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1 前言
沿用一臺電話、一張圖、一支筆的傳統(tǒng)手工方式的鐵路運輸調(diào)度系統(tǒng)，能夠得到的信息量少、實時性、可靠性差，各級調(diào)度人員在忙、緊張、疲勞的狀況下被動指揮，其后果是計劃兌現(xiàn)率低，對非常事件的處理，應變能力不夠，延誤時機影響鐵路運輸能力的發(fā)揮[1]。
利用計算機技術(shù)和先進的通信技術(shù)，迅速從聯(lián)鎖系統(tǒng)中獲取和傳輸與調(diào)度指揮有關(guān)的信息已成為現(xiàn)實。鐵路運輸管理信息系統(tǒng)（TMIS）和行車調(diào)度指揮信息系統(tǒng)（DMIS）是鐵路運輸信息化建設的兩個標志性應用系統(tǒng)。TMIS和DMIS都是按照網(wǎng)絡化、信息化、模塊化的原則設計開發(fā)的。為保證系統(tǒng)的運行安全，兩系統(tǒng)都是各自獨立運行，自成系統(tǒng)。在國家鐵路上，已經(jīng)有了廣泛的應用，但在企業(yè)鐵路上的應用仍然有限。考慮到企業(yè)鐵路運營規(guī)模較國家鐵路而言較小，以及以調(diào)車、小運轉(zhuǎn)為主的作業(yè)模式，因此對于企業(yè)鐵路而言，將TMIS和DMIS兩個系統(tǒng)結(jié)合起來，實現(xiàn)系統(tǒng)間的信息共享十分必要，加強現(xiàn)車管理也是滿足企業(yè)鐵路實際運輸需求的必然選擇。
近幾年，通過業(yè)內(nèi)各方面技術(shù)人員的共同努力，在企業(yè)鐵路運輸綜合控制和信息化方面取得了很大的進展，但是如何真正使企業(yè)鐵路運輸綜合信息控制系統(tǒng)更完善，更具有可用性，更穩(wěn)定可靠是一個關(guān)鍵。
2 三層C/S體系結(jié)構(gòu)及特點
2.1 傳統(tǒng)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
客戶/服務器（C/S）結(jié)構(gòu)是上世紀90年代開始流行的一種體系結(jié)構(gòu)，在C/S結(jié)構(gòu)下，應用系統(tǒng)被分成前臺（客戶機）和后臺（服務器）兩部分，應用處理有客戶端完成，數(shù)據(jù)訪問和事務處理有服務器承擔。C/S結(jié)構(gòu)其優(yōu)點體現(xiàn)在：
(1) 可靠的數(shù)據(jù)完整性和安全性控制；
(2) 高效的聯(lián)機事務處理性能；
(3) 很好的開放性和易擴充性；
(4) 高效的應用程序開發(fā)。
C/S結(jié)構(gòu)的應用系統(tǒng)易于擴展，處理效率更高。但這種模式具有內(nèi)在缺陷，即客戶端具有平臺相關(guān)性；隨著應用邏輯和程序界面占用越來越多的硬件資源，客戶端變得越來越“胖”；客戶端管理復雜，維護困難。為解決C/S模式的內(nèi)在缺陷，出現(xiàn)了三層C/S模式結(jié)構(gòu)，這種模式把傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)中客戶端的應用邏輯分離開來，形成一個單一的應用服務器，從而大大降低客戶機對硬件的要求，使系統(tǒng)更容易擴展[2]。
2.2 鐵路運輸綜合信息控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)采用三層的體系結(jié)構(gòu)，但是不同于傳統(tǒng)的三層體系結(jié)構(gòu)（即客戶、應用服務器和數(shù)據(jù)庫服務器），而是在原有的兩層體系結(jié)構(gòu)（客戶、服務器）的中間加一層通信服務器，通信服務器專門處理客戶機與應用服務器之間的通信問題，這樣可以減輕應用服務器的負擔，為鐵路運輸綜合信息控制系統(tǒng)提供更好的安全性和更高的效率。
相對于采用傳統(tǒng)C/S結(jié)構(gòu)的鐵路運輸綜合信息控制系統(tǒng)，改進后的C/S體系結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點：
(1) 安全性加強。在通信服務器和應用服務器中備有另外的安全機構(gòu)，系統(tǒng)可以阻止入侵者進入其他部分；
