鐵路旅客信息系統(tǒng)的發(fā)展及應(yīng)用研究

張娟麗，趙守國，呂曉軍，康增健

（1.北京交通大學(xué)計算機與信息技術(shù)學(xué)院，北京100044；2.中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(shù)研究所，北京100081）

1 旅客信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國外鐵路旅客信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

從20世紀90年代起，隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，日本、法國、意大利以及英國等國家都采用先進的計算機和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)開發(fā)人性化的鐵路旅客信息系統(tǒng)，各國鐵路運輸企業(yè)建立了完全由計算機管理的旅客信息系統(tǒng)，實現(xiàn)了列車的到發(fā)、中轉(zhuǎn)、?？空九_、售票和列車運行信息以及旅客休閑娛樂信息等的自動發(fā)布和交互式查詢。旅客信息系統(tǒng)由傳統(tǒng)的只提供單向靜態(tài)客運服務(wù)信息的方式，發(fā)展為動靜結(jié)合、實時發(fā)布、異地連網(wǎng)、交互查詢的旅客信息系統(tǒng)。

1.2 我國鐵路旅客信息系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國在鐵路系統(tǒng)已成功啟動了一批大型信息系統(tǒng)，如全路客票發(fā)售與預(yù)定系統(tǒng)、鐵路運輸調(diào)度指揮系統(tǒng)、運輸管理信息系統(tǒng)等。各鐵路局、客運站也根據(jù)本單位的實際情況，開發(fā)了不同層面的業(yè)務(wù)管理信息系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的開發(fā)使用不僅滿足了本單位的需求，也為旅客信息系統(tǒng)的建設(shè)做了前期準備。

目前，我國旅客信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用取得了一些成果。

2 車站信息管理系統(tǒng)的設(shè)計實例

構(gòu)建統(tǒng)一的集成管理平臺，將各個子系統(tǒng)集成到管理平臺上，對車站的信息管理系統(tǒng)進行集中的控制，實現(xiàn)系統(tǒng)間信息的共享。這樣，就可以

鐵路旅客信息系統(tǒng)是車站客運服務(wù)的窗口，是車站信息化建設(shè)的關(guān)鍵。為了加快車站的信息化建設(shè)，進一步提高車站的服務(wù)質(zhì)量，研究旅客信息系統(tǒng)具有重要的意義。解決很多旅客信息系統(tǒng)存在的問題。在該設(shè)計當中，包括8個子系統(tǒng)：到發(fā)管理子系統(tǒng)、廣播管理子系統(tǒng)、導(dǎo)向管理子系統(tǒng)、智能監(jiān)控子系統(tǒng)、信息管理子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)管理子系統(tǒng)和綜合指揮子系統(tǒng)。

2.1 導(dǎo)向管理信息介紹

導(dǎo)向管理子系統(tǒng)，也可稱為旅客信息系統(tǒng)PIS（Passenger Information System），是車站信息管理系統(tǒng)中一個重要的組成部分。依托多媒體技術(shù)，視頻編碼，傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等，以計算機系統(tǒng)為核心，以車站和車載顯示終端為媒介，向旅客提供各種乘車、廣告和天氣預(yù)報等信息的服務(wù)系統(tǒng)。下面詳細介紹其功能和具體的設(shè)計。

2.2 導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)的功能

（1） 列車服務(wù)信息顯示功能?？刂浦行膶崟r接收到發(fā)管理系統(tǒng)的服務(wù)信息，提供列車到站時間、運行方向、列車變更等信息。

（2） 實時信息顯示功能。包括新聞、天氣、通告等。

（3） 定時自動播出功能。系統(tǒng)可以根據(jù)事先編輯設(shè)定好的播出列表自動進行資訊的播出，無需人為操作。

（4） 時鐘顯示功能。讀取時鐘系統(tǒng)的時鐘基準，同步整個車站旅客導(dǎo)向系統(tǒng)所有設(shè)備的時鐘，確保終端顯示屏時鐘的準確性。

（5） 城市形象宣傳功能?？梢胍粋€多媒體形象的展示平臺，通過形象視頻、圖片、文字的播出，為城市帶來更多的形象宣傳。

（6） 緊急疏散功能。

3 導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)的設(shè)計

3.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)主要有應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)服務(wù)器、視頻服務(wù)器、DVB-IP、視音頻切換矩陣、LED同步控制器、LED異步控制器、PDP控制器、LED顯示屏和到發(fā)通告終端等設(shè)備組成。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1。

3.2 系統(tǒng)的功能模塊與部分數(shù)據(jù)流程

系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)信息顯示模塊、專題信息顯示模塊、人工導(dǎo)向信息顯示模塊、到發(fā)通告模塊、票務(wù)信息顯示模塊、操作日志和在線幫助，系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)如圖2。

圖1 導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)的架構(gòu)

圖2 導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)

