曹亞輝，王亞飛

（卡斯柯信號(hào)有限公司，上海 200071）

1 概述

隨著TDCS/CTC 系統(tǒng)在全路的大規(guī)模使用，車(chē)站用戶從實(shí)際工作需要出發(fā)，提出越來(lái)越多對(duì)行車(chē)日志、速報(bào)、站存車(chē)、報(bào)警、調(diào)度命令及事件數(shù)據(jù)的查詢需求?，F(xiàn)有的車(chē)站終端程序滿足了生產(chǎn)需求，但無(wú)法滿足查詢需求，為應(yīng)對(duì)車(chē)站用戶的需求，考慮利用現(xiàn)有的系統(tǒng)架構(gòu)，在不影響在用系統(tǒng)功能的前提下，設(shè)計(jì)一套實(shí)用的車(chē)站數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)。

目前路局在用的TDCS/CTC 生產(chǎn)系統(tǒng)整體架構(gòu)如圖1 所示。

從圖1 中可以看到，目前TDCS/CTC 系統(tǒng)分為中心和車(chē)站兩大部分，各服務(wù)器及車(chē)站終端間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)相連，車(chē)站系統(tǒng)連接通信前置機(jī)服務(wù)器，通過(guò)通信前置機(jī)與中心系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，車(chē)站現(xiàn)在只有LiRC 和車(chē)務(wù)終端軟件，沒(méi)有數(shù)據(jù)查詢終端，而且生產(chǎn)數(shù)據(jù)都存儲(chǔ)在中心數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器中。所以要滿足車(chē)站查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)的需求，又不影響現(xiàn)有軟件架構(gòu)和功能，就要解決3 個(gè)問(wèn)題：數(shù)據(jù)源的問(wèn)題；查詢端的問(wèn)題；查詢端與數(shù)據(jù)源交互的問(wèn)題。

圖1 TDCS/CTC生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.1 Basic structure diagram of TDCS/CTC production system

2 方案選擇

對(duì)于數(shù)據(jù)源的問(wèn)題，必須要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；對(duì)于查詢端的問(wèn)題，必須要不影響現(xiàn)有LiRC和車(chē)務(wù)終端軟件的正常使用，而且方便車(chē)站用戶使用；查詢端與數(shù)據(jù)源交互的問(wèn)題，必須要不影響現(xiàn)有軟件架構(gòu)，即不經(jīng)過(guò)通信前置機(jī)服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

基于以上分析，車(chē)站查詢數(shù)據(jù)需求可以通過(guò)以下兩種方案實(shí)現(xiàn)。

1）在車(chē)站部署數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)查詢端軟件，部署在車(chē)站，開(kāi)發(fā)后臺(tái)服務(wù)，訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，響應(yīng)查詢端的請(qǐng)求，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)查詢端與數(shù)據(jù)源的直接交互。

2）利用中心系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)源，開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)查詢端軟件，部署在車(chē)站，開(kāi)發(fā)后臺(tái)服務(wù)，訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，響應(yīng)查詢端的請(qǐng)求，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接實(shí)現(xiàn)查詢端與數(shù)據(jù)源的直接交互。

兩種方案的核心區(qū)別是，是否利用既有中心數(shù)據(jù)源。

對(duì)于車(chē)站部署數(shù)據(jù)源的方案，存在以下缺點(diǎn)：部署成本高，每個(gè)車(chē)站都要單獨(dú)部署數(shù)據(jù)源；要求車(chē)站人員對(duì)數(shù)據(jù)源有較高的維護(hù)水平；需要修改軟件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的入庫(kù)，而且不便于功能擴(kuò)展。

結(jié)合TDCS/CTC 生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)際情況，用戶要求車(chē)站生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢方案要部署靈活，使用方便，維護(hù)簡(jiǎn)單，且不影響現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)及功能，這都是車(chē)站部署數(shù)據(jù)源方案實(shí)現(xiàn)不了的，因此只能采用利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)源的方案。

利用現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)源的方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1）部署成本低

本方案使用現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)源，不用考慮新增數(shù)據(jù)源，而且現(xiàn)有數(shù)據(jù)庫(kù)中已經(jīng)包含所有需要的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，不用考慮修改軟件實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的入庫(kù)問(wèn)題，降低了方案的復(fù)雜性，使得部署成本非常低廉。

2）對(duì)維護(hù)人員要求低

本方案的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器位于中心機(jī)房，所有車(chē)站可以共用，不會(huì)增加中心和車(chē)站維護(hù)工作量，且方案執(zhí)行過(guò)程易于理解，維護(hù)簡(jiǎn)單。

