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案例详细
标题基于C/S模式的企业铁路运输综合信息控制系统的研究
技术领域
行业
简介介绍了基于C/S模式的企业铁路运输综合信息控制系统的研究。
内容



1  前言

    沿用一台电话、一张图、一支笔的传统手工方式的铁路运输调度系统，能够得到的信息量少、实时性、可靠性差，各级调度人员在忙、紧张、疲劳的状况下被动指挥，其后果是计划兑现率低，对非常事件的处理，应变能力不够，延误时机影响铁路运输能力的发挥[1]。
利用计算机技术和先进的通信技术，迅速从联锁系统中获取和传输与调度指挥有关的信息已成为现实。铁路运输管理信息系统（TMIS）和行车调度指挥信息系统（DMIS）是铁路运输信息化建设的两个标志性应用系统。TMIS和DMIS都是按照网络化、信息化、模块化的原则设计开发的。为保证系统的运行安全，两系统都是各自独立运行，自成系统。在国家铁路上，已经有了广泛的应用，但在企业铁路上的应用仍然有限。考虑到企业铁路运营规模较国家铁路而言较小，以及以调车、小运转为主的作业模式，因此对于企业铁路而言，将TMIS和DMIS两个系统结合起来，实现系统间的信息共享十分必要，加强现车管理也是满足企业铁路实际运输需求的必然选择。
近几年，通过业内各方面技术人员的共同努力，在企业铁路运输综合控制和信息化方面取得了很大的进展，但是如何真正使企业铁路运输综合信息控制系统更完善，更具有可用性，更稳定可靠是一个关键。

2  三层C/S体系结构及特点

2.1  传统系统体系结构

    客户/服务器（C/S）结构是上世纪90年代开始流行的一种体系结构，在C/S结构下，应用系统被分成前台（客户机）和后台（服务器）两部分，应用处理有客户端完成，数据访问和事务处理有服务器承担。C/S结构其优点体现在：

(1)  可靠的数据完整性和安全性控制；
(2)  高效的联机事务处理性能；
(3)  很好的开放性和易扩充性；
(4)  高效的应用程序开发。

    C/S结构的应用系统易于扩展，处理效率更高。但这种模式具有内在缺陷，即客户端具有平台相关性；随着应用逻辑和程序界面占用越来越多的硬件资源，客户端变得越来越“胖”；客户端管理复杂，维护困难。为解决C/S模式的内在缺陷，出现了三层C/S模式结构，这种模式把传统C/S结构中客户端的应用逻辑分离开来，形成一个单一的应用服务器，从而大大降低客户机对硬件的要求，使系统更容易扩展[2]。

2.2  铁路运输综合信息控制系统体系结构

    本系统采用三层的体系结构，但是不同于传统的三层体系结构（即客户、应用服务器和数据库服务器），而是在原有的两层体系结构（客户、服务器）的中间加一层通信服务器，通信服务器专门处理客户机与应用服务器之间的通信问题，这样可以减轻应用服务器的负担，为铁路运输综合信息控制系统提供更好的安全性和更高的效率。

相对于采用传统C/S结构的铁路运输综合信息控制系统，改进后的C/S体系结构具有如下优点：

(1)  安全性加强。在通信服务器和应用服务器中备有另外的安全机构，系统可以阻止入侵者进入其他部分；

(2)  效率提高。所有与通信相关的问题都由通信服务器来处理，这既减轻了应用服务器端的负担，也降低了应用服务器的链接代价，使应用服务器专心于数据服务而不是频繁地和客户端的应用程序交流。各层的逻辑关系清晰明了，真正做到了“瘦客户”；

(3)  易于维护。当通信的功能需要修改时，客户端的应用程序和应用服务器的程序不必更新，维护的代价大大降低；

(4)  可伸缩性。三层结构是明确进行分割的，逻辑上各自独立，并且能单独实现。由于它们是逻辑划分的，与物理位置不一定相对应，因此它们的硬件系统构成是很灵活的，各部分可以选择与其处理负荷和处理特性相适应的硬件；

(5)  可共享性。单个应用服务器可以为处于不同位置的客户应用程序提供服务。

3  系统的结构及功能

3.1  系统网络结构

    系统以控制中心为总控，以车辆信息管理、车辆调度及运行监控、调控处理为核心，以调度子系统、车流子系统、计划统计综合分析子系统、应用服务器为构架。通过计算机联锁对区域内车辆、设备的状态和位置进行实时监控，同时对货运进行管理，掌握运输动态。系统的开发将加强企业交通运输管理，加速车辆周转，降低企业内部物流成本，提高运输效率。



