鐵路有源電子防盜鎖信息管理系統研究

楊文韜，張 巖，楊 磊，宮薇薇

（中國鐵道科學研究院 運輸及經濟研究所，北京 100081）

鐵路有源電子防盜鎖信息管理系統研究

楊文韜，張 巖，楊 磊，宮薇薇

（中國鐵道科學研究院 運輸及經濟研究所，北京 100081）

在分析鐵路有源電子防盜鎖相關作業流程的基礎上進行鐵路有源電子防盜鎖信息管理系統的功能設計和架構設計。系統由管理子系統和GIS追蹤查詢子系統組成，其中管理子系統提供出入庫管理、預加鎖管理、加鎖管理、拆鎖管理、統計分析、作業人員管理、報警管理及權限管理功能，GIS追蹤查詢子系統的主要功能是基于地圖的車輛位置查詢、運行軌跡查詢、區域統計、運達時間預測及權限管理。系統采用B/S架構，在保證安全的前提下為用戶提供完備的功能。

鐵路有源電子防盜鎖；信息管理系統；架構；貨物追蹤

棚車、集裝箱是我國鐵路運輸高附加值貨物的主要運載工具，迫切需要具有車門監控和防盜報警功能的設備確保貨物運輸的安全[1]。鐵路有源電子防盜鎖(Railway Active Electronic Alarm Lock，RAEAL) 具備供電電源，采用衛星或公共無線基站定位、霍爾傳感、微動限位開關、無線通信等技術來實現全程實時追蹤、施封安全狀態監測和異常報警等功能，途中無需再進行人工交接檢查即可滿足鐵路貨物安全監控的需求。由于 RAEAL 具有持續供電和無線通信的特點，與傳統鐵路施封鎖和無源電子防盜鎖[2]相比，在使用和管理上存在不同，需要功能更強大的信息管理系統管理 RAEAL 的復雜邏輯狀態，從而實現自動化的精確定位和報警。因此，設計并開發功能完備且合理的 RAEAL 信息管理系統，將成為 RAEAL 能否成功推廣應用的關鍵。

1 RAEAL相關作業流程

RAEAL 相關作業分為領取、安裝、檢查和拆卸4 個關鍵步驟。外勤人員領鎖后前往現場加鎖；途中發生破鎖后，RAEAL 自動發送短信通知鐵路局貨運處保價人員，再由保價人員通知中間站貨檢人員外出檢查；如果途中正常，貨物到站后，外勤工作人員將RAEAL 剪斷后拆除。在使用過程中，作業人員、現場操作和鎖的狀態都在發生變化，RAEAL 信息管理系統需要根據這些狀態變化，提供相應的 RAEAL 信息管理功能，以便各方作業人員有序地進行工作。RAEAL 作業流程如圖 1 所示。

2 RAEAL信息管理系統設計

2.1 RAEAL 信息管理系統功能設計

RAEAL 信息管理系統分為 RAEAL管理子系統和GIS 追蹤查詢子系統，RAEAL 信息管理系統功能結構如圖 2 所示。

2.1.1 RAEAL管理子系統

（1）出入庫管理。管理 RAEAL 實體的出入庫操作，入庫時可由用戶手工錄入或批量導入 RAEAL實體的鎖號、SIM 卡號、設備編號等信息，出庫時系統記錄 RAEAL 實體的信息和領取人信息。

圖 1 RAEAL 作業流程圖

圖 2 RAEAL 信息管理系統功能結構

（2）預加鎖管理。對于已經出庫的 RAEAL 實體，填寫加鎖車輛、目的車站，記錄負責的外勤貨運員、車長、貨運主任等信息，生成預加鎖集合和預加鎖作業單。

（3）加鎖管理。現場 RAEAL 實體實際加鎖完成后，內勤工作人員根據實際加鎖操作結果，在系統中進行加鎖確認；對于未實際完成加鎖的 RAEAL 實體，可以選擇取消預加鎖。

（4）拆鎖管理。RAEAL 鎖體完好無損到達車站后，內勤工作人員通過系統進行到站正常拆鎖操作。

（5）統計分析。通過系統可以記錄和統計本部門管轄范圍內的異常破鎖區域、破鎖時間、運輸時間、加鎖記錄、正常拆鎖記錄等信息，為績效考核提供依據。

（6）作業人員管理。可以對本部門的領取人、外勤貨運員、車長、貨運主任等人員的信息進行管理。

（7）報警管理。系統檢測到 RAEAL 異常破封時，結合 GIS 追蹤查詢子系統追蹤到的 RAEAL 實體精確破封位置信息和鐵路局管轄范圍[3]，確定破封地點的管轄單位，通過短信等方式向管轄單位的負責人員發送報警信息。

