基于GIS的鐵路貨運設備設施可視化系統設計與實現

■ 羅濤 易操 王勇

隨著鐵路貨運組織改革的進一步深化，迫切需要全面掌握管內貨運設備設施現狀，盤活現有貨運資源，充分挖掘貨運生產潛力，探索管內所有貨場、專用線貨運組織及物流服務最佳生產、營銷組織方案，不斷提高現有貨運資源利用率和作業效率，減少人工成本，確保安全生產，提高市場競爭力。加強貨運設備設施信息化管理是鐵路現代化的必然趨勢，也是實現鐵路貨運市場化的重要手段。

1 貨運設備設施管理現狀

廣州鐵路（集團）公司（簡稱廣鐵集團）的貨運設備設施管理原來基本采用表格和文字等形式存儲相關資料信息，場站平面圖大多利用AutoCAD繪制，設備臺賬信息沒有與空間信息關聯，未實現對全部貨運設備設施的空間地理信息可視化管理， 圖1為汕頭北站專用線的平面布局，貨運設備設施未充分展示。采用AutoCAD圖形方式存在以下不足：

（1）繪制圖形專業要求高。AutoCAD繪圖操作復雜、專業要求高、難以短時間熟練掌握，普及困難。

（2）不能滿足貨運專業化要求。貨場平面圖大多借用行車專業繪制站場平面示意圖的方法，缺乏對專業貨運設備設施的展示，更缺乏對貨位能力、站臺類型、作業車種、作業品類、倉儲能力、機具能力的顯性化展示。

（3）圖中對象無法關聯其他信息。圖中各種設備設施無法單元化與現場影像、設備履歷、設備臺賬等信息關聯，不利于準確動態把握貨場能力，不能直觀表現設備設施的使用情況。

（4）信息更新維護周期長。當設備設施更新改造后，平面示意圖必須由專業人員重新繪制，信息更新周期長，同時無法實現數據實時共享，系統可維護性差。

（5）平面圖信息無法拓展。平面圖信息無法與其他信息系統數據接口，形成了信息孤島，同時，圖形信息均為靜態固化信息，無法實現動態可視化查詢。

2 鐵路貨運設備設施可視化系統

2.1 系統設計目標

圖1 汕頭北站貨場平面示意

在對現有貨運設備設施管理進行充分調研后，確定鐵路貨運設備設施可視化系統（簡稱系統）的設計目標為：

（1）搭建貨運設備設施地理信息管理平臺。實現吸引區基礎地理信息，鐵路站場、貨運站貨場貨運設施及鐵路專用線貨運設施布局圖，吸引區內重點廠礦企業分布圖，吸引區內大型公路運輸企業、水路運輸企業分布圖等空間信息的發布與查詢。將股道、站臺、倉庫、裝卸設備等所有貨運設備設施屬性信息及作業能力與所在的空間位置結合起來，并在此基礎上實現對設備履歷、照片、影像等多媒體信息與圖元目標的交互查詢，實現貨場設備設施的可視化管理。

（2）設備設施可視化圖分層繪制，簡化維護過程。對股道、車位、裝卸設備、倉儲設備等所有設備設施按類別分層別繪制，對圖元進行分層管理，在全局示意貨運設備設施實際空間關系的同時，又能使各層圖像保持相對獨立存儲空間，并可對各圖層進行單獨維護，減小維護工作量。

（3）開發設備設施模塊化圖元，簡化繪圖過程。參考國標、鐵標等技術標準，統一建立各種貨運設備設施圖元標準，通過鼠標拖拉完成單個設備設施的繪制，降低可視圖繪制難度，實現便捷繪制。

（4）數據集中管理、分散維護。建立以貨運站為基本單位的網絡化數據維護管理體系，明確各級用戶維護權限，實現各貨運站貨場、專用線全部貨運設備設施的可視化圖、履歷數據、影像數據隨時上傳、下載、更新和維護。縮短維護周期，確保系統中數據與現場數據的一致性。

（5）采用WebGIS技術，實現方便可視化查詢。數據在服務器發布后，用戶通過瀏覽器方式進行查詢，不需要安裝專業的客戶端軟件，降低終端用戶的培訓成本和技術負擔。

（6）將矢量圖形與數據庫無縫連接，實現與其他信息系統數據共享。通過實時與其他鐵路生產信息系統進行數據交換，進一步擴展系統功能，豐富貨運可視化動態查詢內容。

2.2 系統運行環境

系統服務器采用Windows操作系統，安裝IIS6.0、MapXtreme7.0 、SDK軟件、Oracle數據庫；維護客戶機安裝MapInfo、Excel 2003等軟件；查詢端采用B/S模式，使用通用瀏覽器查詢。

2.3 系統功能模塊

根據需求分析及軟件設計基本原則，確定系統主要功能模塊（見圖2）。

2.4 系統構架

系統采用信息發布的B/S四層體系結構，分為數據庫層、應用服務器層、WEB服務器層、用戶層，各層詳見圖3，系統利用瀏覽器進行信息發布，為用戶瀏覽信息提供便捷的渠道，用戶通過鐵路辦公網內任意計算機均可進行信息查詢服務。

