铁路工程数据库概念分析

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0引言

在铁路工程设计中，经济运量和行车组织两个专业负责项目设计中的运量预测、运输组织、项目财务及经济评价、各种分析计算等前期工作，设计及分析结论是其它各专业设计的依据资料，在设计流程中所处地位十分关键。按传统的设计方法，一是资料收集困难，二是资料的管理十分落后，无法满足现代设计要求。基于此，开发设计自动化的管理信息系统十分必要，迫在眉睫。

1需求分析

需求分析阶段的任务在于确定经济运量与行车组织两专业的设计人员对该系统的要求。对于设计人员的需求，可以分为对数据的需求、对处理的需求和对安全性、完整性的需求。

1.1处理需求设计人员对系统的处理要求有:①既可以在局域网上方便多用户操作，也可以运行于单机上适合单用户操作;②实时响应对数据查询、更新等操作的要求;③翰人和输出简便，用简单的方法对数据表的字段进行追加和修改，对应用程序提供简洁明确的向导。

1.2安全性、完整性要求设计人员对系统的安全性和完整性要求比较简单，主要为系统在操作过程中能够保证数据不丢失、系统运行稳定和故障少。

1.3数据要求在分析系统的数据要求时，可以将系统分为经济运量和行车组织两个子系统进行分析。l)经济运量子系统数据要求。按行政区域划分。行政区域划分为省、市(地区)、县3级。数据包括行政区域名称、年度、行政级别和面积等，其对应的信息中经济部分主要数据有人口、国内生产总值、工业产值、农业产值、工业产品产量、农业产品产量、财政金融、交通运输、能源生产消费、外贸及旅游;运量部分主要数据有客运量、货运量。具体数据略(参见本文第3节，E一R模型转换为关系模型中的有关数据)。2)行车组织子系统数据要求。行车组织子系统中主要有线路、线路区段、枢纽、车站、调机等信息。各种信息之间的关系如下:线路包括多个线路区段，每个线路区段一般均以技术站或者接轨站为分界点，而一个线路区段只属于一条线路，一般线路由于各个线路区段的有关信息如主要技术标准、能力情况等不一样而全线信息不完全统一;枢纽位于铁路干线的交汇点，包括各种性质的车站、车站间的联络线以及其它一些附属设备;车站属于线路，同时属于线路所包含的某一个线路区段，并且还可能同时属于某个枢纽，而一条线路或一个线路区段包含多个车站，线路及线路区段均以车站开始，以另一个车站结束;1个车站可能有多台调机，而1台调机可能又同时属于几个车站合用。由于线路包括线路区段，有些数据可能在线路区段里分析采用更为准确合适，而在线路里却会因为线路区段的不同而各异，如主要技术标准、能力使用情况等，所以在线路区段里可以分析采用的数据在此将不重复，这里仅分析在线路里可以唯一表示的数据。行车组织子系统包括的数据有:线路、行政区划分、调度区划分、既有线的线路区段、既有线区段改造、新线区段、规划新线的线路区段、主要技术标准、既有能力、设计能力、规划能力、枢纽、车站、股道数量、车站作业量、车站能力、驼峰、联络线、联络线能力、调机和其它数据。具体数据以线路为例阐述如下(其余略，可参见本文第3节，E一R模型转换为关系模型中的有关数据)。

2数据库概念结构设计

通过新系统的需求分析，得出了新系统的各种用户需求，下面运用概念结构设计的有力工具:借助分类、聚集、概括等抽象机制，设计系统的概念模型。

2.1经济运一子系统概念结构设计根据对系统的数据需求分析，显然行政区域、人口、国内生产总值、工业产值、农业产值、工业产品产量、农业产品产量、财政金融、交通运输、能源生产消费、外贸及旅游均应该作为实体，由于其各自相关的数据均为原始数据，所以相关数据作为属性对待。

2.2行车子系统概念结构设计与线路有关的数据，除行政区划分与调度区划分可再细分外，其余均为原始数据，所以线路、行政区划分与调度区划分为实体。由于与线路区段有关的数据分为4种情况，分别是既有线、既有线改造线路、新线、规划新线4种类型。并且除既有线改造线路与新线所对应的数据相同外，其余均各不相同，所以将线路区段作为一个实体对待时，其所对应的属性将随线路区段类型的不同而各异，无法统一，故在设计线路区段的局部E-R模型时使用概括的抽象方法，定义“超类”实体和“子类”实体。将线路区段定义为“超类”实体，将区段名称、所属线路、区段起点、区段终点、区段长度、线路允许速度、主要技术标准作为其属性，并且还相应增加区段类型这一属性;将既有线的线路区段简称为既有线路区段，将既有线改造线路、新线的线路区段、规划新线的线路区段3者合并为设计线路区段，并且均定义为“子类”实体，“子类”实体的属性为各自有关的数据除去“超类”实体线路区段的属性以外的数据。主要技术标准可再次划分，所以将其作为实体，相应数据为属性。既有能力、设计能力、规划能力和联络线能力虽然细分时对应的数据有所区别，但是可以取其并集而将4种能力合并为一个实体能力。枢纽对应的数据中联络线和车站可再次细分，所以枢纽、联络线、车站作为实体。其中车站对应的数据中，股道数量、车站作业量、车站能力、驼峰这4种数据可再次划分，所以均上升为实体。由于一个车站可能有多个车场，各车场的股道数量、车站能力不同，故增加实体车场，将车场名作为其属性。调机可再次划分，故上升为实体。

