（交通运输规划与管理专业论文）铁路建筑限界管理信息系统开发研究.pdf

摘要 拣一学墨毕五缨0 8 北京交通大学硕士毕业 譬匀，。 摘要 铁路建筑限界资料是铁路超限货物运输的基础资料，对超限 货物运输安全关系重大。近年来，随着铁路路网建设和技改扩能 工作的不断深入，铁路建筑限界发生了较大的改变，如果不能及 时准确地掌握变化情况，将会给铁路超限货物运输组织工作造成 很大的困难，对铁路行车安全构成重大隐患。按照铁道部的要求， 各铁路局己基本完成了铁路建筑限界的全面检测工作，并将限界 资料上报铁道部。铁道部对各路局上报的限界资料应该采取种 有效的方式来管理。 铁路建筑限界管理信息系统的研究，其目的就在于实现铁路 建筑限界资料管理的信息化，利用计算机及数据库技术，方便铁 道部运输局等有关部门迅速、准确的掌握限界资料，为超限货物 运输提供决策依据。 本文在熟悉铁道部运输局等有关部门对限界资料的业务需求 的基础上，迸行了系统的总体设计，明确了系统的功能。接着， 论文对多区段综合建筑限界计算的算法进行了探讨，总结出适合 本系统的算法，并根据铁路建筑限界的数据构成特点，进行了数 据库的结构设计。最后，就数据库的连接和操作问题进行了简要 的阐述，并对系统实现的功能进行了介绍。 物 关键词：铁路建筑限界，综合计算，管理信息系统，超限货 a b s t r a c t 北京交通大学硕士毕业论文 a b s t r a c t r a i l w a ys t r u c t u r eg a u g ed a t ai sb a s i ci n f o r m a t i o nf o rr a i l w a y f r e i 曲tt r a f f i c , a n di t s v i t a lf o rs a f et r a n s p o r t a t i o no f o u t o f - g a n g e g o o d s i n r e c e n t y e a r s ，a l o n g w i t ht h ec o n s t r u c t i o no fr a i l w a y n e t w o r ka n dt h e r a i l w a yc a r r y i n gc a p a c i t ye x p a n s i o nt h r o u g h t e c h n o l o g yu p g r a d i n g ，g r e a tc h a n g e sh a v et a k e np l a c e i nr a i l w a y s t r u c t u r eg a u g e i fw ec a n n o to b t a i nt h ep r e c i s ei n f o r m a t i o no ft h e s e c h a n g e s ，w e w i l lm e e t g r e a t c h a l l e n g e s i n o r g a n i z i n g t h e t r a n s p o r t a t i o no fo u t - o f - g a u g eg o o d s ，a n dt h i sw i l lb eag r e a th i d d e n t r o u b l ef o rt h es a f e t yo fr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o n a c c o r d i n gt ot h e r e q u e s to ft h em i n i s t r y o fr a i l w a y e a c hr a i l w a yb u r e a u b a s i c a l l y a c c o m p l i s h e dac o m p l e t es u r v e yo fr a i l w a ys t r u c t u r eg a u g ea n dt h e i n f o r m a t i o nh a db e e ns e n tt ot h em i n i s t r yo f r a i l w a y t h em i n i s t r yo f r m l w a ys h o u l da d o p ta ne f f i c i e n tw a y i nm a n a g i n gt h ei n f o r m a t i o n s e n tb ye a c hb u r e a u t h ep u r p o s eo fs t u d y i n gr a i l w a ys t r u c t u r e g a u g ei n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m i st or e a l i z et h ei n f o r m a t i o n i z a t i o no ft h e m a n a g e m e n t o f r a i l w