企業(yè)鐵路車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

楊菊花，陳光武，石建強(qiáng)

（1.蘭州交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，蘭州 730000；

2. 蘭州交通大學(xué) 光電技術(shù)與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000）

企業(yè)鐵路車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

楊菊花1，陳光武2，石建強(qiáng)2

（1.蘭州交通大學(xué) 交通運(yùn)輸學(xué)院，蘭州 730000；

2. 蘭州交通大學(xué) 光電技術(shù)與智能控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，蘭州 730000）

介紹車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)的總體功能和結(jié)構(gòu)，對系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)和軟件模塊劃分進(jìn)行詳細(xì)闡述。根據(jù)車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件模塊以及BM模式匹配算法和驗(yàn)證算法，結(jié)合相似度的概念，提高車號(hào)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性、一致性、智能化。使得車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)解析和校核更加準(zhǔn)確、全面，對于車號(hào)有無重復(fù)、空車號(hào)所對應(yīng)的車輛具體位置能及時(shí)給出準(zhǔn)確提示。系統(tǒng)故障后能自動(dòng)轉(zhuǎn)換到人工錄入模式，人工錄入操作便捷、易懂。

車號(hào)自動(dòng)錄入；AEI；模式匹配；校核

近年來隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和無線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，我國企業(yè)鐵路信息化和智能化的建設(shè)取得了長足的發(fā)展，先后開發(fā)了一大批應(yīng)用信息系統(tǒng)。以企業(yè)運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)為代表，實(shí)現(xiàn)了從傳統(tǒng)管理向現(xiàn)代化管理的跨越。這些應(yīng)用信息系統(tǒng)對車輛的車型、車號(hào)、車種、車輛位置、車輛的裝載屬性、車輛狀態(tài)等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性以及采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)化程度有很高的要求。但是一直以來，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、一致性、智能化處理方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了運(yùn)輸管理的要求，本文所提出的鐵路車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)因此而開發(fā)。

鐵路車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)通過讀取、解析、分析處理地面車號(hào)自動(dòng)識(shí)別（AEI，Automatic Equipment Identification）到的車輛基礎(chǔ)信息，為應(yīng)用信息系統(tǒng)自動(dòng)實(shí)時(shí)錄入車輛的車型、車號(hào)、車種、車輛位置、車輛的裝載屬性、車輛狀態(tài)等數(shù)據(jù)，減少因手工抄錄造成的誤差，提高生產(chǎn)效率，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性、一致性，減輕車號(hào)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了車輛調(diào)度水平和效率，促進(jìn)了鐵路運(yùn)輸管理的信息化和智能化。

1 系統(tǒng)需求分析

在企業(yè)的運(yùn)輸生產(chǎn)組織當(dāng)中，對于企業(yè)運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)來說，信息的準(zhǔn)確性和采集信息的自動(dòng)化程度是很重要的，尤其是進(jìn)出編組場車輛的順位、車型、車種、車號(hào)、換長、入場時(shí)間、車輛位置、備注、過期車號(hào)等編組信息。車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)的應(yīng)用，恰好解決了這一難題。在整個(gè)運(yùn)輸過程中，有3次編組信息的分析處理過程，分別是列車進(jìn)出編組場以及軌道衡過衡時(shí)車輛編組信息的讀取、解析、校核處理。根據(jù)企業(yè)的運(yùn)輸經(jīng)驗(yàn)，絕大部分錯(cuò)誤出現(xiàn)在車輛的車號(hào)上，因此編組信息的校核主要是車號(hào)的校核。

1.1 編組場入口

終到站為企業(yè)鐵路的車輛編組在出發(fā)后，國鐵TIMS（Railway Transportation Information Management System）會(huì)向企業(yè)編組場發(fā)送即將到達(dá)列車的預(yù)報(bào)信息。在編組場的入口處配置有地面AEI設(shè)備，車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)讀取、解析AEI設(shè)備采集的車輛數(shù)據(jù)，形成車輛的車型、車號(hào)等編組信息；通過模糊查找算法，利用解析后的車號(hào)來分析出進(jìn)場車列的預(yù)報(bào)，校核進(jìn)場車列的編組信息和預(yù)報(bào)信息，最后形成有效的車輛編組信息。可分解為4個(gè)過程，進(jìn)場車輛的車號(hào)讀取和解析、進(jìn)場車輛的進(jìn)路跟蹤、模糊查找預(yù)報(bào)、校核進(jìn)場車輛的編組信息和預(yù)報(bào)信息。在校核時(shí)，大致有以下3種情況：

