楊 柯，孔繁虹

（同濟(jì)大學(xué)電氣工程系，上海 201804）

0 引言

城市軌道交通管理系統(tǒng)，又稱列車自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)（ATS），它主要實(shí)現(xiàn)對(duì)列車運(yùn)行的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度人員對(duì)全線列車進(jìn)行管理，對(duì)提高運(yùn)輸效率和保障行車安全起到極其重要的作用。它分為幾大部分：車站設(shè)備信號(hào)控制，時(shí)刻表管理，車次號(hào)追蹤，進(jìn)路控制，列車運(yùn)行圖和列車運(yùn)行調(diào)整（ATR）。其中列車時(shí)刻表是ATS系統(tǒng)中運(yùn)營管理的基礎(chǔ)，列車的車次號(hào)追蹤需要從時(shí)刻表中查找車次；列車運(yùn)行圖的編制需要時(shí)刻表為基礎(chǔ)；列車在運(yùn)行過程中，依據(jù)時(shí)刻表來控制速度；在列車偏離時(shí)刻表運(yùn)行的情況下，調(diào)度員還需要通過修正時(shí)刻表，來實(shí)現(xiàn)對(duì)列車的自動(dòng)調(diào)整運(yùn)行。所以本文主要介紹列車時(shí)刻表與數(shù)據(jù)庫的通信技術(shù)。由于調(diào)度中心要與列車實(shí)時(shí)通信，并能及時(shí)地對(duì)列車收發(fā)指令，故對(duì)數(shù)據(jù)庫接口要求提出了很高的要求。本文介紹MFC中的ADO技術(shù)，可迅速地操作數(shù)據(jù)庫，并不需要安裝驅(qū)動(dòng)，簡單方便，適合于大型調(diào)度服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫中。

1 系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)功能分析

ATS的時(shí)刻表通常安裝在控制中心的計(jì)算機(jī)上，由時(shí)刻表編輯員根據(jù)客流量和線路的狀況來提供多套不同情況下使用的運(yùn)行圖，并存在ATS數(shù)據(jù)庫中。該軟件的主要功能描述如下：

（1）用戶界面：可以看到列車車次號(hào)，時(shí)刻表，車站等信息。并能實(shí)時(shí)反映出當(dāng)前列車的運(yùn)行情況。

（2）數(shù)據(jù)庫：ATS監(jiān)控系統(tǒng)需要處理大量的數(shù)據(jù)，比如時(shí)刻表就分為計(jì)劃時(shí)刻表和在線時(shí)刻表等，所以就要采取實(shí)時(shí)穩(wěn)定可靠并能處理較大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)庫，本文用SQL Server 2005作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)工具，采用ADO技術(shù)，通過該接口用軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫訪問，可有效管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)目標(biāo)

軟件應(yīng)該滿足以下幾個(gè)目標(biāo)：

（1）列車調(diào)度員應(yīng)該通過輸入用戶名和密碼登錄ATS調(diào)度系統(tǒng)。

（2）對(duì)車站的管理，可以增加，刪除該線路上的車站信息。

（3）對(duì)列車的管理，實(shí)現(xiàn)加車，減車，修改列車時(shí)刻表等信息。

上面幾個(gè)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)后，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫已有的時(shí)刻表來編制列車的計(jì)劃運(yùn)行圖。

2 Visual C++中數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)

2.1 常用數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)

開放數(shù)據(jù)庫互連（ODBC)是Microsoft引進(jìn)的一種早期數(shù)據(jù)庫接口技術(shù)，它用包含在DLL內(nèi)的驅(qū)動(dòng)程序完成任務(wù)。它提供了一組對(duì)數(shù)據(jù)庫訪問的標(biāo)準(zhǔn)API（應(yīng)用程序編程接口），這些API利用SQL來完成其大部分任務(wù)。但其訪問速度慢，并且需要安裝驅(qū)動(dòng)，且只能用于關(guān)系數(shù)據(jù)庫，不適用于對(duì)象數(shù)據(jù)庫。

DAO（數(shù)據(jù)訪問對(duì)象）是微軟第一個(gè)面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫接口，它封裝了Access的Jet函數(shù)，因此對(duì)Access的執(zhí)行效率比較高，但對(duì)SQL等非MDB數(shù)據(jù)庫得執(zhí)行效率較低,因此不適用于列車監(jiān)控系統(tǒng)。

OLE DB是微軟的戰(zhàn)略性的通向不同的數(shù)據(jù)源的低級(jí)應(yīng)用程序接口。OLE DB不僅包括微軟資助的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口開放數(shù)據(jù)庫連通性（ODBC）的結(jié)構(gòu)化問題語言（SQL）能力，還具有面向其他非SQL數(shù)據(jù)類型的通路。它的對(duì)象包括數(shù)據(jù)源對(duì)象、階段對(duì)象、命令對(duì)象和行組對(duì)象。但它使用時(shí)需加入很多代碼，使用起來比較復(fù)雜。

