張松林，王 佳

(通號(hào)通信信息集團(tuán)有限公司，北京 100070)

1 概述

當(dāng)前鐵路運(yùn)輸管理模式中，與客運(yùn)組織緊密相關(guān)的旅客服務(wù)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)等單獨(dú)運(yùn)行，彼此相互獨(dú)立，缺乏信息交換和共享機(jī)制，業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)困難。為充分挖掘利用各平臺(tái)數(shù)據(jù)，并將與組織調(diào)度相關(guān)的信息簡(jiǎn)單明了展示，車(chē)務(wù)可視化系統(tǒng)充分利用三維仿真及虛擬現(xiàn)實(shí)等新技術(shù)，整合既有信息系統(tǒng)，構(gòu)建一體化、智能化信息平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)新技術(shù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用的深度融合，既能方便顯示業(yè)務(wù)運(yùn)行狀態(tài)，也能更形象地展示鐵路建設(shè)及管理成果。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的原則是在保持先進(jìn)和科學(xué)性的前提下，使用成熟穩(wěn)定的技術(shù)，安全可靠地應(yīng)用各種數(shù)據(jù)，能夠比較經(jīng)濟(jì)地呈現(xiàn)多樣性的內(nèi)容，同時(shí)保持系統(tǒng)的兼容開(kāi)放。

系統(tǒng)由控制設(shè)備、接口設(shè)備、展示設(shè)備及軟件組成?？刂圃O(shè)備主要包括控制臺(tái)觸摸屏控制器、無(wú)線平板控制器等，接口設(shè)備主要包括接口服務(wù)器、防火墻等，展示設(shè)備主要包括大屏、燈光、音響等。

系統(tǒng)通過(guò)控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)全系統(tǒng)的統(tǒng)一控制、統(tǒng)一管理及統(tǒng)一規(guī)劃，通過(guò)展示設(shè)備全方位顯示各種信息，通過(guò)接口設(shè)備獲取相關(guān)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。

系統(tǒng)的硬件構(gòu)成如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件構(gòu)成Fig.1 Structure of system hardware

系統(tǒng)軟件分為6 大功能模塊，如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)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(nèi)的地理樣貌、重點(diǎn)車(chē)站、橋梁、隧道和防洪區(qū)段等，具備衛(wèi)星圖、二維平面圖與三維立體圖的展現(xiàn)方式，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)地理圖像的平移、縮放等功能，并能夠在三維圖像中實(shí)時(shí)標(biāo)注各類(lèi)動(dòng)態(tài)元素以及路網(wǎng)架構(gòu)的設(shè)備設(shè)施，如：鐵路車(chē)輛、運(yùn)行線路、重要站點(diǎn)布局等。

當(dāng)全域視角層面進(jìn)行互動(dòng)操作時(shí)，數(shù)據(jù)層能展現(xiàn)安全運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)記錄、路網(wǎng)各項(xiàng)業(yè)務(wù)態(tài)勢(shì)模塊、車(chē)輛總運(yùn)營(yíng)里程與路網(wǎng)運(yùn)營(yíng)報(bào)警系統(tǒng)模塊等。

2）三維場(chǎng)景展示模塊

模塊能進(jìn)行車(chē)站區(qū)域的三維場(chǎng)景搭建，包括車(chē)站運(yùn)營(yíng)樓體、周邊簡(jiǎn)模建筑、車(chē)站進(jìn)出路軌及基本配套設(shè)備、車(chē)站站臺(tái)及基本配套設(shè)施、臨時(shí)?？寇?chē)輛等場(chǎng)景元素。每個(gè)車(chē)站區(qū)域的三維場(chǎng)景，均可以進(jìn)行360°橫向的旋轉(zhuǎn)控制。

當(dāng)觀看某個(gè)車(chē)站三維場(chǎng)景狀態(tài)時(shí)，數(shù)據(jù)層顯示內(nèi)容會(huì)跟進(jìn)變化成該車(chē)站的相關(guān)數(shù)據(jù)信息模塊，如：安全運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、貨運(yùn)吞吐量、客運(yùn)人流量、人員編制及服務(wù)項(xiàng)目等類(lèi)別的多媒體信息。

3）人機(jī)交互模塊

在軟件架構(gòu)空間內(nèi)，進(jìn)行一對(duì)多元的指令輸出程序框架開(kāi)發(fā)，并進(jìn)行指令運(yùn)行間的系統(tǒng)優(yōu)化處理，使程序各層級(jí)間響應(yīng)邏輯順暢、精確。

