車務可視化信息系統(tǒng)設計與實現(xiàn)

張松林，王 佳

(通號通信信息集團有限公司，北京 100070)

1 概述

當前鐵路運輸管理模式中，與客運組織緊密相關的旅客服務系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、行車調度指揮系統(tǒng)等單獨運行，彼此相互獨立，缺乏信息交換和共享機制，業(yè)務聯(lián)動實現(xiàn)困難。為充分挖掘利用各平臺數(shù)據(jù)，并將與組織調度相關的信息簡單明了展示，車務可視化系統(tǒng)充分利用三維仿真及虛擬現(xiàn)實等新技術，整合既有信息系統(tǒng)，構建一體化、智能化信息平臺，實現(xiàn)新技術與業(yè)務應用的深度融合，既能方便顯示業(yè)務運行狀態(tài)，也能更形象地展示鐵路建設及管理成果。

2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)總體設計的原則是在保持先進和科學性的前提下，使用成熟穩(wěn)定的技術，安全可靠地應用各種數(shù)據(jù)，能夠比較經(jīng)濟地呈現(xiàn)多樣性的內容，同時保持系統(tǒng)的兼容開放。

系統(tǒng)由控制設備、接口設備、展示設備及軟件組成?？刂圃O備主要包括控制臺觸摸屏控制器、無線平板控制器等，接口設備主要包括接口服務器、防火墻等，展示設備主要包括大屏、燈光、音響等。

系統(tǒng)通過控制設備實現(xiàn)對全系統(tǒng)的統(tǒng)一控制、統(tǒng)一管理及統(tǒng)一規(guī)劃，通過展示設備全方位顯示各種信息，通過接口設備獲取相關系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。

系統(tǒng)的硬件構成如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)硬件構成Fig.1 Structure of system hardware

系統(tǒng)軟件分為6 大功能模塊，如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)軟件6大功能模塊Fig.2 Six major functional modules of system software

1）三維地理信息模塊

三維地理信息模塊能展示所轄地域范圍內的地理樣貌、重點車站、橋梁、隧道和防洪區(qū)段等，具備衛(wèi)星圖、二維平面圖與三維立體圖的展現(xiàn)方式，系統(tǒng)可實現(xiàn)地理圖像的平移、縮放等功能，并能夠在三維圖像中實時標注各類動態(tài)元素以及路網(wǎng)架構的設備設施，如：鐵路車輛、運行線路、重要站點布局等。

當全域視角層面進行互動操作時，數(shù)據(jù)層能展現(xiàn)安全運行時長記錄、路網(wǎng)各項業(yè)務態(tài)勢模塊、車輛總運營里程與路網(wǎng)運營報警系統(tǒng)模塊等。

2）三維場景展示模塊

模塊能進行車站區(qū)域的三維場景搭建，包括車站運營樓體、周邊簡模建筑、車站進出路軌及基本配套設備、車站站臺及基本配套設施、臨時?？寇囕v等場景元素。每個車站區(qū)域的三維場景，均可以進行360°橫向的旋轉控制。

當觀看某個車站三維場景狀態(tài)時，數(shù)據(jù)層顯示內容會跟進變化成該車站的相關數(shù)據(jù)信息模塊，如：安全運行時長、貨運吞吐量、客運人流量、人員編制及服務項目等類別的多媒體信息。

3）人機交互模塊

在軟件架構空間內，進行一對多元的指令輸出程序框架開發(fā)，并進行指令運行間的系統(tǒng)優(yōu)化處理，使程序各層級間響應邏輯順暢、精確。

4）數(shù)據(jù)展示模塊

模塊能將部分數(shù)據(jù)表現(xiàn)為實時動態(tài)性質，比如：安全運行時長、各業(yè)務態(tài)勢模塊等。數(shù)據(jù)層的數(shù)據(jù)表現(xiàn)會根據(jù)某項三維場景互動進行相應的數(shù)據(jù)變化顯示。

5）媒體展示模塊

模塊能進行圖文形式的多媒體內容加載以及外部監(jiān)控視頻集成展示。

6）接口軟件模塊

通過接口軟件模塊能調動相關信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，轉換成適用格式后加載到系統(tǒng)中。

系統(tǒng)中各個功能子系統(tǒng)都具備開放的協(xié)議接口，可通過與其他子系統(tǒng)的集成進行協(xié)同工作、人機互動，從而構成一個完整的多維度空間展示體系。

3 數(shù)據(jù)接口

1）旅客服務系統(tǒng)接口方案

系統(tǒng)通過防火墻與旅服系統(tǒng)局中心平臺互聯(lián)，通過接口模塊使用動態(tài)鏈接庫與旅客服務系統(tǒng)相連，通過系統(tǒng)實時調取局內列車實時進站情況等數(shù)據(jù)，查看局內各車站及列車的實時到發(fā)情況。

2）綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)接口方案

利用接口服務器通過動態(tài)庫形式獲取綜合視頻平臺的數(shù)據(jù)流，將需要展現(xiàn)的各車站站內和線路上的實時視頻圖像轉換成適用的格式顯示。

3）調度指揮（CTC/TDCS）系統(tǒng)接口方案

通過專用接口接入CTC/TDCS 查詢子系統(tǒng)，同時具備高鐵和普鐵CTC/TDCS 調監(jiān)查詢功能，將列車到發(fā)、運行圖等信息直接顯示。

