鐵路車站管理信息系統方案研究

羅常津

（中國鐵路信息技術中心，北京 100844）

鐵路車站管理信息系統方案研究

羅常津

（中國鐵路信息技術中心，北京 100844）

車站生產作業是鐵路信息產生的數據源點，鐵路車站管理信息系統是數據源點的采集者。文章回顧車站系統的概況，介紹目前車站系統（特別是SMIS2.0）的建設、運用情況，分析當前存在的問題，探討解決問題的一些思路。對具體解決方案從架構設計和關鍵技術兩方面進行初步研究。

鐵路車站；信息系統；探討

車站是鐵路運輸基層生產單位，它集中了與運輸有關的各項技術設備，參與了運輸過程的主要技術環節。根據統計，我國鐵路貨物在一次周轉過程中，有67%的時間消耗在車站，車站工作組織水平在很大程度上影響著鐵路運輸工作的安全、數量和質量指標。

車站生產作業是鐵路信息產生的數據源點，鐵路車站管理信息系統（簡稱：車站系統）是信息源點的采集者，同時是改善車站作業手段、提高車站作業效率的重要技術支撐，也是實現各級調度集中統一指揮、實現貨車追蹤的基礎。

1 車站系統現狀

1.1 車站系統建設現狀

目前，鐵路車站廣泛使用的車站管理信息系統2.0版本（SMIS 2.0）是在1.0版本的基礎上，廣泛吸收全路信息工作者10年車站信息化建設的經驗和教訓，用信息化手段整合車站作業流程，用計算機輔助實現編組站運輸組織智能化的系統。經過多年發展，版本已升至2.6，目前，近2 000個車站使用2.6版本，覆蓋了全路主要的編組站、區段站和部分中間站，此外，沈陽、成都、蘭州等鐵路局結合自身需求，自行研發了集中式小站現在車管理系統，并在本鐵路局和其他鐵路局實施。

1.2 車站系統運用情況

隨著鐵路的發展，車站系統的內涵也在不斷豐富，車站系統的操作工種崗位已經不再局限于傳統的車號、區長等現車崗位，還包括站調、貨調、機調、值班員、統計、貨檢、列檢和列尾等崗位，并且隨著需求的增加，崗位也在不斷增加。與車站系統業務相關的系統也在不斷地增加，包括傳統的車務、調度、統計等相關系統，也有周邊的電務、車輛、機務等相關系統。

車站系統的外延也在不斷擴展，新一代編組站綜合自動化（SAM）系統、編組站自動化控制系統（CIPS）拉開了編組站綜合自動化建設的帷幕，不斷推動車站系統的發展。

2 目前存在的問題和解決思路

2.1 存在問題

鐵路精細化管理的需要越來越強烈，對車站系統要求也越來越高，顯現的問題是：

（1）車站系統圍繞車站而建設，缺少大運輸的理念，多年信息化建設的探索、實踐經驗表明，不能孤立封閉地建設車站系統，必須把車站融入整個運輸指揮的大局中，統一規劃、統一設計，實現車站與調度，車站與貨運電子商務，車站與貨票等系統的無縫連接，才能有效地實現共享，真正發揮信息系統的優勢，使信息的作用最大化。

（2）車站特別是編組站的工作是由不同部門、多項工種聯合協作完成的，不同的車站，其場型、綜合環境、設備條件、車流規律、管理特點和作業習慣等都有較大差異,這些歷史和現實原因造成在車站的內部和周邊，信息系統林立，各管一塊，系統缺少統一設計，壁壘嚴重，功能重疊，重復錄入普遍，缺少統一的安全標準和一致的運維機制，缺少公用的基礎數據編碼規范。

（3）系統往往局限于既有流程，受信息源限制，信息集成度不高，信息化的作用未能充分發揮，信息系統普遍柔性不足，不能迅速有效地支持業務變革，實現流程優化再造。

（4）車站系統往往局限于相關業務部門功能，未能從企業級視角設計應用，由于應用架構陳舊，難以支持跨系統的功能復用和服務共享，不利于構建企業級應用，而數據結構又總是基于局部功能，未形成企業級主數據架構，限制了數據共享和質量提升。

2.2 解決問題的總體思路

2.2.1 優化設計，加大應用系統及信息資源整合

統一規劃，統一設計，重點解決長期以來車站相關系統中條塊分割、孤島叢生、重復投資、重復建設等問題，實現站內無邊界信息流，通過車站作業流程再造和數據實時共享手段，實現車站運轉、整車、集裝箱以及零散貨物等作業過程的一體化、全過程和精細化管理。全面整合車站生產作業相關系統，提供完整、準確、及時的基本信息，實現信息“一點采集，全面共享”，避免數據重復錄入，降低勞動強度，減少數據出錯概率。

