来摘扣车次中的车辆，为了尽量减少对运输秩序的影响，提高扣编效率，系统根据经过探测点车次中的 车辆到期时间，自动提示当前车次中，每个月份的到期车数量以及车辆的编组辆序。同时进行数据设计， 将数据表分为三类：业务表、字典表和系统表。 同时为了系统的实现， 在各模块中主要包括三种类文件它们是 ， （实体管理器类）和实体类，其中 对应系统架构的控制层，主要用于接收用户请求，调用业务组件完成业务操作并返回响应信息； 对应系统架构的业务逻辑层，负责业务的处理任务；实体类是领域对象类型，是现实事物的抽象。 依赖于 ，框架为每一个 入与之对应的 ； 通过操作实体类并应用 架对业务数据第一章 绪论 5 进行操作 。 第四节 论文组织结构 本文主要论述大秦线 车客车化管理信息系统设计与实现。本文的内容主要从以下几个方面展开： 第一章，引言。对课题的研究背景及意义进行简单介绍，说明了课题的研究现状及相关问题，最后描述本文的组织与结构。 第二章，关键技术概述。简要介绍了公司研发的 发平台和主流框架。 第三章，大秦线 车客车化管理信息系统分析与 总体设计。介绍了系统的各模块的功能需求。并对项目的总体设计进行了描述。 第四章，大秦线 车客车化管理信息系统设计与实现。重点介绍了作者参与的相关模块的设计与实现，主要包括扣编管理，预警管理，检修管理数据管理等模块。对各个模块的流程处理，主要业务类进行了介绍。 第五章，数据库设计。首先简单介绍数据的获取技术，然后详细阐述数据库中数据表的设计。 第六章，结束语。在对论文进行深入中介的基础上，对系统的不足提出改进意见。 第二章 关键技术 概述 6 第二章 关键技术概述 本章将对大秦线 车客车化管理信息系统研发过程中用到的关 键技术进行阐述。 第一节 京天威 京天威 发平台是京天威公司开发的基于 范的企业级 B/面将对该平台的总体架构和主要组件进行介绍。 实践证明，即使有了像 样的一站式解决方案，有了 样成熟稳定的 件，软件开发商做企业应用还是存在很大的开发成本问题。因为 些组件是业务领域无关的，没有针对某个业务领域进行专门的封装和支持 5。 合了 建以元数据为核心的架构，支持快速开发、包容变化、灵活扩展、高级复用等特性。总体架构如图 示。 图 发平台的架构图 第二章 关键技术 概述 7 发框架分为四层：展现层、控制层、服务层、持久层。展现层应用 技术，用元数据来驱动展现；控制层应用术；服务层应用 技术；持久层应用 为现；在各层之上构建 功能组件，其中展现层与用户交互，持久层与数据库交互，服务层与远程服务交互 6。 发平台主要包括如下功能组件： (1)结果集管理器 ( 架控制前台显示的核心组件，又称结果集管理器。原始接口是 设计目的是利用件中维护好的展现样式 (元数据 )，在运行时对原始数据进行包装，动态渲染界面。 开发中最耗资源的界面手工硬编 码，变为简单灵活的在线配置，从而达到提高开发效率，降低开发成本的目的。 在 件中，我们对原始数据进行了展现样式的设置，从最基本的显示属性 (各种展现风格 ( 所以， 核心作用就是利用 件中设置的展现样式 (元数据 )对原始数据进行包装，封装了易变的界面内容。 (2) 件 为了实现 面的复用， 入了 件， 许把原本整体的 面拆分成多个小的部件，每个小部件可以被单独替换，从而达到 面封装和复用的效果。使用 括三步：定义 板，进行 置， 展组装。 架已经封装了一套功能完备的增删改查 板，通常只需要使用这些定义好的模板即可。 (3) 件 件在渲染速度上具有很大的优势，加载 5000 行数据只需要 3 秒，加 载 10000 行数据只需要 10 秒。 件提供的功能有： 1)点击标题排序。 2)定制列宽、是否显示。 3)支持序号列。 第二章 关键技术 概述 8 4)提供复选列。 5)鼠标调整列宽。 6)支持自定义行渲染器、列渲染器。 7)支 持各种事件，如点击标题，双击某条记录等。 8)跨浏览器兼容。 (4) 件本节介绍树形控件，树形控件应用不是很广泛，开发难度也大一些。 