史永樂

（中國鐵路廣州局集團有限公司 信息技術(shù)所，廣州 510088）

隨著國民經(jīng)濟的不斷轉(zhuǎn)型，在當前和今后的社會物流運輸中，傳統(tǒng)意義上的大宗物資占比會逐步縮小，與此同時，與人民群眾關(guān)系密切的生活用品運輸需求會逐年遞增。這類貨物存在附加值高、運輸時效高的特點，同時，客戶對于在途貨物位置的追蹤意愿非常強烈。在途貨物追蹤技術(shù)不僅使得收發(fā)貨雙方可以在整個供應(yīng)鏈條任意節(jié)點實時監(jiān)控貨物狀態(tài)，還可以提高運輸效率，降低貨物損盜的風險[1]。中國鐵路目前為客戶提供的基于車號自動識別系統(tǒng)（ATIS）大節(jié)點的追蹤方式只能提供貨物大致的位置信息，不能完全滿足客戶需求[2]。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)作為我國自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導航系統(tǒng)，近年來發(fā)展非常迅猛，已經(jīng)應(yīng)用于國民經(jīng)濟多個行業(yè)[3]。中國鐵路總公司在2014年和2015年分別組織綜合檢測列車在部分線路上進行了北斗系統(tǒng)車載實驗，從實驗結(jié)果來看，兩次實驗過程中北斗可用衛(wèi)星數(shù)更多，設(shè)備重定位時間更快，動車組運行軌跡與實際線路吻合度更高。本文將北斗衛(wèi)星導航技術(shù)與鐵路既有的相關(guān)信息系統(tǒng)相結(jié)合，提出總體架構(gòu)并設(shè)計相關(guān)接口，為實現(xiàn)更高精度的鐵路貨物追蹤提供技術(shù)借鑒。

1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)簡介

北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)是由多種現(xiàn)代高科技融合而成的系統(tǒng)，由空間段、地面段和用戶段3部分組成，其示意圖，如圖1所示。北斗系統(tǒng)具有覆蓋我國全部國土及周邊區(qū)域、定位、授時精度能滿足導航定位需要、具備雙向短報文通信功能等特點，同時具有定位與通信功能、覆蓋范圍大、混合星座定位、兼容性更強、自主控制安全保密等優(yōu)勢[4]。

圖1 北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)示意圖

北斗的建設(shè)目標是今后每年發(fā)射4～5顆北斗衛(wèi)星，至2020年實現(xiàn)北斗全球衛(wèi)星星座的組網(wǎng)，為北斗在行業(yè)、全球應(yīng)用提供更好信號覆蓋服務(wù)[4]。目前北斗的定位精度已達到米級。北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)與GPS等國外其他衛(wèi)星定位系統(tǒng)相比，具有以下優(yōu)勢[5]：

（1）安全性高；（2）三頻信號；（3）短報文通信服務(wù)[6]。

2 基于北斗衛(wèi)星導航的鐵路貨物追蹤系統(tǒng)設(shè)計方案

2.1 總體思路

基于北斗的鐵路貨物追蹤系統(tǒng)是一個復雜的信息系統(tǒng)，主要應(yīng)用的技術(shù)包括北斗衛(wèi)星定位技術(shù)、地理信息平臺技術(shù)及軟件開發(fā)技術(shù)、與既有信息系統(tǒng)的集成技術(shù)等。由于衛(wèi)星定位終端屬于精密儀器，且是有源設(shè)備，需要外接電源，因此只能放置于機車內(nèi)，由機車提供電力，北斗監(jiān)控中心監(jiān)控的結(jié)果是機車的位置。為了實現(xiàn)貨物追蹤或定位，必須將機車和貨物關(guān)聯(lián)起來?；蛘哒f，必須從貨物著手，通過信息系統(tǒng)，查詢到牽引該批貨物的機車，然后通過北斗系統(tǒng)查詢機車位置，從而實現(xiàn)貨物追蹤[7]。

