談列車(chē)運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
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摘要：本文從列車(chē)運(yùn)營(yíng)控制的實(shí)際出發(fā)，以Eclipse為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，使用Oracle做數(shù)據(jù)庫(kù)，采用MVC三層架構(gòu)分析和設(shè)計(jì)了電能消耗管理系統(tǒng)，并進(jìn)行了認(rèn)真地測(cè)試，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。
關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；Eclipse；Oracle；MVC架構(gòu)
1.引言
隨著我國(guó)加入WTO組織，與世界經(jīng)濟(jì)進(jìn)一步接軌和融合，帶來(lái)了鐵路行業(yè)的高速發(fā)展，而隨之而來(lái)的問(wèn)題也逐漸暴露。在2013年3月14日，中國(guó)鐵路總公司正式成立。中國(guó)鐵路總公司以鐵路客貨運(yùn)輸服務(wù)為主業(yè)，實(shí)行多元化經(jīng)營(yíng)。負(fù)責(zé)鐵路運(yùn)輸統(tǒng)一調(diào)度指揮，負(fù)責(zé)國(guó)家鐵路客貨運(yùn)輸經(jīng)營(yíng)管理，承擔(dān)國(guó)家規(guī)定的公益性運(yùn)輸，保證關(guān)系國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)運(yùn)輸和特運(yùn)、專(zhuān)運(yùn)、搶險(xiǎn)救災(zāi)運(yùn)輸?shù)热蝿?wù)。負(fù)責(zé)擬訂鐵路投資建設(shè)計(jì)劃，提出國(guó)家鐵路網(wǎng)建設(shè)和籌資方案建議。負(fù)責(zé)建設(shè)項(xiàng)目前期工作，管理建設(shè)項(xiàng)目。負(fù)責(zé)國(guó)家鐵路運(yùn)輸安全，承擔(dān)鐵路安全生產(chǎn)主體責(zé)任。近年來(lái)，鐵路運(yùn)輸?shù)囊?guī)模不斷擴(kuò)大，列車(chē)技術(shù)的不斷提高，信息化程度不斷提高，這些都導(dǎo)致了在鐵路運(yùn)輸這一方面，國(guó)家的壓力越來(lái)越重。因此，出現(xiàn)了動(dòng)車(chē)、高鐵等高速列車(chē)，提高列車(chē)運(yùn)行速度，增加鐵路客運(yùn)量。同時(shí)，也出現(xiàn)了一系列鐵路監(jiān)控系統(tǒng)，使用信息化技術(shù)來(lái)增加鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩浴?/p>
2.系統(tǒng)分析
鐵路監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)鐵路運(yùn)輸有著極其重要的意義。鐵路監(jiān)控系統(tǒng)通常主要使用沿鐵路線的攝像頭設(shè)備，對(duì)鐵路進(jìn)行圖像信息的收集匯總。建立公安、車(chē)、機(jī)、工、電一體化綜合監(jiān)控系統(tǒng)。使用遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控技術(shù)，一般意義上，能夠克服采用無(wú)線傳輸?shù)哪Ｊ揭鸬囊曨l畫(huà)面質(zhì)量不高的弊端，同時(shí)也能達(dá)到對(duì)一定程度上的全面監(jiān)控。本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，是以鐵路監(jiān)控系統(tǒng)為數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，以列車(chē)控制和運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析為目的，滿(mǎn)足中國(guó)鐵路總公司對(duì)于列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)的需要，預(yù)期有以下主要功能：第一，實(shí)現(xiàn)鐵路監(jiān)控系統(tǒng)的全部功能，由于系統(tǒng)是建立在監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，因此，大部分的操作均需要使用監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)做數(shù)據(jù)來(lái)源。第二，建立鐵路預(yù)警系統(tǒng)，在鐵路監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，建立一批數(shù)據(jù)預(yù)警指標(biāo)，當(dāng)某項(xiàng)數(shù)據(jù)指數(shù)超過(guò)一定閾值后，系統(tǒng)自動(dòng)按照規(guī)定好的操作，及時(shí)進(jìn)行危險(xiǎn)預(yù)警或是直接控制列車(chē)，有效降低實(shí)際危險(xiǎn)發(fā)生的概率。第三，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)設(shè)備管理維護(hù)需求，主要分為列車(chē)維護(hù)模塊、線路管理模塊、系統(tǒng)管理模塊
