楊 柯，孔繁虹

（同濟大學電氣工程系，上海 201804）

0 引言

城市軌道交通管理系統(tǒng)，又稱列車自動監(jiān)控系統(tǒng)（ATS），它主要實現(xiàn)對列車運行的監(jiān)督和控制，輔助行車調(diào)度人員對全線列車進行管理，對提高運輸效率和保障行車安全起到極其重要的作用。它分為幾大部分：車站設備信號控制，時刻表管理，車次號追蹤，進路控制，列車運行圖和列車運行調(diào)整（ATR）。其中列車時刻表是ATS系統(tǒng)中運營管理的基礎，列車的車次號追蹤需要從時刻表中查找車次；列車運行圖的編制需要時刻表為基礎；列車在運行過程中，依據(jù)時刻表來控制速度；在列車偏離時刻表運行的情況下，調(diào)度員還需要通過修正時刻表，來實現(xiàn)對列車的自動調(diào)整運行。所以本文主要介紹列車時刻表與數(shù)據(jù)庫的通信技術。由于調(diào)度中心要與列車實時通信，并能及時地對列車收發(fā)指令，故對數(shù)據(jù)庫接口要求提出了很高的要求。本文介紹MFC中的ADO技術，可迅速地操作數(shù)據(jù)庫，并不需要安裝驅(qū)動，簡單方便，適合于大型調(diào)度服務器端的數(shù)據(jù)庫中。

1 系統(tǒng)分析

1.1 系統(tǒng)功能分析

ATS的時刻表通常安裝在控制中心的計算機上，由時刻表編輯員根據(jù)客流量和線路的狀況來提供多套不同情況下使用的運行圖，并存在ATS數(shù)據(jù)庫中。該軟件的主要功能描述如下：

（1）用戶界面：可以看到列車車次號，時刻表，車站等信息。并能實時反映出當前列車的運行情況。

（2）數(shù)據(jù)庫：ATS監(jiān)控系統(tǒng)需要處理大量的數(shù)據(jù)，比如時刻表就分為計劃時刻表和在線時刻表等，所以就要采取實時穩(wěn)定可靠并能處理較大數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)庫，本文用SQL Server 2005作為數(shù)據(jù)存儲工具，采用ADO技術，通過該接口用軟件實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫訪問，可有效管理系統(tǒng)中數(shù)據(jù)。

1.2 系統(tǒng)目標

軟件應該滿足以下幾個目標：

（1）列車調(diào)度員應該通過輸入用戶名和密碼登錄ATS調(diào)度系統(tǒng)。

（2）對車站的管理，可以增加，刪除該線路上的車站信息。

（3）對列車的管理，實現(xiàn)加車，減車，修改列車時刻表等信息。

上面幾個目標實現(xiàn)后，就可以根據(jù)數(shù)據(jù)庫已有的時刻表來編制列車的計劃運行圖。

2 Visual C++中數(shù)據(jù)庫訪問技術

2.1 常用數(shù)據(jù)庫訪問技術

開放數(shù)據(jù)庫互連（ODBC)是Microsoft引進的一種早期數(shù)據(jù)庫接口技術，它用包含在DLL內(nèi)的驅(qū)動程序完成任務。它提供了一組對數(shù)據(jù)庫訪問的標準API（應用程序編程接口），這些API利用SQL來完成其大部分任務。但其訪問速度慢，并且需要安裝驅(qū)動，且只能用于關系數(shù)據(jù)庫，不適用于對象數(shù)據(jù)庫。

DAO（數(shù)據(jù)訪問對象）是微軟第一個面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫接口，它封裝了Access的Jet函數(shù)，因此對Access的執(zhí)行效率比較高，但對SQL等非MDB數(shù)據(jù)庫得執(zhí)行效率較低,因此不適用于列車監(jiān)控系統(tǒng)。

OLE DB是微軟的戰(zhàn)略性的通向不同的數(shù)據(jù)源的低級應用程序接口。OLE DB不僅包括微軟資助的標準數(shù)據(jù)接口開放數(shù)據(jù)庫連通性（ODBC）的結(jié)構(gòu)化問題語言（SQL）能力，還具有面向其他非SQL數(shù)據(jù)類型的通路。它的對象包括數(shù)據(jù)源對象、階段對象、命令對象和行組對象。但它使用時需加入很多代碼，使用起來比較復雜。

2.2 ADO技術

微軟的ADO(ActiveX Data Objects)是一個用于存取數(shù)據(jù)源的COM組件。它提供了編程語言和統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪問方式OLE DB的一個中間層。允許開發(fā)人員編寫訪問數(shù)據(jù)的代碼而不用關心數(shù)據(jù)庫是如何實現(xiàn)的，而只用關心到數(shù)據(jù)庫的連接。它是使用簡單，讀寫速度快，又更加靈活的對象模型。適合用在城市軌道交通數(shù)據(jù)庫中。

ADO主要數(shù)據(jù)對象

Connection對象

-Connection對象用于建立與數(shù)據(jù)庫的連接。通過連接可從應用程序訪問數(shù)據(jù)源。它保存諸如指針類型、連接字符串、查詢超時、連接超時和缺省數(shù)據(jù)庫這樣的連接信息。Command對象