3）部署靈活

本方案只用開(kāi)發(fā)數(shù)據(jù)查詢端軟件，部署在車(chē)站，開(kāi)發(fā)后臺(tái)服務(wù)，訪問(wèn)數(shù)據(jù)源，響應(yīng)查詢端的請(qǐng)求。車(chē)站查詢終端增加，只用多部署查詢端軟件即可。車(chē)站需求增加，只用修改新增的查詢端軟件和后臺(tái)服務(wù)即可，不需要修改現(xiàn)有軟件架構(gòu)和功能，部署靈活性比較高。

3 設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

3.1 方案設(shè)計(jì)

基于成本和靈活性的考慮，本文選擇利用現(xiàn)有TDCS/CTC 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器作為數(shù)據(jù)源，實(shí)現(xiàn)車(chē)站用戶的生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢需求，整體方案架構(gòu)如圖2所示。

圖2 增加查詢功能后TDCS/CTC生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖Fig.2 Basic structure diagram of TDCS/CTC production system after adding query function

對(duì)比圖1、2 的系統(tǒng)架構(gòu)，增加數(shù)據(jù)查詢功能后，增加響應(yīng)查詢的后臺(tái)服務(wù)軟件，可以新加設(shè)備，也可以部署在現(xiàn)有應(yīng)用服務(wù)器中。在車(chē)站設(shè)備中增加查詢端軟件，并未改變現(xiàn)有軟件架構(gòu)及功能。這樣不僅實(shí)現(xiàn)車(chē)站用戶查詢行車(chē)日志、速報(bào)、站存車(chē)、報(bào)警、調(diào)度命令及事件數(shù)據(jù)的需求。即使日后車(chē)站用戶需要查詢更多的信息，包括以后生產(chǎn)系統(tǒng)擴(kuò)展新業(yè)務(wù)的信息，都可以通過(guò)該方式簡(jiǎn)單修改后臺(tái)服務(wù)軟件和查詢端軟件實(shí)現(xiàn)。

考慮到車(chē)站用戶查詢需求差異性，查詢端提供的查詢功能可以通過(guò)配置文件靈活配置。

3.2 實(shí)現(xiàn)過(guò)程

方案的實(shí)現(xiàn)過(guò)程如圖3 所示。

圖3 實(shí)現(xiàn)過(guò)程圖Fig.3 Realization process diagram

其中，車(chē)站查詢端，根據(jù)用戶在界面中輸入的查詢條件，生成查詢請(qǐng)求，然后同后臺(tái)服務(wù)建立Web Service 通信，向后臺(tái)服務(wù)發(fā)送查詢請(qǐng)求，后臺(tái)服務(wù)收到查詢請(qǐng)求，根據(jù)查詢條件從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取相應(yīng)數(shù)據(jù)，再發(fā)送給查詢端，查詢端接收到數(shù)據(jù)，在界面中進(jìn)行展示。整個(gè)過(guò)程由查詢端發(fā)起，順序進(jìn)行。

方案的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)包括以下幾點(diǎn)。

1）配置靈活簡(jiǎn)易性的保證

車(chē)站用戶查詢需求多樣，因此方案通過(guò)靈活配置滿足車(chē)站用戶的個(gè)性需求，另外從維護(hù)角度考慮，車(chē)站配置要盡可能少，因此方案通過(guò)將公用配置放置于后臺(tái)服務(wù)端的方式，車(chē)站查詢端啟動(dòng)時(shí)，從后臺(tái)服務(wù)獲取公用配置，減輕了車(chē)站查詢端配置工作量。而且后臺(tái)服務(wù)收到查詢端的請(qǐng)求，才會(huì)讀取公用配置，即使公用配置有變化，可以直接修改，不用重啟后臺(tái)服務(wù)，減輕了對(duì)正常使用的影響。

2）查詢反饋時(shí)效性的保證

車(chē)站查詢端發(fā)起查詢請(qǐng)求后，如果網(wǎng)絡(luò)條件不好，或者查詢結(jié)果比較多，接收很慢，如果不做考慮，會(huì)造成界面卡頓，影響使用效果。因此方案通過(guò)設(shè)置超時(shí)參數(shù)的方式，卡控反饋的時(shí)效性，對(duì)于超時(shí)未收到查詢結(jié)果的情況，會(huì)提醒用戶重新發(fā)起請(qǐng)求。

3）查詢結(jié)果傳輸準(zhǔn)確性的保證

車(chē)站查詢端發(fā)起查詢請(qǐng)求后，如果協(xié)議設(shè)計(jì)不好，在網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量不好，或者查詢結(jié)果較多的情況下，可能會(huì)導(dǎo)致查詢結(jié)果在傳輸過(guò)程中部分丟掉或異常。因此方案在設(shè)計(jì)通信協(xié)議時(shí)，通過(guò)將所有查詢結(jié)果放入一條消息中，且在查詢結(jié)果消息頭上包含結(jié)果條數(shù)的方式，在查詢端進(jìn)行結(jié)果校驗(yàn)，對(duì)于不完整的消息直接丟棄，避免傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)異常造成的結(jié)果不準(zhǔn)確。