（8）權限管理。系統對車站、鐵路局、中國鐵路總公司 (以下簡稱“總公司”) 3 級用戶信息進行統一管理，為不同用戶提供不同的功能權限和數據權限[4-5]。

2.1.2 GIS追蹤查詢子系統

GIS 追蹤查詢子系統的主要功能是基于地圖的車輛位置查詢、運行軌跡查詢、區域統計和運達時間預測，并具備子系統獨有的權限管理功能。

（1）位置查詢。對在途運輸的某一車輛進行精確位置查詢并在地圖上直觀顯示。

（2）軌跡查詢。對已完成運輸的車輛進行歷史運輸軌跡查詢。

（3）區域統計。按已運行時間統計在途運輸的所有車輛，如已運行 12 或 24 小時的在途車輛總數，并在地圖上顯示符合條件的所有車輛位置分布情況。

（4）運達時間預測。根據已經獲得的運行軌跡時間點信息，結合鐵路歷史運輸路徑及旅行時間的統計和分析，應用大數據分析理論預測貨物到達時間[6]。

（5）權限管理。為 GIS 追蹤查詢子系統的用戶提供相應的功能權限和數據權限。

2.2 RAEAL信息系統架構設計

鐵路基層站段均在鐵路內部專網使用 RAEAL 管理子系統和 GIS 追蹤查詢子系統進行操作，而鐵路有源電子防盜鎖產生的追蹤監控信息則由公眾移動通信基站接收，因而需要通過安全的數據交換平臺實現內、外網之間的數據交換。為減少系統實施和維護的工作量，并綜合考慮系統性能及安全需求，確定系統采用 B/S 架構[7]，僅在總公司層級設置數據服務中心，鐵路局和車站不另設服務器，所有有源電子防盜鎖的定位、報警信息都通過安全數據交換平臺發送至總公司的數據服務中心[8]，通過設于總公司的服務器向鐵路局和車站提供RAEAL 信息系統的各種服務，相關鐵路局和車站的內部用戶只需要在鐵路專網內使用瀏覽器即可登陸RAEAL 信息系統進行電子防盜鎖的出入庫、加鎖、拆鎖等操作，對 RAEAL 實體的位置狀態進行追蹤查詢，客戶也可以及時掌握在途運輸貨物的安全情況。RAEAL 信息系統架構如圖 3 所示。

3 結束語

圖 3 RAEAL 信息系統架構

鐵路有源電子防盜鎖信息管理系統以防盜鎖為依托，通過多種技術手段實現棚車和集裝箱的精確定位，并通過鐵路內網與外網的安全數據交換，在無人工交接檢查的情況下實現鐵路貨物安全監控，其應用不僅可以大幅降低貨檢人員的勞動強度，減少貨檢站車輛停時，而且對于確保貨物、尤其是高附加值貨物的安全運輸能夠起到至關重要的作用，從而提高鐵路運輸服務質量。

[1] 楊順遼，張正炳.基于圖像處理的棚車車門狀態自動檢測[J].計算機測量與控制，2012，20(10)：2606-2608.

[2] 史建立，許紹興，王世東，等.RFID技術在鐵路施封鎖中應用的探討[J].鐵道貨運，2007，25(5)：27-30.

[3] 程 鑫，張 恒，徐 昊.GIS地圖文件在路網生成算法中的應用[J].青年科學，2013，34(8)：298-299.

[4] 祖 峰，熊忠陽，馮 永.信息系統權限管理新方法及實現[J].重慶大學學報：自然科學版，2003， 26(11)：91-93.

[5] 歐陽榮彬，王倩宜，李 麗，等.基于屬性規則的數據權限模型研究與實現[J].大連海事大學學報，2010，36(2)：81-83.

[6] 陳世敏.大數據分析與高速數據更新[J].計算機研究與發展，2015，52(2)：333-342.

[7] 王經卓，殷國富，胡曉兵，等.基于B/S模式的遠程協同設計系統的實施方法[J].計算機集成制造系統，2000，6(6)：52-55.

[8] 周 斌. 分布式公路交通量數據服務中心的設計與實現[J]. 長沙理工大學學報：自然科學版，2007，4(2)：68-71.

責任編輯：劉 新

1004-2024(2015)11-0046-04

：TP399：U294.2

：B

10.16669/j.cnki.issn.1004-2024.2015.11.11

2015-09-15

中國鐵路總公司科技研究開發計劃項目(2014X007-D)