维普作业管理系统

维普作业管理系统

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第３２卷第２期

２０１２年４月

铁道机车车辆

ＲＡＩＬＷＡＹ ＬＯＣＯＭＯＴＩＶＥ＆ＣＡＲ

Ｖｏ１．３２ Ｎｏ．２

ＡＤｒ． ２０Ｉ２

文章编号：１００８—７８４２（２０１２）０２—００９２—０４

基于ＧＰＲＳ的运用客车实时作业信息管理系统研究与实现

苏翊洲，任巍

（太原铁路局 车辆处，山西太原０３００１３）

摘要介绍了基于ＧＰＲＳ的实时作业信息管理系统的实现思想，通过对系统结构的分析，具体分析了系统硬件

的设计、数据库的设计，以及地面综合管理系统中数据库的流程和客户端软件具体模块的实现。

关键词 实时作业；ＧＰＲＳ；数据库

中图分类号：Ｕ２７９．２ 文献标志码：Ａ

客运安全是铁路安全运营的重中之重，客运列车发

电车和车检的定时巡检作业是客运安全的重要保障。

客运工作人员定时进入发电车车厢内巡检发电机组及

定时巡检列车头中尾部设备，保障列车安全运行，但是

地面管理人员无法实时了解到车上的巡检作业情况，无

法确认其是否按规定路线、时间、地点以及次数检查到

位，存在较大的监管漏洞和安全事故隐患。同时地面工

作人员如发现车上巡检作业人员未及时巡检作业也无

法进行提醒。针对这种情况，将传统的射频识别巡检作

业工作与先进的实时传输技术融合，提出一种全新的基

于ＧＰＲＳ的实时作业信息管理系统，实现现场巡检作业

的实时监管，对铁路安全运营具有现实意义和较高的经

苏翊洲（１９７６一）男，山西太原人，工程师（收稿日期：２０１１—１Ｏ一３１）

济效益和社会效益。

１系统结构

基于ＧＰＲＳ的实时作业信息管理系统主要由车载

作业系统、车一地传输系统、地面综合信息管理系统３

部分组成。系统总体结构如图１所示。

车载作业系统主要由作业人员定时手持作业管理

器对准工位作业钮实现作业，其中发电车巡检作业包括

４个工位钮，分别安装在发电车的发电机组等重要设备

旁，使巡检人员可以兼顾到所有设备，保障安全；列车车

检巡检作业包括３个工位钮，分别安装在列车的头、中、

尾部。每个工作人员最初都要先巡检作业自己的人员

身份识别钮，以保证系统识别不同人员的工作。

温、背温对轴承温升的影响，采用动态修正模型；对双探

设备，进一步结合内探温升及前后探测站温升情况综合

预报；利用车号信息，实现联网智能跟踪和预报。

３．２ 优化管内部分线路红外线探测方式，提高探测准

确性

结合西安铁路局实际，调整优化西安铁路局管内襄

渝、阳安线设备探测方式，将现有外探改为内探探测方

式。同时保证安全，消除内探对ＸＩＫ、特种车型的漏

探，将安康东编组站设备改造为双探设备。

３．３严格列检执行作业标准

对列检检查车辆温升最大值的标准、程序进行规

范，明确检查轴承外观配件的质量标准。外观有异常的

轴承须顶轴转动，对温升达到规定值、转动有异声的轴

承须扣车处理。

Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｔｈｅ Ｎｕｍｂｅｒ

０ｆ Ｘｉ ａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｕｒｅａｕ Ｆｒｅｉｇｈｔ Ｃａｒ’Ｓ Ｈｏｔ Ｂｏｘ

ＱＩ Ｈｕｉ，ＷＡＮＧ Ｈｏｎｇ—ＥｔＡ

（Ｖｅｈｉｃｌｅ ｃｏｍｐｏｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｘｉ’ａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｕｒｅａｕ Ｘｉ’ａｎ ７１００５４ Ｓｈａａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｒａｃｅ Ｈｏｔｂｏｘ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｔｏ ｄｅｔｅｃｔ ｔｒｕｃｋ ｂｅａｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｕｎｎｉｎｇ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｆａｃｉｌｉｔｉｅｓ，ｉｎ

ｅｎｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ ｓａｆｅｔｙ ｈａｓ ｐｌａｙｅｄ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ．Ｉｎ ｖｉｅｗ ｏｆ ｒｅｃｅｎｔ Ｘｉ’ａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｕｒｅａｕ ｈｏｔｂｏｘ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｕｎ—

