鐵路工程數據庫概念分析

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0引言

在鐵路工程設計中，經濟運量和行車組織兩個專業負責項目設計中的運量預測、運輸組織、項目財務及經濟評價、各種分析計算等前期工作，設計及分析結論是其它各專業設計的依據資料，在設計流程中所處地位十分關鍵。按傳統的設計方法，一是資料收集困難，二是資料的管理十分落后，無法滿足現代設計要求。基于此，開發設計自動化的管理信息系統十分必要，迫在眉睫。

1需求分析

需求分析階段的任務在于確定經濟運量與行車組織兩專業的設計人員對該系統的要求。對于設計人員的需求，可以分為對數據的需求、對處理的需求和對安全性、完整性的需求。

1.1處理需求設計人員對系統的處理要求有:①既可以在局域網上方便多用戶操作，也可以運行于單機上適合單用戶操作;②實時響應對數據查詢、更新等操作的要求;③翰人和輸出簡便，用簡單的方法對數據表的字段進行追加和修改，對應用程序提供簡潔明確的向導。

1.2安全性、完整性要求設計人員對系統的安全性和完整性要求比較簡單，主要為系統在操作過程中能夠保證數據不丟失、系統運行穩定和故障少。

1.3數據要求在分析系統的數據要求時，可以將系統分為經濟運量和行車組織兩個子系統進行分析。l)經濟運量子系統數據要求。按行政區域劃分。行政區域劃分為省、市(地區)、縣3級。數據包括行政區域名稱、年度、行政級別和面積等，其對應的信息中經濟部分主要數據有人口、國內生產總值、工業產值、農業產值、工業產品產量、農業產品產量、財政金融、交通運輸、能源生產消費、外貿及旅游;運量部分主要數據有客運量、貨運量。具體數據略(參見本文第3節，E一R模型轉換為關系模型中的有關數據)。2)行車組織子系統數據要求。行車組織子系統中主要有線路、線路區段、樞紐、車站、調機等信息。各種信息之間的關系如下:線路包括多個線路區段，每個線路區段一般均以技術站或者接軌站為分界點，而一個線路區段只屬于一條線路，一般線路由于各個線路區段的有關信息如主要技術標準、能力情況等不一樣而全線信息不完全統一;樞紐位于鐵路干線的交匯點，包括各種性質的車站、車站間的聯絡線以及其它一些附屬設備;車站屬于線路，同時屬于線路所包含的某一個線路區段，并且還可能同時屬于某個樞紐，而一條線路或一個線路區段包含多個車站，線路及線路區段均以車站開始，以另一個車站結束;1個車站可能有多臺調機，而1臺調機可能又同時屬于幾個車站合用。由于線路包括線路區段，有些數據可能在線路區段里分析采用更為準確合適，而在線路里卻會因為線路區段的不同而各異，如主要技術標準、能力使用情況等，所以在線路區段里可以分析采用的數據在此將不重復，這里僅分析在線路里可以唯一表示的數據。行車組織子系統包括的數據有:線路、行政區劃分、調度區劃分、既有線的線路區段、既有線區段改造、新線區段、規劃新線的線路區段、主要技術標準、既有能力、設計能力、規劃能力、樞紐、車站、股道數量、車站作業量、車站能力、駝峰、聯絡線、聯絡線能力、調機和其它數據。具體數據以線路為例闡述如下(其余略，可參見本文第3節，E一R模型轉換為關系模型中的有關數據)。

2數據庫概念結構設計

通過新系統的需求分析，得出了新系統的各種用戶需求，下面運用概念結構設計的有力工具:借助分類、聚集、概括等抽象機制，設計系統的概念模型。

2.1經濟運一子系統概念結構設計根據對系統的數據需求分析，顯然行政區域、人口、國內生產總值、工業產值、農業產值、工業產品產量、農業產品產量、財政金融、交通運輸、能源生產消費、外貿及旅游均應該作為實體，由于其各自相關的數據均為原始數據，所以相關數據作為屬性對待。

