企業鐵路車號自動錄入系統的設計與應用

楊菊花，陳光武，石建強

（1.蘭州交通大學 交通運輸學院，蘭州 730000；

2. 蘭州交通大學 光電技術與智能控制重點實驗室，蘭州 730000）

企業鐵路車號自動錄入系統的設計與應用

楊菊花1，陳光武2，石建強2

（1.蘭州交通大學 交通運輸學院，蘭州 730000；

2. 蘭州交通大學 光電技術與智能控制重點實驗室，蘭州 730000）

介紹車號自動錄入系統的總體功能和結構，對系統整體設計和軟件模塊劃分進行詳細闡述。根據車號自動錄入系統要實現的功能，設計相應的軟件模塊以及BM模式匹配算法和驗證算法，結合相似度的概念，提高車號數據采集的準確性、一致性、智能化。使得車號自動錄入系統解析和校核更加準確、全面，對于車號有無重復、空車號所對應的車輛具體位置能及時給出準確提示。系統故障后能自動轉換到人工錄入模式，人工錄入操作便捷、易懂。

車號自動錄入；AEI；模式匹配；校核

近年來隨著計算機控制技術、計算機網絡技術和無線通信技術的迅速發展，我國企業鐵路信息化和智能化的建設取得了長足的發展，先后開發了一大批應用信息系統。以企業運輸調度管理系統為代表，實現了從傳統管理向現代化管理的跨越。這些應用信息系統對車輛的車型、車號、車種、車輛位置、車輛的裝載屬性、車輛狀態等基礎數據的準確性和一致性以及采集數據的自動化程度有很高的要求。但是一直以來，基礎數據的準確性、一致性、智能化處理方面遠遠滿足不了運輸管理的要求，本文所提出的鐵路車號自動錄入系統因此而開發。

鐵路車號自動錄入系統通過讀取、解析、分析處理地面車號自動識別（AEI，Automatic Equipment Identification）到的車輛基礎信息，為應用信息系統自動實時錄入車輛的車型、車號、車種、車輛位置、車輛的裝載屬性、車輛狀態等數據，減少因手工抄錄造成的誤差，提高生產效率，保證數據的準確性、可靠性、一致性，減輕車號員的勞動強度，提高了車輛調度水平和效率，促進了鐵路運輸管理的信息化和智能化。

1 系統需求分析

在企業的運輸生產組織當中，對于企業運輸調度管理系統來說，信息的準確性和采集信息的自動化程度是很重要的，尤其是進出編組場車輛的順位、車型、車種、車號、換長、入場時間、車輛位置、備注、過期車號等編組信息。車號自動錄入系統的應用，恰好解決了這一難題。在整個運輸過程中，有3次編組信息的分析處理過程，分別是列車進出編組場以及軌道衡過衡時車輛編組信息的讀取、解析、校核處理。根據企業的運輸經驗，絕大部分錯誤出現在車輛的車號上，因此編組信息的校核主要是車號的校核。

1.1 編組場入口

終到站為企業鐵路的車輛編組在出發后，國鐵TIMS（Railway Transportation Information Management System）會向企業編組場發送即將到達列車的預報信息。在編組場的入口處配置有地面AEI設備，車號自動錄入系統讀取、解析AEI設備采集的車輛數據，形成車輛的車型、車號等編組信息；通過模糊查找算法，利用解析后的車號來分析出進場車列的預報，校核進場車列的編組信息和預報信息，最后形成有效的車輛編組信息。可分解為4個過程，進場車輛的車號讀取和解析、進場車輛的進路跟蹤、模糊查找預報、校核進場車輛的編組信息和預報信息。在校核時，大致有以下3種情況：

（1）車號自動錄入系統解析后的車號與國鐵TIMS系統發送的預報中的車號完全相同。這時可以直接形成最終有效的車輛編組信息，提交到信息中心數據庫服務器的編組場車號臨時表中。

（2）車號自動錄入系統解析后形成編組信息，但是收到國鐵TIMS發送的對應列車的預報。這時，應以車號自動錄入系統解析后形成的編組信息為準。

（3）因故致使編組場車號自動錄入系統未讀取、解析到進場車輛的車型、車種、車號等信息，不管車號自動錄入系統收到預報與否，都需采用人工錄入的方式，到現場去抄寫，最后形成有效的車輛編組信息。

1.2 編組場出口

在編組場出口處與入口處的前2個處理過程基本相同，不同之處在于：由于企業運輸調度管理系統的限制，不需要向國鐵TIMS發送出場列車的預報，因此不需要模糊查找預報，另外校核比較的信息也有不同。大致可分解為3個過程：出場車輛的車號讀取和解析、出場車輛的進路跟蹤、校核解析后的車輛編組信息和發車計劃出場車輛的編組信息。