a ys t r u c t u r eg a u g ed a t a b yu s i n gc o m p u t e ra n d d a t a b a s e ，t h i ss y s t e m w i l lm a k ei tm o r ec o n v e n i e n tf o r r a i l w a y b u r e a u si no b t a i n i n gg a u g ed a t aq u i c k l ya n dp r e c i s e l ya n dp r o v i d e g i s tf o ro u t o f - g a u g eg o o d st r a n s p o r t a t i o nd e c i s i o n s o nt h eb a s eo f b e i n gf a m i l i a rw i t ht h eb u s i n e s sr e q u i r e m e n to f t h et r a n s p o r t a t i o nd e p a r t m e n t s ，t h i sp a p e rm a k e so u tg e n e r a ld e s i g n a b s t r a c t北京交通大学硕士毕业论文 f o rs y s t e m ，a n d p o i n t so u tt h ef u n c t i o no f t h es y s t e m t h e nid i s c u s s t h ea r i t h m e t i co f m u l t i - s e c t i o ni n t e g r a t i o ns t r u c t u r eg a u g ea n dt h i sj o b e n d sw i t ha r i t h m e t i cs u i t a b l ef o rt h i ss y s t e m i ns u c c e s s i o n ，id e s i g n t h es t r u c t u r eo fd a t a b a s ea c c o r d i n gt ot h ec o m p o s i n gc h a r a c t e r i s t i c s o fr a i l w a ys t r u c t u r eg a u g ed a t a i nt h ee n do ft h i sp a p e r , ib r i e f l y e l a b o r a t eo nt h ep r o b l e m so fd a t a b a s ec o n n e c t i o na n do p e r a t i o n a l p r o b l e m s ，i a l s oi n t r o d u c et h ef u n c t i o n sw h i c ht h i s s y s t e m c a n r e a l i z e k e yw o r d s ：r a i l w a y s t r u c t u r e g a u g e ，i n t e g r a t i o nc o m p u t a t i o n ， i n f o r m a t i o n m a n a g e m e n ts y s t e m ，o u t - o f - g a u g eg o o d s 第一章绪论北京交通大学硕士毕业论文 1 1 铁路限界 第一章绪论 铁路限界包括机车车辆限界和建筑限界，是铁路各业务部门 必须共同遵守的基础技术标准，它的基本作用是保证所有机车车 辆包括超限车( 装有超限货物的车辆) 在线路上的安全行驶。 1 1 1 铁路机车车辆限界 机车车辆限界是一个和线路中心线垂直的极限断面轮廓。它 是铁路机车车辆设计制造、运用的一项基本依据。根据机车车辆 限界的适用条件和机车车辆所处状态，可将机车车辆限界分为： 机车车辆制造限界、机车车辆静态限界、机车车辆动态限界。 机车车辆制造限界是指机车车辆在平直线路上处于中心位 置，新造车各部分尺寸不得超出的极限轮廓线；和机车车辆制造 限界相比，机车车辆静态限界应该考虑车辆各部磨耗和各种横向 间隙及弹簧下沉等原因而产生的偏移量；机车车辆动态限界则应 该是在静态限界的基础上，考虑各种震动产生的偏移量。 1 1 2 铁路建筑限界 1 基本建筑限界 为了保证行车安全，接近铁路线路的各种建筑物和设备，必 须与铁路线路保持一定的距离，所以铁路规定了铁路建筑限界。 第一章绪论北京交通大学硕士毕业论文 铁路建筑限界是一个和线路中心线垂直的极限断面轮廓。在此轮 廓内，除了机车车辆和与机车车辆有相互作用的设备( 车辆减速 器、路签接受器、接触电线及其他) 外，其他设备或建筑物均不 得侵入。该限界是按水平直线线路制定的。 2 建筑限界的曲线加宽 机车车辆通过蓝线时，其纵向中心线与线路中心不一致，车 体中部向曲线内侧偏移，车体端部向曲线外侧偏移，机车车辆和 建筑限界之间的净空间减小。