基于GIS的铁路货运设备设施可视化系统设计与实现

2014-10-25罗涛易操王勇

铁路技术创新 2014年3期

■ 罗涛易操王勇

随着铁路货运组织改革的进一步深化，迫切需要全面掌握管内货运设备设施现状，盘活现有货运资源，充分挖掘货运生产潜力，探索管内所有货场、专用线货运组织及物流服务最佳生产、营销组织方案，不断提高现有货运资源利用率和作业效率，减少人工成本，确保安全生产，提高市场竞争力。加强货运设备设施信息化管理是铁路现代化的必然趋势，也是实现铁路货运市场化的重要手段。

1 货运设备设施管理现状

广州铁路（集团）公司（简称广铁集团）的货运设备设施管理原来基本采用表格和文字等形式存储相关资料信息，场站平面图大多利用AutoCAD绘制，设备台账信息没有与空间信息关联，未实现对全部货运设备设施的空间地理信息可视化管理，图1为汕头北站专用线的平面布局，货运设备设施未充分展示。采用AutoCAD图形方式存在以下不足：

（1）绘制图形专业要求高。AutoCAD绘图操作复杂、专业要求高、难以短时间熟练掌握，普及困难。

（2）不能满足货运专业化要求。货场平面图大多借用行车专业绘制站场平面示意图的方法，缺乏对专业货运设备设施的展示，更缺乏对货位能力、站台类型、作业车种、作业品类、仓储能力、机具能力的显性化展示。

（3）图中对象无法关联其他信息。图中各种设备设施无法单元化与现场影像、设备履历、设备台账等信息关联，不利于准确动态把握货场能力，不能直观表现设备设施的使用情况。

（4）信息更新维护周期长。当设备设施更新改造后，平面示意图必须由专业人员重新绘制，信息更新周期长，同时无法实现数据实时共享，系统可维护性差。

（5）平面图信息无法拓展。平面图信息无法与其他信息系统数据接口，形成了信息孤岛，同时，图形信息均为静态固化信息，无法实现动态可视化查询。

2 铁路货运设备设施可视化系统

2.1 系统设计目标

图1 汕头北站货场平面示意

在对现有货运设备设施管理进行充分调研后，确定铁路货运设备设施可视化系统（简称系统）的设计目标为：

（1）搭建货运设备设施地理信息管理平台。实现吸引区基础地理信息，铁路站场、货运站货场货运设施及铁路专用线货运设施布局图，吸引区内重点厂矿企业分布图，吸引区内大型公路运输企业、水路运输企业分布图等空间信息的发布与查询。将股道、站台、仓库、装卸设备等所有货运设备设施属性信息及作业能力与所在的空间位置结合起来，并在此基础上实现对设备履历、照片、影像等多媒体信息与图元目标的交互查询，实现货场设备设施的可视化管理。

（2）设备设施可视化图分层绘制，简化维护过程。对股道、车位、装卸设备、仓储设备等所有设备设施按类别分层别绘制，对图元进行分层管理，在全局示意货运设备设施实际空间关系的同时，又能使各层图像保持相对独立存储空间，并可对各图层进行单独维护，减小维护工作量。

（3）开发设备设施模块化图元，简化绘图过程。参考国标、铁标等技术标准，统一建立各种货运设备设施图元标准，通过鼠标拖拉完成单个设备设施的绘制，降低可视图绘制难度，实现便捷绘制。

（4）数据集中管理、分散维护。建立以货运站为基本单位的网络化数据维护管理体系，明确各级用户维护权限，实现各货运站货场、专用线全部货运设备设施的可视化图、履历数据、影像数据随时上传、下载、更新和维护。缩短维护周期，确保系统中数据与现场数据的一致性。

（5）采用WebGIS技术，实现方便可视化查询。数据在服务器发布后，用户通过浏览器方式进行查询，不需要安装专业的客户端软件，降低终端用户的培训成本和技术负担。

（6）将矢量图形与数据库无缝连接，实现与其他信息系统数据共享。通过实时与其他铁路生产信息系统进行数据交换，进一步扩展系统功能，丰富货运可视化动态查询内容。

2.2 系统运行环境

系统服务器采用Windows操作系统，安装IIS6.0、MapXtreme7.0 、SDK软件、Oracle数据库；维护客户机安装MapInfo、Excel 2003等软件；查询端采用B/S模式，使用通用浏览器查询。