4）通信連接質(zhì)量的保證

由于TDCS/CTC 系統(tǒng)現(xiàn)在普遍采用雙網(wǎng)，因此查詢端發(fā)送Web Service 連接時(shí)，如果一路網(wǎng)絡(luò)有問(wèn)題，要能夠切換使用另一路網(wǎng)絡(luò)。否則會(huì)導(dǎo)致無(wú)法完成連接。方案在設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了這種情況，查詢端程序可以配置雙網(wǎng)，在網(wǎng)絡(luò)通信不好的情況下，可以自動(dòng)切換網(wǎng)絡(luò)，保證功能的正常使用。

3.3 關(guān)鍵技術(shù)

1）Web Service 通信技術(shù)

為了不影響在用軟件的功能及架構(gòu)，且實(shí)現(xiàn)功能獨(dú)立，因此不能采用現(xiàn)有的連接結(jié)構(gòu)，即連接通信前置機(jī)，通過(guò)通信前置機(jī)與中心后臺(tái)服務(wù)通信，必須采用另一種簡(jiǎn)單獨(dú)立的技術(shù)，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料，并結(jié)合易用性、可維護(hù)性的需求，本方案選擇Web Service 通信技術(shù)，后臺(tái)服務(wù)只用開(kāi)放Web Service 查詢服務(wù)，車(chē)站查詢終端可直接通過(guò)后臺(tái)服務(wù)的ip 和端口與之進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。使用Web Service 技術(shù)，車(chē)站查詢端與后臺(tái)服務(wù)不需要維持常連接，發(fā)送查詢請(qǐng)求時(shí)，才會(huì)建立連接，這樣大大減輕對(duì)現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信的影響，且數(shù)據(jù)交互采用XML 格式，擴(kuò)展簡(jiǎn)單，使用靈活，保證了方案的可行性。

2）Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)

由于TDCS/CTC 系統(tǒng)采用Oracle 數(shù)據(jù)庫(kù)，因此在后臺(tái)服務(wù)中采用Oracle API 直接方位數(shù)據(jù)庫(kù)并獲取數(shù)據(jù)。Oracle 自帶的API 使用廣泛，查詢速度快，簡(jiǎn)單且可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，保證方案的可行性。

3）QT 界面開(kāi)發(fā)技術(shù)

由于車(chē)站查詢端程序要跟用戶進(jìn)行交互，因此需要設(shè)計(jì)友好的人機(jī)界面，車(chē)務(wù)終端原有MFC 界面不夠友好美觀，且技術(shù)陳舊。在查閱資料的基礎(chǔ)上，方案選擇QT 界面開(kāi)發(fā)技術(shù)，利用QT 界面美觀友好，且開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單，易于維護(hù)的特點(diǎn)，滿足車(chē)站用戶的需求，提高方案的可用性。

4）多用戶并發(fā)訪問(wèn)技術(shù)

為響應(yīng)多用戶同時(shí)查詢，后臺(tái)服務(wù)采用并發(fā)訪問(wèn)技術(shù)，當(dāng)查詢端發(fā)起查詢時(shí)，動(dòng)態(tài)的為每個(gè)查詢端單獨(dú)分配一個(gè)通信線程，處理查詢請(qǐng)求，查詢結(jié)束，釋放資源?？筛鶕?jù)硬件資源配置后臺(tái)服務(wù)能分配的最大通信線程數(shù)。

4 總結(jié)

本文設(shè)計(jì)方案易于實(shí)現(xiàn)且簡(jiǎn)單靈活，在既有硬件條件及軟件架構(gòu)和功能不變的前提下，開(kāi)發(fā)后臺(tái)服務(wù)和車(chē)站查詢端程序，實(shí)現(xiàn)車(chē)站用戶對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的查詢需求，降低了接管單位運(yùn)營(yíng)成本和運(yùn)維復(fù)雜性，提高了方案的可用性和易用性。

目前該數(shù)據(jù)查詢方案已在多個(gè)鐵路集團(tuán)公司TDCS/CTC 生產(chǎn)系統(tǒng)中運(yùn)用實(shí)現(xiàn)，包括廣鐵集團(tuán)有限公司（車(chē)站查詢行車(chē)日志、調(diào)度命令和報(bào)警數(shù)據(jù)），濟(jì)南局集團(tuán)有限公司（車(chē)站查詢調(diào)度命令和報(bào)警數(shù)據(jù)）等，至今運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)方案的設(shè)計(jì)目標(biāo)，滿足了車(chē)站用戶對(duì)查詢生產(chǎn)數(shù)據(jù)的需求，提高了系統(tǒng)的可用性，同時(shí)對(duì)其他系統(tǒng)中的類(lèi)似需求也有一定的參考價(jià)值。