车务可视化信息系统设计与实现

张松林，王 佳

(通号通信信息集团有限公司，北京 100070)

1 概述

当前铁路运输管理模式中，与客运组织紧密相关的旅客服务系统、视频监控系统、行车调度指挥系统等单独运行，彼此相互独立，缺乏信息交换和共享机制，业务联动实现困难。为充分挖掘利用各平台数据，并将与组织调度相关的信息简单明了展示，车务可视化系统充分利用三维仿真及虚拟现实等新技术，整合既有信息系统，构建一体化、智能化信息平台，实现新技术与业务应用的深度融合，既能方便显示业务运行状态，也能更形象地展示铁路建设及管理成果。

2 系统组成

系统总体设计的原则是在保持先进和科学性的前提下，使用成熟稳定的技术，安全可靠地应用各种数据，能够比较经济地呈现多样性的内容，同时保持系统的兼容开放。

系统由控制设备、接口设备、展示设备及软件组成。控制设备主要包括控制台触摸屏控制器、无线平板控制器等，接口设备主要包括接口服务器、防火墙等，展示设备主要包括大屏、灯光、音响等。

系统通过控制设备实现对全系统的统一控制、统一管理及统一规划，通过展示设备全方位显示各种信息，通过接口设备获取相关系统的数据信息。

系统的硬件构成如图1 所示。

图1 系统硬件构成Fig.1 Structure of system hardware

系统软件分为6 大功能模块，如图2 所示。

图2 系统软件6大功能模块Fig.2 Six major functional modules of system software

1）三维地理信息模块

三维地理信息模块能展示所辖地域范围内的地理样貌、重点车站、桥梁、隧道和防洪区段等，具备卫星图、二维平面图与三维立体图的展现方式，系统可实现地理图像的平移、缩放等功能，并能够在三维图像中实时标注各类动态元素以及路网架构的设备设施，如：铁路车辆、运行线路、重要站点布局等。

当全域视角层面进行互动操作时，数据层能展现安全运行时长记录、路网各项业务态势模块、车辆总运营里程与路网运营报警系统模块等。

2）三维场景展示模块

模块能进行车站区域的三维场景搭建，包括车站运营楼体、周边简模建筑、车站进出路轨及基本配套设备、车站站台及基本配套设施、临时停靠车辆等场景元素。每个车站区域的三维场景，均可以进行360°横向的旋转控制。

当观看某个车站三维场景状态时，数据层显示内容会跟进变化成该车站的相关数据信息模块，如：安全运行时长、货运吞吐量、客运人流量、人员编制及服务项目等类别的多媒体信息。

3）人机交互模块

在软件架构空间内，进行一对多元的指令输出程序框架开发，并进行指令运行间的系统优化处理，使程序各层级间响应逻辑顺畅、精确。

4）数据展示模块

模块能将部分数据表现为实时动态性质，比如：安全运行时长、各业务态势模块等。数据层的数据表现会根据某项三维场景互动进行相应的数据变化显示。

5）媒体展示模块

模块能进行图文形式的多媒体内容加载以及外部监控视频集成展示。

6）接口软件模块

通过接口软件模块能调动相关信息系统的数据，转换成适用格式后加载到系统中。

系统中各个功能子系统都具备开放的协议接口，可通过与其他子系统的集成进行协同工作、人机互动，从而构成一个完整的多维度空间展示体系。

3 数据接口

1）旅客服务系统接口方案

系统通过防火墙与旅服系统局中心平台互联，通过接口模块使用动态链接库与旅客服务系统相连，通过系统实时调取局内列车实时进站情况等数据，查看局内各车站及列车的实时到发情况。

