淺析TDCS3.0車站子系統數據平臺的設計與實現論文
TDCS3.0系統是原TDCS2.0系統的優化升級版，自2013年中國鐵路總公司頒布《列車調度指揮系統(3.0)技術條件》后開始實施。TDCS3.0系統中的車站子系統是整個系統的核心子系統。目前車站子系統需要維護大量的線路和車站設備基礎數據，如站場信號設備、站細數據、車站出入口、站間連接關系、里程數據、電力臂、車次編訂表、機車類型等。車站子系統的相關子模塊(如車站值班員、信號員、電務維修機、車站處理單元TPU)均需要使用這些基礎數據。由于原TDCS2.0系統在架構和軟件設計時，采用的是讀取配置文件的方法，各子模塊需進行獨立配置和維護，易造成重復性工作，且容易出錯。為此，針對TDCS3.0車站子系統建立一個數據平臺，采用合理的系統架構，方便運輸指揮人員和系統維護人員進行數據維護和管理，避免重復性工作，提高數據的可用性、準確率。
1結構設計
數據平臺由數據平臺服務器、數據維護管理終端、TDCS3.0車站子系統三部分組成。
1.1數據平臺服務器
數據平臺服務器運行3個子進程：業務數據服務進程、資源文件服務進程、TDCS3.0程序配置數據服務進程。
1.業務數據服務進程：負責所有業務數據后臺集中存儲、維護和分發。數據采用文件方式存儲，并采用WebService方式提供數據的查詢、導入、編輯操作。業務數據包括通用數據和車站數據。
通用數據(全局數據)：列車運行類型、列車運行優先級、列車類型(車次編訂表)、機車類型、車站列表、區段列表、區間列表、電力臂、列車路徑、干線定義等。
車站數據(每個站不同)：車站股道、車站正線、股道分組、車站出入口、沖突限制定義、列車固定徑路等。
2.資源文件服務進程：配置數據后臺服務進程，并與業務數據服務進程和配置數據服務進程進行通信，采用WebService方式提供數據下載。TDCS3.0車站子系統，可與本進程連接，通過WebService接口獲取本站所需的通用數據和車站數據。
3.TDCS3.0程序配置數據服務進程：配置數據的后臺服務進程，負責配置數據的集中存儲、維護、分發。包括：車站子系統各終端實體號列表、通信配置、車站子系統各終端的權限配置、TDCS3.0錯辦報警功能定制配置。
1.2數據維護管理終端
數據維護管理終端運行業務數據維護軟件和配置數據維護軟件2個程序。
1.業務數據維護軟件：提供人機交互界面，行車運輸指揮人員或系統維護人員通過人機界面前臺終端進行車站業務數據的維護和管理。為減少工作量，可以對車站站細、列車類型(車次編訂表)、列車固定徑路等進行批量導入。通過增加不同工作區的方式對業務數據進行版本管理，確保數據的可追溯性。
2.配置數據維護軟件：提供人機交互界面，系統維護人員通過人機界面前臺終端進行車站配置數據的維護和管理。此軟件與數據平臺服務器中的“資源文件服務進程”和“TDCS3.0程序配置數據服務進程”進行通信，編制各站的通信配置、車站子系統各終端的權限配置、TDCS3.0錯辦報警功能定制配置，并存儲在后臺數據平臺服務器中。
1.3TDCS3.0車站子系統
車站子系統的相關子模塊通過調用“數據下載軟件”與“資源文件服務進程”通信，下載本站所需的業務數據和配置數據，并以xml文件形式保存到指定目錄。車站子系統應用程序啟動時，將從指定的目錄讀取本程序需要的業務數據和配置數據。這種方式避免了手工制作的重復性，下載的文件格式統一，降低了人工修改配置文件的出錯風險。
2功能實現
數據平臺的功能分為三部分：數據的前臺維護和管理、數據的后臺存儲和分發，數據的下載和使用。
2.1數據的前臺維護和管理
數據的前臺維護和管理主要功能如下。
1.用戶登錄及權限識別：對用戶修改數據的權限進行管理，不同用戶授予不同的權限，如系統維護人員的權限可以設置很高，可以進行系統參數設置、用戶信息管理(分配用戶權限)和選擇工作區進行數據維護。行車運輸指揮人員僅開放車站運輸數據的維護，如車站站細、車站里程數據、列車固定徑路等的維護。
2.工作區的設置：工作區設置很多個(如工作區1，2，3，…n)，不同工作區代表數據的'一個版本，從而對數據進行版本管理。這樣數據就有了可追溯性，維護人員可以很容易查詢到數據的上一個版本的內容，并且可以通過“比對”的方法，來比較本次的修改內容。
