施工調(diào)度命令電子化傳達(dá)系統(tǒng)的設(shè)計與實踐

劉洪亮

（中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 運輸部，濟(jì)南 250001）

鐵路營業(yè)線施工是運輸組織的重要組成部分，按照中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱：國鐵集團(tuán)）的要求，為不斷提高施工作業(yè)效率和質(zhì)量，應(yīng)加強施工組織，積極推廣使用先進(jìn)技術(shù)，提高鐵路營業(yè)線施工管理的信息化程度[1]。目前，中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司（簡稱：濟(jì)南局集團(tuán)公司）已設(shè)計并研發(fā)施工計劃、施工命令、施工電子登記管理等信息系統(tǒng)，但當(dāng)前施工調(diào)度命令仍然采用紙質(zhì)的傳達(dá)方式，存在傳達(dá)慢、效率低、易出錯、不安全等問題。針對施工調(diào)度命令傳達(dá)存在的問題，本文基于Web Service，采用AJAX及網(wǎng)絡(luò)安全等技術(shù)，研發(fā)了施工調(diào)度命令電子化傳達(dá)系統(tǒng)，向施工負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場防護(hù)員及施工作業(yè)車司機(jī)等傳達(dá)電子化施工調(diào)度命令，增強施工調(diào)度命令傳達(dá)的時效性、準(zhǔn)確性、安全性，為鐵路運輸安全持續(xù)穩(wěn)定提供支撐[2]。

1 鐵路施工調(diào)度命令傳達(dá)現(xiàn)狀及問題

鐵路施工調(diào)度命令是指施工作業(yè)當(dāng)日由列車調(diào)度員發(fā)布的準(zhǔn)許施工作業(yè)開始、確認(rèn)施工作業(yè)結(jié)束等與實際施工作業(yè)有關(guān)的調(diào)度命令[3]。施工調(diào)度命令內(nèi)容較多且流程復(fù)雜，傳統(tǒng)的紙質(zhì)傳達(dá)方式的傳達(dá)過程主要存在以下問題。

1.1 耗時長、效率低

施工期間，車站值班員通過調(diào)度集中（CTC，Centralized Traffic Control）系統(tǒng)和列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS，Train Dispatching and Commanding System）接收列車調(diào)度員發(fā)布的調(diào)度命令，車站值班員核對、確認(rèn)、簽收調(diào)度命令，然后打印紙質(zhì)調(diào)度命令，核對無誤且具備施工條件后，交給駐站聯(lián)絡(luò)員；駐站聯(lián)絡(luò)員使用對講機(jī)向施工負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場防護(hù)員進(jìn)行傳達(dá)。傳達(dá)調(diào)度命令必須復(fù)誦核對，且常遇到調(diào)度命令內(nèi)容較多的情況。據(jù)測算，使用對講機(jī)傳達(dá)一次調(diào)度命令平均需要3 min，耗時較長、效率較低[4]。

1.2 干擾大、易差錯

傳達(dá)調(diào)度命令人員主要使用450 MHz對講機(jī)，受參與通話人員眾多、信號強弱不一等因素影響，調(diào)度命令的傳達(dá)、復(fù)誦、確認(rèn)易受到較大干擾，出現(xiàn)差錯，造成傳達(dá)困難，甚至出現(xiàn)在特殊情況下無法傳達(dá)的問題。

1.3 安全性較差

施工需使用路用列車（施工作業(yè)車）時，車站值班員須指派助理值班員去現(xiàn)場向路用列車司機(jī)交遞書面調(diào)度命令。受行車室、助理值班員室與機(jī)車停車位置距離的影響，向司機(jī)現(xiàn)場遞交一次調(diào)度命令平均需要20 min。更為重要的是，助理值班員向司機(jī)遞交調(diào)度命令有時需要橫越站場線路，存在勞動安全風(fēng)險隱患[5]。

2 系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)模塊化設(shè)計的原則，本文在施工調(diào)度命令電子化傳達(dá)系統(tǒng)設(shè)計中采用高內(nèi)聚、松耦合的方式，對基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一管理，業(yè)務(wù)模塊間只進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)交互，使得各業(yè)務(wù)模塊間的影響盡量小，保證了系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的完整統(tǒng)一，使得系統(tǒng)業(yè)務(wù)模塊易于修改和擴(kuò)充。

2.1 總體架構(gòu)