2.2 ADO技術(shù)

微軟的ADO(ActiveX Data Objects)是一個(gè)用于存取數(shù)據(jù)源的COM組件。它提供了編程語言和統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問方式OLE DB的一個(gè)中間層。允許開發(fā)人員編寫訪問數(shù)據(jù)的代碼而不用關(guān)心數(shù)據(jù)庫是如何實(shí)現(xiàn)的，而只用關(guān)心到數(shù)據(jù)庫的連接。它是使用簡單，讀寫速度快，又更加靈活的對(duì)象模型。適合用在城市軌道交通數(shù)據(jù)庫中。

ADO主要數(shù)據(jù)對(duì)象

Connection對(duì)象

-Connection對(duì)象用于建立與數(shù)據(jù)庫的連接。通過連接可從應(yīng)用程序訪問數(shù)據(jù)源。它保存諸如指針類型、連接字符串、查詢超時(shí)、連接超時(shí)和缺省數(shù)據(jù)庫這樣的連接信息。Command對(duì)象

-Command對(duì)象定義了將對(duì)數(shù)據(jù)源執(zhí)行的指定命令。Command對(duì)象可以在數(shù)據(jù)庫中添加、刪除或更新數(shù)據(jù)、或者在表中進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。返回的結(jié)果保存在Recordset對(duì)象中。Recordset對(duì)象

-Recordset對(duì)象表示的是來自基本表或命令執(zhí)行結(jié)果的記錄全集。任何時(shí)候，Recordset對(duì)象所指的當(dāng)前記錄均為集合內(nèi)的單個(gè)記錄。使用ADO時(shí)，通過Recordset對(duì)象可對(duì)幾乎所有數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。所有Recordset對(duì)象均使用記錄（行）和字段（列）進(jìn)行構(gòu)造。在一個(gè)Connection對(duì)象上，可以同時(shí)打開多個(gè)Recordset。

3 程序的實(shí)現(xiàn)

3.1 ADO類的實(shí)現(xiàn)

由于數(shù)據(jù)庫是存放在SQL 2005中，需要先在SQL中建立數(shù)據(jù)庫train，然后向里面添加多個(gè)表，分別存放車站信息，列車時(shí)刻表信息和用戶信息等。如圖1所示，是列車時(shí)刻表信息的結(jié)構(gòu)，設(shè)置列車ID為主鍵，不能為空。

在VC2005中建立一個(gè)基于對(duì)話框的MFC應(yīng)用程序time,并添加相關(guān)菜單，如車站信息管理，時(shí)刻表添加、刪除、修改，退出系統(tǒng)等。不同的菜單命令都有一個(gè)對(duì)話框與之對(duì)應(yīng)，然后向個(gè)對(duì)話框中添加靜態(tài)控件、編輯控件、TAB控件、按鈕控件和列表框控件等。為了使表中的字段與編輯控件對(duì)應(yīng)，編輯控件應(yīng)與控制變量綁定。下面介紹ADO技術(shù)的在VC中的應(yīng)用。

（1）為了便于方便的使用ADO，該程序中對(duì)ADO封裝到了一個(gè)類中，命名為ADOConn,后面的編程可直接調(diào)用該類使用ADO，避免重復(fù)寫代碼。在使用ADO之前，應(yīng)在該類的頭文件中加入以下代碼：

#import"C:Program FilesCommon FilesSystemadomsado15.dll"no_namespacerename("EOF","adoEOF")rename("BOF","adoBOF")

此指令，告訴編譯器把指令的動(dòng)態(tài)庫文件引入到程序中去，為了避免與其他地方定義的EOF沖突，使用rename指令將EOF重新命名。

（2）在頭文件定義幾個(gè)函數(shù)，如 void OnInit ADOConn()用來初始化連接數(shù)據(jù)庫，_RecordsetPtr&GetRecordSet(_bstr_t bstrSQL)來執(zhí)行查詢，BOOL ExecuteSQL(_bstr_t bstrSQL)來執(zhí)行SQL語句。

（3）在調(diào)用ADO時(shí)候需要初始化OLE/COM環(huán)境，在OnInitADOCon中用::CoInitialize(NULL)來實(shí)現(xiàn)，在最后關(guān)閉記錄集連接時(shí)還要用::CoUninitialize()來釋放環(huán)境。另外為了能捕捉到程序的錯(cuò)誤信息，還需要捕捉異常，具體代碼是：

catch(_com_error e)

{

AfxMessageBox(e.Description());}

（4）創(chuàng)建Connection對(duì)象，并設(shè)置字符串與數(shù)據(jù)庫連接，如本例代碼為：

_bstr_tstrConnect="Provider=SQLOLEDB.1;

DataSource=WWW;UserID=sa;Password=sa;Initial Catalog=train";

其中，DataSource為計(jì)算機(jī)名，對(duì)本機(jī)可直接用 127.0.0.1代替；User ID和 Password分別是SQL的登錄名和密碼，Initial Catalog是數(shù)據(jù)庫名稱。