2.2.2 優化業務流程，為企業創造業務價值

通過鐵路運輸集成平臺與鐵路局調度、電子商務、機務、車輛等系統進行數據共享。依托平臺從車站端入手，實現運行線、確報、列車的統一，實現鐵路局和車站（簡稱：局站）內車、票、運單、清單一體化，建立鐵路局和全路現車庫，動態管理鐵路局和全路在站、在途現車。取消不必要的環節，基本消除信息人工傳遞，同時主管部門需及時制定相關規范和標準，做好跨部門協調工作。

2.2.3 加強集成和研發，促進信息技術保安全

車站系統需要制定合理的安全方案，保證自身的信息安全，同時堅持將信息化技術融入到車站的安全生產中，如車站運輸組織安全、作業人身安全、調車作業安全、接發列車安全、調車作業安全、裝載加固安全和車輛防溜安全等關鍵安全領域，集思廣益，有效集成既有系統和信息資源，積極研發新功能，合理利用無線通信技術、圖像視頻語音技術和定位技術等，從點到面，發揮車站信息系統的優勢，構建車站生產和管理整體的安全體系。

2.2.4 基于運輸集成平臺建設，提高運輸組織效率

鐵路運輸集成平臺建設帶來了較新的設計理念，逐步形成了企業級的主數據架構，促進了信息數據質量的提高，原有的數據質量瓶頸逐步消失，數據壁壘也被打破，在新的條件下，車站系統的研發需充分消化有關車站尤其是編組站智能化研究成果，總結現場經驗和過往得失，繼續推動車站系統的自動化和智能化，提高車站車流推算的準確性，實現車站調度階段計劃的智能輔助編制，推動局站協同編制計劃，切實提高班計劃兌現率和機車使用效率等指標。在階段計劃的總體輪廓下，精確規劃站內資源的運用，實現各類調車作業計劃的智能編制，同時實現各類運輸指標的實時自動統計，提供必要的數據和應用支撐，探索取消車站級十八點統計崗位，相關職能上移鐵路局、鐵路總公司的方法和路徑，實現車站減員增效。

2.2.5 統一技術路線，提高開發效率

系統應遵循在一個統一的業務模型和技術平臺上，構建一個在界面、功能、數據和流程等各個層次上高度統一、有機集成的完整系統的設計原則，對車站系統高層應用架構進行了設計，對系統從業務上、技術上進行抽象和提煉，按照平臺與組件相結合的思路，逐步形成平臺、組件和接口的標準，形成適用于鐵路車站、應用靈活的通用客戶端構架以及應用服務器端構架。構建企業級數據架構，支持跨系統的功能復用和服務共享，滿足業務快速變革的需求，降低軟件開發工作量，提高軟件開發效率。

2.2.6 完善維護體系建設

秉承“上好，用好，管好”的理念，完善后期維護工作：

（1）依照鐵路總公司統一基礎數據字典與編碼規范，統一維護站名、車種、品名和方向等基礎字典,制定基礎數據維護管理辦法，建立軟件自動部署與升級機制，降低系統實施工作量，提高系統適應性和可用性。

（2）及時跟蹤鐵路改革新思路和新要求，做好系統與業務更新的無縫對接，保障信息安全，做好風險控制，不讓信息化成為業務的掣肘。

（3）可考慮研究建立開源管理規則，逐漸應用軟件開源，各級信息部門可以自行修改核心部分以外的軟件，充分平衡通用性、統一性與個性化需求的矛盾。

（4）應積極爭取部門組織的支持，同步完善治理機制，優化制度和流程，形成一個良性循環的維護體系。

3 車站系統的架構研究

未來車站系統要克服現有的問題，滿足新時代鐵路信息化對車站生產系統要求，系統方案上首先應該思考系統的架構如何設計，綜上所述，未來車站系統的建設應按照基于平臺、數據集中、站內集成、局站協同思路構建。

3.1 系統架構

車站系統基于鐵路運輸集成平臺建設，通過集成平臺與鐵路局調度、電子商務、機務、車輛等系統進行數據共享。同時，由于局站一體化的需要，在局站之間設計了綠色通道，用來實現兩系統間的服務共享以及高安全性數據交換。

系統架構如圖1所示。

圖1 車站系統架構

3.2 應用架構

根據項目建設目標和總體架構規劃，遵循在一個統一的業務模型和技術平臺上，構建一個在界面、功能、數據和流程等各個層次上高度統一、有機集成的完整系統的設計原則，對車站系統高層應用架構進行了設計，如圖2所示。