(2) 效率提高。所有與通信相關(guān)的問題都由通信服務器來處理，這既減輕了應用服務器端的負擔，也降低了應用服務器的鏈接代價，使應用服務器專心于數(shù)據(jù)服務而不是頻繁地和客戶端的應用程序交流。各層的邏輯關(guān)系清晰明了，真正做到了“瘦客戶”；
(3) 易于維護。當通信的功能需要修改時，客戶端的應用程序和應用服務器的程序不必更新，維護的代價大大降低；
(4) 可伸縮性。三層結(jié)構(gòu)是明確進行分割的，邏輯上各自獨立，并且能單獨實現(xiàn)。由于它們是邏輯劃分的，與物理位置不一定相對應，因此它們的硬件系統(tǒng)構(gòu)成是很靈活的，各部分可以選擇與其處理負荷和處理特性相適應的硬件；
(5) 可共享性。單個應用服務器可以為處于不同位置的客戶應用程序提供服務。
3 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能
3.1 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)以控制中心為總控，以車輛信息管理、車輛調(diào)度及運行監(jiān)控、調(diào)控處理為核心，以調(diào)度子系統(tǒng)、車流子系統(tǒng)、計劃統(tǒng)計綜合分析子系統(tǒng)、應用服務器為構(gòu)架。通過計算機聯(lián)鎖對區(qū)域內(nèi)車輛、設備的狀態(tài)和位置進行實時監(jiān)控，同時對貨運進行管理，掌握運輸動態(tài)。系統(tǒng)的開發(fā)將加強企業(yè)交通運輸管理，加速車輛周轉(zhuǎn)，降低企業(yè)內(nèi)部物流成本，提高運輸效率。
圖1 系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖
3.2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程
圖2 簡單描述了鐵路運輸綜合信息控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流情況。
圖2 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖
3.3 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)
計劃統(tǒng)計綜合分析子系統(tǒng)，可以實現(xiàn)以下功能：
(1) 自動獲取計量信息；
(2) 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析；
(3) 數(shù)據(jù)的查詢。
車流管理子系統(tǒng)，通過設置車號識別系統(tǒng)，關(guān)鍵作業(yè)工序視頻監(jiān)控系統(tǒng)，以及計算機聯(lián)鎖等提供的相關(guān)信息，主要實現(xiàn)以下功能：
(1) 車輛現(xiàn)車表實時跟蹤顯示；
(2) 車輛移動和貨物狀態(tài)實時跟蹤處理；
(3) 實時跟蹤繪制《機車實績運行圖》；
(4) 交接班現(xiàn)車表、技術(shù)作業(yè)大表生成。
圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
調(diào)度管理子系統(tǒng)，主要實現(xiàn)以下功能：
(1) 運輸計劃的生成、顯示、執(zhí)行與調(diào)配；
(2) 通過視頻監(jiān)控各個裝卸點的工作狀態(tài)，實時獲取裝卸信息，記錄并存儲裝卸作業(yè)相關(guān)信息，為組織調(diào)車作業(yè)提供依據(jù)；
(3) 自動生成調(diào)車作業(yè)單，并通過無線列調(diào)設備發(fā)送到作業(yè)機車（司機）和調(diào)車組人員；(4) 交接班現(xiàn)場作業(yè)記錄表生成。
應用服務器主要功能：
(1) 系統(tǒng)可實現(xiàn)對設備設施的管理，初始化、更新、維護各種設備設施信息；
(2) 系統(tǒng)實現(xiàn)各工作站的數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)存儲等功能，并可實現(xiàn)查詢、打印等功能；
