调车计划自动评判子系统的设计和开发.docx
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调车计划自动评判子系统的设计和开发
摘要
车站调车作业计划是铁路运输组织工作的重要组成部分，也是车站行车组织作业难度高并非常重要的内容。
调车作业编制的计划好坏与否对调车作业的效率影响非常之大。
一个好的钩计划，执行起来方便、快捷，易于保证安全，并能够在更快的完成调车工作。
本文主要实现了对各个车场的具体信息查询，以及对手动解体计划和手动编组计划的优劣评判。
本系统是基于PHP，MySQL，BS体系结构的调车计划的自动编制及评判系统。
我与同组队员合作完成数据库的创建以及车场的信息查询功能，自己独立完成解体调车计划的手动编制和编组调车计划的手动动编制的评判功能。
在编程的过程中我认为最难的地方是在考虑列车解体和编组时，一些特殊情况如解体过程中股道容车数不足，编组过程中尾部关门车的处理等，其程序算法不容易实现。
该系统基本功能均可以实现，也可以解决一些特殊情况，但在面对复杂条件时仍存在一些不足之处。
本系统提供了一个开放的平台，是一个在线的、可以多人共同使用的实验教学平台。
关键词：
调车计划；自动评判；教学平台
Abstract
Shuntingoperationplanisanimportantpartoforganizationofrailtransport,it’salsosignificantandcomplicatedtotrainoperationorganization.Theefficientofshuntingoperationisheavilyinfluencedbythelevelofshuntingplan.Anexcellentshuntingoperationismoreconvenient,speedily,andsafewhenit’sexecuted.What’smore,shuntingworkwouldbeaccomplishedinlesstime.
Inthemaininformationsearchofyards,automatedassessmentofmanualdisintegrationshuntingplanandmanualtrainformationplanarerealizedinthisarticle.
ThissystemisanAutomaticcompilationandevaluationsystemforshuntingplanwhichisbasedonPHP，MySQL，BSarchitecture.Ifinishedcreationofdatabase,informationsearchofyardsincollaborationwithmyteammateandcompletedautomatedassessmentofmanualdisintegrationshuntingplansandmanualtrainformationplansbymyself.Iconsiderthemostdifficultpartinprogrammingisthatalgorithmsarenoteasilyrealizedundersomespecialcircumstanceswhentakingaccountintodisintegrationandformation.Mainfunctionsarebasicallyachievedinthissystem,difficultiesinsomespecialcircumstancescanalsoberesolved.Ontheotherhand,thereareshortcomingsundersomecomplexconditions.Thissystemprovidesanopeningplatform,it’sanonlineexperimentsystemcanbeusedbymanypeople.
Keywords:
Shuntingoperationplan;automatedassessment;Teachingplatform
第一章绪论
第一节选题背景及意义
车站调车作业钩计划是指当车站一批作业任务已确定的条件下，根据车站的线路结构、车辆位置、各种作业时间要求等因索，在保证有调车辆最终移动至指定位置的条件下编制调车作业计划，使整个调车过程的作业效率最高。
调车工作是车站工作组织的中心环节，是铁路运输过程的重要组成部分。