应用的是改进的 件，在实用性和效率方面做了很多改进。 件提供的功能有： 1)指定根结点，仅显示根结点及其子节点。 2)支持复选框，并且支持级联选中父节点和子节点。 3)支持延迟加载节点，加载 1000 个节点也飞快。 4)支持 载节点。 5)支持仅展开第一层节点。 6)支持节点的更新。 (5)定时服务组件。 有功能完善 的动态的定时服务功能。通过动态的加载、赋值，你可以在线修改、停止任务，也可以增加新的任务等。 定时服务有以下特点： 1)已存在的定时任务在服务启动时会根据任务的状态被加载。 2)可以为任务定义起动时间、结束时间，任务会在定义的时间内运行。 3)运行时，可以动态的增加新的任务、删除任务、或停止任务。 4)可以为任务定义的实例化方式，可以通过传统的 方式，或通过 方式。 5)可以为任务定义执行次数，当到达执行次数时，自动停止任务。 (6)报表中心 报表中心是 台提供的功能强大的报表动态加载服务功能，通过报表中心，用户随时可以对定制好的报表进行在线发布。 (7)权限管理企业应用系统对安全问题有较高要求，普通的权限机制有些情况下难以满足 应用对安全的需要，因此需要一套全面的安全管理体系。 引入第二章 关键技术 概述 9 了一套强大的权限管理机制，它在 本思想的基础上对权限进行增强，以进一步保证系统的安全，该机制支持功能级、行级权限的控制，对恶意入侵能进行有效的阻止，从而保证了系统的安全。权限管理的操作流程为：建立权限 资源元素 7。 第二节 发平台融合了许多优秀的框架技术，其中包括 面将对这三个框架技术进行简单介绍。 一个开源框架，是为了解决企业应用程序开发复杂性而创建的 8。框架的主要优势之一就是其分层架构，分层架构允许您选择使用哪一个组件，同时为 用程序开 发提供集成的框架 9。 架是一个分层架构，由 7 个定义良好的模块组成。 块构建在核心容器之上，核心容器定义了创建、配置和管理 方式，如图 图 架结构图 第二章 关键技术 概述 10 组成 架的每个模块（或组件）都可以单独存在，或者与其他一或多个模块联合实现。每个模块的功能如下： 核心容器：核心容器提供 架的基本功能。核心容器的主要组件是是工厂模式的实现。 用控制反转（ 式将应用程序的配置和依 赖性规范与实际的应用程序代码分开。 下文： 下文是一个配置文件，向 架提供上下文信息。 下文包括企业服务，例如 子邮件、国际化、校验和调度功能。 过配置管理特性， 块直接将面向方面的编程功能集成到了 架中。所以，可以很容易地使 架管理的任何对象支持 块为基于 应用程序中的对象提供了事务管理服务。通过使用 用依赖 件 ，就可以将声明性事务管理集成到应用程序中。 象层提供了有意义的异常层次结构，可用该结构来管理异常处理和不同数据库供应商抛出的错误消息。异常层次结构简化了错误处理，并且极大地降低了需要编写的异常代码数量（例如打开和关闭连接）。面向 异常遵从通用的 常层次结构。 架插入了若干个 架，从而提供了 对象关系工具，其中包括 有这些都遵从 常层次结构。 块： 下文模块建立在应用程序上下文模块之上，为基于 应用程序提供了上下文。所以， 架支持与 块还简化了处理多部分请求以及将请求参数绑定到域对象的工作。 架： 架是一个全功能的构建 用程序的 现。通过策略接口， 架变成为高度可配置的， 纳了大量视图技术，其中包括 10 助的一个开源项目。它最初是 在 2004 年 3 月成为 顶级项目。它通过采用第二章 关键技术 概述 11 术，实现了基于 E 用的 计模式的应用框架，是 典设计模式中的一个经典产品 11。 提供了对应的组件。 分：在 模型（ 分，经常划分为两个主要子系统 （系统的内部数据状态与改变数据状 态的逻辑动作），这两个概念子系统分别具体对应 这里，以与各种标准的数据访问技术结合在一起，包括 , 分：在 视图（ ，除了使用标准的 外，还提供了大量的标签库使用，同时也可以与其他表现层组件技术（产品）进行整合，比如 。