詳述各個模塊的作用，給出業(yè)務(wù)信息顯示模塊和專題信息顯示模塊的數(shù)據(jù)流程圖。

3.2.1 業(yè)務(wù)信息顯示模塊

維護所有的車次信息，對車次信息進行及時、準確的處理。在該模塊中，接收綜合信息管理平臺到發(fā)管理系統(tǒng)下發(fā)的信息。到發(fā)管理系統(tǒng)接收鐵路計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的信息，處理后下發(fā)至導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)。導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)接收信息后，給到發(fā)管理系統(tǒng)一個接收成功的反饋信息。然后對接收到的信息進行分類處理，生成導(dǎo)向計劃信息。

能夠顯示車次的動態(tài)信息，引導(dǎo)旅客完成進站、候車、檢票、站臺上車和出站等過程，完成進站信息、候車區(qū)域信息、檢票信息、站臺信息和出站信息等數(shù)據(jù)的發(fā)布。業(yè)務(wù)信息顯示模塊的數(shù)據(jù)流程如圖3。

3.2.2 專題信息顯示模塊

圖3 導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)信息顯示模塊的數(shù)據(jù)流程圖

專題信息主要向旅客提供綜合資訊，火車站發(fā)布的通告等信息。比如，天氣預(yù)報信息、節(jié)日祝賀信息、車站發(fā)布的文件公告信息、圖片的顯示和視頻的播放等。根據(jù)具體的專題類型，生成相應(yīng)的專題計劃。

專題信息中，需要素材文件（包括圖片和視頻）。為了防止非法的圖片和視頻信息在顯示屏上顯示，需要有素材文件的錄入和審核，通過審核的素材文件保存在素材服務(wù)器中。專題信息顯示模塊的數(shù)據(jù)流程如圖4。

圖4 導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)專題信息顯示模塊的數(shù)據(jù)流程圖

3.2.3 人工導(dǎo)向信息顯示模塊

人工導(dǎo)向信息分為兩類：

（1）跟列車業(yè)務(wù)有關(guān)的信息。主要是在列車發(fā)生大面積晚點，到發(fā)管理系統(tǒng)來不及下發(fā)相應(yīng)的信息，此時需要使用人工導(dǎo)向的方式來及時處理信息。

（2）發(fā)生緊急情況時的信息顯示。預(yù)先設(shè)定多種緊急災(zāi)難告警模式，如火警、恐怖襲擊等。當災(zāi)難發(fā)生時，由人工觸發(fā)，進入緊急災(zāi)難告警模式，此時，相應(yīng)的終端顯示屏播放旅客警告信息及人流疏導(dǎo)信息。當發(fā)生非預(yù)期的災(zāi)難時，通過中心操作員工作站或車站操作員工作，即時編輯各種警告信息，并發(fā)布至指定的終端顯示屏，播放旅客警告信息及人流疏導(dǎo)信息。人工導(dǎo)向信息在所有顯示的信息中優(yōu)先級最高。

3.2.4 到發(fā)通告模塊

為工作人員顯示列車到發(fā)信息。

3.2.5 票務(wù)信息顯示模塊

車站內(nèi)票務(wù)信息和售票窗口屬性等信息的顯示和控制。信息來源是鐵路計算機網(wǎng)絡(luò)中的票務(wù)系統(tǒng)。能夠完成實時票務(wù)信息的發(fā)布和車次相關(guān)信息的顯示。至少可以顯示3天的車次和余票信息。設(shè)備通過內(nèi)部相關(guān)系統(tǒng)取票務(wù)信息，以表格、滾動、頁面翻轉(zhuǎn)等形式對車次、列車類型、途經(jīng)站、開點、到點、硬座、軟座、硬臥和軟臥等級等信息進行編排、整理和顯示，使用不同的顯示顏色來區(qū)分票務(wù)的類型和情況。

3.2.6 版式編輯模塊

顯示信息版式的編輯。不同的信息在顯示屏上顯示的模式是不同的，這就需要結(jié)合實際情況，進行顯示信息版式的編輯。建立可以維護的版式庫，設(shè)置不同的版式，存入版式庫中。使用的時候，可以直接調(diào)用，也可以修改和預(yù)覽。

3.2.7 系統(tǒng)顯示控制

對顯示字形和顯示方式的控制，字形包括中文和車站需要的其它語言，顯示方式有滾動顯示、交替顯示等。同時，系統(tǒng)通過接收時鐘系統(tǒng)的信號，編輯時間信息在終端設(shè)備上顯示。

3.2.8 在線幫助

在系統(tǒng)的升級維護上起著重要的作用。

3.2.9 操作日志

負責對系統(tǒng)的操作、維護和維修等日志進行查詢和管理。

3.3 系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫是整個導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)的信息倉庫，負責存儲、組織和管理整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息，其設(shè)計是否合理，直接關(guān)系到用戶使用的靈活性和有效性。數(shù)據(jù)庫的設(shè)計分為6個階段：需求分析，概念結(jié)構(gòu)設(shè)計，邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計，物理結(jié)構(gòu)設(shè)計，數(shù)據(jù)庫實施，數(shù)據(jù)庫運行和維護。需求分析是數(shù)據(jù)庫設(shè)計的第1步，也是整個數(shù)據(jù)庫設(shè)計的關(guān)鍵。

