談列車運營控制系統設計實現

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摘要：本文從列車運營控制的實際出發，以Eclipse為開發平臺，使用Oracle做數據庫，采用MVC三層架構分析和設計了電能消耗管理系統，并進行了認真地測試，系統穩定可靠。

關鍵詞：控制系統；Eclipse；Oracle；MVC架構

1.引言

隨著我國加入WTO組織，與世界經濟進一步接軌和融合，帶來了鐵路行業的高速發展，而隨之而來的問題也逐漸暴露。在2013年3月14日，中國鐵路總公司正式成立。中國鐵路總公司以鐵路客貨運輸服務為主業，實行多元化經營。負責鐵路運輸統一調度指揮，負責國家鐵路客貨運輸經營管理，承擔國家規定的公益性運輸，保證關系國計民生的重點運輸和特運、專運、搶險救災運輸等任務。負責擬訂鐵路投資建設計劃，提出國家鐵路網建設和籌資方案建議。負責建設項目前期工作，管理建設項目。負責國家鐵路運輸安全，承擔鐵路安全生產主體責任。近年來，鐵路運輸的規模不斷擴大，列車技術的不斷提高，信息化程度不斷提高，這些都導致了在鐵路運輸這一方面，國家的壓力越來越重。因此，出現了動車、高鐵等高速列車，提高列車運行速度，增加鐵路客運量。同時，也出現了一系列鐵路監控系統，使用信息化技術來增加鐵路運輸的安全性。

2.系統分析

鐵路監控系統，對鐵路運輸有著極其重要的意義。鐵路監控系統通常主要使用沿鐵路線的攝像頭設備，對鐵路進行圖像信息的收集匯總。建立公安、車、機、工、電一體化綜合監控系統。使用遠程視頻監控技術，一般意義上，能夠克服采用無線傳輸的模式引起的視頻畫面質量不高的弊端，同時也能達到對一定程度上的全面監控。本文所設計的系統，是以鐵路監控系統為數據基礎，以列車控制和運行狀態數據統計分析為目的，滿足中國鐵路總公司對于列車運行控制系統的需要，預期有以下主要功能：第一，實現鐵路監控系統的全部功能，由于系統是建立在監控系統的數據基礎上，因此，大部分的操作均需要使用監控數據做數據來源。第二，建立鐵路預警系統，在鐵路監控系統數據的基礎上，建立一批數據預警指標，當某項數據指數超過一定閾值后，系統自動按照規定好的操作，及時進行危險預警或是直接控制列車，有效降低實際危險發生的概率。第三，設計并實現設備管理維護需求，主要分為列車維護模塊、線路管理模塊、系統管理模塊

3.系統設計

（1）硬件環境系統的硬件部署環境如圖1所示：外部數據（系統中的基礎資料數據）通過Web服務器，工作終端通過瀏覽器來查看這些信息。當然，在實際的應用中web服務器以及數據庫服務器可設在同一臺物理機上。

3.1數據庫結構設計

電力消耗管理系統的數據庫采用Oracle11g。數據庫主要包括表有：用戶信息表、列車信息表、列車實際信息表、實時狀態表、運行規劃表、危險報警表、基于RBAC的角色表、基于RBAC的權限表、使用歷史表、檢修報告表、系統日志表。其中列車信息表的主要字段有：列車編號、投入使用時間、列車初始車廂數量、車廂規格、載客量、動力、餐車位置電源插座、造價、車輛類型、最高時速和備注。

3.2系統功能設計

本系統主要分為列車信息模塊、列車使用模塊、線路管理模塊、系統管理模塊等模塊。而對應又可細分為基礎信息、實際信息、實時狀態、運行規劃、危險報警、運行控制、線路基礎信息、線路實時信息、線路維護、用戶管理、角色管理、權限管理、操作日志、數據備份與恢復等功能。系統的功能架構如圖2所示：基礎信息：投入使用時間，列車初始車廂數量，車廂規格，載客量，動力，餐車位置，電源插座，造價，車輛類型，最高時速。實際信息：擴展車廂數，所屬路局，限速，乘務員數量，一二等座數量。實時狀態：所處位置，運行時速，下一站，水量，乘客數量，正晚點，所處線路，司機編號。運行規劃：預計到達時間，沿途站點，終點站起點站，售價，編號。危險報警：避讓報警，路線報警，天氣報警，其它。運行控制：緊急減速，臨時停車，車速安排。線路基礎信息：車站位置，車站提供資源，線路里程，車道數量。線路實時信息：天氣狀況，軌道狀況，是否占用。線路維護：定期檢查，定期養護，故障維修。用戶管理：登錄驗證，修改密碼，維護個人信息，注銷登錄。角色管理：創建新角色，修改已有角色，分配角色給用戶。權限管理：創建新權限，修改已有權限，刪除權限，分配權限給角色。操作日志：查看操作日志，增加操作日志。數據備份與恢復：定期數據備份，數據恢復。

3.3列車信息模塊設計

客戶信息模塊：列車信息模塊：主要功能是查看和維護列車的信息。包括：基礎信息、實際信息。列車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：列車信息模塊功能包括信息采集和信息讀取兩個類別的功能，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：在信息正確采集過后，由于信息是正確有效的，則可以上傳至系統內，供相應的用戶調用查看統計等。

3.4系統管理模塊設計

系統管理模塊：系統管理模塊：主要作用是方便鐵路總公司對本列車運行控制系統進行管理，功能包括：用戶管理、角色管理、權限管理、操作日志管理、數據備份與恢復等。結合訪問控制中的相關知識，方便管理和使用。系統管理模塊總體功能結構圖如圖5所示：系統管理模塊中，權限系統的設計遵循：用戶對應角色，角色對應權限的關系組，用來映射現實社會當中：工作人員對應工作崗位，工作崗位對應工作內容的關系組，將用戶的學習成本降到最低。同時，由于系統數據的敏感性和其對完整性的要求，引入了操作日志和系統數據備份恢復功能。記錄每一項操作或是使用記錄，同時，定期對系統進行備份，避免人為或非人為因素對系統數據造成損壞。如果發生大的系統破壞，系統數據無法糾正，則可以將定期備份的系統數據恢復，更好的為中國鐵路總公司的正常運轉起作用。

3.5系統測試

在建立測試環境的基礎上，針對該系統進行了功能測試。根據測試結果分析，該系統滿足了系統需求說明書中所提出的各項需求，達到了使用的要求。

4.結束語

伴隨著科技的發展，信息行業的影響和應用領域開始深入各行各業。作為世界上規模最大、效率最高、技術水平最高的鐵路行業也需要充分利用信息技術帶來的種種遍歷，加快自身的發展。本文根據中國鐵路總公司所使用的“中國鐵路監控系統”，結合軟件工程領域特有的方法以及物聯網技術，研究基于J2EE的列車運營控制系統的設計與實現，包括：列車信息模塊、列車使用模塊、線路管理模塊、系統管理模塊等模塊。采用最主流的J2EE開源框架SSH的開發模式，構建了一個B/S體系結構的信息系統。本系統從“中國鐵路監控系統”出發，滿足了中國鐵路總公司管理人員對列車運營控制系統的需求，同時也從實際工作中出發，填補了現存系統的管理空白，滿足了基層業務人員的實際工作需求，從而具有相當重要的實際意義。經過認真測試，系統達到了設計要求。目前系統運行良好。

參考文獻

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作者：熊晶 曹菲菲 單位：南昌大學共青學院