系統由3部分組成：（1）鐵路局級現在車管理及鐵路局間交換系統；（2）車站級核心平臺；（3）大站應急及數據同步管理。

圖2 車站系統應用架構

（1）鐵路局級現在車管理及鐵路局間交換系統：集成全局列車、現在車數據，處理鐵路局間交換數據，提供數據服務。

（2）車站級核心平臺包括：調度管理、行車管理、現車管理、貨運管理、十八點統計、統計分析、綜合自動化等，還包括：

a.統一維護管理平臺。依照鐵路總公司統一基礎數據字典與編碼規范，統一維護站名、車種、品名等基礎字典,制定基礎數據維護管理辦法，建立軟件自動部署與升級機制，降低系統實施工作量，提高系統適應性和可用性。

b.統一安全管理平臺。對用戶身份目錄和訪問控制策略的集中管理，將用戶鑒權、授權、審計等安全性邏輯從每個單獨的應用和服務中解放出來，為各專業業務子系統提供統一的集中控制，簡化安全管理流程，提升業務組合能力，降低維護管理的成本。

c.統一數據接口管理。為車站系統與外部系統間數據交換提供統一的交換接口，對交換過程進行統一管理，在車站系統與外部系統約定的統一接口規范的指導下實現數據采集功能。平臺能夠依據統一的交換接口進行數據校驗，對數據交換狀態進行監控并提供基于Java消息服務（JMS）、文件傳輸協議（FTP）、WebService等技術標準的各類數據交換適配器，實現對不同異源異構數據的交換與采集。

（3）大站應急及數據同步管理：在重點大站部署應急管理系統，保證在突發情況下大站的不間斷運行。

3.3 技術架構

按照面向組件的3層架構設計的車站系統技術架構如圖3所示。

（1）在持久層，數據設計為集中存儲，可將數據庫物理集中到鐵路局。對高可靠性要求的大站，可保留本地數據庫作為影子庫，通過中間件實現兩地數據庫完全同步備應急使用。

（2）業務邏輯層將數據訪問服務和核心業務邏輯服務從應用中抽象出來，獨立設計與具體應用表示層無關的、基于服務的組件。

（3）將應用中的核心數據從具體應用中抽象出來，通過元數據規范其結構和質量屬性，以便于數據管控。元數據的具體實現定義為獨立的核心業務數據實體包。該包可在業務邏輯層和應用層的各子系統間復用。

圖3 車站系統技術架構

（4）在應用層，又劃分為3個層面。底層為共享控件庫，將各應用子系統可共享的控件抽象出來，以促進代碼復用

（5）應用層的中間層定義應用規范，以支持同一業務功能的多種實現版本。

（6）應用層的最上層，為應用表示層。該層以用戶界面為主，支持多態化實現，提倡快速開發，擁抱變化。

（7） 技術架構還設計了縱向的性能監控和運維支持功能，提供各層的性能監控、運行監控等能力，以便簡化運行維護。

3.4 數據架構

數據架構部分主要針對車站系統中的核心業務數據進行抽象建模。該部分數據可在其它系統中廣泛使用，在設計時需要對這些核心數據建立元數據標準，在實現時應提供標準數據實體包。

車站核心數據的概念模型如圖4所示。

（1）計劃模型。描述車站計劃實體的概念，是計劃管理子系統的核心數據。概念上，車站關心的計劃包括日班計劃→階段計劃→調車計劃3個層次。其中，日班計劃指定了全站作業的輪廓，階段計劃給出了具體的行動方案，調車計劃給出了詳細的作業方法。日班計劃和階段計劃使用了繼承關系，表示兩者的結構類似，階段計劃可以復用日班計劃的屬性。日/班、階段計劃包含到發計劃、裝卸計劃、解編順序、到發線使用計劃、駝峰使用計劃、調機使用計劃等一系列子類，在此不予展開。

圖4 車站系統數據架構示意圖

（2）路網模型。所謂的車站路網模型是全路路網模型的一個子集，表示站內的車站、線路結構。對編組站而言，車輛所在車場往往能表現車輛的狀態，如：待解、直通、集結、待發等。通過路網模型，可以構建全路的靜態現車模型，將現車分布與路網結構關聯起來。全路現車模型是車流推算的基礎。圖4中將路網模型描述為“路網模型→車站→股道→股道索引→車輛→裝載貨物”結構，實際是給出了全路現車分布模型的原型。

（3）現車作業模型。現車作業模型是對車站作業過程的全記錄。對現車系統而言，通過“軌跡”記錄車輛到、解、集、編、發、裝、卸、取、送等作業的軌跡。現車作業模型是對車站實際作業完成情況的追溯。圖4中僅給出了“調車計劃→作業軌跡”的基本輪廓。