为了使机车车辆在曲线上与其在直 线上具有相同的净空尺寸，可采用两种方法：一种是按此偏移的 大小将建筑物挪远，以保证机车车辆相当于运行在直线上的情况， 称之为“建筑限界的曲线加宽”；另一种是将机车车辆宽度缩减。 采用前一种方法将增加线路建造的工程量，采用后一种方法则将 造成在直线地段不能充分利用机车车辆限界的有效净空。我国铁 路采用前一种方法，即建筑限界在曲线地段进行加宽。建筑限界 的曲线加宽量，按计算车辆参数( 包括车体长度和转向架中心距) 和线路的实际曲线半径计算，同时考虑因曲线外轨超高使车辆向 内侧倾斜而产生的偏移量。 3 桥、隧建筑限界制定依据 桥、隧建筑限界是依据基本建筑限界尺寸，并考虑下列因素 制定的： ( 1 ) 在基本建筑限界的顶部与桥、隧建筑限界之间，电气化 铁路需要考虑安设接触网及必要的绝缘距离，非电气化铁路需要 考虑排烟等： ( 2 ) 在基本建筑限界的两侧与桥、隧建筑限界之间，需考虑 装设照明、通信、色灯信号等设备，并考虑所需电缆的通过。 第一章绪论北京交通犬学硕士毕业论文 4 线间距的制定依据 直线上，复线区间线间距应能保证列车安全会车，除考虑机 车车辆限界尺寸外，还应考虑下列因素： ( 1 ) 最小线间距应能保证计算车辆不限速安全会车，即考虑 机车车辆横向振动偏移量； ( 2 ) 考虑高速列车运行，当两列车相遇时，产生强大风压的 问题，最小线间距应能保证车窗玻璃等不被损坏； ( 3 ) 为充分保障行车安全和超限货物运输而预留一定的裕 量。 在曲线地段，同建筑限界类似，最小线间距也要进行曲线加 宽。 本文主要涉及的是铁路建筑限界。 1 2 我国铁路限界的形成和发展 铁路限界涉及到铁道部车、机、工、电、辆各业务部门，而 且与国民经济各部门和国防对运输的需要密切相关；它的大小、 形状直接关系到机车车辆、建筑物、设备的发展和投资，关系到 牵引动力的革新、行车速度和列车质量的提高以及铁路运输的经 济效益；同时，关系到铁路运送的超限货物能否与国民经济各工 业部门和国防工业部门对大件货物运输的需求相协调。各国铁路 发展历史证明，铁路限界制定得是否先进、合理，对铁路技术的 发展和现代化有着重要影响。 建国以来，我国广大铁路工作者在铁路限界方面做了很多艰 苦细致地工作，从我国铁路实际情况出发，逐步建立、完善了我 第一章绪论北京交通大学硕士毕业论文 国铁路限界标准，为我国铁路事业的健康发展打下了良好基础。 我国铁路限界的形成和发展可以概括为三个阶段。 1 整顿统一阶段 旧中国铁路的各种建筑物及设备没有统一的园家标准，各种 技术设备式样复杂、互不统一。解放后经大力整顿，制定了统一 的铁路限界，于1 9 5 0 年颁布了中国铁路第一次统一的铁路限界。 该限界包括五种：机车车辆限界；直线建筑限界：站场建筑限界； 隧道建筑限界；钢梁建筑限界。 该限界的主要缺点是： ( 1 ) 直线建筑限界太小( 宽4 2 0 0 m m ，高5 1 5 0 m m ) ，桥梁隧道建 筑限界虽大( 宽4 8 8 0 m m ，高6 0 0 0 r a m ) ，但未充分利用( 规定在桥、 隧建筑限界与基本建筑限界之间3 4 0 m m 的间隙内装设信号、照 明等设备1 ，大大地限制了运送超限货物的能力，是不合理的； ( 2 ) 建筑限界高度未考虑电气化铁路的要求。 2 形成基础阶段 第二次修订的铁路限界，颁发于1 9 5 9 年，其主要修订内容有： ( 1 ) 扩大了建筑限界：将直线建筑限界最大宽度扩大到4 8 0 0 n m n ，最大高度扩大到5 5 0 0 m m ，并与站场建筑限界合并； ( 2 ) 制定了最大级超限货物装载限界，其高度为5 3 0 0 m m ，宽 度为4 4 5 0 m m ； ( 3 ) 增加了电气化铁路一般设备( 跨线桥、天桥、雨棚等) 及桥、 隧建筑限界，其限界高度为6 5 5 0 m m 。 这次修订的铁路限界，经中华人民共和国科学技术委员会批 准，定为g b l 4 6 5 9 国家标准。 3 提高完善阶段 4 第一章绪论 北京交通大学硕士毕业论文 国标g b l 4 6 5 9 铁路限界的批准颁发，对于提高超限货物的运 输能力，促进铁路事业的发展起了巨大的作用。随着经济建设的 发展和铁路技术的进步，该标准不断出现些问题，主要是机车 车辆限界存在较多问题( 仍沿用1 9 5 0 年的标准) 。为此在铁道部科 技委员会的领导下，由专业设计院，铁道科学研究院等单位组成 限界修订小组，于1 9 6 6 年至1 9 6 7 年间对铁路限界运用情况进行 了调查，并提出了修订意见。此后，铁道部标准计量研究所自1 9 7 3 年开始对机车车辆限界进行研究与修订工作，提出了“标准轨距 机车车辆限界”标准，并于1 9 8 3 年1 1 月7 日由国家栝准局批准， 以g b l 4 6 1 8 3 和g b l 4 6 2 8 3 颁布，自1 9 8 4 年1 0 月1 日实施。新 的铁路限界和原铁路限界( g b l 4 6 5 9 ) 相比主要是机车车辆限界有 了较大改进，主要表现如下： 内容更加完整，包括定义、适用范星、计算车辆等；增加了 机车车辆最大容许制造宽度的计算方法；在距轨面3 5 0 m m 处， 将机车车辆限界分为上部限界和下部限界；将上部限界在距轨面 3 6 0 0 m m 的两肩部扩宽使电力机车设计能够利用更大的限界净 空；对下部限界进行了简化，统一了各轮廓线，采用了适应于机 车车辆高速运行的弹簧振动参数；制定了通过自动化、机械化驼 峰车辆减速器的货车下部限界和调车机车下部限界；制定了机车 车辆限界使用方法，避免在使用机车车辆限界时出现解释上地谬 误和差错。 