ｄｅｒ ｔｈｅ ｐｒｅｍｉｓｅ ｏｆ ｓａｆｅｔｙ，ａ ｓｍｏｏｔｈ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ ａｆｆｔｅｒ ｓｅｒｉｏｕｓ ａｕｍｍｉｎｇ ｕｐ ａｎｄ ｍｅａｓｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｓｕｇ—

ｇｅｓｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｉｇｈｔ ｃａｒ ｌ ｂｅａｒ；ｔｒａｃｅ ｈｏｔｂｏｘ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ；ｈｏｔｂｏｘ

第２期 基于ＧＰＲＳ的运用客车实时作业信息管理系统研究与实现

车 发电车巡检作业

固

端

列车车检巡检作业

尊国

图１ 系统总体结构图

车地传输系统主要负责将车载作业信息通过

ＧＰＲＳ无线网络传输到地面。ＧＰＲＳ（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｐａｃｋｅｔ

Ｒａｄｉｏ Ｓｅｒｖｉｃｅ，通用分组无线服务技术）是以封包方式

传输，通过路由管理进行寻址和建立数据连接，不需要

布线，只要在手机能够收到信号的地方就可以连通网

络，成本低廉，实现了车载作业管理器和地面服务器之

间信息的实时传输。

地面综合管理系统包括数据服务器和客户端访问

两部分。数据服务器负责接收地面车载作业管理器上

传来的作业信息，包括作业人员、作业钮号、作业时问以

及作业管理器编号等信息，服务器根据预先设定好的作

业要求，对车上传来的信息予以考核显示，客户端可以

查看任意车次的实时作业信息，对于未及时作业的情

况，根据要求启动短信模块，提醒现场工作人员及时巡

检作业，保障列车安全运行。

２系统功能架构

２．１ 系统硬件设计

作业管理器应能完成数据采集、保存、定时发送等

功能，并且耗电少、配有可重复充电的大容量电池，可持

续长时间正常工作。数据采集采用射频识别（Ｒａｄｉｏ

Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＲＦＩＤ）技术，是一种利用射频

通信实现的非接触式自动识别技术。ＲＦＩＤ标签具有

体积小、容量大、寿命长和可重复使用等特点，可支持快

速读写、非可视识别，可大幅提高管理与运作效率，降低

成本。系统硬件结构图如图２所示。

为保证铁路长时间运行的需求，系统设计了统一的

充电箱，采用继电器自动控制充电的开始与结束，统一

ＵＳＢ接口，方便实现设备的充电，保证设备的不间断使

用。

图２系统硬件结构图

２．２ 系统数据库设计

系统处理信息数据海量、数据实时性要求高、数据

关系复杂，因此系统数据库设计质量是整个系统能否长

期高效、稳定运行的关键。

２．２．１系统数据库需求分析

基于ＧＰＲＳ的实时作业信息管理系统对后台数据

库的主要任务需求为：

（１）可实时显示当前运行车次的作业情况；

（２）可实时显示车载设备的状态；

（３）可实时提示未正常作业情况；

（４）可按需求查询、统计指定时间段的各车次的作

业情况。

２．２．２数据库主要数据内容

实时作业信息管理数据主要内容包括：

地面综合管理系统～ 车地传输系统

铁道机车车辆 第３２卷

（１）实时运行数据：上传时间、作业时间、信息钮号、

作业管理器编号等。

（２）信息钮数据：信息钮号、信息钮类型、信息钮所

装配车次、所代表的工位或人员信息。

（３）车次信息数据：车次编号，关联装配车次、当班

时间的起始、结束时间，作业要求间隔、可允许误差等信

息。

２．２．３数据库设计原则

（１）数据库设计需同时满足实时数据管理和统计分

析双重任务，具有联机事务处理和联机分析处理系统的

双重特点。

（２）数据库设计应满足系统扩展的需要，一旦上线

运行，其设计修改及调整将非常困难。

（３）数据库维护工作量要尽量小，数据备份工作对

系统运行影响应小，一旦发生数据库崩溃，恢复时间限

定在２ ｈ以内。

２．２．４数据表设计

系统采用ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ２００８数据库。ＳＱＬ Ｓｅｒｖ—

ｅｒ２００８是一个重大的产品版本，它推出了许多新的特

性和关键的改进，使得系统可以以很高的安全性、可靠

性和可扩展性运行服务器最关键任务的应用程序，它已

经成为至今为止最强大和最全面的ＳＱＬ Ｓｅｒｖｅｒ版本。

图３所示为系统几个主要数据表的关系图。

图３数据库主要关系图

根据设计构建基于双机热备的数据库实例，数据库

对于系统的实时作业信息响应及时，扩展能力充足，维

护工作较小，为实时作业信息管理系统提供有力的信息

化支撑。

２．３地面综合管理系统软件设计

地面综合管理系统主要包括服务器数据处理、客户

端软件两大部分，服务器负责接收车地传输系统传输来