2.3 系统功能模块

根据需求分析及软件设计基本原则，确定系统主要功能模块（见图2）。

2.4 系统构架

系统采用信息发布的B/S四层体系结构，分为数据库层、应用服务器层、WEB服务器层、用户层，各层详见图3，系统利用浏览器进行信息发布，为用户浏览信息提供便捷的渠道，用户通过铁路办公网内任意计算机均可进行信息查询服务。

3 系统关键问题与解决方法

3.1 设备设施图元模型库的建立

广铁集团管内共有255个货运营业站，铁路货场和专用线共667个，所有设备设施加起来近万个，如果全部采用手工绘制，工作量极大，短时间内很难完成，且每个绘制人员绘制方法风格不一致，绘图效果存在较大差别。为解决这一问题，在MapInfo基础上进行二次开发，把组成可视化图的各种要素按统一标准进行分类，根据每一类设备的图标式样建立数据模型，形成所有设备设施的图元模型库，各种图元模型见图4。图元模型库共分为车位、高站台仓库、非高站台仓库、高站台雨棚、非高站台雨棚、高站台货区、龙门吊、翻车机、装卡楼、轨道衡、其他自轮运转设备、其他非自轮运转设备、罐式存储器13类，每一个图元均能进行随意拉伸、旋转、平移等操作，统一采用俯视图绘制，固定绘图比例尺，绘图人员只需先采集线路、仓库、堆场等设备设施实际尺寸，绘图时就像“堆积木”一样拖放图元模型库中的标准图元，调整空间位置和大小，便完成可视化图绘制，大大降低绘图难度，缩短绘图周期。

图2 货运设备设施可视化系统功能模块

图3 货运设备设施可视化系统构架

图4 货运设备设施图元模型库截图

3.2 设备设施可视化图的生成

货运设备设施种类很多，且各种设备设施空间位置有可能重叠，在同一平面绘制无法完整展示，为解决这个问题，在MapInfo中二次开发了“建立空白模板”功能，采用统一模板生成空白可视化底图，模板包括标注、股道、车位、装卸设备、仓储设备等7个图层，把同类型的设备设施放在同一图层绘制。在可视化图绘制时，先选择要绘制的设备设施图元模型库，切换到合适的图层，再单击或划线，在出现的对话框中输入相关信息即可得到图形。绘制完毕后，系统自动生成一个记载图中所有设备设施的Excel表格文件，并对每一种设备设施在Excel表格中“定制”生成相应属性列栏，实现设备设施的属性及履历信息离线填写，并可将填写后的数据上传至后台数据库，自动更新可视化图的显示信息和属性信息等内容。

3.3 设备设施信息的自动捕捉

设备设施分图层绘制后，为实现在Web浏览时能快速定位到某一设备设施，系统通过记录鼠标点击位置，获取地图坐标，从第一个图层开始判断鼠标点击坐标是否有设备设施的图元信息，逐层往下查找，直到找到图元信息后调入数据库中相关图片等影像信息或履历信息，实现设备设施信息自动捕捉，算法流程见图5。

3.4 与其他相关信息系统数据共享

图5 设备设施关联信息自动捕捉算法流程

利用MapInfo后台丰富的数据存储功能，将矢量图形与数据库无缝连接，实现与其他信息系统数据共享。最直接的应用就是实现场站“动态毛玻璃”直观图形化显示，由车站现车系统实时将货场或专用线的股道存车信息及现车信息写入中间库，系统按接口标准从中间库读取数据，动态修改可视化图中股道内车位的属性信息，实现车种车号、货物品名、装卸作业状态等信息的动态可视化显示，相比现车系统中“列表式”的“现场毛玻璃”显示方式，内容更加丰富，显示方式更加直观。

4 结束语

系统已于2013年3月正式在广铁集团部署实施，现场人员利用该系统完成了管内所有货场、专用线的货运设备设施数据采集，图6、图7为汕头北站货场的货运设备设施相关资料及实景图片。该系统实现了货运设备设施的可视化管理，为广铁集团货运营销、货运管理、装卸组织、设备设施更新改造等工作提供翔实准确的货运基础资源信息，为日常运输生产、调度指挥提供了较好的辅助决策作用。系统将各种货运设备设施模块化设计，使现场数据采集、加工、维护等工作实行标准化、流程化管理，具有良好的通用性和可复制性，具备在其他铁路局和地方铁路公司推广应用的前景。下一步将研究与货运电子商务系统、铁路运输集成平台等系统接口，实现装卸车作业可视化、个性化定制，仓储能力动态管理，卸车积压预警，“老牌车”预警等功能。