良好的调车工作组织对于车站顺利完成调度工作日、班计划、按时接发列车，完成货物装卸和车辆检修任务，保持车站井然有序、高效的工作状态起着关键的作用。
对技术站而言，调车工作更是其日常的主要生产活动。
良好的调车工作组织对于车站顺利的完成铁路局下达的调度工作日、班计划，按时接发列车，完成货物装卸和车辆检修任务，保持车站井然有序、高效的工作状态起着关键的作用。
调车作业计划的编制水平在很大程度上决定了调车作业的效率。
一个好的钩计划，执行起来方便、快捷，易于保证安全，能够在较短的时间内完成调车工作。
但目前为止，尚未有能够有效的为钩计划评分的系统。
随着计算机技术、通信技术的发展，如何实现钩计划的信息化和编制方法的自动化以及对解体、编组作业实现自动评价便成为当前研究的重点，因此首先要处理的问题就是用什么方法实现调车计划的自动编制，怎样实现对已编制好的调车计划的自动评判，这具有重要的研究意义。
第二节国内外研究现状
娄正良在文献[1]中提到：
钩计划的编制是编组站最具有灵活性和技术性的工作，不同人编制的钩计划差异性较大，比较容易分辨出不同钩计划的优劣。
通过计算机实现钩计划的自动编制一直是人们追求的目标。
基于知识库将调车计划自动编制系统分成知识库、知识库维护及知识库应用3个部分。
基于知识库的钩计划自动编制系统，在国内外铁路界首次采用知识库及相关技术来编制钩计划。
目前在武汉北编组站实施，取得了兑现率90%的良好效果。
随着用户使用体验的加深和对系统的熟悉，知识库将得到进一步扩充和细化，效果会更好。
张伯敏在文献[2]中提出：
中间站调车作业钩计划优化编制系统是在分析中间站传统调车作业钩计划人工编制的现状与问题的基础上开发的。
系统功能与特点是：
车站调车作业钩计划是指当车站一批作业任务已确定的条件下，根据车站的线路结构、车辆位置、各种作业时间要求等因索，在保证有调车辆最终移动至指定位置的条件下编制调车作业计划，使整个调车过程的作业效率最高。
中间站调车作业钩计划优化编制系统主要完成对车站调车作业的管理和各种相关信息的录人、查询。
针对中间站平面调车作业特点，调车作业钩计划优化编制系统与现行的车站TMIS相连接，自动读取TIMS数据库的列车确报资料，在执行完成该批计划后，系统自动将执行结果和现在车信息实时更新存人TMIS数据库，同时将实时更新的信息显示在电子大屏幕上，并通过确报系统发送“列车编组顺序表”至下一作业站提供信息服务。
张颖波在文献[3]说提到：
在以往编制调车作业计划时，首先要进行的就是”车组下落”。
调车钩计划自动优化编制系统设计思路是：
系统启动后，自动连接远程TMIS系统数据库，并实时读取数据用于初始化本地数据库，使本地与远程数据库信息同步。
初始化完成后，在系统主界面显示车站的当前车辆分布情况，列车的编组信息在到达本站前已发送到本站，本系统根据到确报信息安排接车作业，出发列车要安排发车作业，车列在本站逗留期间可能要进行多项作业，根据列车的不同去向，将车列按照一定要求分组，再编组调车钩计划，打印下达调车作业任务，现场依据调车计划通知单，按顺序将车辆送到指定股道，并且在系统中完成对调车作业过程模拟和执行过程的回放，同时对于系统中的数据提供查询和管理功能。
文章还指出中间站调车钩计划自动优化编制系统主要有七大功能：
现车信息动态查询和统计功能、钩计划自动编制功能、图形编制钩计划（人机对话式编制）功能、调车作业动态模拟功能、大屏显示功能、作业回顾和历史操作回放功能及作业计划单打印输出功能。
高军在文献[4]中提出，车站的调车作业计划均由人工编制完成，调车作业钩计划的编制仍然依赖于经验丰富的调度人员的情况没有根本改变，现场日常编制调车钩计划中疏忽和考虑不周的情况经常会发生，而且人工很难及时书面更改调车钩计划，这样不仅浪费调车作业的时间，而且影响了调车作业的进度。
所以将部分铁路中间站调车作业钩计划的编制由计算机来承担，可以提高调车作业钩计划的质量。
并在生产调度的效率，减轻调度人员的负担，提高机车作业的利用率等方面起到非常大的作用。
文章概述了新一代调度集中系统（CTC）的原理、功能、优势及在我国既有线路的应用情况。
针对中间站调车作业的特点及考虑因素，分别阐述了传统情况下和CTC条件下中间站调车作业钩计划的编制思路与执行流程。
并论述CTC条件下中间站调车作业钩计划自动编制的必要性及实现钩计划自动编制的思路。
还针对中间站专用线、货物装卸线的布置形式及中间站取送车作业的特点，采用相应的优化算法，对中间站货物作业地点的取送车顺序进行分析与优化。
范红军在文献[5]中，提出在TMIS系统覆盖的铁路系统中，作为铁路运输基层单位的车站无疑是我们所关注的重点，它对保证运输工作质量起着决定性的作用。
