詹志文，翁建輝，林 維

ZHAN Zhi-wen1, WENG Jian-hui2, LIN Wei3

（1.中國鐵路南昌局集團(tuán)有限公司，江西?南昌?330002；2.中國鐵路南昌局集團(tuán)有限公司?電務(wù)處，??江西?南昌?330002；3.中國鐵路南昌局集團(tuán)有限公司?總工程師室，江西?南昌?330002）

(1.China Railway Nanchang Group Co.， Ltd.， Nanchang 330002， Jiangxi，China； 2.Electrical Department， China Railway Nanchang Group Co.， Ltd.， Nanchang 330002， Jiangxi，China； 3.Chief Engineer’s Room， China Railway Nanchang Group Co.， Ltd.，Nanchang 330002， Jiangxi，China)

1 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)需求分析

1.1 系統(tǒng)目的

列車運(yùn)行監(jiān)控裝置 (LKJ) 是用于防止列車冒進(jìn)信號(hào)、運(yùn)行超速事故和輔助機(jī)車司機(jī)提高操縱能力的重要行車設(shè)備。LKJ 以機(jī)車信號(hào)車載設(shè)備接收的地面信號(hào)作為列車運(yùn)行的指令信息源，通過將 LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件預(yù)置于主機(jī)的方式獲取運(yùn)行線路參數(shù)信息，采用計(jì)算機(jī)智能處理對(duì)運(yùn)行速度進(jìn)行安全監(jiān)控。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)是編制 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件的依據(jù)，其一致性和準(zhǔn)確性是 LKJ 監(jiān)控列車安全運(yùn)行的前提和保障[1-2]。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理就是對(duì)各部門、各專業(yè)的 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行提報(bào)、審核、匯集、發(fā)布管理，其目的是確保 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性。

目前 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理采取站段提報(bào)、處室審核、總工程師室匯集發(fā)布的 3 級(jí)管理方式，數(shù)據(jù)提報(bào)、審核、匯集發(fā)布均是以紙質(zhì)文件的形式辦理，文件的審核和數(shù)據(jù)的修訂缺乏連貫性；各專業(yè)提報(bào)數(shù)據(jù)之間缺乏邏輯約束，如電務(wù)部門提報(bào)電務(wù)類 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)無法直接引用工務(wù)部門提報(bào)的數(shù)據(jù)；LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)變化歷史數(shù)據(jù)無系統(tǒng)性的管理手段，無法進(jìn)行分析、統(tǒng)計(jì)和溯源；LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)不能與 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件編制軟件有效對(duì)接，導(dǎo)致LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件的編制目前只能依賴人工，過程控制主要依賴個(gè)人素質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)，浪費(fèi)人力物力且易出錯(cuò)。針對(duì)以上問題，采用工作流、虛擬儀器等技術(shù)，研發(fā)設(shè)計(jì) LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)，其目的是通過新技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn) LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)過程控制和信息化管理[3]，同時(shí)為 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件編制和模擬檢驗(yàn)提供標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)源，并初步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編制 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件和模擬檢驗(yàn)，保證 LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件準(zhǔn)確性的同時(shí)提升工作效率。

1.2 系統(tǒng)需求分析

結(jié)合 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理現(xiàn)狀及存在問題，分析得出 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)主要包含LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)管理需求和 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件編制、檢驗(yàn)需求 2 個(gè)方面的需求。

1.2.1 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)管理需求

（1）通過鐵路局集團(tuán)公司既有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì)站段—鐵路局集團(tuán)公司業(yè)務(wù)處室—總工程師室的 3 級(jí)LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)全過程進(jìn)行流程監(jiān)控，具備相關(guān)權(quán)限人員可查詢相應(yīng)的過程數(shù)據(jù)信息和進(jìn)度情況，并實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。

（2）對(duì)跨部門提報(bào)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)提供協(xié)同作業(yè)模式，并保證協(xié)同作業(yè)過程中取用數(shù)據(jù)的正確性，提升工作效率。提供標(biāo)準(zhǔn)的 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)編輯工具，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)表單內(nèi)容的錯(cuò)誤檢查和相互引用數(shù)據(jù)的邏輯檢查，提高提報(bào)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

（3）建立 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，對(duì) LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行信息化管理，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)年度 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn) LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)發(fā)布、查詢及銷號(hào)管理。