(3) 建立系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，存儲系統(tǒng)靜態(tài)信息和動態(tài)信息，方便進行系統(tǒng)維護和更新基礎數(shù)據(jù)；(4) 實現(xiàn)管控中心與上級機構(gòu)的連接。
4 系統(tǒng)開發(fā)方法及技術(shù)
應用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理方面采用C/S結(jié)構(gòu)，支持ODBC和OPC。Server 端操作系統(tǒng)采用Windows 2000 Server中文版、ORACLE數(shù)據(jù)庫；Client端用戶統(tǒng)一界面為Windows 2000 Professional界面，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開放，支持TCP/IP協(xié)議。應用系統(tǒng)在數(shù)據(jù)信息發(fā)布方面采用Internet結(jié)構(gòu)，支持用戶通過Web瀏覽進行綜合查詢。
采用的關(guān)鍵技術(shù)如下：
? 采用磁盤陣列：為保障系統(tǒng)數(shù)據(jù)安全性，可使用磁盤陣列設備作為系統(tǒng)的主存儲器。磁盤陣列設備可以使得在任何一塊硬盤損壞的情況下仍然能夠保證數(shù)據(jù)的完整性；
? 采用服務器集群：為保障服務安全性，使系統(tǒng)能夠在任何情況下連續(xù)工作，可采用兩臺相同配置的服務器主機并構(gòu)建服務器集群。這樣，在任何一臺服務器損壞的情況下，另外一臺會自動接手其工作。
5 研究意義
研究結(jié)果表明此系統(tǒng)將大幅度提高企業(yè)鐵路的運輸能力，主要表現(xiàn)在：
(1) 有助于優(yōu)化運輸組織：行車指揮工作一改過去傳統(tǒng)的傳遞信息的方式，信息化、系統(tǒng)化的設計，以及車號追蹤，無線列調(diào)和現(xiàn)車跟蹤等技術(shù)，為優(yōu)化運輸組織、提高運輸服務和經(jīng)濟效益創(chuàng)造了條件；
(2) 有助于規(guī)范運輸組織工作：避免了傳統(tǒng)的調(diào)度方法中，由于種種原因，導致行車調(diào)度不能按計劃作業(yè)，甚至無計劃行車現(xiàn)象的發(fā)生，使得總控調(diào)度不能全面、及時掌握現(xiàn)場情況，影響運輸組織工作正常開展；
(3) 有助于提高運輸效率：系統(tǒng)自動根據(jù)“車號信息”、“作業(yè)計劃”、“閉塞聯(lián)系”、“機車定位信息”以及微機聯(lián)鎖提供的相關(guān)信息，及時準確的找到機車運行的起始點和目的地，按照機車優(yōu)先級別進行調(diào)度，自動開放相應的進路。同時跟蹤車輛甩掛和連接的位置，考慮多臺機車同時作業(yè)的合理進路，解決無計劃行車的問題，并且提高行車效率；
(4) 解決了集中調(diào)度監(jiān)控的問題：從單一的鐵路區(qū)域控制逐步走向統(tǒng)一調(diào)度指揮控制，實現(xiàn)調(diào)度專家智能系統(tǒng)在調(diào)車場的應用，全方位提高鐵路運輸?shù)陌踩托剩?BR>
(5) 防止貨運事故發(fā)生：調(diào)度貨運計劃是行車調(diào)度組織實現(xiàn)日（班）調(diào)車計劃的具體行動計劃，通過計算機下達計劃，保證了信息傳遞的準確，快捷，車輛現(xiàn)車實時跟蹤系統(tǒng)改變了“手寫人記”的原始狀態(tài)，從而保障貨運安全。
6 結(jié)語
此系統(tǒng)通過及時向鐵路運輸指揮調(diào)度部門提供準確的現(xiàn)場各項數(shù)據(jù)信息，增加了調(diào)度指揮的應變能力和反應能力，提高了企業(yè)鐵路的運輸能力和管理效率。系統(tǒng)采用改進后的三層C/S模式，在原有的兩層體系結(jié)構(gòu)中間加了一層通信服務器，既發(fā)揮了C/S模式成熟的技術(shù)特長，又針對鐵路系統(tǒng)的特殊需要，提供了更好的安全性和傳輸效率。此系統(tǒng)具有較強的應用價值，實踐證明，對于大幅度提高企業(yè)鐵路運輸能力具有明顯作用。
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號