（1）硬件環(huán)境系統(tǒng)的硬件部署環(huán)境如圖1所示：外部數(shù)據(jù)（系統(tǒng)中的基礎(chǔ)資料數(shù)據(jù)）通過(guò)Web服務(wù)器，工作終端通過(guò)瀏覽器來(lái)查看這些信息。當(dāng)然，在實(shí)際的應(yīng)用中web服務(wù)器以及數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器可設(shè)在同一臺(tái)物理機(jī)上。
3.1數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
電力消耗管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)采用Oracle11g。數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括表有：用戶(hù)信息表、列車(chē)信息表、列車(chē)實(shí)際信息表、實(shí)時(shí)狀態(tài)表、運(yùn)行規(guī)劃表、危險(xiǎn)報(bào)警表、基于RBAC的角色表、基于RBAC的權(quán)限表、使用歷史表、檢修報(bào)告表、系統(tǒng)日志表。其中列車(chē)信息表的主要字段有：列車(chē)編號(hào)、投入使用時(shí)間、列車(chē)初始車(chē)廂數(shù)量、車(chē)廂規(guī)格、載客量、動(dòng)力、餐車(chē)位置電源插座、造價(jià)、車(chē)輛類(lèi)型、最高時(shí)速和備注。
3.2系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)主要分為列車(chē)信息模塊、列車(chē)使用模塊、線路管理模塊、系統(tǒng)管理模塊等模塊。而對(duì)應(yīng)又可細(xì)分為基礎(chǔ)信息、實(shí)際信息、實(shí)時(shí)狀態(tài)、運(yùn)行規(guī)劃、危險(xiǎn)報(bào)警、運(yùn)行控制、線路基礎(chǔ)信息、線路實(shí)時(shí)信息、線路維護(hù)、用戶(hù)管理、角色管理、權(quán)限管理、操作日志、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等功能。系統(tǒng)的功能架構(gòu)如圖2所示：基礎(chǔ)信息：投入使用時(shí)間，列車(chē)初始車(chē)廂數(shù)量，車(chē)廂規(guī)格，載客量，動(dòng)力，餐車(chē)位置，電源插座，造價(jià)，車(chē)輛類(lèi)型，最高時(shí)速。實(shí)際信息：擴(kuò)展車(chē)廂數(shù)，所屬路局，限速，乘務(wù)員數(shù)量，一二等座數(shù)量。實(shí)時(shí)狀態(tài)：所處位置，運(yùn)行時(shí)速，下一站，水量，乘客數(shù)量，正晚點(diǎn)，所處線路，司機(jī)編號(hào)。運(yùn)行規(guī)劃：預(yù)計(jì)到達(dá)時(shí)間，沿途站點(diǎn)，終點(diǎn)站起點(diǎn)站，售價(jià)，編號(hào)。危險(xiǎn)報(bào)警：避讓報(bào)警，路線報(bào)警，天氣報(bào)警，其它。運(yùn)行控制：緊急減速，臨時(shí)停車(chē)，車(chē)速安排。線路基礎(chǔ)信息：車(chē)站位置，車(chē)站提供資源，線路里程，車(chē)道數(shù)量。線路實(shí)時(shí)信息：天氣狀況，軌道狀況，是否占用。線路維護(hù)：定期檢查，定期養(yǎng)護(hù)，故障維修。用戶(hù)管理：登錄驗(yàn)證，修改密碼，維護(hù)個(gè)人信息，注銷(xiāo)登錄。角色管理：創(chuàng)建新角色，修改已有角色，分配角色給用戶(hù)。權(quán)限管理：創(chuàng)建新權(quán)限，修改已有權(quán)限，刪除權(quán)限，分配權(quán)限給角色。操作日志：查看操作日志，增加操作日志。數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)：定期數(shù)據(jù)備份，數(shù)據(jù)恢復(fù)。
3.3列車(chē)信息模塊設(shè)計(jì)