1.2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件編制、檢驗(yàn)需求

（1）通過鐵路局集團(tuán)公司既有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備對(duì) LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件編制、檢驗(yàn)全過程進(jìn)行流程監(jiān)控，具備相關(guān)權(quán)限人員可查詢相應(yīng)的過程數(shù)據(jù)信息和進(jìn)度情況，并實(shí)現(xiàn)全過程臺(tái)賬自動(dòng)生成。

（2）將 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換或分解為 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件編制軟件可識(shí)別的數(shù)據(jù)信息實(shí)現(xiàn) LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件預(yù)編制，減少人為因素造成的數(shù)據(jù)修改錯(cuò)誤。

（3）代替人工自動(dòng)換裝 LKJ 車載控制文件、車載基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件、LKJ 顯示器數(shù)據(jù)文件及顯示器程序；仿真列車運(yùn)行中色燈、速度、管壓等實(shí)際條件及司機(jī)輸入支線號(hào)、側(cè)線號(hào)等操作，自動(dòng)控制 LKJ運(yùn)行過程；自動(dòng)轉(zhuǎn)儲(chǔ)檢驗(yàn) LKJ 運(yùn)行數(shù)據(jù)文件；運(yùn)行中記錄 LKJ 回饋信息，結(jié)合公布的 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及運(yùn)行記錄文件給出檢驗(yàn)結(jié)果。

2 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工作流服務(wù)器、FTP 服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器、高拍儀、數(shù)字簽名板、PC 終端、LKJ 輔助編制工作站、LKJ 模擬檢驗(yàn)平臺(tái)等組成。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息；工作流服務(wù)器用于配置和處理工作流；FTP 服務(wù)器用于存儲(chǔ) LKJ 運(yùn)行記錄文件和視頻文件，同時(shí)對(duì)文件進(jìn)行處理分析；應(yīng)用服務(wù)器用于系統(tǒng)發(fā)布包部署；高拍儀用于對(duì)外部文件歸檔管理；數(shù)字簽名板用于系統(tǒng)業(yè)務(wù)操作過程的文檔審核、批準(zhǔn)；PC 終端通過系統(tǒng)軟件用戶端界面訪問數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)操作和數(shù)據(jù)查詢；LKJ 輔助編制工作站用于進(jìn)行車載 LKJ 數(shù)據(jù)文件編制；LKJ 模擬檢驗(yàn)平臺(tái)主要用于 LKJ 數(shù)據(jù)文件控制功能正確性檢驗(yàn)和與 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的一致性檢驗(yàn)[4]。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、邏輯架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)如下。

（1）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)利用既有的鐵路綜合 IT 網(wǎng)絡(luò)，由鐵路局集團(tuán)公司級(jí)、站段級(jí) 2 級(jí)組成。鐵路局集團(tuán)公司級(jí)部署有系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、工作流服務(wù)器、FTP 服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和多個(gè)鐵路局集團(tuán)公司級(jí)客戶端 (包含總工程師室、各業(yè)務(wù)處室及電務(wù)檢測所)，服務(wù)器及各客戶端之間通過鐵路 IT 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信；站段級(jí)部署站、段級(jí)客戶端等[5-6]。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖 1 所示。

（2）邏輯架構(gòu)。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)的邏輯架構(gòu)分為存儲(chǔ)、通信、應(yīng)用 3 個(gè)層次，如圖2 所示。①存儲(chǔ)層。系統(tǒng)建立統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫模型，各站段及業(yè)務(wù)處室按照各自的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)上傳、管理 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，電務(wù)處 LKJ 專業(yè)機(jī)構(gòu)利用發(fā)布的LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)交路為單元來編制的 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)文件，并最終形成數(shù)據(jù)倉庫。同時(shí)將數(shù)據(jù)庫移植到云端，利用數(shù)據(jù)中心超強(qiáng)能力完成數(shù)據(jù)的提報(bào)、模糊查詢、匯總統(tǒng)計(jì)及數(shù)據(jù)挖掘。②通信層。通信層分為系統(tǒng)內(nèi)部通信和系統(tǒng)對(duì)外通信。內(nèi)部通信借助 Windows 操作系統(tǒng)的文件共享、SQL 數(shù)據(jù)庫的訂閱分發(fā)同步技術(shù)，確保系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換流暢、準(zhǔn)確等；對(duì)外采用 Web Service 技術(shù)實(shí)現(xiàn)與系統(tǒng)客戶端或其他鐵路局集團(tuán)公司系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分發(fā)和提交。③應(yīng)用層。系統(tǒng)應(yīng)用層提供數(shù)據(jù)提報(bào)應(yīng)用、數(shù)據(jù)編輯應(yīng)用、數(shù)據(jù)模擬應(yīng)用、數(shù)據(jù)發(fā)布應(yīng)用及其他應(yīng)用等應(yīng)用服務(wù)。

