高鐵安全環境隱患管理系統的設計與實現

楊建鋒 中國鐵路上海局集團有限公司安全監察室

近幾年來，高鐵外部環境隱患導致行車中斷、設備故障的案例時有發生。2016 年“11.29”京滬高鐵德州東站地方企業爆炸事故導致行車中斷將近4 小時，影響客車26 列。2017年中央電視臺焦點訪談節目播報了京滬、滬昆等高鐵外部環境隱患問題，國家安監局、住建部、國家鐵路局、中國鐵路總公司等單位高度重視，高鐵環境隱患整治已經成為與高鐵建設、高鐵維護同等重要的位置，高鐵環境隱患整治需要路地雙方尤其是地方政府的大力支持。高鐵外部環境涉及范圍廣，高鐵線路經過處一定范圍內都是高鐵外部環境隱患可能發生的范圍。目前，高鐵外部環境隱患管理遵循“專業主管、分層負責、綜合治理、閉環處置”的原則，但在各層單位缺少一個統一的平臺進行隱患信息上報、統計、分析、流轉、閉環。故中國鐵路上海局集團公司和北京交通大學合作研發的“中國鐵路上海局集團高鐵安全環境隱患管理系統”（以下簡稱“系統”）。

系統為高鐵外部環境隱患管理提供統一的數據平臺，方便隱患數據在鐵路各級部門之間及時、準確、高效的信息傳遞和隱患管理，保證鐵路各級單位間隱患信息對稱，同時將隱患信息及時、準確、高效、同步、直觀地反饋給地方政府。

1 系統設計

為了實現各級用戶對中國鐵路上海局集團公司安全環境隱患管理的需求，保證系統提供安全可靠的服務，基于數據庫的應用系統設計方法，本節對系統進行設計。主要包括四個方面的內容：系統架構設計、數據庫設計、系統功能設計和用戶管理設計。

1.1 系統架構設計

系統架構要實現以下功能：需要編寫SQL 實現隱患信息管理的復雜邏輯；需要收集處理大量的隱患數據；需要在數據庫層使用存儲過程實現數據操作；及時響應、人機交互界面方便、美觀等。

為滿足軟件工程的標準化和可擴展性，同時考慮軟件開發、運行和維護的成本以及系統的安全性等，系統采用符合開放標準的B/S（瀏覽器/服務器）結構。操作系統軟件采用Windows 操作系統；應用服務器軟件采用Tomcat 應用中間件；數據庫管理軟件采用MySQL 數據庫。該結構主要事務邏輯在服務器端實現。系統無須特別安裝，只要有Web 瀏覽器即可。

圖1 系統架構模式

其中，服務器架構見圖1。MySQL 數據庫，為系統提供準確、快速、安全的數據服務；Tomcat 服務器將為運行系統提供穩定的運行服務；Mybatis 數據持久層首先對數據存儲調用和復雜Oracle SQL 支持上實現相應目標，還在SQL 優化升級上提供幫助；Spring MVC 具有徹底分離系統內 M（Model）、V（View）和C（Controller）三個層面模塊的功能。

1.2 數據庫設計

根據數據庫設計的方法，在業務流程中數據內部關系的基礎上，確定數據庫內部的概念模型和邏輯模型。依據構建的相關模型，在盡量遵循數據庫設計的第三范式的原則下，使用Sybase 的PowerDesigner 設計數據庫的物理模型。圖2為設計出的高鐵隱患問題錄入的物理模型。

