車站班計劃數據結構設計與實現

康山松，劉育君，朱志國

（西南交通大學 交通運輸與物流學院，四川 成都 610031）

隨著鐵路科學技術的不斷進步，編組站計算機集成過程系統 (Computer Integrated Process System，CIPS) 先后在成都北、貴陽南和武漢北編組站成功運用，實現計算機自動生成班計劃等編組站的各項復雜作業的自動化成為車站現場工作的迫切需要。為此，通過分析研究班計劃編制過程的數據結構，完成計算機自動繪制班計劃技術作業圖表的應用系統開發。

1 車站班計劃編制過程分析

車站班計劃是鐵路車站現場工作的依據。車站班計劃的編制是鐵路技術站完成鐵路局調度中心下達的工作計劃的重要環節，直接影響車站日班工作任務的完成質量。通過編組站的列車一般包括無改編中轉列車、部分改編中轉列車、到達解體列車和自編始發列車和少部分旅客列車[1]。班計劃主要針對貨車計劃、用車流推算，分為鐵路局調度所編制的整體班計劃和編組站班計劃兩類。鐵路局班計劃的下發和編組站班計劃的上報，主要通過TMIS網絡傳輸。

改編列車一般需要在編組站經過到達、解體、集結、編組和出發等一系列環節，其中還包括車輛的貨物作業過程，這些都會在班計劃技術作業大表上體現出來。根據班計劃編制的主要內容：列車到達計劃，列車出發計劃，裝車、卸車和排空計劃，取送作業計劃，班工作指標、其他重點任務和上級指示，分析得到實現計算機編制班計劃技術作業圖表需要的基礎數據。

（1）列車到達信息：包括旅客列車和貨物列車的到達信息，列車的種類、到達時刻、編組內容等。

（2）列車出發信息：包括列車的種類、發車時刻、編組內容等。

（3）調機作業信息：包括駝峰解體調機和峰尾編組調機的具體作業過程和時間標準，以及調機的整場和整理作業等。

（4）貨車作業信息：包括貨場作業過程、作業時間標準和調機取送作業過程等。

（5）相關作業時間標準：列車到達技術作業時間標準、出發技術作業時間標準和解體列車作業時間標準等。

2 車站班計劃數據結構設計

2.1 數據結構設計原理

主要研究目的是建立車站班計劃編制的關系數據結構模型。關系數據庫是以關系數據結構為基礎的數據庫，其利用關系描述現實世界。在關系數據庫中，關系必須遵循一定的規則，這種規則就是范式。目前，關系數據庫有6種常見的范式，第一范式 (1NF) 滿足最低要求，在此基礎上第二范式 (2NF) 進一步滿足更多要求，其余范式依次類推[2]。

規范化程度過低的關系可能會存在插入異常、刪除異常、修改復雜、數據冗余等問題，需要對其進行規范化，轉換成高級范式，但這并不意味著規范化程度越高的關系模式就越好[3]。在設計數據庫模式結構時，必須基于現場實際情況和用戶應用需求，確定一個合適的、能夠反映現實世界的模式。

2.2 班計劃數據結構設計

經過研究分析車站班計劃編制過程，可將到達車站的列車分為以下幾類。

（1）旅客列車和無調中轉列車。這些列車在車站的作業較簡單，一般是在車站經過少量技術作業后又隨原列車繼續運行。

（2）有調中轉貨物列車。這些列車在車站需要經過到達、解體、集結和編組始發等一系列作業過程，其作業過程最為復雜，也是需要進行詳細研究的部分。

（3）貨物作業車，在隨有調中轉貨物列車到達的車輛中，有一部分是需要在車站進行貨物作業的車輛，由于需要確定調機的取送作業過程，應將這部分車輛單獨區分開。

同時考慮到不同車站股道數量、調機作業、接發車輛類型的不同，進一步劃分出股道、調機、車輛類型等多個實體。

通過分析以上過程，設計出班計劃的數據字典，即各類數據描述的集合。

在局部實體-聯系圖(Entity-Relationship Diagram，E-R圖) 設計中，確定實體和實體屬性時一般遵循以下原則：屬性不能再具有需要描述的性質，即屬性必須是不可分的數據項；屬性不能與其他實體具有聯系，即聯系只發生在實體之間[4]。所有的實體和屬性如表1所示。對設計好的局部 E-R圖進行合并，形成一個整體的概念結構圖，即將所有的局部 E-R 圖合成一個系統的全局 E-R 圖，如圖1所示。

最后對設計的車站班計劃數據結構，選用 Microsoft Access 2003 作為數據庫管理系統進行數據錄入。

表1 實體與屬性

圖1 全局 E-R 圖

3 車站班計劃數據庫應用系統程序設計

通過對車站班計劃作業過程的詳細分析，將車站班計劃作業圖表繪制劃分成以下重要部分：旅客列車和無調中轉車作業；有調中轉車到達作業；有調中轉車出發作業；調機作業和貨場作業等[5]。在應用系統開發過程中，需要重點解決以下關鍵技術：應用程序和數據庫的連接；運行圖運行線繪制；股道占用；調機解體過程；調機送車、調移和取車；調機解體、編組和取送調移作業的協調。