施工調(diào)度命令電子化傳達(dá)系統(tǒng)的開發(fā)遵循統(tǒng)一設(shè)計、系統(tǒng)整合、增量實施的原則，按照總體目標(biāo)設(shè)計軟件總體架構(gòu)，以調(diào)度命令在鐵路運輸管理信息系統(tǒng)（TMIS，Transportation Management Information System）和調(diào)度指揮管理信息系統(tǒng)（DMIS，Dispatch Management Information System）（簡稱：T/D）間傳遞、調(diào)度命令內(nèi)容查詢簽認(rèn)、內(nèi)外網(wǎng)的傳輸為主要內(nèi)容構(gòu)建核心應(yīng)用。系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)總體架構(gòu)

（1）設(shè)施層包括計算資源、存儲資源、網(wǎng)絡(luò)資源和安全資源。保證系統(tǒng)的高穩(wěn)定性，有效利用信息化資源，具有靈活的可擴(kuò)展性。

（2）網(wǎng)絡(luò)層包括內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)，應(yīng)用場景中可使用車站W(wǎng)i-Fi、移動互聯(lián)網(wǎng)，通過安全平臺實現(xiàn)內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)與互聯(lián)網(wǎng)的互通。

（3）數(shù)據(jù)層主要包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和外部數(shù)據(jù)。外部數(shù)據(jù)包括與TMIS、DMIS、CTC系統(tǒng)、TDCS的接口數(shù)據(jù)。

（4）應(yīng)用層主要包括施工維修日計劃、施工調(diào)度命令傳達(dá)、流程監(jiān)控 、統(tǒng)計分析等。

（5）訪問層包括PC端和移動終端的訪問。PC端訪問通過內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，移動終端訪問通過移動互聯(lián)網(wǎng)、車站W(wǎng)i-Fi實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。

2.2 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

系統(tǒng)的應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、文件服務(wù)器均部署在內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)，可通過內(nèi)部生產(chǎn)網(wǎng)與TMIS、DMIS、CTC系統(tǒng)、TDCS實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。同時，系統(tǒng)需要通過互聯(lián)網(wǎng)將調(diào)度命令傳達(dá)到具體崗位人員，因此，通過安全平臺實現(xiàn)邏輯隔離后，系統(tǒng)在互聯(lián)網(wǎng)區(qū)域設(shè)置了應(yīng)用服務(wù)器，并通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)器與移動終端間的數(shù)據(jù)傳輸。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

2.3 安全設(shè)計

系統(tǒng)從網(wǎng)絡(luò)安全、主機(jī)安全、管理安全、數(shù)據(jù)安全等多個角度保障平臺的安全性，采用邊界控制、安全接入等技術(shù)，從虛擬機(jī)安全防護(hù)、漏洞掃描和防病毒等方面考慮，確保主機(jī)系統(tǒng)安全，采用國家保密局認(rèn)證加密算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保障信息的私密性，防止惡意篡改。

3 系統(tǒng)功能

為實現(xiàn)施工調(diào)度命令的自動接收、傳達(dá)，通過T/D結(jié)合，自動同步接收CTC/TDCS下達(dá)的施工調(diào)度命令，車站值班員（車務(wù)應(yīng)急值守人員）根據(jù)調(diào)度命令規(guī)定的受令處所，指定發(fā)送至施工有關(guān)人員，施工有關(guān)人員通過移動終端App接收、讀取調(diào)度命令[6]。同時，車站值班員在施工調(diào)度命令電子化傳達(dá)系統(tǒng)內(nèi)關(guān)聯(lián)施工調(diào)度命令，各有關(guān)單位完成登銷記的簽認(rèn)工作，系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)功能架構(gòu)

3.1 施工維修日計劃管理

本系統(tǒng)通過與TMIS、DMIS的數(shù)據(jù)接口，智能讀取施工維修日計劃，自動生成登記內(nèi)容。

3.2 施工調(diào)度命令傳達(dá)

系統(tǒng)實現(xiàn)與TMIS、DMIS的對接，升級T/D結(jié)合程序，增加消息隊列（MQ，Message Queue）傳輸方式，實現(xiàn)調(diào)度命令實時傳輸功能[7]。

（1）施工調(diào)度命令接收

將TMIS端做為一個受令點，自動接收CTC/TDCS下達(dá)的施工調(diào)度命令，并可通過調(diào)度命令I(lǐng)D與計劃進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

（2）施工調(diào)度命令下達(dá)