客戶(hù)信息模塊：列車(chē)信息模塊：主要功能是查看和維護(hù)列車(chē)的信息。包括：基礎(chǔ)信息、實(shí)際信息。列車(chē)信息信息模塊的主要流程為采集->展示，工作流程圖如圖3所示：列車(chē)信息模塊功能包括信息采集和信息讀取兩個(gè)類(lèi)別的功能，其中，在信息采集的功能中，最主要的是信息采集的是否完整，如果不完整，代表信息有誤，則無(wú)法使用，需要再次采集。如圖4信息采集流程圖：在信息正確采集過(guò)后，由于信息是正確有效的，則可以上傳至系統(tǒng)內(nèi)，供相應(yīng)的用戶(hù)調(diào)用查看統(tǒng)計(jì)等。
3.4系統(tǒng)管理模塊設(shè)計(jì)
系統(tǒng)管理模塊：系統(tǒng)管理模塊：主要作用是方便鐵路總公司對(duì)本列車(chē)運(yùn)行控制系統(tǒng)進(jìn)行管理，功能包括：用戶(hù)管理、角色管理、權(quán)限管理、操作日志管理、數(shù)據(jù)備份與恢復(fù)等。結(jié)合訪問(wèn)控制中的相關(guān)知識(shí)，方便管理和使用。系統(tǒng)管理模塊總體功能結(jié)構(gòu)圖如圖5所示：系統(tǒng)管理模塊中，權(quán)限系統(tǒng)的設(shè)計(jì)遵循：用戶(hù)對(duì)應(yīng)角色，角色對(duì)應(yīng)權(quán)限的關(guān)系組，用來(lái)映射現(xiàn)實(shí)社會(huì)當(dāng)中：工作人員對(duì)應(yīng)工作崗位，工作崗位對(duì)應(yīng)工作內(nèi)容的關(guān)系組，將用戶(hù)的學(xué)習(xí)成本降到最低。同時(shí)，由于系統(tǒng)數(shù)據(jù)的敏感性和其對(duì)完整性的要求，引入了操作日志和系統(tǒng)數(shù)據(jù)備份恢復(fù)功能。記錄每一項(xiàng)操作或是使用記錄，同時(shí)，定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行備份，避免人為或非人為因素對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)造成損壞。如果發(fā)生大的系統(tǒng)破壞，系統(tǒng)數(shù)據(jù)無(wú)法糾正，則可以將定期備份的系統(tǒng)數(shù)據(jù)恢復(fù)，更好的為中國(guó)鐵路總公司的正常運(yùn)轉(zhuǎn)起作用。
3.5系統(tǒng)測(cè)試
在建立測(cè)試環(huán)境的基礎(chǔ)上，針對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行了功能測(cè)試。根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析，該系統(tǒng)滿(mǎn)足了系統(tǒng)需求說(shuō)明書(shū)中所提出的各項(xiàng)需求，達(dá)到了使用的要求。
4.結(jié)束語(yǔ)
伴隨著科技的發(fā)展，信息行業(yè)的影響和應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)始深入各行各業(yè)。作為世界上規(guī)模最大、效率最高、技術(shù)水平最高的鐵路行業(yè)也需要充分利用信息技術(shù)帶來(lái)的種種遍歷，加快自身的發(fā)展。本文根據(jù)中國(guó)鐵路總公司所使用的“中國(guó)鐵路監(jiān)控系統(tǒng)”，結(jié)合軟件工程領(lǐng)域特有的方法以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，研究基于J2EE的列車(chē)運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括：列車(chē)信息模塊、列車(chē)使用模塊、線路管理模塊、系統(tǒng)管理模塊等模塊。采用最主流的J2EE開(kāi)源框架SSH的開(kāi)發(fā)模式，構(gòu)建了一個(gè)B/S體系結(jié)構(gòu)的信息系統(tǒng)。本系統(tǒng)從“中國(guó)鐵路監(jiān)控系統(tǒng)”出發(fā)，滿(mǎn)足了中國(guó)鐵路總公司管理人員對(duì)列車(chē)運(yùn)營(yíng)控制系統(tǒng)的需求，同時(shí)也從實(shí)際工作中出發(fā)，填補(bǔ)了現(xiàn)存系統(tǒng)的管理空白，滿(mǎn)足了基層業(yè)務(wù)人員的實(shí)際工作需求，從而具有相當(dāng)重要的實(shí)際意義。經(jīng)過(guò)認(rèn)真測(cè)試，系統(tǒng)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。目前系統(tǒng)運(yùn)行良好。
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作者：熊晶 曹菲菲 單位：南昌大學(xué)共青學(xué)院