4）數(shù)據(jù)展示模塊

模塊能將部分?jǐn)?shù)據(jù)表現(xiàn)為實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性質(zhì)，比如：安全運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)、各業(yè)務(wù)態(tài)勢(shì)模塊等。數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)表現(xiàn)會(huì)根據(jù)某項(xiàng)三維場(chǎng)景互動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)變化顯示。

5）媒體展示模塊

模塊能進(jìn)行圖文形式的多媒體內(nèi)容加載以及外部監(jiān)控視頻集成展示。

6）接口軟件模塊

通過(guò)接口軟件模塊能調(diào)動(dòng)相關(guān)信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成適用格式后加載到系統(tǒng)中。

系統(tǒng)中各個(gè)功能子系統(tǒng)都具備開(kāi)放的協(xié)議接口，可通過(guò)與其他子系統(tǒng)的集成進(jìn)行協(xié)同工作、人機(jī)互動(dòng)，從而構(gòu)成一個(gè)完整的多維度空間展示體系。

3 數(shù)據(jù)接口

1）旅客服務(wù)系統(tǒng)接口方案

系統(tǒng)通過(guò)防火墻與旅服系統(tǒng)局中心平臺(tái)互聯(lián)，通過(guò)接口模塊使用動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)與旅客服務(wù)系統(tǒng)相連，通過(guò)系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)取局內(nèi)列車(chē)實(shí)時(shí)進(jìn)站情況等數(shù)據(jù)，查看局內(nèi)各車(chē)站及列車(chē)的實(shí)時(shí)到發(fā)情況。

2）綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)接口方案

利用接口服務(wù)器通過(guò)動(dòng)態(tài)庫(kù)形式獲取綜合視頻平臺(tái)的數(shù)據(jù)流，將需要展現(xiàn)的各車(chē)站站內(nèi)和線路上的實(shí)時(shí)視頻圖像轉(zhuǎn)換成適用的格式顯示。

3）調(diào)度指揮（CTC/TDCS）系統(tǒng)接口方案

通過(guò)專(zhuān)用接口接入CTC/TDCS 查詢(xún)子系統(tǒng)，同時(shí)具備高鐵和普鐵CTC/TDCS 調(diào)監(jiān)查詢(xún)功能，將列車(chē)到發(fā)、運(yùn)行圖等信息直接顯示。

4）辦公系統(tǒng)、通知公告系統(tǒng)接口方案

系統(tǒng)采用后臺(tái)人工錄入的方式，顯示宣傳信息，組織架構(gòu)、發(fā)展規(guī)劃、通知公告等信息。

5）預(yù)留系統(tǒng)接口方案

考慮到系統(tǒng)的擴(kuò)展性及可發(fā)展性，在軟件接口設(shè)計(jì)上預(yù)留其他系統(tǒng)，如客票發(fā)售和預(yù)訂系統(tǒng)（TRS）、應(yīng)急管控等的接口。同時(shí)該系統(tǒng)提供對(duì)外接口，能夠根據(jù)需要被其他系統(tǒng)調(diào)用和展示。

4 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)建成后，可通過(guò)終端電腦、手機(jī)APP 等多種方式訪問(wèn)，能夠?qū)崿F(xiàn)信息技術(shù)與業(yè)務(wù)應(yīng)用的深度融合。

在線路上漫游時(shí)，系統(tǒng)在三維地圖中展示列車(chē)的實(shí)時(shí)運(yùn)行位置，并可點(diǎn)擊列車(chē)查看列車(chē)的詳細(xì)信息，包括列車(chē)的編組情況、到發(fā)站點(diǎn)、到發(fā)時(shí)間、列車(chē)運(yùn)行正晚點(diǎn)等。點(diǎn)擊進(jìn)入線路運(yùn)行調(diào)度，可查看同一線路上各個(gè)列車(chē)的實(shí)時(shí)運(yùn)行位置、運(yùn)行狀態(tài)等信息。當(dāng)線路上實(shí)際位置具有視頻采集點(diǎn)時(shí)，系統(tǒng)在線路上的三維地圖中標(biāo)識(shí)相關(guān)攝像頭信息，用戶可點(diǎn)擊該攝像頭查看線路實(shí)時(shí)情況。

點(diǎn)擊線路上的車(chē)站，系統(tǒng)在三維地圖中展示該站列車(chē)的實(shí)時(shí)到發(fā)情況，并可點(diǎn)擊某列車(chē)次查看列車(chē)的詳細(xì)運(yùn)行信息，包括站內(nèi)到發(fā)序列，列車(chē)的到發(fā)站點(diǎn)、到發(fā)時(shí)間、列車(chē)運(yùn)行正晚點(diǎn)等信息。