2.2 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)的目標是在統(tǒng)一的技術(shù)平臺上，構(gòu)建一個在界面、功能、數(shù)據(jù)和流程等各個層次上高度統(tǒng)一、有機集成的系統(tǒng)。在“統(tǒng)一平臺”的應(yīng)用架構(gòu)思路指導下，充分挖掘SOA理念和技術(shù)松耦合的架構(gòu)方法，采用業(yè)界主流的分層分類設(shè)計模式，形成系統(tǒng)的總體架構(gòu)。系統(tǒng)總體架構(gòu)分為感知層、用戶層、應(yīng)用層和接口層，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)總體架構(gòu)

2.3 系統(tǒng)功能

系統(tǒng)功能主要是根據(jù)用戶輸入的貨車車號查詢車輛位置。用戶輸入車號后，系統(tǒng)需要分別調(diào)用確報系統(tǒng)、調(diào)度系統(tǒng)、北斗監(jiān)控中心系統(tǒng)接口，獲取車輛的經(jīng)緯度信息，之后調(diào)用地理信息平臺接口，將經(jīng)緯度信息在地圖上顯示。為了保障用戶查詢的車輛是本人發(fā)貨或收貨的車輛，系統(tǒng)需要增加到站校驗。只有輸入正確的到站后系統(tǒng)才會進行查詢，否則就返回，發(fā)出“到站不匹配”提示信息。

2.4 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程，如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程

具體流程是：

（1）客戶輸入車號后，系統(tǒng)調(diào)用確報查詢的Web Service接口，根據(jù)傳入的車號參數(shù)，查詢出列車運行車次。由于鐵路運輸組織的特點，大部分車輛在到達終點前都需要多次編組，該接口按時間順序查詢出該車號所在的所有編組車次。

（2）如果確報接口查詢成功，根據(jù)確報接口返回的車次列表，調(diào)用調(diào)度系統(tǒng)的Web Service接口，根據(jù)傳入的車次參數(shù)，依次查詢該車次經(jīng)過的車站及具體時間，以及該車次的牽引機車號。

（3）如果調(diào)度接口查詢成功，就可以獲得該車次當前所在的區(qū)間，同時可以獲得與該批貨物關(guān)聯(lián)的機車號。

（4）從北斗定位系統(tǒng)中獲取機車的位置信息在鐵路地理信息平臺上顯示出來即是貨物的位置。如果北斗系統(tǒng)定位機車失敗，則可以在地圖上顯示（3）的結(jié)果作為貨物位置。

2.5 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

車載終端通過自帶移動通信模塊使用GPRS網(wǎng)絡(luò)將當前位置信息傳送至互聯(lián)網(wǎng)中北斗數(shù)據(jù)接收服務(wù)器，北斗數(shù)據(jù)接收服務(wù)器通過網(wǎng)絡(luò)安全平臺將數(shù)據(jù)匯總到鐵路內(nèi)部網(wǎng)北斗監(jiān)控中心?？蛻羰褂没ヂ?lián)網(wǎng)設(shè)備（電腦或手機）訪問查詢服務(wù)器，查詢服務(wù)器將車號信息通過網(wǎng)絡(luò)安全平臺傳入鐵路內(nèi)部網(wǎng)進行查詢。在鐵路內(nèi)部網(wǎng)，查詢系統(tǒng)調(diào)用確報系統(tǒng)接口、調(diào)度系統(tǒng)接口、北斗監(jiān)控中心系統(tǒng)接口和地理信息平臺接口，最后將查詢結(jié)果通過網(wǎng)絡(luò)安全平臺傳回互聯(lián)網(wǎng)給用戶。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖4所示。

2.6 系統(tǒng)接口

2.6.1 確報查詢Web Service接口

該接口的方法名稱及參數(shù)如下：

public MessageResult getCcFromCh(String title,String jsonParam)