設(shè)計當中，將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分為靜態(tài)數(shù)據(jù)和動態(tài)數(shù)據(jù)。靜態(tài)數(shù)據(jù)大部分是一些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，包括列車時刻表、車次信息、車站候車室和檢票口的邏輯區(qū)域?qū)?yīng)信息等；動態(tài)數(shù)據(jù)是和列車的運行狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)，包括動態(tài)的客運計劃，列車到發(fā)信息等。具體的設(shè)計過程不再詳述，給出部分數(shù)據(jù)基于E-R圖的關(guān)系模式（加下劃線的是主鍵）：

調(diào)度命令（記錄ID，來源時間，涉及車次，命令內(nèi)容，發(fā)布方，接收方，執(zhí)行狀態(tài)）。導(dǎo)向計劃（車次編號，計劃日期,車次內(nèi)碼，記錄ID，始發(fā)站名稱，終到站名稱，列車業(yè)務(wù)，列車編組數(shù)，編組進站方向，圖定到點，圖定發(fā)點，實際到點，實際開點，實際股道編號，開檢時間，停檢時間，基準時間，檢票口編號，候車室編號，出站口編號，計劃狀態(tài)，運行狀態(tài)，修改狀態(tài)，到晚點狀態(tài)，到晚點原因）。業(yè)務(wù)模板（列車業(yè)務(wù)，作業(yè)內(nèi)容，相對時間，觸發(fā)信號，時間基準，作業(yè)區(qū)域，優(yōu)先級，導(dǎo)向屏幕，上屏時間，下屏時間）

3.4 顯示設(shè)備

在該系統(tǒng)中，用到的顯示設(shè)備有兩類：LED顯示屏和PDP /LCD顯示屏。

LED顯示屏：采用LED發(fā)光二極管進行信息顯示的產(chǎn)品。

PDP/LCD顯示屏：LCD屏是液晶顯示屏，分為文字屏和視頻屏。LCD文字屏類似于LED的圖文屏，PDP屏是等離子顯示屏，屬于視頻屏。

旅客導(dǎo)向信息信息系統(tǒng)主要使用各類LED顯示屏，PDP/LCD顯示屏起輔助的信息顯示作用。進站口顯示屏、出站口顯示屏、候車室顯示屏、售票大廳屏等因其顯示的內(nèi)容較多，一般是采用具有較大顯示面積的圖文屏或視頻屏，其它的多使用條屏。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)及關(guān)鍵技術(shù)

4.1 開發(fā)環(huán)境

（1）開發(fā)平臺。組態(tài)軟件iFIX4.5，Proficy HMI/SCADA - iFIX是GE FANUC公司開發(fā)的大型工控組態(tài)軟件，運行于Windows 2000、NT、XP平臺，使用C/S（客戶/服務(wù)器）體系結(jié)構(gòu)，具有強大的畫面設(shè)計功能；較強的通用性和開放性，可靠性高，功能強大。

（2）數(shù)據(jù)庫。使用SQL Server作為開發(fā)用的后臺數(shù)據(jù)庫。使用數(shù)據(jù)訪問控件ADO（Active Data Object對象模型）操作數(shù)據(jù)庫。

（3）Visual Studio輔助開發(fā)。在Visual Studio創(chuàng)建可執(zhí)行的exe文件，在畫面中直接調(diào)用。

4.2 關(guān)鍵技術(shù)

（1）使用ADO訪問數(shù)據(jù)庫是建立在OLE DB之上的高層數(shù)據(jù)庫訪問技術(shù)。ADO具有易于使用、速度快以及占用內(nèi)存低等優(yōu)點，可以獨立創(chuàng)建，只需創(chuàng)建一個Connection（連接）對象，供多個獨立的（Recordset記錄集）對象來使用它。ADO訪問數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)如圖5。

圖5 ADO訪問數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)

（2） 該設(shè)計應(yīng)用的車站中，其顯示系統(tǒng)是陸續(xù)進行建設(shè)的，一個車站多套顯示系統(tǒng)同時工作，這些系統(tǒng)來自不同的設(shè)備廠商，存在產(chǎn)品標準不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)采集各成體系、信息源彼此孤立等問題，日常維護的難度加大。本設(shè)計為顯示系統(tǒng)提供了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)源，可以保證信息及時、準確的顯示。

（3） 制定開放的接口協(xié)議和規(guī)范，采用TCP/IP協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。

5 結(jié)束語

本文就車站導(dǎo)向信息管理系統(tǒng)進行了深入的研究，借鑒目前PIS服務(wù)領(lǐng)域先進的經(jīng)驗和概念，根據(jù)車站實際的業(yè)務(wù)流程和運行模式，兼顧導(dǎo)向信息管理的可行性與實用性，給出了系統(tǒng)設(shè)計的構(gòu)架、功能模塊、數(shù)據(jù)庫的設(shè)計以及相關(guān)的技術(shù)實現(xiàn)，具有實際的應(yīng)用價值，希望能夠有更廣泛的應(yīng)用。同時，該設(shè)計有待于進一步的優(yōu)化和增加更多的功能，以便更好的應(yīng)用。

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