（3）技術(shù)架構(gòu)。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)的技術(shù)架構(gòu)采用 B/S 與 C/S 混合的 3 層數(shù)據(jù)架構(gòu)。其中 J2EE 應(yīng)用服務(wù)器、外部服務(wù)系統(tǒng)采用 B/S 架構(gòu)，便于系統(tǒng)功能的統(tǒng)一及用戶業(yè)務(wù)工作的相互協(xié)作；應(yīng)用程序、數(shù)據(jù)采集服務(wù)采用 C/S 架構(gòu)，提高系統(tǒng)使用的便捷性和應(yīng)用響應(yīng)敏捷性[7]。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)如圖 3 所示。

2.2 技術(shù)手段

圖 1 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖Fig.1 LKJ basic data management and inspection system network architecture diagram

圖 2 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)邏輯架構(gòu)圖Fig.2 LKJ basic data management and inspection system logic architecture diagram

圖 3 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)圖Fig.3 LKJ basic data management and inspection system technical architecture diagram

LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)采用目前廣泛使用的工作流技術(shù)將 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)管理與 LKJ 數(shù)據(jù)文件編制、檢驗(yàn)工作各環(huán)節(jié)進(jìn)行流程化設(shè)計(jì)，引入數(shù)據(jù)約束和引用機(jī)制確保數(shù)據(jù)源的唯一性，并達(dá)到多部門協(xié)同作業(yè)的功能。通過利用消息實(shí)時(shí)推送，保證任務(wù)完成的時(shí)效性，通過電子簽名、電子印章應(yīng)用實(shí)現(xiàn)無紙化辦公。采用虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用，集成高效的 LKJ 模擬檢驗(yàn)平臺(tái)，提升驗(yàn)證 LKJ數(shù)據(jù)文件的準(zhǔn)確性。

（1）任務(wù)流程設(shè)計(jì)。流程引擎采用當(dāng)前 Alfresco 公司開源工作流產(chǎn)品 Activiti5。通過任務(wù)流程設(shè)計(jì)，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)由用戶自定義生成的各類任務(wù)流程，如 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)任務(wù)流程，LKJ 數(shù)據(jù)輔助編制任務(wù)流程[6]。

（2）數(shù)據(jù)約束與引用機(jī)制。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表在提交時(shí)進(jìn)行表內(nèi)邏輯檢查和與其他關(guān)聯(lián)表之間的邏輯檢查，提高 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，如工務(wù)道岔撤岔號(hào)為12，填寫限速 30 km/h，提交表單時(shí)系統(tǒng)提醒限速應(yīng)為45 km/h 等。使用者可引用系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)或正在提報(bào)的過程數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)，數(shù)據(jù)提交后，保留引用的數(shù)據(jù)信息，一旦引用數(shù)據(jù)變動(dòng)，系統(tǒng)通過消息管理對(duì)引用數(shù)據(jù)者進(jìn)行提醒，達(dá)到協(xié)調(diào)工作的目的。

（3）消息實(shí)時(shí)推送。基于 AJAX 框架，采用 JSON技術(shù)，實(shí)現(xiàn)消息的實(shí)時(shí)推送。消息實(shí)時(shí)推送能實(shí)現(xiàn)對(duì)任務(wù)進(jìn)行催辦，提醒用戶及時(shí)完成工作任務(wù)，盡量減少工作遺漏，如在任務(wù)流轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)引用信息、角色授權(quán)時(shí)，對(duì)任務(wù)執(zhí)行人進(jìn)行消息推送。

（4）電子簽名、電子印章應(yīng)用[8]。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)、匯集和 LKJ 數(shù)據(jù)文件編制等業(yè)務(wù)辦理過程中，涉及大量的文檔審核、批準(zhǔn)操作，利用簽名板采集簽名信息完成檢查確認(rèn)人的簽字，采用電子印章實(shí)現(xiàn)加蓋公章，各流程節(jié)點(diǎn)流轉(zhuǎn)過程無需打印紙質(zhì)文檔，流程結(jié)束后可以自動(dòng)生成電子文檔。

