基于B/S 模式的铁路勘测设计案例信息化管理系统设计与实现

刘江涛，王亮亮，吴庆茹，崔夏阳

（1.中国中铁二院工程集团有限责任公司 土木建筑设计研究二院，成都 610031；2.中国矿业大学 力学与土木工程学院，徐州 221116）

随着国民经济的迅速发展，我国铁路建设规模不断扩大，根据《中长期铁路网规划（2016—2030）》，我国远期铁路网规模将达20 万km。规模大、周期短、任务重是我国铁路建设的基本特点，而线路技术标准、线位走向及路桥隧等线下工程设计质量都会严重影响线路的平顺性和客货运输能力，因此掌握新建线路区域内既有铁路设计案例资料，并在其基础上调查分析线路实际运营状况和突出制约瓶颈技术等，对优化新建线路设计方案具有重要意义。然而，目前铁路设计单位在对既有设计案例的信息化管理方面尚不能满足实际需求，导致案例查询与重用效率低下，迫切需要结合数据库、互联网技术提升铁路线路既有勘察设计资源的管理和利用水平。

早在1986 年，苏格兰学者Milne P.H[1]就将数据库引入选线设计中，用于协调解决平曲线与竖曲线重合的问题；1987 年，我国学者将人工智能引入公路选线领域，探索选线设计类型专家系统中的知识表示方法及开发流程[2]；此后，哥伦比亚大不列颠大学的De Castilho 等学者[3]探索了将公路选线过程中的不确定数据与启发式原理结合的可能性；2000 年后，易思蓉[4]在深入分析铁路选线知识结构体系基础上，建立了适用于虚拟环境铁路选线系统的选线数据库；李芬[5]建立的专家知识库解决了公路选线过程中的复杂、无法量化问题；欧阳志峰[6]在国家提倡的“铁路绿色选线”新概念背景下，建立了包含了声环境、水环境、固体废弃物等知识及相关评价规则的铁路绿色选线数据库；李文斌[2]进一步研究了公路选线知识的特点及影响选线方案的因素，依据选线过程，对公路选线规则库进行模块化设计；谢帅帅[7]指出在选线设计系统中建立数据库对最优线路的分析和数据存储的作用；李亚丹[8]分析了铁路选线过程中所需要的地质知识的特点，并选用不同的知识表示方式，构建了能够存储地质知识的数据库；张钰[9]采用Access 平台构建的数据库对川藏铁路设计过程中产生的线路设计成果及相关知识进行管理，有效提高了线路设计效率；鲁文强[10]依据岩溶地质知识的特点对其进行分类，提出合理的岩溶地质知识表示方法，开发了适用于岩溶地质条件下的公路选线数据仓库；曹建枝[11]就如何利用WebGIS 实现铁路勘测设计一体化进行理论方面的研究，建立基于WebGIS 的铁路勘测设计一体化系统的设计模型，为开展基于WebGIS 的铁路勘测设计一体化研究提供理论基础。

综上，将互联网与数据库技术引入传统工程建设环境，能够在提高设计效率、综合优化设计影响因素等方面起到积极作用。为实现对铁路设计院大量既有专业化设计资料的高效利用，本文利用Java Web 技术和Oracle 数据库，研发基于B/S 模式的铁路勘察设计案例信息化管理系统，使设计人员能够快速查询、学习和分析利用既有资源和设计经验。

1 铁路勘测设计案例信息化管理的必要性

1.1 提升设计能力

铁路勘测设计不仅需要综合应用测绘、铁路、桥梁、隧道等多个领域的相关知识，还要全面考虑人文、环境、地质等的影响，统筹规划线路位置，是一个需要糅合各专业知识和丰富设计经验，并不断进行动态调整的复杂过程。每一份已经完成实施的铁路设计资料不仅包括了线路所在区域的丰富工程地质、水文条件等自然资源数据，更蕴含了设计人员综合应用自然资源实现线路技术标准与复杂节点优化处置的智力资源。而目前大部分既有的优秀铁路设计案例和相关资料散落在各个专业设计人员手中，亟需建立铁路勘测设计案例信息化管理系统，对其进行统一收集、筛选、管理，使企业专业技术培训人员在培训时，能够与工程实际相结合，提高培训质量，提升专业技能，并灵活运用于新建项目设计。

1.2 降低设计成本、提高勘测设计效率

在我国干线铁路建设规模迅猛发展的同时，区域路网加密/联络线与工矿企业专业线建设也在高速推进。随着我国基础建设走出去发展战略的提出，海外铁路建设项目也逐年增加。而铁路各勘测设计阶段需要的基础资料不同，如果能够将企业既有铁路设计案例统一通过信息化管理平台进行汇总管理，设计人员能够高效、快速的查阅拟建线路临近既有铁路的全套设计文件，将既有临近线路设计资料应用到拟建线路，减少经调、重复勘察、路调等工作，不仅能够加速新项目的设计进度，还可以节省大量不必要的人力、物力与财力投入。