通过应用 框架，最终用户可以把大部分的关注点放在自己的业务逻辑（ 映射关系的配置文件（ 。 件：在 已经由一个名为 角色，根据描述模型、视图、配置文件，转发视图 (请求，组装响应数据模型。件有两个部分组成 系统核心控制器，业务逻辑控制器。系统核心控制器 控制器由 架提供，继承 此可以配置成标注的 控制器负责拦截所有的 求，然后根据用户请求决定是否要转给业务逻辑控制器。业务逻辑控制器，负责处理用户请求，本身不具备处理能力，而是调用 完成处理。对应 分。 一个开放源代码的对象关系映射框架，它对 行了非常轻量级的对象封装，使得 序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。 以应用 在任何使用 场合，既可以在 客户端程序使用，也可以在 用中使用，最具革命意义的是，以在应用 构中取代 成数据持久化的重任 12。 核心接口一共有 5 个，分别为 : 5 个核心接口在任何开发中都会用第二章 关键技术 概述 12 到。通过这些接口，不仅可以对持久化对象进行存取，还能够进行事务控制。下面对这五个核心接口分别加以介绍 13。 口 :作 (含了很多常见的 句。 )。但需要注意的是象是非线程安全的。同时， 同于 用中的 里当使用 个术语时，其实指的是 的 以后会将 象称为用户 口 :口负责初始化 充当数据存储源的代理，并负责创建 象。这里用到了工厂模式。需要注意的是 不是轻量级的，因为一般情况下，一个项目通常只需要一个 够，当需要操作多个数据库时，可以为每个数据库指定一个 口 :口负责配置并启动 建 象。在 启动的过程中， 的实例首先定位映射 文档位置、读取配置，然后创建 象。 口 :口负责事务相关的操作。它是可选的，开发人员也可以设计编写自己的底层事务处理代码。 可以使用 言或 句两种表达方式。 第三节 本章小结 本章主要是对项目中使用的关键技术进行了简要介绍。首先介绍了京天威公司的 发平台包括该平台的总体架构和主要组件。接下来介绍了发平 台融合的其它优秀框架技术包括 三章 货车客车化管理信息系统需求分析 13 第三章 货车客车化管理信息系统需求分析 本章首先阐述了系统的总体目标，接着概略分析了系统的功能要求，然后着眼全局说明了本方案的设计思想和概要设计。 第一节 总体目标 大秦线当前的主力配属车辆为 车，数量已达 33380 辆之多，为大秦线不断突破运输运能运量奠定了良好的基础。但是，由于 车新造时间分布不均，使得定检到期车从 100 多辆到 2000 多辆不等，检修工作严重不均衡，而且在到期车较多的月份大量扣修将严重扰乱运输次序。 同时，随着运输需求的快速增长，运输速度、密度和编组辆数也随之增长，对解编作业和调车作业效率提出了更高要求。面对检修和运用实际中的挑战，迫切需要创新管理思路和方法，利用先进的管理手段从运输组织和检修两方面规范大秦线 物列车的管理，提高车辆周转效率，均衡检修生产，最大限度地服务于运输生产，提升大秦重载的安全管理水平。 因此，在铁道部的指导下，太原局提出了大秦线 物列车 “ 客车化 ”班列管理的创新管理模式。以实现 “ 固定车辆编组、固定车列编号、固定车次交路、固定运行时刻、固定检修周期 ” 的 “ 五固定 ” 为目标，利 用计算机系统自动甄别、筛选和预测，动态监控固定编组的检修与运用状态，预报和预警混编状况，统计分析固定编组的周转使用情况，实现 列化动、静态相结合的集中统一管理 14。 “ 大秦线 车客车化管理信息系统 ” 是综合应用 息、车辆预确报信息、定检预测信息和红外线探测信息建立的一套集 “ 运输组织与车辆管理 ” 于一体、 “ 路局、站段、作业场 ” 互联控的综合管理系统 15。 第二节 需求分析 货车实施客车化管理 ,指按照客车管理的模式，结合局管内固定区段、循环第三章 货车客车化管理信息系统需求分析 14 运行货车的运用特点，对固定循环货车的技术状态、编组构 成、扣修组织、运行轨迹等信息进行实时监控和动态管理，提高货车使用效率，满足运输需要。下面将从功能性需求和非功能性需