在大多数的小站中，由于地理位置偏远，同时受限于计算机和通信技术，使得其信息化程度还是较低。
在这种背景下，需要建立一个新型的小站管理信息系统将健全全局现车的实时掌握，提升全路的信息化水平。
论文介绍了小站管理信息系统的总体分析和设计，主要对系统中调车作业模块进行了深入的探讨。
通过图形化的调车的理念设计了新的拖动调车的方式，钩计划不再需要人工手动的录入，而是通过调车自动生成。
最终达到了拖动调车和钩计划的自动编制，并实现了编制过程中钩计划的功能要求，开辟了一种新的钩计划编制方式。
系统中图形化的调车操作和钩计划的自动编制大大提高了钩计划编制的效率。
这种图形化的设计理念也为大型编组站管理系统设计提供了一个新的方向。
肖媛在文献[6]提到：
铁路运输作为有色冶金企业货运运输的主要方式，承担着企业以运保产的重任。
论文主要面向大型有色冶金企业的货物运输调度过程，研究企业铁路运输网调度方法及应用，首先分析了我国大型企业铁路运输线路的特点，创新地运用排序二叉树的方法确定单批次列车编组钩计划。
同时根据多批次列车陆续到达的情况下，建立了企业铁路运输调度数学模型，并从整体优化角度出发，建立了取送与编解协调优化模型，设计并实现了基于VC6.0平台的冶金企业铁路运输管理及调度指挥系统。
将该方法应用于列车调度过程，实现企业铁路网列车智能调度。
张军占在文献[7]中提出：
新一代编组站计算机应用系统—编组站综合自动化（SyntheticAutomationofMarshallingYard，简称SAM）从计划自动编制入手，实现了管理、调度、控制一体化，解决了编组站现存的问题，极大提高了编组站自动化水平和效率。
SAM的核心是计划自动编制，该篇文章研究重点——摘挂列车编组钩计划自动编制是SAM计划编制的重要组成部分和难点。
它的使用将改变手工编制计划的方式，极大减轻计划编制人员的负担，提高计划编制的效率和质量，提高列车编组调车效率。
文章对SAM系统进行了分析。
介绍了SAM开发的背景，要实现的目标和主要途径。
对SAM如何解决编组站现存的问题，计划自动编制在SAM中的核心作用进行了阐述。
文章重点研究并实现了摘挂列车不同编组方式钩计划的计算机自动编制，包括按站顺编组，成组选编，混合选编。
并对编组钩计划的优化进行了研究和实现，最大程度的提高调车效率。
在保证连挂钩数最少的前提下，考虑可调车组的位置，临组、车组交错、坐底、端组等因素，使钩计划的溜放钩也达到最少。
实现中考虑了钩计划的各种影响因素，使钩计划编制系统有较强的适应性。
该研究成果已在西安新丰镇编组站成功实施，并取得了满意的效果。
第三节本文解决的问题
摘挂列车，由于同一方向各中间站的车组混在同一调车线上集结，编组出发列车时，一般要求按站顺或到站成组编挂，要满足编组计划要求，而且要求调车的钩数要少，时间最短。
因此编组摘挂列车就变得十分复杂，其调车作业具有非常突出的特点，主要有综合性、复杂性、多变性和准确性。
综合性是指其调车作业是多工种、多种设备相互协调配合来完成的。
复杂性是指其调车作业从计划的编制到执行涉及的因素非常多，如车列的构成、调车机车的位置及编成列车的运行方向、可供调车利用的股道数量、代号车的隔离要求、关门车的编挂位置等等。
准确性是指调车作业不能有任何差错，计划编制不能有差错，计划的执行也不能有差错，在作业过程中调车人员、司机、扳道员、作业人员都必须相互配合、准确无误，否则将产生严重的危及生命、财产安全的后果。
由于调车工作的上述特点，造成不同水平的指挥人员的工作效果产生很大差异。
同时也体现出自动编制勾计划的必要性与艰巨性。
由此可见，其主要还是依靠人工编制，然而调车作业计划在整个编组站信息管理系统中占有非常重要的地位，勾计划编制是否及时，是否正确对整个系统的效率有直接影响。
因此，采用计算机来对钩计划进行自动评价就显得非常必要了。
目前我国铁路系统缺乏根据已有理论基础编制一个切实可行的评判系统，进而实现计算机自动评判手动调车计划，本文将PHP+HTML语言与铁路调车作业计划相结合，重点研究调车作业钩计划的计算机自动评判系统，包括手动调车解体计划评判系统和手动调车编组计划自动评判系统，旨在对调车计划的正确与否以及计划的优略进行有效的评估。
第二章铁路调车作业计划概述
第一节编制调车作业计划的要求
1.符合列车编组计划、列车运行图和《技规》的规定，保证调车作业和人身安全。
2.合理运用技术设备和先进工作方法，最大限度地实现解体照顾编组，解体照顾送车，使解、编、取、送作业密切配合。