1.3 軌道衡過衡

在軌道過衡處，車號自動錄入系統只需對過衡的車輛進行車號的讀取、分析，校核過衡計劃中的編組信息和解析后的編組信息。

2 系統結構

企業鐵路車號自動錄入系統主要包括車號自動錄入子系統、車號自動識別子系統、AEI設備、信息中心服務器、與其他系統的外部接口。如圖1所示。

圖1 車號自動錄入系統結構圖

3 系統模塊設計

根據用戶需求以及軟件設計的基本原則，車號自動錄入系統劃分為7個功能模塊，如圖2所示。

圖2 系統功能模塊框圖

3.1 與地面AEI通信模塊

建立車號自動錄入子系統與地面AEI設備的通信連接，實現實時、安全地讀取AEI采集后的車號文件。

3.2 讀取解析數據模塊

把讀取到的車號數據進行解析處理。

3.3 模式匹配預報模塊

采用BM（Boyer-Moore）算法，結合相似度的概念查找預報，該模塊只適用于列車進入編組場時。

3.4 校核比較模塊

校核比較解析后的編組信息和國鐵TIMS發送的預報信息或發車計劃中的車輛編組信息或過衡計劃中的車輛編組信息。

3.5 數據存儲模塊

存儲解析后的車號文件到不同的文件夾中，文件夾按照月份命名，文件以“yyyyMMddhhmmss. dat”的格式命名。最后形成的編組信息存儲到數據集DataSet中。

3.6 提交編組信息模塊

經過比較驗證之后，車號員根據實際情況，向信息中心服務器提交車輛編組信息。

3.7 其他功能模塊

涉及到其他的一些功能操作，如顯示、打印、增刪行等。

4 系統關鍵技術

4.1 模糊查找算法的設計與實現

采用BM模式匹配算法，結合相似度的概念進行查找預報。首先給DataSet中存放的所有預報建立一個相對應的字符串數組，每一個字符串數組中的元素就是預報中的車號數據，作為目標字符串數組。然后把車號自動錄入系統解析后的編組信息中的車號數據放到另一個字符串數組中，作為模式字符串數組。在BM算法匹配的過程中，如果模式字符串數組中的元素和目標字符串數組中的元素匹配成功，則相應的目標字符串數組的匹配數Num[i]的值加1。最后比較Num[i]的大小，最大的Num[i]所對應的目標字符串數組即為進場列車的預報。

4.2 驗證算法的設計與實現

當列車進出編組場或軌道過衡時，地面AEI設備采集車輛信息，形成“.dat”格式的車號數據文件，存儲到網絡共享文件夾中。車號自動錄入系統實時監聽該文件夾，當系統監聽到有數據文件后進行讀取、解析，按照預定的格式存儲到數據集DataSet1中。國鐵TIMS發送的預報信息或發車計劃或過衡計劃中的車輛編組信息按照預定格式存儲到數據集DataSet2中。校核比較時，把DataSet1和DataSet2中的車號信息取出來進行比較驗證。為了防止最終提交的列車編組信息中的車號與現車信息中的車號有重復，需要與數據集DataSet3中的信息比較，DataSet3中存儲的是來自于數據庫中的現場車輛信息。在比較時，先判斷系統解析后編組信息中的空車號數目，空車號數目分等于0、等于1、大于1共3種情況。在每種情況下，再根據系統解析后編組信息中的車輛數等于、大于、小于國鐵TIMS發送的預報或發車計劃或過衡計劃中編組信息中的車輛數又可分3種情況。最后形成有效的車輛的車型、車號等編組信息。

5 結束語

車號自動錄入系統的開發應用，對實現鐵路運輸管理的信息化、智能化和信息共享有著重要的意義。在軟件設計上，為了能夠實現和其他系統的結合，接口設計方面做了一系列改動。目前，該系統已在洛陽石化成功應用1年。系統在現場測試中，對用戶提出的一些功能上的要求，在程序算法中也做了相應的改動，使其進一步得到完善。

[1]丁 昆，李 力.我國鐵路編組站信息化技術發展策略[J].鐵道運輸與經濟，2006（28）.

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[5]馬 駿.C#程序設計及應用教程[M].（2版）北京：人民郵電出版社，2009.

[6]宋智軍，邱仲潘.Visual C# 2010從入門到經典[M].北京：電子工業出版社，2011.

責任編輯 方 圓

Design and application of Automatic Train Load System for Enterprise Railway

YANG Juhua1, CHEN Guangwu2, SHI Jiangqiang2
( 1. College of Transportation, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730000, China;
2. Photoelectric Technology and Intelligent Control of Key Laboratory of Ministry of Education, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730000, China )

This article introduced the function and structure of the Train Automatic Load System, expounded the overall system design and the division of software modules. According to the role of the System, it was designed the corresponding software modules and BM pattern matching algorithms as well as verification algorithms, combined with the concept of similarity. The System improved accuracy and consistency and intelligence in the acquisition of train data. So that the Automatic Train Load System could be more accurately and comprehensively, give prompt timely for train number duplication and empty train number corresponding to the specific location of the train. It could automaticly switch to manual entry mode which was easy to understand and operate if the System was failed.

automatic train load; AEI; pattern matching; check

U284.55∶TP39

A

1005-8451（2014）01-0044-03

2012-12-20

楊菊花，講師；陳光武，教授。