1 3 铁路建筑限界与超限货物运输的关系 1 3 1 超限货物的定义 第一章绪论北京交通大学硕士毕业论文 货物装车后，车辆在水平直线上处于理想状态下，或者运行 在曲线线路上，货物任何部位的实测宽度或计算宽度超出机车车 辆限界者，统称为超限货物。具体有三种情况： 1 货物装车后，车辆停留在水平直线上，处于理想状态下， 货物有任何部位超出机车车辆限界者，称为超限货物； 2 货物装车后，车辆在直线上不超限，但行经半径为3 0 0 米的曲线时，货物上任何一点的计算宽度，大于该点所在高度处 机车车辆限界的半宽时，亦称为超限货物； 3 货物装车后，在上述两种情况下，虽然皆不超限，但当货 物上任何一点的实测宽度大于所要经过的特定区段的装载限界 时，在经过该特定区段时，也应按照超限货物办理，在非特定区 段按照普通货物办理。 1 3 2 铁路建筑限界对超限货物运输的影响 超限货物运输是伴随国民经济的发展和大型设备的制造安装 而兴起的，运输对象包括发电设备、输变电设备、轧钢设备，炼 油厂、化肥厂、化纤厂等的大型设备以及大型工程设备等，它们 对于推动国民经济的发展具有举足轻重的意义。超限货物运输能 力是一个国家铁路综合技术水平的重要标志，而超限货物运输能 力的大小在很大程度上取决于铁路建筑限界。铁路建筑限界是铁 路超限货物运输的基础资料，对超限货物运输安全关系重大。 1 4 我国铁路建筑限界现状 铁路建筑限界包括隧道、桥梁以及天桥、站台、信号通信设 第一章绪论 北京交通大学硕士毕业论文 备、靠近建筑限界的其它建筑物、设备等形成的限界。目前，仅 国家铁路既有隧道就有4 5 0 0 多座，桥梁5 0 0 0 多座，加一k 其他建 筑限界及地方铁路的各种建筑限界，数量相当可观。 面对如此众多的建筑限界，要求有科学化、现代化的管理与 之相适应。而当前的铁路建筑限界资料管理主要依靠手工，费时 费力，难以对限界资料有一个全面的了解和掌握：同时，随着铁 路新线的建设与旧线的改造，建筑限界随时处于变化中。为此， 管理部门迫切需要拥有现代化的手段对铁路限界资料进行管理， 以改善超限货物( 包括普通货物) 运输组织工作，保证超限货物 ( 包括普通货物) 的运输安全。 1 5 论文的主要内容 可靠的限界资料是铁路超限货物运输安全的根本前提和保 证，超限货物运输安全涉及国家重点工程、国防建设、铁路行车 安全。计算机管理限界资料，是今后铁路运输部门加强限界管理 的重要手段，自够实现限界资料管理的电子化、现代化，提高限 界资料的准确性、安全性，并可为超限货物运输( 包括普通货物) 提供决策依据。论文在分析铁路建筑限界数据构成特点和对多区 段综合建筑限界计算方法探讨的基础上，完成铁路建筑限界管理 信息系统研究开发，系统能满足铁道部运输局等有关部门对限界 资料的业务需求，为超限货物运输提供决策依据。 论文的主要内容是： 第一章简述了铁路限界的定义和分类以及我国铁路限界的形 成和发展，并就铁路建筑限界对超限货物运输的意义进行了讨论， 第章绪论北京交通大学硕士毕业论文 同时大致的介绍了我国铁路建筑限界的现状。 第二章简单介绍管理信息系统的基本知识和设计方法。 第三章在熟悉铁道部运输局等有关部门对限界资料的业务需 求的基础上，进行系统的总体设计。 第四章对几种常用数据库系统进行了简单的研究比较。然后 根据本系统特点进行了数据库的选择，最后分析了铁路建筑限界 数据的构成特点，设计了数据库结构。 第五章探讨了多区段综合最小建筑限界计算的算法，总结出 适合本系统的算法。 第六章说明了系统和数据库的连接及对数据库的操作方法， 然后就系统实现的功能进行介绍。 塑三童篁壅堡皇系统的基本知识北京交通大学硕士毕业论文 第二章管理信息系统的基本知识 2 。1 管理信息化 2 1 1 信息 信息是一个正在不断发展和变化的概念，人们从不同的角度 对信息作出了不同的解释，但至今还没有个确切的定义。信息 有广义和狭义两种理解。一般来说，广义上的信息是客观世界对 各种事物特征和变化的反映。对于人类，它是社会共享的一切知 识、学问以及从客观事物产生的各种信息的总和。狭义上的信息 则是指物质载体为媒介所反映出来的一种新的有用知识。 信息有两大类：一类是自然信息，另类是社会信息。经济 活动是人类社会的一种晟基本的实践活动，所以经济信息是社会 信息极其重要的一部分。铁路建筑限界管理信息系统就属于经济 信息的范畴。 2 1 2 管理信息系统的概念 管理信息系统( m a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m ) 简称m i s ， 它是由人和计算机结合组成的，能够产生并向系统用户提供有用 的信息，以便迅速作出决策的系统。