趙 剛 林炳躍 崔瑩瑩 王 飛

目前，國(guó)內(nèi)動(dòng)車(chē)段、動(dòng)車(chē)運(yùn)用所調(diào)車(chē)計(jì)劃的編制，主要利用Excel表格工具完成，并通過(guò)傳真與各檢修車(chē)間以及運(yùn)輸部門(mén)交互。這種計(jì)劃編制方式工作效率低、信息不能共享、計(jì)劃變更流程繁瑣。隨著全國(guó)高鐵線路的不斷建設(shè)，動(dòng)車(chē)組開(kāi)行數(shù)量不斷增加，上述缺點(diǎn)越發(fā)突出，尋求行車(chē)指揮計(jì)劃的信息化、智能化方案，輔助目前的檢修作業(yè)和調(diào)車(chē)作業(yè)的計(jì)劃編制非常必要。

動(dòng)車(chē)段 （所）調(diào)車(chē)計(jì)劃輔助編制系統(tǒng) （以下簡(jiǎn)稱(chēng)系統(tǒng)），使用信息化方式存儲(chǔ)和共享計(jì)劃數(shù)據(jù)，調(diào)度人員使用定制的計(jì)劃軟件，編制和錄入計(jì)劃數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)通過(guò)以太網(wǎng)傳輸?shù)椒?wù)器，持久化存儲(chǔ)為某一版本的文件。通過(guò)服務(wù)器，其他終端可獲取這一版本的數(shù)據(jù)，并可對(duì)其進(jìn)行修改和再次提交。為了滿足用戶(hù)現(xiàn)有的使用習(xí)慣，兼容現(xiàn)有作業(yè)流程，系統(tǒng)軟件針對(duì)不同段 （所）的特點(diǎn)進(jìn)行定制化設(shè)計(jì)，可提供計(jì)劃沖突判斷、股道運(yùn)用提示等智能輔助功能，并以現(xiàn)有Excel格式打印。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)由前臺(tái)終端和后臺(tái)服務(wù)器設(shè)備構(gòu)成，主要包括：計(jì)劃編制終端、計(jì)劃接收終端、消息服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1所示。

計(jì)劃編制終端具有獲取計(jì)劃、編制計(jì)劃和提交計(jì)劃3種權(quán)限。計(jì)劃接收終端只具備獲取計(jì)劃功能。消息服務(wù)器作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的核心節(jié)點(diǎn)，管理所有計(jì)劃軟件連接，并處理計(jì)劃軟件的相關(guān)數(shù)據(jù)請(qǐng)求。應(yīng)用服務(wù)器是計(jì)劃數(shù)據(jù)的業(yè)務(wù)核心節(jié)點(diǎn)，提供計(jì)劃數(shù)據(jù)的解析、版本管理、數(shù)據(jù)持久化等。作業(yè)圖表軟件將計(jì)劃以計(jì)劃線的形式展現(xiàn)，如果配合上接發(fā)車(chē)計(jì)劃數(shù)據(jù)，可以形成完整的動(dòng)車(chē)組移動(dòng)軌跡。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

2.1 計(jì)劃編制軟件設(shè)計(jì)

計(jì)劃編制軟件是前臺(tái)，提供計(jì)劃編制、計(jì)劃發(fā)布、保存模板、導(dǎo)出Excel以及股道占用時(shí)間和沖突提示等功能。主要采用表格控件實(shí)現(xiàn)計(jì)劃數(shù)據(jù)展示功能，通過(guò)自定義的編輯區(qū)域，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編輯和修改，同時(shí)通過(guò)圖形方式提示股道運(yùn)用沖突。軟件界面示意如圖2所示。