3.基礎數據的導入：基礎數據如車站站細、車次編訂表、機車類型、列車固定徑路等，可以由原TDCS2.0的配置文件進行批量導入，以減少維護人員手工輸入的工作量。
4.模板導入：不同的車站配置數據、通用數據和車站數據都有一定的相似性，可通過“其他車站模板導入”和“其他工作區模板導入”的方式進行復制，再根據本站特性進行加工，減少了維護人員手工輸入的工作量。
5.數據導出備份：在數據維護完成后，可人工將數據以文件的方式導出備份，備份到人工指定位置的文件夾進行備份管理。
6.保存到數據平臺：數據在人工導出備份的同時，也保存到數據平臺的后臺服務器，避免數據丟失。
2.2數據的后臺存儲和分發
通過“數據平臺服務器”進行數據的后臺存儲和分發，主要有如下功能。
1.數據的存儲：通過WebService方式，接受前臺維護軟件的合法連接，并響應前臺軟件的指令，進行數據的增加、修改、刪除等操作，進行數據的合理性檢查，并及時存儲在本地服務器硬盤上。
2.數據的分發：通過Web-Service方式，接受“數據下載軟件”的合法連接，并響應“數據下載軟件”的下載配置請求，對請求合法性進行檢查，并分發對應車站的配置數據至“數據下載軟件”。
2.3數據的下載和使用
數據的下載和使用分為主動下載和后臺推送2種模式。
2.3.1主動下載模式
通過遠程調用和響應的方式完成數據的主動下載，其中遠程調用方是“數據下載軟件”，遠程響應方是數據平臺服務器中的“資源文件服務進程”。
由“數據下載軟件”發出車站數據的下載請求，“資源文件服務進程”將收到的下載請求進行一系列的核對、匹配和合法性驗證工作，確保分發的配置數據是之前請求的數據。分發的數據有車站的相關配置文件、文件的版本號及文件的數量。“數據下載軟件”在收到分發過來的數據后，進行一系列的檢查驗證工作，如配置文件是否與本站號一致、配置文件個數和發送過來的數量是否一致，配置文件內置的版本號與發送過來的版本號是否一致等，然后將檢查驗證的結果反饋給“資源文件服務進程”。“資源文件服務進程”收到檢查驗證結果后，進行檢查判斷，如果發現對方接收成功則發送一個“成功”的回執信息，如果發現對方接收數據失敗則重新整理一份該站所需數據再次發送，分發數據流程結束。如果第二次分發的數據，“數據下載軟件”檢查仍然有誤，直接將錯誤信息反饋給前臺的TDCS3.0車站子系統應用軟件，由系統維護人員人工干預處理。
2.3.2后臺推送模式
后臺推送模式，通過數據后臺推送完成TDCS3.0車站子系統應用軟件配置數據的更新，其中數據推送方是數據平臺服務器中的“資源文件服務進程”，數據接收方是TDCS3.0車站子系統應用軟件。
由“資源文件服務進程”定時或實時發送指定版本號的配置文件的更新;“應用軟件”在收到更新指令后，進行一系列的核對、匹配和合法性驗證工作，確保分發的配置數據是本站的合法數據;若配置數據合法，則“應用軟件”及時更新軟件內存中的數據，并同時替換軟件本地的配置文件。及時更新內存中數據，是在不需要申請“鐵路維修天窗點”的情況下完成。替換軟件本地配置文件，確保“應用軟件”下次重啟后讀取的是最新的配置文件。
“資源文件服務進程”最多進行二次分發，若第二次分發后“應用程序”仍檢查出有誤，直接將錯誤信息反饋給前臺的“應用軟件”，由系統維護人員人工干預處理。
3軟件應用
截止2016年2月底，濟南鐵路局完成了兗州、白家店等6個站的TDCS2.0向TDCS3.0軟件的升級改造工作，西安鐵路局完成了寶成、寶中、隴海線19個站的TDCS2.0向TDCS3.0軟件的升級改造工作，目前系統運行穩定。
綜上所述，使用數據平臺對TDCS3.0車站子系統的配置數據進行統一維護和管理，避免了配置制作等大量重復工作，提高了系統維護人員的工作效率，降低了配置文件出錯的概率，方便了配置數據的版本維護和管理，提升了TDCS3.0車站子系統數據配置制作的自動化、智能化水平，對于保證系統的持續穩定運行具有現實意義。
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