的车载作业信息，并做相应数据处理；客户端软件负责

实时显示车载作业系统的作业情况。

２．３．１ 服务器数据处理软件设计

车载作业系统将作业信息通过ＧＰＲＳ无线网络传

输至系统数据服务器，通过域名解析地址使作业信息准

确传输至目的地，系统中采用经济、稳定的花生壳域名

解析软件。服务器主要负责接收数据和通过比对将作

业信息予以处理。

（１）服务器数据处理软件初始化

软件通过ＯＤＢＣ连接数据库实现软件初始化，并

查看各车次行车作业表当天在此次当班时间中是否存

在，不存在则追加行车作业表至当天的当班。

（２）服务器数据处理软件接收数据

软件实时扫描记录行，有记录则分块存放至“实时

数据”表中，无记录则等待下一次循环扫描记录行。

（３）服务器数据处理软件处理数据

对于上传而来的“实时数据”，服务器数据处理软件

根据相应条件置相关信息，实现实时作业状态及时间等

信息显示。

图４所示为服务器数据处理软件流程图。

图４服务器软件流程图

２．３．２客户端软件设计

系统客户端软件可实现实时显示所有在线运行的

第２期 基于ＧＰＲＳ的运用客车实时作业信息管理系统研究与实现

车次的当班作业情况，进行系统设置、作业历史详单查

询、统计、报表打印等功能。客户端软件模块划分如图

５所示。

客户端软件是专门针对铁路发电车巡检作业、列车

巡检作业编制的软件系统，针对性强，界面友好，操作简

单，具有如下特点：

（１）多级权限设置保障系统安全

雨ｉ

（４）作业报表多方式查询统计

系统作业查询统计选单处可实现各车次历史作业

情况的查询统计，包括按车次、人员、包乘组等多种组合

查询方式，按时间、人员、车次等统计正检、晚检、未检率

等，方便管理部门多方式考核作业情况。

（５）系统报警日志查询

系统对于非正常作业情况产生的报警日志可按多

种方式查询显示。

（６）多种查看作业管理器数据方式

系统可以通过ＵＳＢ数据线联机查看作业管理器上

的数据，可以实现将数据以ｔｘｔ文本格式下载至电脑，

系统也可以根据作业管理器无线上传至服务器的数据

查看作业情况，保障数据的完整性，为事故分析等提供

依据。

３ 结束语

该系统于２０１０—１１底在大同运用车间安装调试，

经过多次试运行和现场测试，完善和优化硬件及软件功

能，使系统逐步满足使用要求，系统采集数据准确，传输

准确及时，服务器系统运行稳定，客户端功能完善、操作

灵活，为管理部门随时了解列车作业情况提供强有力手

段。

参考文献

Ｅｌｉ龚利，吴华稳．动车组运行调度管理信息系统的研究与

实现ＥＪ］．中国铁路，２０１１，（５）：１８—２２．

Ｅ２］ 昌献梅，贾志凯，李 明．动车组车载实时监控海量信息

数据库的设计与实现［Ｊ］．铁路计算机应用，２０１１，（４）：１０—

１２．

［３］ 杨金涛，宋晓梅，付 超．非接触式无线巡更系统的设计

［Ｊ］．今日电子，２００８，（８）：９７—９９．

［－４３陈鸿，牟颖，马成．基于ＲＦＩＤ的动态瓦斯巡更管理

系统［Ｊ］．矿业安全与环保，２０１０，（８）：３４—３６

Ｓｔｕｄｙ ａｎｄ Ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒｅａｌ－－ｔｉｍｅ Ｗｏｒｋ

Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＰＲＳ

ＳＵ —ｚｈｏｕ。ＲＥＮ ｉ

（Ｖｅｅｈｉｃｌｅ Ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｔａｉｙｕａｎ Ｒａｉｌｗａｙ Ｂｕｒｅａｕ，Ｔａｉｙｕａｎ ０３００１３ Ｓｈａｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｔｈｅ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｄｅａ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｗｏｒｋ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＰＲＳ．Ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｔｈｅ ｈａｒｄｗａｒｅ ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａｂａｓｅ，ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｄａｔａｂａｓｅ ａｎｄ ｔｈｅ

ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｃｌｉｅｎｔ ａｓ ｗｅｌ１．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ ｗｏｒｋ；ＧＰＲＳ；ｄａｔａｂａｓｅ