基于4G網絡的客車安全運行作業監控系統設計

覃 雷

（中國鐵路南寧局集團有限公司南寧車輛段，工程師，廣西 南寧 530000）

車輛乘務工作是客車運用管理工作的重要組成部分，。目前，南寧局南寧車輛段上線運用的旅客列車75列，從事車輛乘務工作的車輛乘務員589人，分布南寧、柳州、桂林、湛江四個地區。乘務員一旦出乘就脫離了管理人員的視線，在列車途中是否按標準作業很難得到有效的監控和管理。因此有必要建立一套管理系統對乘務員執行一次出乘作業標準進行卡控，確保列車運行安全有序。

1 系統設計

1.1 系統設計原則 一是自動化：系統在充分取得數據的情況下，應盡可能的自動化管理，減少人為干預操作。二是易操作：使用圖形化界面和“人性化”界面，車輛乘務員只需通過應急手機界面便可完成任務執行結果反饋。后臺監控人員只需借助鍵盤、鼠標即可完成大部分工作，并設立通用的快捷鍵方便用戶的使用。三是可靠：應具有較強的容錯及故障恢復能力，出現意外時，能夠保證重要數據不丟失，避免災難性后果發生。四是安全：對資源進行權限管理，采用分級管理、統一授權和全面安全跟蹤；能自動對進行備份數據，保證數據安全。

1.2 系統設計總體要求 客車安全運行作業監控系統分為段級、車間級和乘務員三級用戶。段級用戶執行管理員職能，可以對系統主要數據和指標進行維護，如維護車次、維護設備、發布行車信息、發布調度命令等；同時對全段的車輛乘務員階段性執行任務情況進行統計和分析；車間級用戶可以對系統中乘務人員數據庫和題庫進行維護，并按現有車次配備乘務班組和人員。乘務員級用戶主要是執行段、車間兩級在系統中下派的任務，并以文字或圖片形式反饋任務執行的結果。

1.3 模塊化設計 客車安全運行作業監控系統各功能采用模塊化結構組裝，各塊功能相對獨立，方便系統的維護性和拓展性。另外，本系統各種信息中所有用到的需編碼的信息項（也稱為字典項），都可以在系統管理模塊中進行自定義設置，最大程度滿足信息內容的變化。

1.4 系統框架設計 客車安全運行作業監控系統采用四層架構，利用中間件技術，把系統技術框架分為信息訪問、表示邏輯、業務邏輯和數據資源四個層次。四層結構有利于軟件維護及系統管理，同時，將客戶端與數據庫隔離起來，客戶端無權限直接訪問數據庫，有利于安全管理，可有效防止惡意攻擊。還可以利用中間件的安全管理特性進一步加強權限控制管理。圖1為系統框架示意圖。

信息訪問為第一層：包括各級用戶使用臺式機、手機等訪問表示邏輯層。

表示邏輯為第二層：功能是實現用戶交互和數據表示，為以后的處理收集數據，向第三層的業務邏輯請求調用核心服務處理，并顯示處理結果。

業務邏輯為第三層：由大量的業務構件（組件）組成，這些構件由應用服務器管理，實現核心業務邏輯服務并將這些服務按名字廣播，管理并接受各級用戶的服務請求，向資源管理器提交數據操作請求，并將處理結果進行顯示。

數據資源為第四層：包括數據、圖片、存儲過程和各種文件（如多媒體文件）等，負責管理整個系統的數據資源，完成數據操作。

圖1系統框架示意圖

2 系統硬件與軟件

2.1 系統硬件 客車安全運行作業監控系統的硬件設備由移動式終端、固定式終端和后臺服務器組成，通過移動4G網絡、寬帶網絡進行系統維護、數據采集、查閱、儲存和交換。移動終端為乘務員隨身攜帶的應急手機，按照一列車底一臺應急手機進行配備，其設備號需關聯至系統（應急手機采用的是華為H60-L102型全網通智能手機，系統界面為安卓Android4.4，支持4G網絡，具備拍照等功能）。固定終端為設置在客車應急監控指揮中心的電腦、拼接屏等。

2.2 系統軟件 客車安全運行作業監控系統的軟件部分分為兩大方塊：后臺系統軟件和移動終端APP應用軟件。

2.2.1 后臺系統軟件設計 后臺系統軟件是在Windows平臺下設計完成，借助域名服務器等開發工具自主設計，主要項目通過樹形結構進行展示，包括乘務人員信息、車次、乘務作業標準、調度命令、車輛設備故障數據等預警、接收、存儲及統計。

2.2.2 APP應用軟件設計 移動終端APP應用軟件適用于安卓Android系統的手機，采用的是Java語言進行研發。APP應用軟件采取一乘務員一賬號形式進行APP應用軟件的使用（系統界面如圖3）。乘務員通過應急手機端反饋各種任務執行的結果至后臺服務器。

3 系統監控項點

客車安全運行作業監控系統主要以車輛乘務員一次出乘務作業標準為主線，從人員管理、出乘派工、交接班、班前一道題、酒精測試、庫內驗收作業、始發站作業、途中作業、終到站作業及應急處置等方面對乘務管理情況進行全程卡控。監控流程圖如圖2所示。

圖3 監控流程

4 實現的功能

1）能對乘務重點作業環節的預警和風險提示。通過后臺系統軟件設置各類型作業任務的預警時間及風險提示，系統可向當前車次內所有車輛乘務員發送作業標準需執行的任務預警信息。車輛乘務員在應急手機段查閱各類乘務作業和響應的風險內容，確保作業不漏項和風險防控措施落實到位。

2）能對乘務重點作業環節全程監控。通過客車安全運行作業監控系統，后臺監控人員可以實時掌握車輛乘務員日常作業情況，重點對車輛乘務員的出退乘，始發作業，途中換掛（換向）作業進行監控，及時發現和制止現場作業中存在問題，避免出現人為因素耽誤列車的責任事件。

3）能對作業數據進行統計分析。客車安全運行作業監控系統服務器通過對日常收集的各類作業數據、車輛設備故障數據進行匯總和分析，為管理層制定決策提供數據參考和依據。

5 結束語

通過系統的設計和后期使用，極大的方便段、車間兩級對乘務作業情況分析和管理，避免出現人為因素耽誤列車的責任事件，有效的確保了旅客列車安全運行。