3 系統關鍵問題與解決方法

3.1 設備設施圖元模型庫的建立

廣鐵集團管內共有255個貨運營業站，鐵路貨場和專用線共667個，所有設備設施加起來近萬個，如果全部采用手工繪制，工作量極大，短時間內很難完成，且每個繪制人員繪制方法風格不一致，繪圖效果存在較大差別。為解決這一問題，在MapInfo基礎上進行二次開發，把組成可視化圖的各種要素按統一標準進行分類，根據每一類設備的圖標式樣建立數據模型，形成所有設備設施的圖元模型庫，各種圖元模型見圖4。圖元模型庫共分為車位、高站臺倉庫、非高站臺倉庫、高站臺雨棚、非高站臺雨棚、高站臺貨區、龍門吊、翻車機、裝卡樓、軌道衡、其他自輪運轉設備、其他非自輪運轉設備、罐式存儲器13類，每一個圖元均能進行隨意拉伸、旋轉、平移等操作，統一采用俯視圖繪制，固定繪圖比例尺，繪圖人員只需先采集線路、倉庫、堆場等設備設施實際尺寸，繪圖時就像“堆積木”一樣拖放圖元模型庫中的標準圖元，調整空間位置和大小，便完成可視化圖繪制，大大降低繪圖難度，縮短繪圖周期。

圖2 貨運設備設施可視化系統功能模塊

圖3 貨運設備設施可視化系統構架

圖4 貨運設備設施圖元模型庫截圖

3.2 設備設施可視化圖的生成

貨運設備設施種類很多，且各種設備設施空間位置有可能重疊，在同一平面繪制無法完整展示，為解決這個問題，在MapInfo中二次開發了“建立空白模板”功能，采用統一模板生成空白可視化底圖，模板包括標注、股道、車位、裝卸設備、倉儲設備等7個圖層，把同類型的設備設施放在同一圖層繪制。在可視化圖繪制時，先選擇要繪制的設備設施圖元模型庫，切換到合適的圖層，再單擊或劃線，在出現的對話框中輸入相關信息即可得到圖形。繪制完畢后，系統自動生成一個記載圖中所有設備設施的Excel表格文件，并對每一種設備設施在Excel表格中“定制”生成相應屬性列欄，實現設備設施的屬性及履歷信息離線填寫，并可將填寫后的數據上傳至后臺數據庫，自動更新可視化圖的顯示信息和屬性信息等內容。

3.3 設備設施信息的自動捕捉

設備設施分圖層繪制后，為實現在Web瀏覽時能快速定位到某一設備設施，系統通過記錄鼠標點擊位置，獲取地圖坐標，從第一個圖層開始判斷鼠標點擊坐標是否有設備設施的圖元信息，逐層往下查找，直到找到圖元信息后調入數據庫中相關圖片等影像信息或履歷信息，實現設備設施信息自動捕捉，算法流程見圖5。

3.4 與其他相關信息系統數據共享

圖5 設備設施關聯信息自動捕捉算法流程

利用MapInfo后臺豐富的數據存儲功能，將矢量圖形與數據庫無縫連接，實現與其他信息系統數據共享。最直接的應用就是實現場站“動態毛玻璃”直觀圖形化顯示，由車站現車系統實時將貨場或專用線的股道存車信息及現車信息寫入中間庫，系統按接口標準從中間庫讀取數據，動態修改可視化圖中股道內車位的屬性信息，實現車種車號、貨物品名、裝卸作業狀態等信息的動態可視化顯示，相比現車系統中“列表式”的“現場毛玻璃”顯示方式，內容更加豐富，顯示方式更加直觀。

4 結束語

系統已于2013年3月正式在廣鐵集團部署實施，現場人員利用該系統完成了管內所有貨場、專用線的貨運設備設施數據采集，圖6、圖7為汕頭北站貨場的貨運設備設施相關資料及實景圖片。該系統實現了貨運設備設施的可視化管理，為廣鐵集團貨運營銷、貨運管理、裝卸組織、設備設施更新改造等工作提供翔實準確的貨運基礎資源信息，為日常運輸生產、調度指揮提供了較好的輔助決策作用。系統將各種貨運設備設施模塊化設計，使現場數據采集、加工、維護等工作實行標準化、流程化管理，具有良好的通用性和可復制性，具備在其他鐵路局和地方鐵路公司推廣應用的前景。下一步將研究與貨運電子商務系統、鐵路運輸集成平臺等系統接口，實現裝卸車作業可視化、個性化定制，倉儲能力動態管理，卸車積壓預警，“老牌車”預警等功能。

圖6 汕頭北貨場查詢界面截圖

圖7 汕頭北貨場實景截圖

[1] 劉明芳. MapInfo軟件在地圖制作中的應用[J]. 科技廣場，2005(8)：87-89.

[2] 牛立軍，孫宏聲，陸垚. 鐵路貨運運力圖的應用研究[J].鐵路計算機應用，2008(6)：4-7.