4）辦公系統(tǒng)、通知公告系統(tǒng)接口方案

系統(tǒng)采用后臺人工錄入的方式，顯示宣傳信息，組織架構、發(fā)展規(guī)劃、通知公告等信息。

5）預留系統(tǒng)接口方案

考慮到系統(tǒng)的擴展性及可發(fā)展性，在軟件接口設計上預留其他系統(tǒng)，如客票發(fā)售和預訂系統(tǒng)（TRS）、應急管控等的接口。同時該系統(tǒng)提供對外接口，能夠根據(jù)需要被其他系統(tǒng)調用和展示。

4 系統(tǒng)功能

該系統(tǒng)建成后，可通過終端電腦、手機APP 等多種方式訪問，能夠實現(xiàn)信息技術與業(yè)務應用的深度融合。

在線路上漫游時，系統(tǒng)在三維地圖中展示列車的實時運行位置，并可點擊列車查看列車的詳細信息，包括列車的編組情況、到發(fā)站點、到發(fā)時間、列車運行正晚點等。點擊進入線路運行調度，可查看同一線路上各個列車的實時運行位置、運行狀態(tài)等信息。當線路上實際位置具有視頻采集點時，系統(tǒng)在線路上的三維地圖中標識相關攝像頭信息，用戶可點擊該攝像頭查看線路實時情況。

點擊線路上的車站，系統(tǒng)在三維地圖中展示該站列車的實時到發(fā)情況，并可點擊某列車次查看列車的詳細運行信息，包括站內到發(fā)序列，列車的到發(fā)站點、到發(fā)時間、列車運行正晚點等信息。

在車站內漫游時，在車站三維模型相應位置顯示實時的旅服數(shù)據(jù)，無論是售票廳的余票及公告信息，進出站口的到發(fā)及正晚點信息，還是檢票口的開停檢信息，站臺引導信息等均與車站信息一致。當站內實際位置具有視頻采集點時，三維模型中標識相關攝像頭信息，點擊該攝像頭即可查看站內實時情況。

系統(tǒng)可以接入視頻分析系統(tǒng)，將獲得的越界行為、人群聚集、區(qū)域逆行等預警告警信息結合旅服系統(tǒng)中的到發(fā)及檢票時間，按照一定的客運規(guī)則在三維模型中的對應位置提示，同時根據(jù)需要能夠自動彈出該區(qū)域的實時視頻圖形，輔助管理人員指揮和處理。

系統(tǒng)可以提供公網(wǎng)的對外接口，提供部分功能給旅客，旅客可以實時獲得所訂車票車次的正晚點信息，檢票口及?？空九_等信息，結合車站定位信息對旅客進行路線規(guī)劃和導航，可以在手機上實現(xiàn)車站內的虛擬現(xiàn)實導航。

5 建設難點

本系統(tǒng)的技術難點主要體現(xiàn)在三維地理數(shù)據(jù)展示、實時數(shù)據(jù)加載與多維呈現(xiàn)、跨平臺的多媒體人機互動、高度集成的三維引擎、數(shù)據(jù)庫兼容性開發(fā)與資源調取，與相關系統(tǒng)的接口，安全防護等方面。

1）三維建模

既有車站及周邊的建模工作量大，尤其是沒有建筑信息模型（BIM）、計算機輔助設計（CAD）等電子數(shù)據(jù)的車站，需要深入車站各部位進行測量統(tǒng)計，線路上的橋梁、涵洞等也需要采用實地測量和航拍等方式獲取相關數(shù)據(jù)。

2）接口文件

由于旅服系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、行車調度指揮系統(tǒng)、客票系統(tǒng)等均由不同廠家提供，需要分別對接和調試。目前已經(jīng)能夠集成相關的控件，視頻監(jiān)控可以通過編碼器地址及IP 進行訪問，旅服顯示通過文件傳輸（FTP）服務器轉發(fā)的方式也能傳輸實時的圖像，暫時無法實現(xiàn)提前獲取并柔性組合數(shù)據(jù)的功能。

3）安全防護

在滿足需要的前提下，不得影響既有系統(tǒng)的正常工作。尤其是行車調度系統(tǒng)關系到列車的運行安全和運輸秩序，旅客服務系統(tǒng)也關系到客運組織的正常有序。對于這些系統(tǒng)只是查詢輸入相關的數(shù)據(jù)流，通過配置網(wǎng)閘設備以及相關訪問權限的控制來保護。

6 總結

車務可視化系統(tǒng)目前已經(jīng)成功接入了旅客服務系統(tǒng)、綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)、CIC 復視查詢、視頻分析等系統(tǒng)，下一步可進一步集成TRS，行包系統(tǒng)，旅客端APP 等功能，同時也預留智慧車站等其他系統(tǒng)接口。該車務可視化系統(tǒng)能夠提高鐵路信息化應用水平，在確保鐵路信息系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的基礎上，為旅客提供更加優(yōu)質、便捷的服務，同時可為路局建設與業(yè)務拓展提供專業(yè)的展示平臺，成為文化宣傳的重要載體。