2.2行車子系統概念結構設計與線路有關的數據，除行政區劃分與調度區劃分可再細分外，其余均為原始數據，所以線路、行政區劃分與調度區劃分為實體。由于與線路區段有關的數據分為4種情況，分別是既有線、既有線改造線路、新線、規劃新線4種類型。并且除既有線改造線路與新線所對應的數據相同外，其余均各不相同，所以將線路區段作為一個實體對待時，其所對應的屬性將隨線路區段類型的不同而各異，無法統一，故在設計線路區段的局部E-R模型時使用概括的抽象方法，定義“超類”實體和“子類”實體。將線路區段定義為“超類”實體，將區段名稱、所屬線路、區段起點、區段終點、區段長度、線路允許速度、主要技術標準作為其屬性，并且還相應增加區段類型這一屬性;將既有線的線路區段簡稱為既有線路區段，將既有線改造線路、新線的線路區段、規劃新線的線路區段3者合并為設計線路區段，并且均定義為“子類”實體，“子類”實體的屬性為各自有關的數據除去“超類”實體線路區段的屬性以外的數據。主要技術標準可再次劃分，所以將其作為實體，相應數據為屬性。既有能力、設計能力、規劃能力和聯絡線能力雖然細分時對應的數據有所區別，但是可以取其并集而將4種能力合并為一個實體能力。樞紐對應的數據中聯絡線和車站可再次細分，所以樞紐、聯絡線、車站作為實體。其中車站對應的數據中，股道數量、車站作業量、車站能力、駝峰這4種數據可再次劃分，所以均上升為實體。由于一個車站可能有多個車場，各車場的股道數量、車站能力不同，故增加實體車場，將車場名作為其屬性。調機可再次劃分，故上升為實體。