3逻辑结构设计

将E一R模型向关系模型转换时，“超类”实体有主属性区段名称和年度，“子类”实体既有线路区段没有独立的主属性，“子类”实体设计线路区段有独立的主属性设计阶段，当其对应于项目的不同设计阶段时，所表示的对象不同。由此看出，当向关系模型转换时，“超类”实体对不同的“子类”实体将具有不同的主码，其主属性仅仅是所有“子类”实体共有目前国内外相关文献均没有报道有关的转换处理方法。经过研究，本文采用设置“特殊值”的方法，将既有线路区段人为增加一个主属性设计阶段，并将其值设置为“既有”，也就是将线路区段的既有情况处理为设计阶段的一种特例一“既有”对待，在转换为关系模型时，问题就迎刃而解。因为行车子系统的其他数据，都是文档资料，故均单独处理。遵循转换原则，将系统的E一R模型转换为关系模型，其中主码用下划线标注。行政区域(行政区域名，年度，类型，面积);运量(行政区域名，年度，运量种类，全社会总运量，全社会总周转量，铁路运量，铁路周转量，公路运量，公路周转量，航空运量，航空周转量，水路运量，水路周转量);人口(行政区域名，年度，男性人口，女性人口，农业人口，非农业人口，人口密度，自然增长率);国内生产总值(行政区域名，年度，国内生产总值，人均国内生产总值，第一产业产值，第二产业产值，第三产业产值);工业产值(行政区域名，年度，工业总产值，轻工业产值，重工业产值，国有工业产值，集体工业产值，其他工业产值，联营及个体产值);农业产值(行政区域名，年度，人均耕地面积，年末实有耕地面积，农业总产值，大农业总产值，小农业总产值，林业产值，牧业产值，渔业产值);工业产品产量(行政区域名，年度，钢产量，煤产量，生铁产量，成品钢材，发电量，农用化肥产量，农药产量，水泥产量，化学纤维产量，布产量，纱产量);农业产品产量(行政区域名，年度，粮食总产量，粮食人均产量，棉花总产量，棉花人均产量，油料总产量，油料人均产量，水产品产量，水产品人均产量);财政金融(行政区域名，年度，财政总收入，财政总支出，年末存款余额，年末贷款余额);交通运输(行政区域名，年度，铁路运输里程，铁路电气化里程，公路总里程，等级公路里程，非等级公路里程，民用客车保有量，民用货车保有量，民用特种车保有量，民用汽车保有量，船舶保有量，内河通航里程);能源生产消费(行政区域名，年度，能源生产总计，能源消费总计，原煤生产总计，原煤消费总计，原油生产总计，原油消费总计，天然气生产总计，天然气消费总计，电力消费总计，火电消费总计，水电消费总计);外贸及旅游(行政区域名，年度，进出口总额，进口总额，出口总额，旅游外汇收人，实际利用外资);线路(线路名称，年度，线路类型，线路起点，线路终点，线路长度，编组站数量，区段站数量，线路区段数，融资方式，投资比例，总投资);行政区划分(线路名称，年度，行政区名称，所属单位，管辖范围);调度区划分(线路名称，年度，调度台名称，隶属单位，调度范围);线路区段(区段名称，年度，设计阶段，区段类型，所属线路，区段起点，区段终点，区段长度，线路允许速度);既有线路区段(区段名称，年度，设计阶段，列车换长)。此关系中的主码为继承的超类实体线路区段的主码，并且关系中每个元组的主属性设计阶段的值都为“既有”;设计线路区段(区段名称，年度，设计阶段，设计者，车站数目，最大站间距，最小站间距)。此关系的主码的前两个主属性为继承超类实体的主属性。主要技术标准(区段名称，年度，设计阶段，线路等级，正线数目，限制坡度，最小曲线半径，牵引种类，牵引质量，机车类型，到发线有效长，闭塞类型);能力(区段名称，年度，设计阶段，限制区间名称，T周，，网，t封，N，n客，n货，n快，零，e快，零，n摘，e摘，总扣除能力，N货，N使，N图货，n封货，K，n小，n单，r，联络线名称);枢纽(枢纽名称，年度，设计阶段，客站数量，编组站数量，区段站数量，中间站数量);衔接(区段名称，年度，设计阶段，枢纽名称);联络线(枢纽名称，年度，设计阶段，联络线名称，起点、终点、长度、线路等级、正线数目、限制坡度、闭塞类型、枢纽名称);联络线能力(枢纽名称，年度，设计阶段，联络线名称，N，。客，e客，n货，n摘，n小，n单，K，枢纽名称);车站(车站名称，年度，设计阶段，车站类型，站型，车站等级，车站平面图，《站细》，所属地区，区段名称，枢纽名称);车站能力(车站名称，年度，设计阶段，车场名，接车能力，发车能力，通过能力，咽喉区能力，容车能力);股道数量(车站名称，年度，设计阶段，车场名，正线，客车到发线，货车到发线，调车线，编发线，牵出线，货物线，机车走行线，存车线);驼峰(车站名称，年度，设计阶段，类型，驼峰作业方式，峰尾作业方式，解体能力，编组能力);车站作业量(车站名称，年度，设计阶段，旅客列车总对数，始发终到旅客列车对数，通过货物列车对数，解编货物列车对数，作业总车数，有调车数，无调车数，本站作业车数，有调比，装车数，卸车数);调机(车站名称，年度，设计阶段，调机型号，调机类型，数量，使用性质);《站规》、《线规》、《牵规》、《技规》

4结语

正如本文前言所述，经济运量与行车组织两个专业的管理信息系统由于所涉及的数据及其间的联系和处理十分复杂，故开发过程中困难重重，但是系统的开发工作又十分迫切。本文是在经过了长期的调查、挖掘和分析之后，开始对该系统的需求分析、概念结构和逻辑结构进行探讨的，本文的结论对系统的最终实现打下了坚实的基础。