（1）車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)解析后的車號(hào)與國鐵TIMS系統(tǒng)發(fā)送的預(yù)報(bào)中的車號(hào)完全相同。這時(shí)可以直接形成最終有效的車輛編組信息，提交到信息中心數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的編組場車號(hào)臨時(shí)表中。

（2）車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)解析后形成編組信息，但是收到國鐵TIMS發(fā)送的對應(yīng)列車的預(yù)報(bào)。這時(shí)，應(yīng)以車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)解析后形成的編組信息為準(zhǔn)。

（3）因故致使編組場車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)未讀取、解析到進(jìn)場車輛的車型、車種、車號(hào)等信息，不管車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)收到預(yù)報(bào)與否，都需采用人工錄入的方式，到現(xiàn)場去抄寫，最后形成有效的車輛編組信息。

1.2 編組場出口

在編組場出口處與入口處的前2個(gè)處理過程基本相同，不同之處在于：由于企業(yè)運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)的限制，不需要向國鐵TIMS發(fā)送出場列車的預(yù)報(bào)，因此不需要模糊查找預(yù)報(bào)，另外校核比較的信息也有不同。大致可分解為3個(gè)過程：出場車輛的車號(hào)讀取和解析、出場車輛的進(jìn)路跟蹤、校核解析后的車輛編組信息和發(fā)車計(jì)劃出場車輛的編組信息。

1.3 軌道衡過衡

在軌道過衡處，車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)只需對過衡的車輛進(jìn)行車號(hào)的讀取、分析，校核過衡計(jì)劃中的編組信息和解析后的編組信息。

2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

企業(yè)鐵路車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)主要包括車號(hào)自動(dòng)錄入子系統(tǒng)、車號(hào)自動(dòng)識(shí)別子系統(tǒng)、AEI設(shè)備、信息中心服務(wù)器、與其他系統(tǒng)的外部接口。如圖1所示。

圖1 車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

根據(jù)用戶需求以及軟件設(shè)計(jì)的基本原則，車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)劃分為7個(gè)功能模塊，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能模塊框圖

3.1 與地面AEI通信模塊

建立車號(hào)自動(dòng)錄入子系統(tǒng)與地面AEI設(shè)備的通信連接，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)、安全地讀取AEI采集后的車號(hào)文件。

3.2 讀取解析數(shù)據(jù)模塊

把讀取到的車號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析處理。

3.3 模式匹配預(yù)報(bào)模塊

采用BM（Boyer-Moore）算法，結(jié)合相似度的概念查找預(yù)報(bào)，該模塊只適用于列車進(jìn)入編組場時(shí)。

3.4 校核比較模塊

校核比較解析后的編組信息和國鐵TIMS發(fā)送的預(yù)報(bào)信息或發(fā)車計(jì)劃中的車輛編組信息或過衡計(jì)劃中的車輛編組信息。

3.5 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

存儲(chǔ)解析后的車號(hào)文件到不同的文件夾中，文件夾按照月份命名，文件以“yyyyMMddhhmmss. dat”的格式命名。最后形成的編組信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)集DataSet中。

3.6 提交編組信息模塊

經(jīng)過比較驗(yàn)證之后，車號(hào)員根據(jù)實(shí)際情況，向信息中心服務(wù)器提交車輛編組信息。

3.7 其他功能模塊

涉及到其他的一些功能操作，如顯示、打印、增刪行等。

4 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

4.1 模糊查找算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

采用BM模式匹配算法，結(jié)合相似度的概念進(jìn)行查找預(yù)報(bào)。首先給DataSet中存放的所有預(yù)報(bào)建立一個(gè)相對應(yīng)的字符串?dāng)?shù)組，每一個(gè)字符串?dāng)?shù)組中的元素就是預(yù)報(bào)中的車號(hào)數(shù)據(jù)，作為目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組。然后把車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)解析后的編組信息中的車號(hào)數(shù)據(jù)放到另一個(gè)字符串?dāng)?shù)組中，作為模式字符串?dāng)?shù)組。在BM算法匹配的過程中，如果模式字符串?dāng)?shù)組中的元素和目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組中的元素匹配成功，則相應(yīng)的目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組的匹配數(shù)Num[i]的值加1。最后比較Num[i]的大小，最大的Num[i]所對應(yīng)的目標(biāo)字符串?dāng)?shù)組即為進(jìn)場列車的預(yù)報(bào)。

