车站班计划数据结构设计与实现

2011-07-13康山松刘育君朱志国

铁道运输与经济 2011年8期

康山松，刘育君，朱志国

（西南交通大学交通运输与物流学院，四川成都 610031）

随着铁路科学技术的不断进步，编组站计算机集成过程系统 (Computer Integrated Process System，CIPS) 先后在成都北、贵阳南和武汉北编组站成功运用，实现计算机自动生成班计划等编组站的各项复杂作业的自动化成为车站现场工作的迫切需要。为此，通过分析研究班计划编制过程的数据结构，完成计算机自动绘制班计划技术作业图表的应用系统开发。

1 车站班计划编制过程分析

车站班计划是铁路车站现场工作的依据。车站班计划的编制是铁路技术站完成铁路局调度中心下达的工作计划的重要环节，直接影响车站日班工作任务的完成质量。通过编组站的列车一般包括无改编中转列车、部分改编中转列车、到达解体列车和自编始发列车和少部分旅客列车[1]。班计划主要针对货车计划、用车流推算，分为铁路局调度所编制的整体班计划和编组站班计划两类。铁路局班计划的下发和编组站班计划的上报，主要通过TMIS网络传输。

改编列车一般需要在编组站经过到达、解体、集结、编组和出发等一系列环节，其中还包括车辆的货物作业过程，这些都会在班计划技术作业大表上体现出来。根据班计划编制的主要内容：列车到达计划，列车出发计划，装车、卸车和排空计划，取送作业计划，班工作指标、其他重点任务和上级指示，分析得到实现计算机编制班计划技术作业图表需要的基础数据。

（1）列车到达信息：包括旅客列车和货物列车的到达信息，列车的种类、到达时刻、编组内容等。

（2）列车出发信息：包括列车的种类、发车时刻、编组内容等。

（3）调机作业信息：包括驼峰解体调机和峰尾编组调机的具体作业过程和时间标准，以及调机的整场和整理作业等。

（4）货车作业信息：包括货场作业过程、作业时间标准和调机取送作业过程等。

（5）相关作业时间标准：列车到达技术作业时间标准、出发技术作业时间标准和解体列车作业时间标准等。

2 车站班计划数据结构设计

2.1 数据结构设计原理

主要研究目的是建立车站班计划编制的关系数据结构模型。关系数据库是以关系数据结构为基础的数据库，其利用关系描述现实世界。在关系数据库中，关系必须遵循一定的规则，这种规则就是范式。目前，关系数据库有6种常见的范式，第一范式 (1NF) 满足最低要求，在此基础上第二范式 (2NF) 进一步满足更多要求，其余范式依次类推[2]。

规范化程度过低的关系可能会存在插入异常、删除异常、修改复杂、数据冗余等问题，需要对其进行规范化，转换成高级范式，但这并不意味着规范化程度越高的关系模式就越好[3]。在设计数据库模式结构时，必须基于现场实际情况和用户应用需求，确定一个合适的、能够反映现实世界的模式。

2.2 班计划数据结构设计

经过研究分析车站班计划编制过程，可将到达车站的列车分为以下几类。

（1）旅客列车和无调中转列车。这些列车在车站的作业较简单，一般是在车站经过少量技术作业后又随原列车继续运行。

（2）有调中转货物列车。这些列车在车站需要经过到达、解体、集结和编组始发等一系列作业过程，其作业过程最为复杂，也是需要进行详细研究的部分。

（3）货物作业车，在随有调中转货物列车到达的车辆中，有一部分是需要在车站进行货物作业的车辆，由于需要确定调机的取送作业过程，应将这部分车辆单独区分开。

同时考虑到不同车站股道数量、调机作业、接发车辆类型的不同，进一步划分出股道、调机、车辆类型等多个实体。

通过分析以上过程，设计出班计划的数据字典，即各类数据描述的集合。

在局部实体-联系图(Entity-Relationship Diagram，E-R图) 设计中，确定实体和实体属性时一般遵循以下原则：属性不能再具有需要描述的性质，即属性必须是不可分的数据项；属性不能与其他实体具有联系，即联系只发生在实体之间[4]。所有的实体和属性如表1所示。对设计好的局部 E-R图进行合并，形成一个整体的概念结构图，即将所有的局部 E-R 图合成一个系统的全局 E-R 图，如图1所示。