（5）創(chuàng)建記錄集對(duì)象m_pRecordset.CreateInstance(__uuidof(Recordset))，然后取得表中的記錄，代碼

圖1 Time數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

如下：

m_pRecordset →Open (bstrSQL，m_pConnection.GetInterfacePtr (),adOpenDynamic,adLockOptimistic,adCmdText);

（6）執(zhí)行SQL命令，connection對(duì)象的Execute方法是：

(_bstr_t CommandText,VARIANT*RecordsAffected,long Options)

m_pConnection-＞Execute(bstrSQL,NULL,adCmdText)

其中，CommandText是命令字符串,通常是SQL命令，RecordsAffected是操作完成后所影響的行 數(shù) ，Options表 示 CommandText的 類 型,adCmdText文本令,adCmdTable表名，adCmdProc是存儲(chǔ)過程，adCmdUnknown-未知。

3.2 程序的實(shí)現(xiàn)

ATS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理是整個(gè)列車行車調(diào)度的關(guān)鍵，其車次號(hào)的變更，加減列車，時(shí)刻表偏移等措施無一不與數(shù)據(jù)庫有很大關(guān)系。下面介紹程序的實(shí)現(xiàn)步驟：

（1）先對(duì)數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)表創(chuàng)建一個(gè)類，如時(shí)刻表創(chuàng)建類CShike，并把一些相關(guān)的SQL命令如insert、update、delete命令封裝在類中，方便后面直接調(diào)用。

（2）新建一個(gè)對(duì)話框Dialogin，添加編輯框等控件來輸入用戶名密碼，并對(duì)編輯框添加變量與表對(duì)應(yīng)。之后再主對(duì)話框的OnInitDialog函數(shù)中加入以下代碼：CDialogin gin;

if(gin.DoModal()！=IDOK)

OnOK();

這樣程序運(yùn)行時(shí)就會(huì)先出現(xiàn)登陸框，輸入用戶名密碼后方能進(jìn)入主界面（見圖2）。

圖2 程序主界面

狀態(tài)欄中mr就是當(dāng)前登陸的用戶名。

（3）以時(shí)刻表管理為例，新建對(duì)話框并插入相關(guān)控件，這里為了方便維護(hù)信息和查詢，用了TAB控件分頁，單擊TAB的時(shí)刻信息按鈕顯示列表框并直接從數(shù)據(jù)庫表中讀取時(shí)刻表信息并顯示。單擊信息刪除按鈕顯示編輯框等控件，調(diào)度員可以在這里對(duì)時(shí)刻表的相關(guān)信息進(jìn)行維護(hù)，比如添加、修改、刪除等。下面就相關(guān)代碼做介紹。

在CShikedlg的OnInitDialog函數(shù)中加入以下代碼實(shí)現(xiàn)TAB按鈕名稱：

TC_ITEM tci;

tci.mask=TCIF_TEXT;

tci.pszText="時(shí)刻信息";m_tab.InsertItem(0,&tci);tci.pszText="信息刪除";m_tab.InsertItem(1,&tci)。

之后InsertColumn初始化列表框控件，之后調(diào)用ADO類并執(zhí)行SQL命令，再向列表框控件插入數(shù)據(jù)，比如表中字段為trainID,代碼就是：

m.list.SetItemText(0,0,(char*)(_bstr_t)m_AdoConn.m_pRecordset-＞GetCollect("TrainID")); 其中 m_list是列表框的成員變量。

TAB的分頁機(jī)制可用OnTcnSelchangeTab1和OnTcnSelchangingTab1與SetCurTab函數(shù)來實(shí)現(xiàn)，比如編輯框和列表框的代碼如下：

void CShikedlg::SetCurTab(UINT m_index){

m_tab.SetCurSel(m_index);

if(m_index==0)

{

GetDlgItem(IDC_LIST1)-＞ShowWindow(SW_HIDE);GetDlgItem(IDC_EDIT1)-＞ShowWindow(SW_SHOW);}

else{

GetDlgItem(IDC_EDIT1)-＞ShowWindow(SW_HIDE);GetDlgItem(IDC_LIST1)-＞ShowWindow(SW_SHOW);

}}

程序運(yùn)行后的時(shí)刻表信息如圖3所示。

4 小結(jié)與展望

通過程序的運(yùn)行結(jié)果可知，ADO可以快速實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)庫的操作，整個(gè)過程不需要安裝任何驅(qū)動(dòng)，在VC中直接使用ADO代碼即可實(shí)現(xiàn)，簡單方便。本文使用MFC開發(fā)程序，其強(qiáng)大的集成環(huán)境可簡化加快應(yīng)用程序的開發(fā)，采用ADO技術(shù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理之后，就可以利用已有的數(shù)據(jù)來繪制列車的計(jì)劃運(yùn)行圖，MFC提供的繪圖類CDC非常方便，利用函數(shù)move to,line to結(jié)合相關(guān)算法可直接繪制出運(yùn)行圖；從而更好地實(shí)現(xiàn)ATS的行車調(diào)度。

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圖3 程序運(yùn)行后的時(shí)刻表信息