4.2 驗(yàn)證算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

當(dāng)列車進(jìn)出編組場或軌道過衡時(shí)，地面AEI設(shè)備采集車輛信息，形成“.dat”格式的車號(hào)數(shù)據(jù)文件，存儲(chǔ)到網(wǎng)絡(luò)共享文件夾中。車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)聽該文件夾，當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)聽到有數(shù)據(jù)文件后進(jìn)行讀取、解析，按照預(yù)定的格式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)集DataSet1中。國鐵TIMS發(fā)送的預(yù)報(bào)信息或發(fā)車計(jì)劃或過衡計(jì)劃中的車輛編組信息按照預(yù)定格式存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)集DataSet2中。校核比較時(shí)，把DataSet1和DataSet2中的車號(hào)信息取出來進(jìn)行比較驗(yàn)證。為了防止最終提交的列車編組信息中的車號(hào)與現(xiàn)車信息中的車號(hào)有重復(fù)，需要與數(shù)據(jù)集DataSet3中的信息比較，DataSet3中存儲(chǔ)的是來自于數(shù)據(jù)庫中的現(xiàn)場車輛信息。在比較時(shí)，先判斷系統(tǒng)解析后編組信息中的空車號(hào)數(shù)目，空車號(hào)數(shù)目分等于0、等于1、大于1共3種情況。在每種情況下，再根據(jù)系統(tǒng)解析后編組信息中的車輛數(shù)等于、大于、小于國鐵TIMS發(fā)送的預(yù)報(bào)或發(fā)車計(jì)劃或過衡計(jì)劃中編組信息中的車輛數(shù)又可分3種情況。最后形成有效的車輛的車型、車號(hào)等編組信息。

5 結(jié)束語

車號(hào)自動(dòng)錄入系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，對實(shí)現(xiàn)鐵路運(yùn)輸管理的信息化、智能化和信息共享有著重要的意義。在軟件設(shè)計(jì)上，為了能夠?qū)崿F(xiàn)和其他系統(tǒng)的結(jié)合，接口設(shè)計(jì)方面做了一系列改動(dòng)。目前，該系統(tǒng)已在洛陽石化成功應(yīng)用1年。系統(tǒng)在現(xiàn)場測試中，對用戶提出的一些功能上的要求，在程序算法中也做了相應(yīng)的改動(dòng)，使其進(jìn)一步得到完善。

[1]丁 昆，李 力.我國鐵路編組站信息化技術(shù)發(fā)展策略[J].鐵道運(yùn)輸與經(jīng)濟(jì)，2006（28）.

[2]沈海燕，史 宏.鐵路車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2005（1）.

[3]潘紅芹.鐵道部車號(hào)自動(dòng)識(shí)別信息與預(yù)報(bào)信息匹配算法[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2003（6）.

[4]錢 屹，侯義斌.一種快速的字符串匹配算法[J].小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，2004（3）.

[5]馬 駿.C#程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用教程[M].（2版）北京：人民郵電出版社，2009.

[6]宋智軍，邱仲潘.Visual C# 2010從入門到經(jīng)典[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011.

責(zé)任編輯 方 圓

Design and application of Automatic Train Load System for Enterprise Railway

YANG Juhua1, CHEN Guangwu2, SHI Jiangqiang2
( 1. College of Transportation, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730000, China;
2. Photoelectric Technology and Intelligent Control of Key Laboratory of Ministry of Education, Lanzhou Jiaotong University, Lanzhou 730000, China )

This article introduced the function and structure of the Train Automatic Load System, expounded the overall system design and the division of software modules. According to the role of the System, it was designed the corresponding software modules and BM pattern matching algorithms as well as verification algorithms, combined with the concept of similarity. The System improved accuracy and consistency and intelligence in the acquisition of train data. So that the Automatic Train Load System could be more accurately and comprehensively, give prompt timely for train number duplication and empty train number corresponding to the specific location of the train. It could automaticly switch to manual entry mode which was easy to understand and operate if the System was failed.

automatic train load; AEI; pattern matching; check

U284.55∶TP39

A

1005-8451（2014）01-0044-03

2012-12-20

楊菊花，講師；陳光武，教授。