最后对设计的车站班计划数据结构，选用 Microsoft Access 2003 作为数据库管理系统进行数据录入。

表1 实体与属性

图1 全局 E-R 图

3 车站班计划数据库应用系统程序设计

通过对车站班计划作业过程的详细分析，将车站班计划作业图表绘制划分成以下重要部分：旅客列车和无调中转车作业；有调中转车到达作业；有调中转车出发作业；调机作业和货场作业等[5]。在应用系统开发过程中，需要重点解决以下关键技术：应用程序和数据库的连接；运行图运行线绘制；股道占用；调机解体过程；调机送车、调移和取车；调机解体、编组和取送调移作业的协调。

3.1 应用程序和数据库的连接

选用 Microsoft Visual C++6.0 的 MFC 实现应用程序开发，通过 ADO (ActiveX Data Objects) 技术调用数据资源，实现车站班计划作业图表的计算机自动绘制。程序和数据库连接过程如下。

（1）引入 ADO 动态链接库。通过使用预编译指令“#import”来告诉编译器将此指令中指定的动态链接库引入工程中，并从动态链接库中取出其中的对象和信息。

（2）在应用程序主类的 InitInstance()成员函数中用::CoInitialize (NULL) 初始化 OLE/COM 库环境。并在程序最后调用以下代码释放程序所占用的COM资源：::CoUnInitialize()。

（3）创建 ADO 与数据源的连接。

（4）调用数据库数据绘制车站班计划图。

3.2 运行图运行线绘制

在车站班计划作业图表中，上、下两端都有到达和出发列车在相邻区间的简要运行情况。在绘制运行线时应注意以下问题。

（1）在绘制运行线时应注意绘制坐标点与时刻的转换，用一个 TimeChange() 函数实现。

（2）运行线的绘制方向，如到达和出发运行线绘制的区别。

（3）当运行线超出运行图边界时的处理方法：用一个 LineTo() 函数实现。

3.3 股道占用

列车到达车站和从车站出发一般都需要占用一条股道进行技术作业检查，通过从数据库中读取列车占用股道，然后在车站作业图表的相应位置绘制列车占用情况需要用到股道占用公式。结合具体车站作业实例，总结出股道占用公式如下。

假定 n 为从数据库读取到的列车占用股道，根据运行图结构，股道占用与对应坐标的公式为：

X 坐标：列车到发时间点对应的坐标

Y 坐标：190＋40×n

3.4 调机解体过程

车站班计划出发车流的来源很大部分是到达车站的有调中转列车经驼峰调机解体后集结到调车场股道的车流，所以确定调机的解体时间是车站班计划工作的重点。调机解体需要注意两个方面的内容：列车解体时刻和解体列车的编组内容。列车解体时刻决定了调机开始解体的时间，而编组内容决定了调机解体后，哪些股道上的车辆会相应增加。调机解体车的列绘制过程如下。

（1）读取相关数据，如车次、解体时间、编组内容等。

（2）判断是否为摘挂列车，调用摘挂解体时间解体，绘制解体图形；否则，调用区段解体时间解体，绘制解体图形。

（3）增加相应编组方向车辆数，并绘制图形。

（4）读取下一条数据，直至全部数据处理完成后结束。

3.5 调机送车、调移和取车

在到达车站的有调中转列车中，很大部分是通过到达、解体、编组和出发作业后就随编组出发列车出发的车辆，但还有一部分车辆需要在车站进行货物的装卸作业。而这些车辆的作业过程一般需要在货场进行，这就需要调机将货物作业车辆从到发线送车到货场作业地点，也需要将作业完成的车辆从货场取回，以及车辆在货场不同地点间的调移。

3.6 调机解体、编组和取送调移作业的协调

车站班计划的编制是一个连续、协调的过程，因而班计划图的绘制也同样是一个协调各部分车流的过程，列车的到达、出发和车站工作组织都是一个相互协调的过程，列车到达适应列车编组出发，出发列车的编制要满足车辆接续时间，车站工作组织要和列车到达、出发相协调，使车站各固定设备和移动设备达到很好的利用。在车站班计划作业图表编制过程中，最重要的协调就是调机解体、编组和取送作业的协调，其作业绘制过程如下。

（1）从解体内容、编组内容和货场作业3个表中同步读取数据。

（2）对作业时间进行排序，得到最早作业时间，并分别绘制解体作业、编组作业和取送调移作业。

（3）在3个表中读取下一条数据，直至全部数据处理完成后结束。