（4）貨運單據模型。包括運貨五、運單、貨票等。

4 關鍵技術

4.1 面向組件的架構

面向組件架構是對面向服務架構（SOA）的具體實現。利用面向組件的架構，可以充分利用現有的技術成果和技術架構，將既有應用向SOA架構轉換，最終具備構建企業級應用的能力。

實現面向組件架構，其關鍵技術如下：

（1）根據車站用戶需求，將整理的用戶功能整理出一系列服務；

（2）根據現有車站系統，將既有資源結構整合，進行服務化，同時，抽象出現有應用中可共享的部分，封裝為組件、控件；

（3）基于整理出的組件，重構既有應用，實現面向組件的架構。

4.2 建立統一的元數據模型及跨系統實現

元數據是關于數據的結構化的數據，是數據結構的一般性描述，是數據組織、數據域及其關系的信息，描述了數據及其環境，包括數據的內容（屬性）、關系、規則、質量要求、位置、狀況等信息。建立元數據模型，涉及定義元數據模板、元數據梳理、元數據類及屬性設置、建立元數據類間關系、建立常態化元數據發布及維護機制等一系列問題。

元數據提供了核心數據的標準化定義。為實現面向組件架構，還應該對元數據進行實現，形成遵循元數據標準的標準類包，共各應用重用。

4.3 應用通用化技術

鐵路車站的業務各異，設備布局千差萬別，業務流程和規章難以統一。在這個前提下，鐵路信息化工作難以以簡單、低成本的形式實現，而必須以考慮各站實際情況的差異為前提，量體裁衣，給出各類車站均能接受的、較優的解決方案。因此，車站系統的研發過程中，必須把通用化技術作為一個重點研究內容。

為實現應用通用化，考慮以下集中模式。

（1）參數化技術。通過配置外部參數，影響應用的行為。該方式簡單易用，但有一定局限性，會增加代碼的復雜度，對代碼的可維護性產生較大影響。尤其在需求復雜、差異較大的情況下，簡單的參數化技術往往難以解決問題。

（2）用戶擴展接口。用戶擴展技術是參數化技術的一個擴展，其基本思想是將個性化較強的業務分離出來，由維護部門的“外掛”程序予以實現，主程序通過“反射”等技術，自動加載外掛程序，實現結構上的統一。

（3）多態化技術。對系統功能定義統一標準接口，在功能和外部接口一致的條件下，允許多個實現版本，從而保證適應多樣化的業務需求。

4.4 階段計劃的智能優化

根據鐵路局日班計劃要求，通過智能化算法，實現階段計劃的智能編制和優化。

4.5 調車計劃的智能生成

在階段計劃的總體輪廓下，以推峰、溜放、送禁溜等標準作業為依據，精確規劃站內編組場分類線等資源的運用，安排每鉤計劃的任務和時序，最終智能生成調車計劃。

5 結束語

車站系統涉及的業務面廣，業務類型繁多，業務流程復雜，外部接口數量龐大，同時，車站系統又是連接計劃與實際的紐帶，是掌握列車、機車、車輛、貨物等基本運輸對象狀態、建立對象間關聯關系的關鍵環節。因此，未來的信息系統需要以建設一體化的企業級車站系統為目標。本文只是對未來車站系統的方案進行探討，希望借此拋磚引玉，凝聚全路更多的智慧，打造出更好的系統。

[1]中國鐵路總公司.鐵路技術管理規程[S].北京：中國鐵道出版社，2014，11.

[2]鐵道部信息技術中心.車站綜合管理信息系統2.0版技術報告[R].北京：鐵道部信息技術中心，2006，3.

[3]中國鐵路總公司.鐵總運 [2014]294號 鐵路運輸信息集成平臺1.0（鐵路局級）暫行技術規范[S].北京： 中國鐵路總公司，2014.

[4]龍 京.編組站信息化發展綜述[J].鐵路信息技術與電子商務，2010（3）.

[5]邢智明.陳光偉編組站綜合自動化的研究與展望[J].鐵路信息技術與電子商務，2010（3）.

[6]楊文冠，張雪松.編組計劃服務模型研究[J].鐵路計算機應用，2014，23（11）.

責任編輯 楊琍明

Solution of Railway Station Management Information System

LUO Changjin
( China Railway Information Technology Center,Beijing 100844,China)

The production operation of railway station is data origin of railway information.The MIS of railway station is the data collector.The thesis reviewed the development of MIS of railway station,introduced the build and apply of system(especially SMIS2.0),and analyzed the current problems,discussed the thought and research about two aspects for the solution,architecture design and key technology.

railway station;Information Management System;discussion

U291：TP39

A

1005-8451（2016）04-0022-06

2015-08-11

羅常津，工程師。