它能识别用户的信息需要， 对数据进彳亍采集、存储和检索，对信息传输进行计划，将数据变 换为信息，并将信息提供给用户在管理信息系统中，由于用计 第二章管理信息系统的基本知识北京交通大学硕士毕业论文 算机控制整个管理系统的信息，统一处理、调节信息的流程，因 而可以实现以下功能： ( 1 ) 实测系统的运行情况； ( 2 ) 利用以前己有的( 历史) 数据预测未来； ( 3 ) 从系统全局出发作出辅助决策； ( 4 ) 利用信息控制系统活动，帮助实现规划目标。 管理信息系统是一门综合性的管理科学、系统理论、计算机 科学的系统性边缘学科。而系统的观点、数学的方法和计算机应 用是管理信息系统科学的三大要素。管理信息系统是一个高度复 杂性、多元性和综合性的人机系统，为管理现代化、决策科学化 提供了应用技术和基本的工具。 2 1 3 管理信息系统的发展 信息管理是一门新的学科，正处于不断的发展中。 在有关的论著中，有的把电子计算机应用于管理所经历的过 程作为划分依据。根据技术发展的水平，从时间上划分为三个阶 段：( 1 ) 单项处理阶段( 1 9 5 3 年一1 9 6 5 年) ，( 2 ) 综合处理阶 段( 1 9 6 5 年一1 9 7 0 年) ，( 3 ) 管理信息系统( 1 9 7 0 一现在) 。 也有的按照管理工作的不同层次的要求，把计算机信息系统分成 不同的模式；( 1 ) 数据处理系统( d p s ) ，( 2 ) 事务处理系统( t p s ) ， ( 3 ) 管理信息系统( m r s ) ，( 4 ) 决策支持系统( d s s ) 。我们 把管理信息系统看作是一个更大的范畴。从整体的发展的观点来 看，早期的计算机信息系统或基础的信息处理系统是管理信息系 统的初级阶段( 初级形式) ：一般所说的管理信息系统，是它的成 1 0 第二章管理信息系统的基本知识 北京交通大学硕士毕业论文 熟阶段( 成熟形式) ；而决策支持系统则是它的高级阶段形式( 高 级形式) 。 1 管理信息系统的初级阶段 这一阶段是最基础的系统，是计算机代替人工进行数据处理， 提高数据处理的质量和效率。处理的方式主要是批处理，软件系 统应包括数据的录入、编辑、整理、组织、存储与应用。应用主 要是对数据进行统计、汇总、更新、检索及基本的分析。再进一 步，是把己经存入的人工事务处理或业务管理系统计算机化。此 时计算机己经用于一个管理子系统的控制并且有了一定的反馈 功能。由于计算机技术和通信技术的发展，出现了单处理中心网 络，采用联机实时处理的方式。 2 管理信息系统的成熟阶段 在这一阶段，计算机不再是只控制一个子系统，而是控制全 部子系统，以完成一个组织的总体任务为目标，强调各局部系统 间的信息联系。它的特点是：有个集中的数据库系统，使用分 时处理的计算机网络，达到信息源共享。它有实测和控制能力， 可以反映系统的过去、现在的信息，并有预测功能：可以支持计 划、控制日常工作，帮助管理人员解决经常发生的结构性较强的 决策问题。 3 管理信息系统的高级阶段 在这一阶段，计算机应用已发展到辅助组织的高级管理人员 作出战略性的决策，所以称为决策支持系统。根据信息处理过程 的结构化程度不同，有专家将决策支持系统划分成三种类型：结 构化决策、非结构化决策与半结构化决策。 半结构化和非结构化决策是与结构化决策有根本的不同。所 第二章管理信息系统的基本知识北京交通大学硕士毕业论文 谓结构化决策，就是日常重复性决策它们的目标比较明确。过 程结构比较清楚，有一定的规律可循，因而可预先作出有序安排 而达到期望结果和目标。对这类问题，通常可用计算机程序编排 常规量数学方法来解决。解决方法在理论上、技术上都十分成熟， 一般适用于常规定量方法难以解决的决策问题。非结构化决策是 指决策过程和决策方法无规律可寻，决策效果取决于决策者的经 验、直觉、个人偏好等主观因素。为此，只得求助于专家的经验、 知识，使用分析、类推和判断等求解方法来处理。半结构化决策 介于上述两者之间，指对决策过程的环境及原则既有所了解但不 全面、把所分析但不确切、有所估计但不确定的问题。 决策支持系统的核心是一个以模型为中心的，包括方法库、 数据库在内的知识库系统。在实际应用中，可对一个问题用不同 的模型从不同的角度进行模拟，向决策者提供有效的建议。决策 支持系统要求计算机硬件有更大的存储容量和更强豹计算能力， 在软件上除了数据库外，要求模型库、方法库和知识库等，统称 作“四库系统”。 2 。2 管理信息系统的设计方法比较 目前有四种较为流行的管理信息系统的设计方法。 l - 结构化分析与结构化设计方法( s a s d ) 设计s a s d 方法的 原则是：将一个复杂问题逐步分解成一个个易于处理的简单的问 题，其分析步骤包括： ( 1 ) 通过调查研究，获取现行系统的“具体模型”； ( 2 ) 由现行系统的“具体模型”抽象出现行系统的“逻辑模 1 2 第二章管理信息系统的基本知识北京交通大学硕士毕业论文 型”； ( 3 ) 分析目标系统与现行系统的差异，建立目标系统的“逻 辑模型”； ( 4 ) 为目标系统“逻辑模型”作补充。 该方法主要是借助数据流程图( d f d ) 对现行系统自顶向下地 逐层分解、求精，直到满意为止。 s a s d 方法的原则是：一旦明确用户要求软件系统“做什么” 后，软件人员寻找解答“怎样做”，它应考虑如何建立个结构良 好的程序系统，着手模块分解，并提出划分的质量标准，其设计 步骤包括： ( 1 ) 建立一个满足系统说明书要求的初始结构图； ( 2 ) 按内聚性最大而耦合度最小的原则来修改初始结构图。 