2 系统架构与功能

本文开发的铁路勘测设计案例信息化管理系统基于B/S 模式，Web 服务器选用Tomcat，前端和后端的开发工具选择目前主流的JavaWeb，采用Oracle作为后台数据库管理系统，如图1 所示。

图1 系统相关技术示意

2.1 系统总体架构

铁路勘测设计案例信息化管理系统总体架构如图2 所示，表示层主要实现用户通过浏览器对系统的登录访问与操作；应用层在实现系统各具体功能模块应用逻辑接口的同时，也对数据库的接口标准进行代码设计；数据层主要基于Oracle 数据库对系统中的铁路勘测设计案例数据进行存储、管理和维护，并针对功能需求，构建出数据库模块的基本模型。

图2 系统总体架构

2.2 系统功能

铁路线路是建设在地理空间上的一条三维跨区域带状工程构筑物。按照勘察设计涉及的核心专业，系统主要设置线路设计成果、路基设计成果、桥涵设计成果、站场设计成果、隧道设计成果和共有信息资料6 个模块。为实现设计成果的有效管理，系统功能模块主要分为交互模块和数据库模块，交互模块主要功能为案例数据的上传、修改、查询、删除。

3 系统实现

3.1 系统登录实现

利用JavaWeb 技术进行铁路勘察设计案例信息化管理系统登录界面设计。为了保证系统内案例资源的安全，用户的登录权限（用户名、登录密码）由系统管理员从后台输入，未授权人员不允许注册访问。在用户进入系统进行操作前，系统必须对用户输入的登录信息（用户名、密码）进行验证，利用过滤器过滤掉不符合系统用户权限的非法登录操作，拦截非法访问请求。

3.2 系统界面实现

登录成功后，用户进入系统主界面，界面左栏从上至下依次设置线路设计成果、路基设计成果、桥涵设计成果、站场设计成果、隧道设计成果、共有信息资料6 个专业模块，如图3 所示。

图3 系统主界面

铁路勘测设计人员可选择相关模块进行材料上传，例如；线路设计成果案例上传界面，如图4 所示，可根据案例实际特征填写相应的信息，平面设计图、纵断面设计图、横断面设计图需要点击“选择文件”按钮，选择相应的文件后上传，点击“保存”按钮后界面将跳转回线路设计成果添加后的显示界面，并将增加显示刚添加的线路设计成果案例信息。

图4 线路指标与文件上传界面

3.3 系统功能实现

在铁路勘测设计案例信息化管理系统架构中，数据层是整个系统的核心，主要任务是进行数据导入、存储、管理与分析，本文基于Oracle 数据库，采用Power Designer 和PL/SQL Developer 工具，从数据库表结构设计和铁路线路设计库模型设计两方面完成铁路线路设计案例数据库的总体设计。

（1）案例数据输入模块实现

利用SQL 语句读取用户上传表单中填入的数据，将读取到的数据封装成route 对象，上传到数据库中的线路设计信息表中。

（2）案例数据修改模块实现

用户在铁路勘测设计案例系统主界面内的线路设计信息数据修改模块中，点击“编辑”按钮后，系统通过SQL 语句：String sql="select*from r_route where route_id=?"调取用户选中的线路设计信息数据。用户在线路设计信息数据修改界面中修改待更新的数据后，点击“保存”按钮，完成数据库内对应信息表数据的更新。

（3）案例数据查询模块实现

用户在案例搜索框输入线路关键词后，程序通过语句：String sql="select*from r_route"在数据库中查询线路设计信息表的全部内容，并将其包装为route 集合，进行route 集合存储定义，将数据库中读取到线路设计信息表中的每一个线路设计信息数据封装成route 对象，对route 集合进行遍历，并在系统主界面对应表格中显示结果。

（4）案例数据删除模块实现

用户在案例信息展示界面中单击需删除案例后的“删除”按钮，系统调用语句：

将案例信息从铁路勘测设计案例数据库中删除。

4 结束语

本文阐述了铁路勘察设计案例信息化管理的必要性，基于B/S 架构进行铁路勘察设计案例信息化管理系统的设计与实现，介绍了系统的总体架构和具体功能实现。该系统能够较为全面地对铁路勘察设计资料进行统一收集管理，实现既有设计资料的快速查询和分析利用。便于专业设计人员快速学习、参考、利用既有案例资料和技术专家的知识经验。