图1  系统网络结构图




3.2  系统数据流程

图2 简单描述了铁路运输综合信息控制系统的数据流情况。



图2  系统数据流程图




3.3  系统功能结构

计划统计综合分析子系统，可以实现以下功能：

    (1) 自动获取计量信息；
    (2) 数据的统计分析；
    (3) 数据的查询。

    车流管理子系统，通过设置车号识别系统，关键作业工序视频监控系统，以及计算机联锁等提供的相关信息，主要实现以下功能：

    (1) 车辆现车表实时跟踪显示；
    (2) 车辆移动和货物状态实时跟踪处理；
    (3) 实时跟踪绘制《机车实绩运行图》；
    (4) 交接班现车表、技术作业大表生成。



图3  系统结构图



    调度管理子系统，主要实现以下功能：

    (1) 运输计划的生成、显示、执行与调配；
    (2) 通过视频监控各个装卸点的工作状态，实时获取装卸信息，记录并存储装卸作业相关信息，为组织调车作业提供依据；
    (3) 自动生成调车作业单，并通过无线列调设备发送到作业机车（司机）和调车组人员；(4) 交接班现场作业记录表生成。

应用服务器主要功能：

    (1) 系统可实现对设备设施的管理，初始化、更新、维护各种设备设施信息；
    (2) 系统实现各工作站的数据交换、数据处理、数据转换、数据存储等功能，并可实现查询、打印等功能；
    (3) 建立系统数据库，存储系统静态信息和动态信息，方便进行系统维护和更新基础数据；(4) 实现管控中心与上级机构的连接。

4  系统开发方法及技术

    应用系统在数据处理方面采用C/S结构，支持ODBC和OPC。Server 端操作系统采用Windows 2000 Server中文版、ORACLE数据库；Client端用户统一界面为Windows 2000 Professional界面，数据结构开放，支持TCP/IP协议。应用系统在数据信息发布方面采用Internet结构，支持用户通过Web浏览进行综合查询。

采用的关键技术如下：

?  采用磁盘阵列：为保障系统数据安全性，可使用磁盘阵列设备作为系统的主存储器。磁盘阵列设备可以使得在任何一块硬盘损坏的情况下仍然能够保证数据的完整性；
?  采用服务器集群：为保障服务安全性，使系统能够在任何情况下连续工作，可采用两台相同配置的服务器主机并构建服务器集群。这样，在任何一台服务器损坏的情况下，另外一台会自动接手其工作。

5  研究意义

研究结果表明此系统将大幅度提高企业铁路的运输能力，主要表现在：

    (1)  有助于优化运输组织：行车指挥工作一改过去传统的传递信息的方式，信息化、系统化的设计，以及车号追踪，无线列调和现车跟踪等技术，为优化运输组织、提高运输服务和经济效益创造了条件；

    (2) 有助于规范运输组织工作：避免了传统的调度方法中，由于种种原因，导致行车调度不能按计划作业，甚至无计划行车现象的发生，使得总控调度不能全面、及时掌握现场情况，影响运输组织工作正常开展；

    (3)  有助于提高运输效率：系统自动根据“车号信息”、“作业计划”、“闭塞联系”、“机车定位信息”以及微机联锁提供的相关信息，及时准确的找到机车运行的起始点和目的地，按照机车优先级别进行调度，自动开放相应的进路。同时跟踪车辆甩挂和连接的位置，考虑多台机车同时作业的合理进路，解决无计划行车的问题，并且提高行车效率；

    (4)  解决了集中调度监控的问题：从单一的铁路区域控制逐步走向统一调度指挥控制，实现调度专家智能系统在调车场的应用，全方位提高铁路运输的安全和效率；
 
    (5)  防止货运事故发生：调度货运计划是行车调度组织实现日（班）调车计划的具体行动计划，通过计算机下达计划，保证了信息传递的准确，快捷，车辆现车实时跟踪系统改变了“手写人记”的原始状态，从而保障货运安全。

6  结语

    此系统通过及时向铁路运输指挥调度部门提供准确的现场各项数据信息，增加了调度指挥的应变能力和反应能力，提高了企业铁路的运输能力和管理效率。系统采用改进后的三层C/S模式，在原有的两层体系结构中间加了一层通信服务器，既发挥了C/S模式成熟的技术特长，又针对铁路系统的特殊需要，提供了更好的安全性和传输效率。此系统具有较强的应用价值，实践证明，对于大幅度提高企业铁路运输能力具有明显作用。