圖2 計(jì)劃編制軟件界面

不同動(dòng)車(chē)段 （所）在計(jì)劃編制流程和使用習(xí)慣上存在差異，軟件設(shè)計(jì)既要支持界面布局和數(shù)據(jù)修改項(xiàng)的靈活變換，又要兼容到統(tǒng)一的后臺(tái)計(jì)劃數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。因此，軟件要有很高的適應(yīng)性，這樣才能在大規(guī)模的部署應(yīng)用中，既使用戶(hù)感受到定制化開(kāi)發(fā)帶來(lái)的良好用戶(hù)體驗(yàn)，又降低了多分支開(kāi)發(fā)的復(fù)雜度和維護(hù)難度。

2.2 消息服務(wù)器設(shè)計(jì)

消息服務(wù)器主要采用TCP消息協(xié)議來(lái)完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的功能。消息服務(wù)器只負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，不對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行分析和修改，其功能示意圖如圖3所示。

圖3 消息服務(wù)器功能示意圖

消息服務(wù)器處于星狀拓?fù)浣涌诘闹行奈恢茫瑢?duì)多條鏈接有集中控制的功能，包括鏈接狀態(tài)信息的顯示和不同業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)控制的功能。為了提高數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率，采用了環(huán)形接收緩沖和異步數(shù)據(jù)發(fā)送技術(shù)。

2.3 應(yīng)用服務(wù)器設(shè)計(jì)

應(yīng)用服務(wù)器主要完成數(shù)據(jù)的版本管理和終端數(shù)據(jù)版本同步。當(dāng)數(shù)據(jù)從消息服務(wù)器傳輸過(guò)來(lái)，應(yīng)用服務(wù)器將數(shù)據(jù)解析，組裝成數(shù)據(jù)對(duì)象，并在其中增加版本信息，之后將數(shù)據(jù)對(duì)象序列化成二進(jìn)制文件，保存在本地磁盤(pán)中待用，應(yīng)用服務(wù)器功能示意如圖4所示。

版本的定義方式是采用本機(jī)時(shí)間加數(shù)據(jù)班次信息。應(yīng)用服務(wù)器會(huì)從終端的心跳信息中判斷是否要將數(shù)據(jù)推送給某個(gè)終端。當(dāng)心跳中帶有的數(shù)據(jù)信息版本低于應(yīng)用服務(wù)器當(dāng)前的數(shù)據(jù)版本，應(yīng)用服務(wù)器會(huì)主動(dòng)將最新的計(jì)劃數(shù)據(jù)發(fā)送給該終端。

圖4 應(yīng)用服務(wù)器功能示意圖

2.4 計(jì)劃數(shù)據(jù)的持久化問(wèn)題

計(jì)劃數(shù)據(jù)作為系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)需要持久化存儲(chǔ)。一般的持久化存儲(chǔ)方案是采用數(shù)據(jù)庫(kù)，但本系統(tǒng)如采用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，會(huì)遇到數(shù)據(jù)表格式和數(shù)據(jù)訪問(wèn)層接口的維護(hù)問(wèn)題。因?yàn)楫?dāng)系統(tǒng)部署到不同動(dòng)車(chē)段 （所），各個(gè)軟件版本不盡相同，使用數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)計(jì)劃數(shù)據(jù)時(shí)，不同版本軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)將會(huì)存在差異，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)訪問(wèn)層代碼也會(huì)有不同版本，這在一定程度上增加了開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本。

為了回避以上問(wèn)題，系統(tǒng)采用二進(jìn)制序列化的持久化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。二進(jìn)制序列化是.Net平臺(tái)下穩(wěn)定的、抽象層次更高的、與對(duì)象結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)的通用方法。采用該方式可以不用編寫(xiě)大量的數(shù)據(jù)訪問(wèn)層代碼，并且當(dāng)計(jì)劃數(shù)據(jù)對(duì)象變更時(shí)，不用改變?nèi)魏纬志没壿嫶a。當(dāng)然該方式有存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)文件無(wú)法直接閱讀、文件的檢索效率不如數(shù)據(jù)庫(kù)高的缺點(diǎn)，但對(duì)系統(tǒng)應(yīng)用影響不大。