力争做到调车钩数少、调动辆数（带车数）少、占用股道少、行程短、作业方便、调车效率高（即平均钩分小）。
3.做到及时、准确、完整。
“及时”，就是及时编制和下达计划；“准确”，就是保证计划本身无漏洞、无差错，尽量不变或少变计划；“完整”，就是要求调车作业通知单字迹清楚，项目齐全。
第二节编制调车作业计划的依据
1.阶段计划规定的各项调车作业的顺序和起止时分。
2.到达列车确报，包括车种、车号、品名、载重、到站、收货人和特殊标记等。
3.调车场、货场线路固定用途、容车数和停留情况。
4.调车区现在车及其分布情况。
第三节调车计划评价标准
一、解体计划评价标准
将完成到达作业的车列或从货物装卸、货物检修等地点取回的车列按其中车辆的去向、车种或所装货物的性质分解到调车场内各指定线路的调车作业称为解体调车作业。
手动解体调车计划的评判标准有：
解体的各个车组到达股道是否正确，摘挂钩是否正确，解体车数与待解车列所含车辆总数是否相等。
当车列中遇有禁溜车、禁止过
峰车时，应暂停溜放，将其暂存于禁溜线，再继续溜放。
禁溜线上的车辆在适当的时机由驼峰调车机车经迂回线送至调车场。
二、编组计划评价标准
编组站是“列车制造工厂”，它把自己产生的和从各方向汇集来的车流，按照性质和去向编组成各种列车向路网发出。
编制直达、直通和区段列车的编组钩计划在确定列车编程辆数后，要检查待编车列中隔离车和关门车的编挂位置。
危险货物和活动物车在列车中的编挂必须符合《危规》对车辆编组隔离的限制。
由于所装货物的性质必须停止制动作用的棚车必须停止制动作用的棚车还应关闭截断塞门，即所谓“关门车”。
关门车的编挂顺序要求有：
机车后三辆车之内不能连挂；列车中连挂不得超过两辆；列车中最后一辆不得为关门车。
手动编组调车计划的评判标准有：
取车股道是否正确，编组辆数是否正确，摘挂列车钩数是否最少，隔离车和关门车的编挂位置是否正确等。
第三章系统设计
第一节系统功能模块
调车计划自动编制系统功能模块如图3.11所示，系统包括用户管理子系统，车站信息管理系统，调车计划自动编制系统以及调车计划自动评判系统。
图3.11系统功能模块示意图
第二节选用工具的比选
调车计划自动编制与评判系统的选用工具有：
服务器：
Nginx
运行平台：
Linux
开发环境：
Windows7
辅助工具：
NavicatforMySQL,MacromediaDreamweaver
后台数据库：
MySQL
编程语言：
PHP+HTML
一、PHP与ASP的比选
PHP是一种HTML内嵌式的语言，是一种在服务器端执行的嵌入HTML文档的脚本语言，语言的风格有类似于C语言，被广泛的运用。
PHP的特性包括：
1、开放的源代码：
所有的PHP源代码事实上都可以得到。
2、PHP是免费的：
和其它技术相比，PHP本身免费。
3、php的快捷性：
程序开发快，运行快，技术本身学习快。
嵌入HTML：
因为PHP可以嵌入HTML语言，它相对于其他语言，编辑简单，实用性强，更适合初学者。
4、跨平台性强：
由于PHP是运行在服务器端的脚本,可以运行在UNIX、LINUX、WINDOWS下。
5、效率高：
PHP消耗相当少的系统资源。
6、图像处理：
用PHP动态创建图像
7、面向对像：
在php4,php5中，面向对象方面都有了很大的改进，现在php完全可以用来开发大型商业程序。
8、专业专注；PHP支持脚本语言为主，同为类C语言。
ASP是微软公司开发的代替CGI脚本程序的一种应用，它可以与数据库和其它程序进行交互，是一种简单、方便的编程工具。
表3.21PHP5与ASP对比表
PHP5
ASP
软件价格
免费
免费
平台价格
免费
$$
速度
强
弱
效率
强
强
安全性
强
强
平台
任意
Win32（仅用于IIS）
是否提供源代码
是
否
OOP
强
强
特点
1开放的源代码
2本身免费
3程序开发快，运行快，技4术本身学习快
5跨平台性强
6效率高
7PHP支持脚本语言为主，同为类C语言
1使用各种浏览器都可以正常浏览ASP所产生的网页
2可以使用服务器端ActiveX组件来执行各种各样的任务
3方便连接ACCESS与SQL数据库
4开发需要有丰富的经验
二、MySQL与Oracle,SQLServer,Access的比选
MySQL是MySQLAB公司的数据库管理系统软件，是最流行的开源（OpenSource，开放源代码）的关系型数据库管理系统。
MySQL具有以下主要特点：
1、高速：
高速是MySQL的显著特性，在MySQL中，使用了极快的“B树”磁盘表（MyISAM）和索引压缩；通过使用优化的“单扫描多连接”，能够实现极快的连接；SQL函数使用高度优化的类库实现，运行速度快。