3邏輯結構設計

將E一R模型向關系模型轉換時，“超類”實體有主屬性區段名稱和年度，“子類”實體既有線路區段沒有獨立的主屬性，“子類”實體設計線路區段有獨立的主屬性設計階段，當其對應于項目的不同設計階段時，所表示的對象不同。由此看出，當向關系模型轉換時，“超類”實體對不同的“子類”實體將具有不同的主碼，其主屬性僅僅是所有“子類”實體共有目前國內外相關文獻均沒有報道有關的轉換處理方法。經過研究，本文采用設置“特殊值”的方法，將既有線路區段人為增加一個主屬性設計階段，并將其值設置為“既有”，也就是將線路區段的既有情況處理為設計階段的一種特例一“既有”對待，在轉換為關系模型時，問題就迎刃而解。因為行車子系統的其他數據，都是文檔資料，故均單獨處理。遵循轉換原則，將系統的E一R模型轉換為關系模型，其中主碼用下劃線標注。行政區域(行政區域名，年度，類型，面積);運量(行政區域名，年度，運量種類，全社會總運量，全社會總周轉量，鐵路運量，鐵路周轉量，公路運量，公路周轉量，航空運量，航空周轉量，水路運量，水路周轉量);人口(行政區域名，年度，男性人口，女性人口，農業人口，非農業人口，人口密度，自然增長率);國內生產總值(行政區域名，年度，國內生產總值，人均國內生產總值，第一產業產值，第二產業產值，第三產業產值);工業產值(行政區域名，年度，工業總產值，輕工業產值，重工業產值，國有工業產值，集體工業產值，其他工業產值，聯營及個體產值);農業產值(行政區域名，年度，人均耕地面積，年末實有耕地面積，農業總產值，大農業總產值，小農業總產值，林業產值，牧業產值，漁業產值);工業產品產量(行政區域名，年度，鋼產量，煤產量，生鐵產量，成品鋼材，發電量，農用化肥產量，農藥產量，水泥產量，化學纖維產量，布產量，紗產量);農業產品產量(行政區域名，年度，糧食總產量，糧食人均產量，棉花總產量，棉花人均產量，油料總產量，油料人均產量，水產品產量，水產品人均產量);財政金融(行政區域名，年度，財政總收入，財政總支出，年末存款余額，年末貸款余額);交通運輸(行政區域名，年度，鐵路運輸里程，鐵路電氣化里程，公路總里程，等級公路里程，非等級公路里程，民用客車保有量，民用貨車保有量，民用特種車保有量，民用汽車保有量，船舶保有量，內河通航里程);能源生產消費(行政區域名，年度，能源生產總計，能源消費總計，原煤生產總計，原煤消費總計，原油生產總計，原油消費總計，天然氣生產總計，天然氣消費總計，電力消費總計，火電消費總計，水電消費總計);外貿及旅游(行政區域名，年度，進出口總額，進口總額，出口總額，旅游外匯收人，實際利用外資);線路(線路名稱，年度，線路類型，線路起點，線路終點，線路長度，編組站數量，區段站數量，線路區段數，融資方式，投資比例，總投資);行政區劃分(線路名稱，年度，行政區名稱，所屬單位，管轄范圍);調度區劃分(線路名稱，年度，調度臺名稱，隸屬單位，調度范圍);線路區段(區段名稱，年度，設計階段，區段類型，所屬線路，區段起點，區段終點，區段長度，線路允許速度);既有線路區段(區段名稱，年度，設計階段，列車換長)。此關系中的主碼為繼承的超類實體線路區段的主碼，并且關系中每個元組的主屬性設計階段的值都為“既有”;設計線路區段(區段名稱，年度，設計階段，設計者，車站數目，最大站間距，最小站間距)。此關系的主碼的前兩個主屬性為繼承超類實體的主屬性。主要技術標準(區段名稱，年度，設計階段，線路等級，正線數目，限制坡度，最小曲線半徑，牽引種類，牽引質量，機車類型，到發線有效長，閉塞類型);能力(區段名稱，年度，設計階段，限制區間名稱，T周，，網，t封，N，n客，n貨，n快，零，e快，零，n摘，e摘，總扣除能力，N貨，N使，N圖貨，n封貨，K，n小，n單，r，聯絡線名稱);樞紐(樞紐名稱，年度，設計階段，客站數量，編組站數量，區段站數量，中間站數量);銜接(區段名稱，年度，設計階段，樞紐名稱);聯絡線(樞紐名稱，年度，設計階段，聯絡線名稱，起點、終點、長度、線路等級、正線數目、限制坡度、閉塞類型、樞紐名稱);聯絡線能力(樞紐名稱，年度，設計階段，聯絡線名稱，N，。客，e客，n貨，n摘，n小，n單，K，樞紐名稱);車站(車站名稱，年度，設計階段，車站類型，站型，車站等級，車站平面圖，《站細》，所屬地區，區段名稱，樞紐名稱);車站能力(車站名稱，年度，設計階段，車場名，接車能力，發車能力，通過能力，咽喉區能力，容車能力);股道數量(車站名稱，年度，設計階段，車場名，正線，客車到發線，貨車到發線，調車線，編發線，牽出線，貨物線，機車走行線，存車線);駝峰(車站名稱，年度，設計階段，類型，駝峰作業方式，峰尾作業方式，解體能力，編組能力);車站作業量(車站名稱，年度，設計階段，旅客列車總對數，始發終到旅客列車對數，通過貨物列車對數，解編貨物列車對數，作業總車數，有調車數，無調車數，本站作業車數，有調比，裝車數，卸車數);調機(車站名稱，年度，設計階段，調機型號，調機類型，數量，使用性質);《站規》、《線規》、《牽規》、《技規》

4結語

正如本文前言所述，經濟運量與行車組織兩個專業的管理信息系統由于所涉及的數據及其間的聯系和處理十分復雜，故開發過程中困難重重，但是系統的開發工作又十分迫切。本文是在經過了長期的調查、挖掘和分析之后，開始對該系統的需求分析、概念結構和邏輯結構進行探討的，本文的結論對系統的最終實現打下了堅實的基礎。