3.1 應用程序和數據庫的連接

選用 Microsoft Visual C++6.0 的 MFC 實現應用程序開發，通過 ADO (ActiveX Data Objects) 技術調用數據資源，實現車站班計劃作業圖表的計算機自動繪制。程序和數據庫連接過程如下。

（1）引入 ADO 動態鏈接庫。通過使用預編譯指令“#import”來告訴編譯器將此指令中指定的動態鏈接庫引入工程中，并從動態鏈接庫中取出其中的對象和信息。

（2）在應用程序主類的 InitInstance()成員函數中用::CoInitialize (NULL) 初始化 OLE/COM 庫環境。并在程序最后調用以下代碼釋放程序所占用的COM資源：::CoUnInitialize()。

（3）創建 ADO 與數據源的連接。

（4）調用數據庫數據繪制車站班計劃圖。

3.2 運行圖運行線繪制

在車站班計劃作業圖表中，上、下兩端都有到達和出發列車在相鄰區間的簡要運行情況。在繪制運行線時應注意以下問題。

（1）在繪制運行線時應注意繪制坐標點與時刻的轉換，用一個 TimeChange() 函數實現。

（2）運行線的繪制方向，如到達和出發運行線繪制的區別。

（3）當運行線超出運行圖邊界時的處理方法：用一個 LineTo() 函數實現。

3.3 股道占用

列車到達車站和從車站出發一般都需要占用一條股道進行技術作業檢查，通過從數據庫中讀取列車占用股道，然后在車站作業圖表的相應位置繪制列車占用情況需要用到股道占用公式。結合具體車站作業實例，總結出股道占用公式如下。

假定 n 為從數據庫讀取到的列車占用股道，根據運行圖結構，股道占用與對應坐標的公式為：

X 坐標：列車到發時間點對應的坐標

Y 坐標：190＋40×n

3.4 調機解體過程

車站班計劃出發車流的來源很大部分是到達車站的有調中轉列車經駝峰調機解體后集結到調車場股道的車流，所以確定調機的解體時間是車站班計劃工作的重點。調機解體需要注意兩個方面的內容：列車解體時刻和解體列車的編組內容。列車解體時刻決定了調機開始解體的時間，而編組內容決定了調機解體后，哪些股道上的車輛會相應增加。調機解體車的列繪制過程如下。

（1）讀取相關數據，如車次、解體時間、編組內容等。

（2）判斷是否為摘掛列車，調用摘掛解體時間解體，繪制解體圖形；否則，調用區段解體時間解體，繪制解體圖形。

（3）增加相應編組方向車輛數，并繪制圖形。

（4）讀取下一條數據，直至全部數據處理完成后結束。

3.5 調機送車、調移和取車

在到達車站的有調中轉列車中，很大部分是通過到達、解體、編組和出發作業后就隨編組出發列車出發的車輛，但還有一部分車輛需要在車站進行貨物的裝卸作業。而這些車輛的作業過程一般需要在貨場進行，這就需要調機將貨物作業車輛從到發線送車到貨場作業地點，也需要將作業完成的車輛從貨場取回，以及車輛在貨場不同地點間的調移。

3.6 調機解體、編組和取送調移作業的協調

車站班計劃的編制是一個連續、協調的過程，因而班計劃圖的繪制也同樣是一個協調各部分車流的過程，列車的到達、出發和車站工作組織都是一個相互協調的過程，列車到達適應列車編組出發，出發列車的編制要滿足車輛接續時間，車站工作組織要和列車到達、出發相協調，使車站各固定設備和移動設備達到很好的利用。在車站班計劃作業圖表編制過程中，最重要的協調就是調機解體、編組和取送作業的協調，其作業繪制過程如下。

（1）從解體內容、編組內容和貨場作業3個表中同步讀取數據。

（2）對作業時間進行排序，得到最早作業時間，并分別繪制解體作業、編組作業和取送調移作業。

（3）在3個表中讀取下一條數據，直至全部數據處理完成后結束。

4 結束語

設計的班計劃數據庫應用系統，經調試運行結果如圖2所示。

對計算機自動編制班計劃圖表過程進行分析研究，通過數據結構設計和程序編制實現了車站班計劃作業圖表的自動編制，表明結構設計的可行性和程序編制的正確性，該系統對實現編組站作業自動化和運用于高校教學實驗平臺都具有一定的借鑒意義。

[1]彭其淵. 行車組織[M]. 成都：西南交通大學出版社，1999.

[2]王 珊，陳 紅. 數據庫系統原理教程[M]. 北京：清華大學出版社，2002.

[3]張鳳琴. 數據結構[M]. 北京：清華大學出版社，2005.

[4]夏真榮. 隧道掘進爆破設計的數據庫應用系統開發[D]. 成都：西南交通大學，2005.

[5]梁西萍，鄧紅英. 編制車站班計劃實驗系統的研究與開發[J].甘肅科技縱橫，2008，37(6)：125.