（5）虛擬儀器技術(shù)應(yīng)用。引進(jìn)信號(hào)仿真主機(jī)設(shè)備和試制信號(hào)調(diào)理箱，通過配套軟件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)LKJ 模擬檢驗(yàn)用的 LKJ2000 型監(jiān)控裝置、LKJ2000測試儀、LKJ 專用 IC 卡及讀卡器、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存器等設(shè)備集成。由信號(hào)仿真主機(jī)設(shè)備控制開關(guān)量輸入輸出、模擬量輸出，提供高速 DMA 接口、串行接口、雙通道 LVDS 圖形采集[9-10]。

2.3 功能設(shè)計(jì)

LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)由軟件系統(tǒng)和硬件平臺(tái)組成。軟件系統(tǒng)由 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)、輔助編制子系統(tǒng)、LKJ 數(shù)據(jù)發(fā)布子系統(tǒng)、流程管理子系統(tǒng)、LKJ 數(shù)據(jù)模擬檢驗(yàn)子系統(tǒng)組成；硬件平臺(tái)由一體化 LKJ 模擬檢驗(yàn)平臺(tái)組成。LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)如圖 4 所示。

LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)利用流程引擎打造業(yè)務(wù)流程再造，使用業(yè)務(wù)流程引導(dǎo)、驅(qū)動(dòng)工作流。將 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)管理與 LKJ 數(shù)據(jù)文件編制、檢驗(yàn)工作各環(huán)節(jié)進(jìn)行流程化設(shè)計(jì)，引入數(shù)據(jù)約束和引用機(jī)制確保數(shù)據(jù)源的唯一性，多部門協(xié)同作業(yè)。從而達(dá)到規(guī)范數(shù)據(jù)提報(bào)、編制和檢驗(yàn)作業(yè)過程，共享作業(yè)過程和歷史數(shù)據(jù)提高數(shù)據(jù)提報(bào)、編制、檢驗(yàn)效率及質(zhì)量。

另外，通過利用信號(hào)仿真和信號(hào)調(diào)理技術(shù)實(shí)現(xiàn)LKJ 車載數(shù)據(jù)文件的自動(dòng)化模擬檢驗(yàn)，將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)庫，為各種驗(yàn)證手段提供數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換裝 LKJ 車載數(shù)據(jù)文件、LKJ 檢驗(yàn)過程自動(dòng)控制、模擬檢驗(yàn)記錄文件自動(dòng)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，對(duì) LKJ 屏顯進(jìn)行視頻截屏采集比對(duì)檢驗(yàn)。LKJ 模擬檢驗(yàn)平臺(tái)示意圖如圖 5 所示。

3 結(jié)束語

圖 4 LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理及檢驗(yàn)系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)Fig.4 LKJ basic data management and inspection system function design diagram

圖 5 LKJ 模擬檢驗(yàn)平臺(tái)示意圖Fig.5 Schematic diagram of LKJ simulated test platform

LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和檢驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過采用業(yè)務(wù)流程管控技術(shù)實(shí)現(xiàn) LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和檢驗(yàn)過程流程化、規(guī)范化管理；通過數(shù)據(jù)源引用約束和協(xié)同工作機(jī)制設(shè)計(jì)，提升基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提報(bào)準(zhǔn)確性和多部門協(xié)同工作效率；利用電子簽名、電子印章應(yīng)用功能，規(guī)范流程進(jìn)程；通過虛擬儀器應(yīng)用和設(shè)備一體化集成設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn) LKJ 數(shù)據(jù)文件自動(dòng)換裝、檢驗(yàn)和運(yùn)行記錄文件自動(dòng)轉(zhuǎn)儲(chǔ)，提升工作效率和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；通過數(shù)據(jù)接口設(shè)計(jì)，初步實(shí)現(xiàn)對(duì) LKJ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件進(jìn)行自動(dòng)編制；利用高效的輔助編制工具，對(duì) LKJ 數(shù)據(jù)修改提供指導(dǎo)方法、范圍分析和多重復(fù)核手段，降低生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為 LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理和檢驗(yàn)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。

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