Hadoop列车管理系统分析

1引言

随着我国公共交通基础设施建设的不断完善，动车、高铁列车投入运营的数量越来越大，检修工作的内容和流程日益复杂。为了进一步提高列车检测效率与运营管理水平，管理部门已经开始将数据共享、信息感知等技术应用于列车管理与检修工作[1-3]。本次研究为进一步发挥新技术与新硬件在数据采集方面的优势，建立了一套基于Hadoop的列车管理系统，形成相对完整的人机数据交互机制，为列车管理工作的指挥与执行创造便利条件。Hadoop是一种以MapReduce为基础框架，并且与NDFS(NutchDistributedFileSystem)相结合，为Nutch引擎提供支持的计算机算法。由于Hadoop通过流的形式访问文件系统中的数据，因此对于中低端硬件有着较强的兼容性。即使对于不了解Hadoop底层分布细节的用户来说，也能够针对一部分分布式程序进行开发，建立分布式计算平台，其开源的设计程序能够进一步降低平台开发成本，同时支持Python、C++、Java等主流计算机语言。基于Hadoop的大数据平台具有较强的兼容性、可扩展性和低成本性，现已成为一种得到广泛应用的数据分析构架平台。

2列车管理系统的总体架构

列车管理系统由展现层、业务层、集成层、分析层和数据层五个部分所组成，整体设计架构如图1所示。

2.1数据层

数据层是列车管理系统的基础层，也是数据源的保障层，具体包含列车质检过程所采集的视频类数据和封装于Excel和Word的非结构化数据。

2.2分析层

分析层是Hadoop大数据分析模块的基础层，负责解决列车检修工作所面临的缺乏分析应用、数据不集中、数据量大等问题[4-6]。

2.3集成层

集成层负责提供统一的段级总线服务，同时也是用于系统建设的基础保障，有效整合各项应用组件（代码、数据交换、各类管理表单、工作流等）。

2.4业务层

业务层是列车管理系统各项分类标准的集中体现，用以实现多维管理模块的各项操作以及不同地域维度和时间维度下的交叉查询，提供多层次、多角度的分析应用[7-8]。

2.5展现层

列车管理系统从铁路信息安全管理的角度出发，基于系统架构建立了内网门户，管理单位通过显示屏、PC、移动设备和浏览器即可获取列车管理信息数据，同时也可以对相关资源进行调阅、查询与管理操作[9-10]。

3数据架构

列车管理系统通过数据仓库对系统基础数据实施存储与管理，数据仓库所存储的数据具体包括动车组运用管理信息系统数据、检修机器人检修数据、各类轨边作业监控设备传送数据以及日常检修作业记录数据等不同类型的源数据，并通过Sqoop的传输流将各类数据上传至数据仓库[11-12]，数据仓库架构如图2所示。

3.1数据获取层

数据获取层中的数据可分为结构化、非结构化、半结构化3种数据，其中来源于日常管理工作的Word及Ex-cel数据属于非结构化数据，来源于运维检修工作的视频数据属于结构化数据，其余属于半结构化数据，这些数据主要来源于数据仓库，经过一系列的转化与处理后进入数据获取层，在此基础上经过可视化处理即可上传至数据展现层[13]。

3.2数据存储层

列车日常检修所生成的数据需要以特定的格式压缩并封装于数据仓库中，并由数据仓库对所存储的数据实施进一步的处理，为后续的数据挖掘奠定基础。

3.3数据展现层

列车管理系统具备数据查询、数据调阅、数据管理等方面的功能，数据展现层负责将运维检修数据以图像或报表的形式展示给管理人员，最终实现数据的可视化。

4系统功能结构设计

列车管理系统具备综合管理、设备管理、物资管理、检修管理、运用管理、调度管理、技术管理、质量管理、安全管理、系统管理等10个主要功能模块，系统功能结构如图3所示。基于列车管理系统的主要功能建立可视化、图像化的调度管理模块，设计结果如图4所示。

5系统功能的实现

以应用指挥功能为例，该功能可通过人工筛选和系统初选两种方式来统一归纳列车典型故障的相关资料，进而生成典型案例故障库。管理人员可以通过该故障库对各种故障以及相关的应对方案进行检索与查询，拥有相应权限的管理人员还可以在线下载数据，供列车故障处理与教学培训使用。图5为该功能模块的可视化界面。

6结束语

本文详细介绍了Hadoop技术条件下列车管理系统的设计思路，详细阐述了基于Hadoop大数据平台的列车管理系统总体架构，从数据获取层、数据存储层和数据展现层三个方面的角度说明了该系统的功能特性，最后展示了该系统的调度管理模块界面和应急指挥功能界面。根据界面设计效果可知，本次研究所提出的列车管理系统能够较为直观地展示列车车辆当前的工作状态，对于列车车辆管理工作具有一定的指导作用。

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作者：王春娟 单位：陕西学前师范学院信息工程学院