在車(chē)站內(nèi)漫游時(shí)，在車(chē)站三維模型相應(yīng)位置顯示實(shí)時(shí)的旅服數(shù)據(jù)，無(wú)論是售票廳的余票及公告信息，進(jìn)出站口的到發(fā)及正晚點(diǎn)信息，還是檢票口的開(kāi)停檢信息，站臺(tái)引導(dǎo)信息等均與車(chē)站信息一致。當(dāng)站內(nèi)實(shí)際位置具有視頻采集點(diǎn)時(shí)，三維模型中標(biāo)識(shí)相關(guān)攝像頭信息，點(diǎn)擊該攝像頭即可查看站內(nèi)實(shí)時(shí)情況。

系統(tǒng)可以接入視頻分析系統(tǒng)，將獲得的越界行為、人群聚集、區(qū)域逆行等預(yù)警告警信息結(jié)合旅服系統(tǒng)中的到發(fā)及檢票時(shí)間，按照一定的客運(yùn)規(guī)則在三維模型中的對(duì)應(yīng)位置提示，同時(shí)根據(jù)需要能夠自動(dòng)彈出該區(qū)域的實(shí)時(shí)視頻圖形，輔助管理人員指揮和處理。

系統(tǒng)可以提供公網(wǎng)的對(duì)外接口，提供部分功能給旅客，旅客可以實(shí)時(shí)獲得所訂車(chē)票車(chē)次的正晚點(diǎn)信息，檢票口及?？空九_(tái)等信息，結(jié)合車(chē)站定位信息對(duì)旅客進(jìn)行路線規(guī)劃和導(dǎo)航，可以在手機(jī)上實(shí)現(xiàn)車(chē)站內(nèi)的虛擬現(xiàn)實(shí)導(dǎo)航。

5 建設(shè)難點(diǎn)

本系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)主要體現(xiàn)在三維地理數(shù)據(jù)展示、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)加載與多維呈現(xiàn)、跨平臺(tái)的多媒體人機(jī)互動(dòng)、高度集成的三維引擎、數(shù)據(jù)庫(kù)兼容性開(kāi)發(fā)與資源調(diào)取，與相關(guān)系統(tǒng)的接口，安全防護(hù)等方面。

1）三維建模

既有車(chē)站及周邊的建模工作量大，尤其是沒(méi)有建筑信息模型（BIM）、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）等電子數(shù)據(jù)的車(chē)站，需要深入車(chē)站各部位進(jìn)行測(cè)量統(tǒng)計(jì)，線路上的橋梁、涵洞等也需要采用實(shí)地測(cè)量和航拍等方式獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

2）接口文件

由于旅服系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、行車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)、客票系統(tǒng)等均由不同廠家提供，需要分別對(duì)接和調(diào)試。目前已經(jīng)能夠集成相關(guān)的控件，視頻監(jiān)控可以通過(guò)編碼器地址及IP 進(jìn)行訪問(wèn)，旅服顯示通過(guò)文件傳輸（FTP）服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的方式也能傳輸實(shí)時(shí)的圖像，暫時(shí)無(wú)法實(shí)現(xiàn)提前獲取并柔性組合數(shù)據(jù)的功能。

3）安全防護(hù)

在滿足需要的前提下，不得影響既有系統(tǒng)的正常工作。尤其是行車(chē)調(diào)度系統(tǒng)關(guān)系到列車(chē)的運(yùn)行安全和運(yùn)輸秩序，旅客服務(wù)系統(tǒng)也關(guān)系到客運(yùn)組織的正常有序。對(duì)于這些系統(tǒng)只是查詢(xún)輸入相關(guān)的數(shù)據(jù)流，通過(guò)配置網(wǎng)閘設(shè)備以及相關(guān)訪問(wèn)權(quán)限的控制來(lái)保護(hù)。

6 總結(jié)

車(chē)務(wù)可視化系統(tǒng)目前已經(jīng)成功接入了旅客服務(wù)系統(tǒng)、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、CIC 復(fù)視查詢(xún)、視頻分析等系統(tǒng)，下一步可進(jìn)一步集成TRS，行包系統(tǒng)，旅客端APP 等功能，同時(shí)也預(yù)留智慧車(chē)站等其他系統(tǒng)接口。該車(chē)務(wù)可視化系統(tǒng)能夠提高鐵路信息化應(yīng)用水平，在確保鐵路信息系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，為旅客提供更加優(yōu)質(zhì)、便捷的服務(wù)，同時(shí)可為路局建設(shè)與業(yè)務(wù)拓展提供專(zhuān)業(yè)的展示平臺(tái)，成為文化宣傳的重要載體。