该方法借助于变换与事务分析技术得到程序结构。 s a s d 方法有鲜明的层次感，与应用密切配合，是种较为成 熟与完善的方法，在国内普遍使用。 2 j s p 、j s d 、j s p 方法的其设计方法原则是：从数据结构 出发，按信息一数据结构一程序结构方法开发，其步骤包括： ( 1 ) 评价数据结构特性： ( 2 ) 把数据依次表示成一些基本形式( 顺序、选择、重复) ； ( 3 ) 把数据结构映射成软件的控制结构； ( 4 ) 利用一些原则来规划软件层次； ( 5 ) 开发软件的过程性描述。 由于它是面向数据结构的设计方法，因而能适应大多数应用 系统的需要，并且，设计的每步结果都可以验证。 j s p 方法的原则是将大量复杂的数据结构分离成为一些独立 第二章管理信息系统的基本知识北京变通大学硕士毕业论文 的彼此无关的简单的数据结构，然后设计出相应程序，前后组装 成一个应用软件系统，其步骤包括： ( 1 ) 列出系统所关心的客观实体及其执行动作，给出相应定 义； ( 2 ) 利用结构图设计出每一实体的执行顺序； ( 3 ) 将每个实体结构看作系统中的一个顺序进程，建立各实 体间信息联系，构成软件系统的初始模型； ( 4 ) 功能看作是用户需要的输出数据，从系统模型中抽取数 据，设计算法，形成功能性进程，插入到初始模型中的适当位置； ( 5 ) 考虑目前计算机环境的各种物理限制，考虑系统的一些 性能要求； ( 6 ) 将设计的系统模型转换成能运行的软件系统。 但是这种方法有如下缺陷，严重地影响了对该方法的尝试： ( 1 ) 客观世界与其软件系统之间的关系不完整，即确定系统 的实体与活动在设计中无一定的准则可循，方法中包含的概念不 能反映客观世界，因而始终没有形成一套成熟和完整的开发方法； ( 2 ) 系统的实现结构过于复杂： ( 3 ) 描述最终的软件系统所用技术不恰当。 3 信息工程方法随着数据处理不断发展，信息系统日益趋 向大型化、复杂化，传统的开发方法有的已不能适应，在这一背 景下产生了信息工程的概念、原理和方法。 信息工程的基础是当代数据库系统，其目标是建立计算机化 的管理系统，它的范围是广泛的，是多种技术、学科的综合，它 与传统思想和方法不同。信息工程不是把应用作为目的，把信息 作为附属物，而是充分发挥信息这一重要资源，以信息为基础， 1 4 第二章管理信息系统的基本知识北京交通大学硕士毕业论文 把应用看作对信息进行的操作。 采用信息工程方法，开发管理信息系统的步骤包括： ( 1 ) 进行业务分析，抽象出实体模型； ( 2 ) 进行实体关系分析，抽象出数据模型； ( 3 ) 数据分布规划。 该方法的特点是，以稳定的数据模型为核心，把所有的管理 活动看作在一组数据集上的一组操作。 4 原型法原型法又称快速原型法。该方法的基本原则是： 根据用户需要，提出一组基本要求，然后快速地予以实现，随着 用户或开发人员对系统理解的加深，不断地对需求进行补充和细 化，直到满意为止。 原型法的主要步骤： ( 1 ) 识别基本要求，即确立设计初始原型的依据： ( 2 ) 开发工作模型，即建立一个初始系统的原型，并由此开 始迭代； ( 3 ) 验证模型，进而开发新的模型，并修改原来的需求； ( 4 ) 修改和改造，使原型化与用户的修改愿望协调一致； ( 5 ) 判定原型是否完成，若未达到用户要求，则继续迭代。 实现原型法的关键是能否提供一个合适的软件工具和开发环 境，使得按需求说明能直接转换成现实系统，实样可以充分体现 原型法的优越性。 通过上述对四种管理信息系统开发方法的比较，可见这四种 方法各有所长，尤其是信息工程的思想方法将信息从一般业务事 项中抽象出来，这种以数据模型为核心的模式，我们认为系统是 稳定的。它将不随着部门职能的划分和业务需求的变化而改变， 第二章管理信息系统的基本知识北京交通大学硕士毕业论文 它仅仅改变对数据的操作方式，所以数据模型是稳定的。因此信 息工程的思想方法将指导本系统的开发。 其次，结构化分析方法在系统调研和初步分析阶段为计算机 技术和业务管理人员方面理出一个清晰的思路，它通过业务和数 据流程图，将总系统、子系统任务、功能分层逐一展现在系统设 计者面前，对系统设计者理解用户需求、用户业务等都是一个良 好的方法。 最后，原型方法在系统设计确定后，在一定范围的功能模块 基础上，选择一个原点进行程序的快速开发，使得程序开发工作 大大加快，从而使得整个系统的开发周期可以缩短。 2 。3 系统的设计方法和开发步骤 2 3 1 设计方法的选择 建筑限界资料管理的业务处理主要是以铁路建筑限界资料的 录入、查询、修改为主，因此铁路建筑限界管理信息系统的设计 方法采用信息工程方法，充分发挥信息这一重要资源，以信息为 基础，把应用看作对信息进行的操作。 2 3 2 系统的开发步骤 ( 1 ) 熟悉用户业务流程，进行需求分析，进行系统的总体设计 ( 2 ) 系统实现的关键技术进行探讨； ( 3 ) 分析铁路系统数据特点，建立系统数据库； ( 4 ) 系统功能的细化和编程实现。 1 6 第三章系统需求分析与总体设计北京交通大学硕士毕业论文 第三章系统需求分析与总体设计 长期以来，铁路建筑限界管理工作的信息管理是采用人工的 方式，要付出大量人力，填写各种表格和文件。