車務可視化信息系統設計與實現

張松林，王 佳

(通號通信信息集團有限公司，北京 100070)

1 概述

當前鐵路運輸管理模式中，與客運組織緊密相關的旅客服務系統、視頻監控系統、行車調度指揮系統等單獨運行，彼此相互獨立，缺乏信息交換和共享機制，業務聯動實現困難。為充分挖掘利用各平臺數據，并將與組織調度相關的信息簡單明了展示，車務可視化系統充分利用三維仿真及虛擬現實等新技術，整合既有信息系統，構建一體化、智能化信息平臺，實現新技術與業務應用的深度融合，既能方便顯示業務運行狀態，也能更形象地展示鐵路建設及管理成果。

2 系統組成

系統總體設計的原則是在保持先進和科學性的前提下，使用成熟穩定的技術，安全可靠地應用各種數據，能夠比較經濟地呈現多樣性的內容，同時保持系統的兼容開放。

系統由控制設備、接口設備、展示設備及軟件組成。控制設備主要包括控制臺觸摸屏控制器、無線平板控制器等，接口設備主要包括接口服務器、防火墻等，展示設備主要包括大屏、燈光、音響等。

系統通過控制設備實現對全系統的統一控制、統一管理及統一規劃，通過展示設備全方位顯示各種信息，通過接口設備獲取相關系統的數據信息。

系統的硬件構成如圖1 所示。

圖1 系統硬件構成Fig.1 Structure of system hardware

系統軟件分為6 大功能模塊，如圖2 所示。

圖2 系統軟件6大功能模塊Fig.2 Six major functional modules of system software

1）三維地理信息模塊

三維地理信息模塊能展示所轄地域范圍內的地理樣貌、重點車站、橋梁、隧道和防洪區段等，具備衛星圖、二維平面圖與三維立體圖的展現方式，系統可實現地理圖像的平移、縮放等功能，并能夠在三維圖像中實時標注各類動態元素以及路網架構的設備設施，如：鐵路車輛、運行線路、重要站點布局等。

當全域視角層面進行互動操作時，數據層能展現安全運行時長記錄、路網各項業務態勢模塊、車輛總運營里程與路網運營報警系統模塊等。

2）三維場景展示模塊

模塊能進行車站區域的三維場景搭建，包括車站運營樓體、周邊簡模建筑、車站進出路軌及基本配套設備、車站站臺及基本配套設施、臨時停靠車輛等場景元素。每個車站區域的三維場景，均可以進行360°橫向的旋轉控制。

當觀看某個車站三維場景狀態時，數據層顯示內容會跟進變化成該車站的相關數據信息模塊，如：安全運行時長、貨運吞吐量、客運人流量、人員編制及服務項目等類別的多媒體信息。

3）人機交互模塊

在軟件架構空間內，進行一對多元的指令輸出程序框架開發，并進行指令運行間的系統優化處理，使程序各層級間響應邏輯順暢、精確。

4）數據展示模塊

模塊能將部分數據表現為實時動態性質，比如：安全運行時長、各業務態勢模塊等。數據層的數據表現會根據某項三維場景互動進行相應的數據變化顯示。

5）媒體展示模塊

模塊能進行圖文形式的多媒體內容加載以及外部監控視頻集成展示。

6）接口軟件模塊

通過接口軟件模塊能調動相關信息系統的數據，轉換成適用格式后加載到系統中。

系統中各個功能子系統都具備開放的協議接口，可通過與其他子系統的集成進行協同工作、人機互動，從而構成一個完整的多維度空間展示體系。

3 數據接口

1）旅客服務系統接口方案

系統通過防火墻與旅服系統局中心平臺互聯，通過接口模塊使用動態鏈接庫與旅客服務系統相連，通過系統實時調取局內列車實時進站情況等數據，查看局內各車站及列車的實時到發情況。