2）综合视频监控系统接口方案

利用接口服务器通过动态库形式获取综合视频平台的数据流，将需要展现的各车站站内和线路上的实时视频图像转换成适用的格式显示。

3）调度指挥（CTC/TDCS）系统接口方案

通过专用接口接入CTC/TDCS 查询子系统，同时具备高铁和普铁CTC/TDCS 调监查询功能，将列车到发、运行图等信息直接显示。

4）办公系统、通知公告系统接口方案

系统采用后台人工录入的方式，显示宣传信息，组织架构、发展规划、通知公告等信息。

5）预留系统接口方案

考虑到系统的扩展性及可发展性，在软件接口设计上预留其他系统，如客票发售和预订系统（TRS）、应急管控等的接口。同时该系统提供对外接口，能够根据需要被其他系统调用和展示。

4 系统功能

该系统建成后，可通过终端电脑、手机APP 等多种方式访问，能够实现信息技术与业务应用的深度融合。

在线路上漫游时，系统在三维地图中展示列车的实时运行位置，并可点击列车查看列车的详细信息，包括列车的编组情况、到发站点、到发时间、列车运行正晚点等。点击进入线路运行调度，可查看同一线路上各个列车的实时运行位置、运行状态等信息。当线路上实际位置具有视频采集点时，系统在线路上的三维地图中标识相关摄像头信息，用户可点击该摄像头查看线路实时情况。

点击线路上的车站，系统在三维地图中展示该站列车的实时到发情况，并可点击某列车次查看列车的详细运行信息，包括站内到发序列，列车的到发站点、到发时间、列车运行正晚点等信息。

在车站内漫游时，在车站三维模型相应位置显示实时的旅服数据，无论是售票厅的余票及公告信息，进出站口的到发及正晚点信息，还是检票口的开停检信息，站台引导信息等均与车站信息一致。当站内实际位置具有视频采集点时，三维模型中标识相关摄像头信息，点击该摄像头即可查看站内实时情况。

系统可以接入视频分析系统，将获得的越界行为、人群聚集、区域逆行等预警告警信息结合旅服系统中的到发及检票时间，按照一定的客运规则在三维模型中的对应位置提示，同时根据需要能够自动弹出该区域的实时视频图形，辅助管理人员指挥和处理。

系统可以提供公网的对外接口，提供部分功能给旅客，旅客可以实时获得所订车票车次的正晚点信息，检票口及停靠站台等信息，结合车站定位信息对旅客进行路线规划和导航，可以在手机上实现车站内的虚拟现实导航。

5 建设难点

本系统的技术难点主要体现在三维地理数据展示、实时数据加载与多维呈现、跨平台的多媒体人机互动、高度集成的三维引擎、数据库兼容性开发与资源调取，与相关系统的接口，安全防护等方面。

1）三维建模

既有车站及周边的建模工作量大，尤其是没有建筑信息模型（BIM）、计算机辅助设计（CAD）等电子数据的车站，需要深入车站各部位进行测量统计，线路上的桥梁、涵洞等也需要采用实地测量和航拍等方式获取相关数据。

2）接口文件

由于旅服系统、视频监控系统、行车调度指挥系统、客票系统等均由不同厂家提供，需要分别对接和调试。目前已经能够集成相关的控件，视频监控可以通过编码器地址及IP 进行访问，旅服显示通过文件传输（FTP）服务器转发的方式也能传输实时的图像，暂时无法实现提前获取并柔性组合数据的功能。

3）安全防护

在满足需要的前提下，不得影响既有系统的正常工作。尤其是行车调度系统关系到列车的运行安全和运输秩序，旅客服务系统也关系到客运组织的正常有序。对于这些系统只是查询输入相关的数据流，通过配置网闸设备以及相关访问权限的控制来保护。

6 总结

车务可视化系统目前已经成功接入了旅客服务系统、综合视频监控系统、CIC 复视查询、视频分析等系统，下一步可进一步集成TRS，行包系统，旅客端APP 等功能，同时也预留智慧车站等其他系统接口。该车务可视化系统能够提高铁路信息化应用水平，在确保铁路信息系统安全稳定运行的基础上，为旅客提供更加优质、便捷的服务，同时可为路局建设与业务拓展提供专业的展示平台，成为文化宣传的重要载体。