由于信息是随着 时间不断变化的各业务部门对信息的使用要求也不相同，所以 要按照不同的分类经常不断地汇总、统计，往往要做大量的重复 性的劳动。这种手工操作的信息管理的方式，不仅要浪费人力， 而且存在许多缺点：( 1 ) 处理速度慢，影响信息及时性；( 2 ) 易出现错误，影响信息精确性；( 3 ) 不便于查询和资料的保存 归档；f4 ) 缺乏综合性，不能起控制作用。由于这些缺点，大 大降低了信息的利用价值，显然越来越不适应现在的铁路超限货 物运输工作的需要。因此，发展以计算机管理为特征的铁路建筑 限界管理信息系统是十分迫切和必要的。 3 1 系统的需求分析 软件的需求分析必须要有对原业务的一个深入了解、提取、 抽象、升华的过程，管理信息系统软件需求分析尤其如此。 软件的需求分析是从用户的业务中提取出软件系统能够帮助 用户解决的业务问题，通过对用户业务问题的分析，规划出我们 的软件产品。这个步骤是对用户业务需求的一个升华，是一个把 用户业务管理流程优化，转化为软件产品。从而提升管理而实现 的质的飞跃，这一步是否成功，直接关系到开发出来的软件产品 能否得到用户认可，顺利交付给客户，客户能否真正运用我们的 第三章系统需求分析与总体设计北京交通大学硕士毕业论文 产品帮助他解决业务或管理问题。 3 1 1 系统服务对象 系统是针对铁路建筑限界的信息化管理而设计，将为使用与 管理限界资料的铁道部运输局有关部门服务。 3 1 2 用户需求调查 铁道部于2 0 0 1 年8 月8 日印发了关于加强限界管理一全面 检测铁路建筑接近限界的通知( 铁运函 2 0 0 1 】2 2 7 号) ，要求 各铁路局、各合资铁路公司、各地方铁路切实加强限界管理，全 面检测铁路建筑限界。 目前，各铁路局、各合资铁路公司、各地方铁路已完成了铁 路建筑限界的检测工作，部分铁路局已按规定将管内超限车通行 或拟订通行径路上得各个区段桥隧综合最小建筑限界图、尺寸表 和各个区段其他设备及建筑物综合最小建筑限界尺寸表正确绘 制，并送交铁道部。通过对铁路部运输局等有关部门的业务流程 的需求调查，撂到用户的需求如下： 1 建立铁路建筑限界数据库； 2 对限界资料进行查询、修改； 3 进行多区段综合最小建筑限界计算与限界图形显示。 3 2 系统的总体设计和规划 3 2 1 系统设计目标 第三章系统需求分析与总体设计北京交通大学硕士毕业论文 通过建立铁路建筑限界管理信息系统，实现限界资料管理的 现代化。管理系统应确保限界基本数据的准确性、安全性；实现 建筑限界资料的实时跟踪，可视化管理，为超限货物运输( 包括 普通货物) 提供决策依据；并考虑与管理体制相配套，进一步提 高管理水平。满足目前铁道部对建筑限界的掌握与日常管理需要。 铁路建筑限界最终应实现网络管理，保证限界资料与管理文电上 传与下达的电子化；进行多区段综合最小建筑限界计算，为超限 货物运输( 包括普通货物) 提供基础资料。 3 2 2 系统的数据源 我国铁路在近几年正处于高速发展阶段，铁路建筑限界也发 生了很大的改变，各铁路局根据铁道部铁运函 2 0 0 1 】2 2 7 号要 求检测上报的最新铁路建筑限界资料将成为本系统的数据来源。 各铁路局上报的有关铁路建筑限界资料，可分为以下两类： ( 1 ) 管内的区段桥隧综合最小建筑限界尺寸表、桥隧综合最 小建筑限界尺寸表、区段其它设备及建筑物综合最小限界尺寸表。 由各铁路局以整批数据的形式上报铁道部。 ( 2 ) 管内目常建筑限界的变化资料。如由于增减桥隧、其他 设备以及限界施工等引起的限界变化资料。 铁路建筑限界资料的采集传输过程：基层站段检测所辖范围 的建筑限界一上报所属分局一上报所属路局一上报所属路局( 汇 总、整理) 一上报铁道部。 数据采集与传输系统如下图3 一l 所示： 1 9 第三章系统需求分析与总体设计北京交通大学硕士毕业论文 图3 1 建筑限界数据的采集与传输 对本管理信息系统而言，只考虑路局铁道部这一级。 3 2 3 功能设计 系统应具备功能如下： 限界资料的录入功能； 各类综合最小建筑限界的查询功能； 限界变化的修改功能： 有关数据的汇总、统计功能； 综合最小限界的计算及限界图形显示功能； 施工限界的管理功能； 输出报表的设计、打印功能； 其他：数据库维护、系统密码维护、国家标准 限界图查询等； 铁道部、铁路局网络数据传输功能。 系统的功能模块如图3 2 所示 2 0 第三章系统需求分析与总体设计北京交通大学硕士毕业论文 图3 2 系统功能模块 2 l 墨三里墨堑童鲞坌塑兰璺堡塑盐j ! 壅銮望奎兰婴主望些堡塞 3 2 4 系统总体逻辑结构 用户 f 人机对话系统 e l 应用模块1应用模块2应用模块i n j 【夕 ( 基( ) 图3 3 系统总体逻辑结构 第四章数据库设计北京交通大学硕士毕业论文 第四章数据库设计 铁路建筑限界管理信息系统的最核心问题就是系统数据库的 规划设计问题。现实世界是由客观事物组成的，信息是客观事物 的反映，人们常常用数据来表示信息。例如，可用学号、姓名、 性别、日期、所在的班级、各科成绩等数据来描述一个学生的有 关信息。这些数据都能够在计算机中用数字来表示。这样各种客 观事物的信息都可以用数字来表示，计算机就能够处理各种事务。 