2.5 計(jì)劃數(shù)據(jù)的版本管理

每個(gè)班次制定本班次時(shí)間內(nèi)的調(diào)車(chē)計(jì)劃，計(jì)劃數(shù)據(jù)需要根據(jù)調(diào)度班次劃分版本。隨著作業(yè)計(jì)劃不斷執(zhí)行，當(dāng)發(fā)生檢修超時(shí)或者臨時(shí)變更檢修計(jì)劃等情況，以及其他不可控因素，都會(huì)使最終的實(shí)際調(diào)車(chē)作業(yè)偏離計(jì)劃預(yù)期，一般這種偏離被控制在本班次可以控制的范圍內(nèi)。當(dāng)班次更換時(shí)，上一個(gè)班次的計(jì)劃就過(guò)期了。新班次的計(jì)劃是將最新的變化因素考慮進(jìn)去并制定之后的計(jì)劃，這樣本來(lái)應(yīng)該是連續(xù)不間斷的調(diào)車(chē)計(jì)劃，將被分解為按班次劃分的白班和夜班計(jì)劃。而當(dāng)同一個(gè)班次內(nèi)的計(jì)劃也需要重新編排時(shí)，班次內(nèi)的計(jì)劃也將形成新的版本。不斷更新的計(jì)劃版本，給計(jì)劃系統(tǒng)帶來(lái)多版本計(jì)劃融合的難題。

解決方案是由系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器產(chǎn)生計(jì)劃版本號(hào)，所有的新計(jì)劃都是通過(guò)應(yīng)用服務(wù)器打上版本號(hào)后才能被發(fā)布。版本號(hào)由時(shí)間戳和班次類(lèi)型2個(gè)關(guān)鍵詞構(gòu)成，同時(shí)也是計(jì)劃數(shù)據(jù)序列化為二進(jìn)制文件的文件名。系統(tǒng)維持最新的一套計(jì)劃數(shù)據(jù)在各個(gè)終端同步和傳輸。當(dāng)計(jì)劃預(yù)期與實(shí)際執(zhí)行結(jié)果的偏差在可控范圍內(nèi)時(shí)，只需在執(zhí)行時(shí)對(duì)當(dāng)前計(jì)劃稍作調(diào)整，等待下一個(gè)班次計(jì)劃糾正之前的偏差即可。當(dāng)計(jì)劃接收終端需要對(duì)新的計(jì)劃和現(xiàn)有計(jì)劃進(jìn)行融合時(shí)，軟件提供了計(jì)劃數(shù)據(jù)字段比對(duì)提示功能，由用戶(hù)手動(dòng)融合相同車(chē)組的不同調(diào)車(chē)數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)化了人工比對(duì)的工作量，并且保證不會(huì)造成數(shù)據(jù)錯(cuò)誤和數(shù)據(jù)冗余。

3 總結(jié)

該系統(tǒng)已經(jīng)成功應(yīng)用在北京、武漢和廣州動(dòng)車(chē)段。從實(shí)際應(yīng)用情況看，基本滿足了設(shè)計(jì)的要求，提供了友好的用戶(hù)交互界面，并且可以實(shí)現(xiàn)界面功能定制開(kāi)發(fā)。以TCP協(xié)議為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)傳輸結(jié)構(gòu)穩(wěn)定而高效，計(jì)劃數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)擴(kuò)展性強(qiáng)，基于版本控制的計(jì)劃管理和序列化數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)計(jì)，降低了開(kāi)發(fā)和維護(hù)成本。隨著動(dòng)車(chē)段 （所）檢修業(yè)務(wù)量的不斷增長(zhǎng)，業(yè)務(wù)流程的不斷優(yōu)化，該系統(tǒng)在多終端分布式結(jié)構(gòu)擴(kuò)展、數(shù)據(jù)并發(fā)修改、多數(shù)據(jù)版本智能融合等方面還要繼續(xù)研發(fā)和改進(jìn)。

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