該接口主要根據(jù)用戶傳入的包含車號、發(fā)站、到站、收貨人等信息的json串jsonParam，到確報系統(tǒng)中查詢運行車次，同時查詢該車號的發(fā)貨人、收貨人、始發(fā)站、終到站與用戶給出的信息是否一致。如果一致且該車號在鐵路局管內(nèi)，則正常返回車次信息；如果不一致，則提示客戶“到站不匹配”；如果該車號不在鐵路局管內(nèi)，則提示“該車號已不在廣州局管內(nèi)”。如果該車號被多次編組將產(chǎn)生多個車次，系統(tǒng)將按照時間倒排序返回車次列表用于顯示軌跡[8]。

圖4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.6.2 調(diào)度查詢Web Service接口

該接口的方法名稱及參數(shù)如下：

public MessageResult getTimeFromCc(String title, String jsonParam)

該接口主要根據(jù)用戶傳入的包含車次、編組站、發(fā)報站、發(fā)車時間信息的json串jsonParam，到調(diào)度系統(tǒng)中查詢該車次的報點位置及牽引機車號碼。實際數(shù)據(jù)中存在同一發(fā)報站多次發(fā)報的情況，處理時針對這一情況，只取最后一個車次進行查詢。另外同一車次經(jīng)過多個調(diào)度臺時，需進行集合查詢保證該車次的軌跡完整。如果查詢成功則正常返回結(jié)果，否則返回提示信息。

2.6.3 鐵路北斗監(jiān)控中心Web Service接口

該接口的方法名稱及參數(shù)如下：

public MessageResult getPositionFromBD (String title, String jsonParam)

該接口主要根據(jù)用戶傳入的包含機車號碼信息的json串jsonParam，到北斗監(jiān)控中心系統(tǒng)中查詢該機車的經(jīng)緯度坐標。實際應(yīng)用中需保證北斗終端機狀態(tài)良好，這樣除機車進入隧道外，都能獲得機車位置信息。如果查詢成功則返回機車經(jīng)緯度坐標，否則返回錯誤提示信息。

2.6.4 鐵路地理信息平臺接口

在地圖上定位時，需將定位參數(shù)（經(jīng)緯度坐標或車站標準中文名稱）通過JavaScript提供的方法傳入遠程地理信息平臺，系統(tǒng)處理完成后返回結(jié)果在地圖上標示。

查詢定位方法名稱及參數(shù)如下：

searchNode(param)；

參數(shù)param可以是經(jīng)緯度坐標，也可以使具體的車站名。如果是車站名，平臺將轉(zhuǎn)換為具體坐標，最終在地圖上進行定位顯示。

3 系統(tǒng)應(yīng)用效果

輸入車號“4826843”和到站“大朗”后系統(tǒng)顯示該車號的車型是“C64”，發(fā)站是“姚家洲”，到站是“大朗”，貨物名稱是“螺紋鋼”，收貨人是“廣東廣物物流有限公司白云分公司”。系統(tǒng)定位在了“河頭”站和“英德”站之間，這是調(diào)用北斗系統(tǒng)接口查詢機車號碼“6093”后系統(tǒng)返回的經(jīng)緯度坐標，在鐵路地理信息平臺上的準確標示，該結(jié)果表明系統(tǒng)可以提供貨物的精確位置顯示。

4 結(jié)束語

實現(xiàn)高精度的貨物追蹤，是提高鐵路貨運服務(wù)質(zhì)量的重要保障。本文通過研究既有的列車確報系統(tǒng)、列車調(diào)度系統(tǒng)（TDMS）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)之間的邏輯關(guān)系，并根據(jù)北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在動車組定位中的應(yīng)用實驗，提出了基于北斗衛(wèi)星導航的鐵路貨物追蹤的總體思路、系統(tǒng)架構(gòu)和接口方案，最終實現(xiàn)了鐵路貨物的精確追蹤，對北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)在鐵路的應(yīng)用具有一定的參考價值。由于客觀條件所限，暫時無法在機車上進行北斗系統(tǒng)定位實驗，因此，最終的結(jié)果與實驗的結(jié)果可能會存在偏差，還需通過進一步實驗加以驗證。