随着计算机技术的迅速发展，使得计算机应用领域的绝大部 分不是在数值计算方面，而是在处理现实世界的问题方面。数据 库技术聚集了数据处理的最精华的思想，是管理信息最先进的工 具。 建立管理信息系统的过程实际上是将现实世界与计算机世界 紧密结合的过程。本章将主要对系统数据库的规划与设计进行研 究。 4 1 数据库的基本概念 数据库( d a t ab a s e ，d b ) 是存储在计算机内的相关数据有规 则的集合，这些数据包括数值、字符、汉字等在内的广义概念， 它们被有结构地组织在数据库内，具有较小的数据冗余度和较高 的数据独立性。 第四章数据库设计北京交通大学硕士毕业论文 4 2 几种常用数据库的研究 数据库的发展是随着当今社会的信息处理技术的进步而发展 的。目前数据库面临的新挑战有许多方面：它需要处理大量的更 复杂的数据结构，更多样的数据类型，甚至是模糊信息和知识信 息。近几年来，数据库技术与计算机网络、计算机辅助设计和人 工智能等方面的结合使得数据库有了更大的发展。 我们在管理信息系统开发中常用的数据库有f o x p r o ，o r a c l e ， a c c e s s ，s q ls e r v e r 等，本节将对管理信息系统开发过程中，几 种常用的数据库进行研究。 4 2 1f o x p r o 数据库系统 f o x p r o 是m i c r o s o f t 公司推出的一套关系型数据库系统软件， 与以前推出的d b a s ei v 和f o x b a s e 等软件相兼容，已经得到 了广泛的应用。尽管m i c r o s o f t 公司己经宣布对f o x p r 0 6 0 不再进 行更高版本的升级开发，但是，f o x p r o 由于它自身的一些优势在 一定的时间范围内，将继续拥有很大的市场和应用范围。 f o x p r o 系统提供了多种操作方法，可以采用菜单、窗口等操 作方式：同时在系统中留有一个命令窗i ：1 ( c o m m a n d 窗口) ，使 用户不仅可以利用f o x p r o 提供的系统菜单进行操作，而且还可以 在命令窗口输入命令进行操作。而且f o x p r o 还能使菜单中选择 的功能在命令窗口中自动生成等效命令，提供熟悉的命令。此外， f o x p r o 提供了一组很强的工具软件，如菜单生成器、屏幕生成器、 报表生成器、项目管理生成器等，使用户借助这些强有力的工具， 第四章数据库设计北京交通大学硕士毕业论文 建立自己所需的菜单、屏幕、报表和应用程序，f o x p r o 能在 m s d o s 和w i n d o w s 两种平台上运行。 f o x p r o 数据库主要的特点有： 1 具有动态数据交换( d y n a m i c d a t ae x c h a n g e ，d d e ) 功能。 f o x p r o 支持与w i n d o w s 下其他程序之间动态交换数据，通过一些 d d e 函数来实现； 2 具有对象链接与嵌入( o b j e c tl i n k i n g a n de m b e d d i o g ， o l e ) 功能。f o x p r o 支持对象的连接与嵌入，从而允许其他应 用程序的信息，如声音、图像和电子表格等存入f o x p r o 中； 3 提供各子系统的其余的强大的功能：f o x p r o 在其数据库 语言( 包括命令、函数、变量等) 、菜单生成器、屏幕生成器、报 表生成器和文本编辑器等方面都提供了许多强大的功能。 4 2 2o r a c l e 数据库系统 数据库管理系统( d b m s ) 必须能在多用户环境下可靠地访 问大量的数据，能使各用户有效地并发访问同一数据资源，能够 排除非授权的对数据库的访问，能够提供有效的数据库错误恢复 的手段。o r a c l e 数据库管理系统能很好的实现这些特性，具体来 说，它有如下特性： 1 大数据库的管理控制：o r a c l e 可以管理大到几百g 的数 据库； 2 支持大数目的数据库并发应用，尽最大可能地减少冲突和 保持并发性，高性能的事务处理能力； 3 高可用性：o r a c l e 数据库系统可以维持全天2 4 小时的运 第四章数据库设计北京交通大学硕士毕业论文 行，而不会因备份或局部的计算机系统的出错终止运行； 4 可控制的数据库的使用：可以根据需要使得数据库的全部 或某部分暂时不能使用，而不影响其他部分的操作； 5 工业标准的支持：o r a c l e 是一个开放的系统，它的数据操 作语言、操作系统、用户界面以及通信协议都按照相应的标准来 设计和实现，因而它可以保护现有的用户投资； 6 可支持客户了服务器运行方式：充分利用计算机系统或网 络的配置环境，合理分配各操作功能，以达到最佳的执行效果， 并且可一致地运行于多平台或操作系统环境； 7 分布式数据库系统：o r a c l e 可以将物理上处于不同位置 的各个数据库组合成一个逻辑数据库，而保持用户透明性和数据 一致性。 4 2 3a c c e s s 数据库系统 m i c r o s o f ta c c e s s 是由m i c r o s o f t 公司提供的一个完整的关 系型数据库系统( r d b m s )