2）綜合視頻監控系統接口方案

利用接口服務器通過動態庫形式獲取綜合視頻平臺的數據流，將需要展現的各車站站內和線路上的實時視頻圖像轉換成適用的格式顯示。

3）調度指揮（CTC/TDCS）系統接口方案

通過專用接口接入CTC/TDCS 查詢子系統，同時具備高鐵和普鐵CTC/TDCS 調監查詢功能，將列車到發、運行圖等信息直接顯示。

4）辦公系統、通知公告系統接口方案

系統采用后臺人工錄入的方式，顯示宣傳信息，組織架構、發展規劃、通知公告等信息。

5）預留系統接口方案

考慮到系統的擴展性及可發展性，在軟件接口設計上預留其他系統，如客票發售和預訂系統（TRS）、應急管控等的接口。同時該系統提供對外接口，能夠根據需要被其他系統調用和展示。

4 系統功能

該系統建成后，可通過終端電腦、手機APP 等多種方式訪問，能夠實現信息技術與業務應用的深度融合。

在線路上漫游時，系統在三維地圖中展示列車的實時運行位置，并可點擊列車查看列車的詳細信息，包括列車的編組情況、到發站點、到發時間、列車運行正晚點等。點擊進入線路運行調度，可查看同一線路上各個列車的實時運行位置、運行狀態等信息。當線路上實際位置具有視頻采集點時，系統在線路上的三維地圖中標識相關攝像頭信息，用戶可點擊該攝像頭查看線路實時情況。

點擊線路上的車站，系統在三維地圖中展示該站列車的實時到發情況，并可點擊某列車次查看列車的詳細運行信息，包括站內到發序列，列車的到發站點、到發時間、列車運行正晚點等信息。

在車站內漫游時，在車站三維模型相應位置顯示實時的旅服數據，無論是售票廳的余票及公告信息，進出站口的到發及正晚點信息，還是檢票口的開停檢信息，站臺引導信息等均與車站信息一致。當站內實際位置具有視頻采集點時，三維模型中標識相關攝像頭信息，點擊該攝像頭即可查看站內實時情況。

系統可以接入視頻分析系統，將獲得的越界行為、人群聚集、區域逆行等預警告警信息結合旅服系統中的到發及檢票時間，按照一定的客運規則在三維模型中的對應位置提示，同時根據需要能夠自動彈出該區域的實時視頻圖形，輔助管理人員指揮和處理。

系統可以提供公網的對外接口，提供部分功能給旅客，旅客可以實時獲得所訂車票車次的正晚點信息，檢票口及停靠站臺等信息，結合車站定位信息對旅客進行路線規劃和導航，可以在手機上實現車站內的虛擬現實導航。

5 建設難點

本系統的技術難點主要體現在三維地理數據展示、實時數據加載與多維呈現、跨平臺的多媒體人機互動、高度集成的三維引擎、數據庫兼容性開發與資源調取，與相關系統的接口，安全防護等方面。

1）三維建模

既有車站及周邊的建模工作量大，尤其是沒有建筑信息模型（BIM）、計算機輔助設計（CAD）等電子數據的車站，需要深入車站各部位進行測量統計，線路上的橋梁、涵洞等也需要采用實地測量和航拍等方式獲取相關數據。

2）接口文件

由于旅服系統、視頻監控系統、行車調度指揮系統、客票系統等均由不同廠家提供，需要分別對接和調試。目前已經能夠集成相關的控件，視頻監控可以通過編碼器地址及IP 進行訪問，旅服顯示通過文件傳輸（FTP）服務器轉發的方式也能傳輸實時的圖像，暫時無法實現提前獲取并柔性組合數據的功能。

3）安全防護

在滿足需要的前提下，不得影響既有系統的正常工作。尤其是行車調度系統關系到列車的運行安全和運輸秩序，旅客服務系統也關系到客運組織的正常有序。對于這些系統只是查詢輸入相關的數據流，通過配置網閘設備以及相關訪問權限的控制來保護。

6 總結

車務可視化系統目前已經成功接入了旅客服務系統、綜合視頻監控系統、CIC 復視查詢、視頻分析等系統，下一步可進一步集成TRS，行包系統，旅客端APP 等功能，同時也預留智慧車站等其他系統接口。該車務可視化系統能夠提高鐵路信息化應用水平，在確保鐵路信息系統安全穩定運行的基礎上，為旅客提供更加優質、便捷的服務，同時可為路局建設與業務拓展提供專業的展示平臺，成為文化宣傳的重要載體。