接收到調(diào)度命令后，車站值班員在系統(tǒng)中選擇施工負(fù)責(zé)人、現(xiàn)場防護(hù)員、施工作業(yè)車司機(jī)、盯崗干部等相關(guān)人員，并點選“手機(jī)簽認(rèn)”功能，下達(dá)施工調(diào)度指令。

（3）調(diào)度命令接收簽認(rèn)

現(xiàn)場工作人員可以在移動終端App中查詢計劃，可進(jìn)行查詢、簽認(rèn)調(diào)度命令，并回傳車站值班員操作端。移動終端App兼?zhèn)湔Z音對講、組群通話、錄音回放、提示報警等擴(kuò)展功能。

（4）流程監(jiān)控及統(tǒng)計分析

系統(tǒng)可對調(diào)度命令傳達(dá)的過程進(jìn)行實時跟蹤，對傳達(dá)、簽認(rèn)相關(guān)崗位人員的反應(yīng)時間進(jìn)行統(tǒng)計，并可對調(diào)度命令傳達(dá)過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。

3.3 基礎(chǔ)信息管理

基礎(chǔ)信息管理包括同步組織機(jī)構(gòu)、人員信息，確定相關(guān)人員崗位，維護(hù)施工管理相關(guān)制度和站場、線路基本參數(shù)信息等功能。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 Web Service

Web Service是一個平臺獨立、低耦合，包含基于可編程的Web的應(yīng)用程序，可使用開放的標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)記語言子集（XML，Extensible Markup Language）標(biāo)準(zhǔn)來描述、發(fā)布、發(fā)現(xiàn)、協(xié)調(diào)和配置這些應(yīng)用程序，可用于開發(fā)分布式、交互操作的應(yīng)用程序。Web Service技術(shù)可使得運行在不同計算機(jī)上的不同應(yīng)用無須借助附加的、專門的第三方軟件或硬件，即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互和集成。應(yīng)用之間即使開發(fā)語言、平臺框架或內(nèi)部協(xié)議不同，也均可基于Web Service實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。本文通過Web Service技術(shù)實現(xiàn)施工調(diào)度命令電子化傳達(dá)系統(tǒng)與TMIS、DMIS、CTC系統(tǒng)、TDCS的數(shù)據(jù)交互。

4.2 AJAX技術(shù)

AJAX（Asynchronous Javascript And XML）在瀏覽器與 Web 服務(wù)器之間使用異步數(shù)據(jù)傳輸，從而使網(wǎng)頁從服務(wù)器請求少量的信息，而不是整個頁面。使用 JavaScript 向服務(wù)器提出請求并處理響應(yīng)，不會阻塞用戶核心對象XMLHttpRequest。通過該對象，JavaScript 可在不重載頁面的情況下與 Web 服務(wù)器交互數(shù)據(jù)，在不需要刷新頁面的情況下，即可產(chǎn)生局部刷新的效果。系統(tǒng)通過AJAX技術(shù)實現(xiàn)界面業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的快速實時更新。

4.3 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)

系統(tǒng)的內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)通過安全平臺進(jìn)行交互，在安全可控的前提下與其他業(yè)務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行必要的數(shù)據(jù)交換?；诎踩捉幼謪f(xié)議（SSL，Secure Sockets Layer）/傳輸層安全協(xié)議（ TLS ，Transport Layer Security）端到端的安全數(shù)據(jù)傳輸，保障了信息傳輸?shù)陌踩?；防止字典攻擊，識別異常用戶，限制異常用戶發(fā)送行為；限制登錄IP，確保外部連接無法訪問；形成防注入攻擊機(jī)制，保障數(shù)據(jù)的安全性[8]。

5 結(jié)束語

施工調(diào)度命令電子化傳達(dá)系統(tǒng)已完成相關(guān)功能的研發(fā)并在濟(jì)南局集團(tuán)公司范圍內(nèi)投產(chǎn)運行。該系統(tǒng)提高了鐵路營業(yè)線施工的科技含量、提升鐵路營業(yè)線施工的安全性。增強施工調(diào)度命令傳達(dá)的時效性、準(zhǔn)確性。解決了傳統(tǒng)方式下調(diào)度命令傳達(dá)耗時長、效率低、干擾大、易出錯等問題。減輕了現(xiàn)場工作人員的勞動強度，提高工作效率。其方便快捷的操作，利于減輕車站值班員、施工負(fù)責(zé)人、盯崗干部等相關(guān)人員的勞動強度，將更多精力放到施工作業(yè)中，完善人防、物防、技防“三位一體”的安全保障體系。