一直以来，高速都是MySQL吸引众多用户的特性之一，这一点可能只有亲自使用才能体会。
2、支持多平台：
MySQL支持超过20种开发平台，包括Linux、Windows、FreeBSD、IBMAIX、HP-UX、MacOS、OpenBSD、Solaris等，这使得用户可以选择多种平台实现自己的应用，并且在不同平台上开发的应用系统可以很容易在各种平台之间进行移植。
3、支持各种开发语言：
MySQL为各种流行的程序设计语言提供支持，为它们提供了很多API函数，包括C、C++、Java、Perl、PHP等。
4、提供多种存储器引擎：
MySQL中提供了多种数据库存储引擎，各引擎各有所长，适用于不同的应用场合，用户可以选择最合适的引擎以得到最高性能。
5、功能强大：
强大的存储引擎使MySQL能够有效应用于任何数据库应用系统，高效完成各种任务，无论是大量数据的高速传输系统，还是每天访问量超过数亿的高强度的搜索Web站点。
MySQL5是MySQL发展历程中的一个里程碑，使MySQL具备了企业级数据库管理系统的特性，提供强大的功能，例如子查询、事务、外键、视图、存储过程、触发器、查询缓存等功能。
6、支持大型数据库：
InnoDB存储引擎将InnoDB表保存在一个表空间内，该表空间可由数个文件创建。
这样，表的大小就能超过单独文件的最大容量。
表空间还可以包括原始磁盘分区，从而使构建很大的表成为可能，最大容量可以达到64TB。
7、安全：
灵活和安全的权限和密码系统，允许基于主机的验证。
连接到服务器时，所有的密码传输均采用加密形式，从而保证了密码安全。
8、价格低廉：
MySQL采用GPL许可，很多情况下，用户可以免费使用MySQL；对于一些商业用途，需要购买MySQL商业许可，但价格相对低廉。
OracleDatabase，又名OracleRDBMS，或简称Oracle。
是甲骨文公司的一款关系数据库管理系统。
MicrosoftOfficeAccess是微软把数据库引擎的图形用户界面和软件开发工具结合在一起的一个数据库管理系统。
表3.22MySQL与Oracle,SQLServer,Access对比表
MySQL
Oracle
SQLServer
Access
开放性
支持多种操作系统
所有主流平台
仅限于windows
Windows
可伸缩性
高伸缩性
高伸缩性
高伸缩性
伸缩性有限
安全性
强
强
强
强
性能
较高
最高
多用户时性能不佳
数据过大时性能下降
操作
简单
较复杂
操作简单
简单
安全性
较强
强
弱
弱
特点
1提供多种存储器引擎
2支持各种开发语言
支持大型数据库
3提供多种数据库连接途径
4优化的SQL查询算法，有效地提高查询速度
5支持多种存储引擎
1面向专业人士，操作较复杂
2多层次网络计算，支持多种工业标准
3长时间的开发经验，完全向下兼容。
得到广泛的应用和认可
1提供数据仓库功能
2系统管理和数据库管理更加直观、简单
3丰富的编程接口工具
1Access有强大的数据处理、统计分析能力
2易学，操作简单
3容易出现各种因数据库刷写频率过快而引起的数据库问题。
4Access数据库安全性比不上其他类型的数据库
三、Nginx与Apache,IIS的比选
Nginx是一款由俄罗斯程序员IgorSysoev所开发轻量级的网页服务器、反向代理服务器以及电子邮件（IMAP/POP3）代理服务器。
Nginx是一款面向性能设计的HTTP服务器，相较于Apache、lighttpd具有占有内存少，稳定性高等优势。
Nginx的优点有：
1、轻量级，同样起web服务，比apache占用更少的内存及资源。
2、抗并发，nginx处理请求是异步非阻塞的，而apache则是阻塞型的，在高并发下nginx能保持低资源低消耗高性能。
3、高度模块化的设计，编写模块相对简单。
4、社区活跃，各种高性能模块出品迅速。
ApacheHTTPServer（简称Apache）是Apache软件基金会的一个开放源码的网页服务器，可以在大多数计算机操作系统中运行，由于其多平台和安全性被广泛使用，是最流行的Web服务器端软件之一。
它快速、可靠并且可通过简单的API扩展，将Perl/Python等解释器编译到服务器中。
InternetInformationServices（IIS，互联网信息服务），是由微软公司提供的基于运行MicrosoftWindows的互联网基本服
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