圖2 高鐵隱患問題錄入專題的物理模型

本系統數據庫表主要分為兩大部分：

（1）隱患信息存儲（安全隱患問題、安全隱患問題操作記錄、安全隱患問題附件及文件、可查看專業處室、問題處置、維權、查看時間記錄）；

（2）基礎信息臺賬（線路字典表、客專公司字典表、人員機構字典表、用戶角色字典、權限字典表等）。

本系統的數據庫以隱患問題錄入表為基表，各表之間相互獨立，其余表通過外鍵關聯，構成星形架構關系。

1.3 系統功能設計

根據各級用戶對行車固定設備生產管理的需求，系統包括五個子系統：隱患處置、系統報警、協調隱患分析、查詢及發文和系統功能維護。系統功能模塊見圖3。

圖3 系統功能模塊設計

1.4 用戶管理設計

為保證系統信息安全，根據安全性和可擴展性的原則，對用戶及權限進行分配。系統建立了用戶、角色和系統訪問權限等數據庫表，構建了完整的機構組織分級及崗位角色字典表，同時搭建成“用戶—組織機構”、“崗位—組織機構”、“角色—崗位”、“用戶—崗位”組織關系，并明確系統中“功能—操作方式”、“角色—功能操作方式”之間的關系。

2 系統功能實現

根據上文所示的設計結果，基于軟件開發的一些基本原則和程序編碼規范實現了系統的功能。本節將對實現的每個子系統中的部分功能進行展示。

2.1 隱患處置

該子系統將滿足隱患閉環管理，建立“一檔一案”電子臺賬的需求；該子系統將按照分層管理、專業主管原則，保證基礎站段用戶、專業處室用戶、安監室用戶在閉環管理中進行相應的登記、整治、銷號；該子系統將會體現綜合治理的原則，處置過程中對于當前級別用戶無法處置的隱患，可選擇上報上級用戶后協調整治。隱患閉環管理業務流程見圖4。

圖4 隱患閉環管理業務流程圖

2.2 系統報警

該子系統旨在推進隱患數據信息流在隱患處置子系統中的進程。該子系統具備向隱患所處用戶提醒隱患數據所處狀態，警告超時未處理隱患及重復隱患的功能。

2.3 隱患分析

該子系統應具備根據所屬省份、類別、專業、所屬機構等不同統計方式生成相應的統計報表，并能以Excel 形式導出的功能，以便于局內各級單位匯報總結及各級單位與地方政府溝通協調使用（見圖5、圖6）。

圖5 隱患站段統計頁面

圖6 隱患問題類別統計頁面

2.4 查詢及發文

查詢子系統具備根據隱患數據的各類屬性（如省份、里程、專業等）精確查詢相應隱患及相應文件的功能，方便進行下一步的操作；文件發布子系統能在路局各局用戶中發布文件并設置查看權限，擁有查看權限的用戶可進系統查看、學習相應文件、法規。圖7 是問題查詢頁面，圖8 是文件發布頁面。

圖7 隱患問題查詢頁面

圖8 文件發布頁面

2.5 系統維護

該子系統可以通過界面對系統進行日常維護，涵蓋組織機構、用戶，線路、客專公司等基礎數據的維護，省份、專業等字典數據的維護，菜單維護等相關功能模塊。在系統內細化構建出不同級別、不同專業類別權限的用戶，實現“分層負責、專業主管、閉環處置、綜合治理”的功能目的。

3 結束語

本文主要對該系統的結構設計和功能實現兩個方面的內容進行了探討。針對系統設計的內容，詳細討論了系統架構設計、數據庫設計、系統功能設計和用戶管理設計；針對系統功能實現的內容，詳細論述了系統中每個子系統的主要功能，并展示了其中的一些頁面。

系統能夠及時、準確、高效地在集團公司內部傳遞隱患信息，解決各級單位隱患信息不對稱的問題，并且能快速按地域、專業、責任單位等進行分類統計分析，為地方政府與鐵路管理部門工作會商機制提供及時、準確、全面、同步、直觀的信息傳遞途徑；系統還能作為隱患閉環管理的盯控平臺，閉環管理路外隱患，建立“一事一檔”臺賬，從多個維度分析已有隱患信息，挖掘慣性隱患和隱患發生的規律，指導隱患整治工作，提高路外環境隱患管理效率。

截至目前，該系統已經在上海局集團公司投入運行，運行效果顯著，可推廣至全路以積極推進新型的總公司路外環境管理模式。