-Command對象定義了將對數(shù)據(jù)源執(zhí)行的指定命令。Command對象可以在數(shù)據(jù)庫中添加、刪除或更新數(shù)據(jù)、或者在表中進行數(shù)據(jù)查詢。返回的結(jié)果保存在Recordset對象中。Recordset對象

-Recordset對象表示的是來自基本表或命令執(zhí)行結(jié)果的記錄全集。任何時候，Recordset對象所指的當前記錄均為集合內(nèi)的單個記錄。使用ADO時，通過Recordset對象可對幾乎所有數(shù)據(jù)進行操作。所有Recordset對象均使用記錄（行）和字段（列）進行構(gòu)造。在一個Connection對象上，可以同時打開多個Recordset。

3 程序的實現(xiàn)

3.1 ADO類的實現(xiàn)

由于數(shù)據(jù)庫是存放在SQL 2005中，需要先在SQL中建立數(shù)據(jù)庫train，然后向里面添加多個表，分別存放車站信息，列車時刻表信息和用戶信息等。如圖1所示，是列車時刻表信息的結(jié)構(gòu)，設置列車ID為主鍵，不能為空。

在VC2005中建立一個基于對話框的MFC應用程序time,并添加相關菜單，如車站信息管理，時刻表添加、刪除、修改，退出系統(tǒng)等。不同的菜單命令都有一個對話框與之對應，然后向個對話框中添加靜態(tài)控件、編輯控件、TAB控件、按鈕控件和列表框控件等。為了使表中的字段與編輯控件對應，編輯控件應與控制變量綁定。下面介紹ADO技術的在VC中的應用。

（1）為了便于方便的使用ADO，該程序中對ADO封裝到了一個類中，命名為ADOConn,后面的編程可直接調(diào)用該類使用ADO，避免重復寫代碼。在使用ADO之前，應在該類的頭文件中加入以下代碼：

#import"C:Program FilesCommon FilesSystemadomsado15.dll"no_namespacerename("EOF","adoEOF")rename("BOF","adoBOF")

此指令，告訴編譯器把指令的動態(tài)庫文件引入到程序中去，為了避免與其他地方定義的EOF沖突，使用rename指令將EOF重新命名。

（2）在頭文件定義幾個函數(shù)，如 void OnInit ADOConn()用來初始化連接數(shù)據(jù)庫，_RecordsetPtr&GetRecordSet(_bstr_t bstrSQL)來執(zhí)行查詢，BOOL ExecuteSQL(_bstr_t bstrSQL)來執(zhí)行SQL語句。

（3）在調(diào)用ADO時候需要初始化OLE/COM環(huán)境，在OnInitADOCon中用::CoInitialize(NULL)來實現(xiàn)，在最后關閉記錄集連接時還要用::CoUninitialize()來釋放環(huán)境。另外為了能捕捉到程序的錯誤信息，還需要捕捉異常，具體代碼是：

catch(_com_error e)

{

AfxMessageBox(e.Description());}

（4）創(chuàng)建Connection對象，并設置字符串與數(shù)據(jù)庫連接，如本例代碼為：

_bstr_tstrConnect="Provider=SQLOLEDB.1;

DataSource=WWW;UserID=sa;Password=sa;Initial Catalog=train";

其中，DataSource為計算機名，對本機可直接用 127.0.0.1代替；User ID和 Password分別是SQL的登錄名和密碼，Initial Catalog是數(shù)據(jù)庫名稱。

（5）創(chuàng)建記錄集對象m_pRecordset.CreateInstance(__uuidof(Recordset))，然后取得表中的記錄，代碼

圖1 Time數(shù)據(jù)表結(jié)構(gòu)

如下：

m_pRecordset →Open (bstrSQL，m_pConnection.GetInterfacePtr (),adOpenDynamic,adLockOptimistic,adCmdText);

（6）執(zhí)行SQL命令，connection對象的Execute方法是：

(_bstr_t CommandText,VARIANT*RecordsAffected,long Options)

m_pConnection-＞Execute(bstrSQL,NULL,adCmdText)

其中，CommandText是命令字符串,通常是SQL命令，RecordsAffected是操作完成后所影響的行 數(shù) ，Options表 示 CommandText的 類 型,adCmdText文本令,adCmdTable表名，adCmdProc是存儲過程，adCmdUnknown-未知。

3.2 程序的實現(xiàn)

ATS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理是整個列車行車調(diào)度的關鍵，其車次號的變更，加減列車，時刻表偏移等措施無一不與數(shù)據(jù)庫有很大關系。下面介紹程序的實現(xiàn)步驟：

（1）先對數(shù)據(jù)庫中的每個表創(chuàng)建一個類，如時刻表創(chuàng)建類CShike，并把一些相關的SQL命令如insert、update、delete命令封裝在類中，方便后面直接調(diào)用。

（2）新建一個對話框Dialogin，添加編輯框等控件來輸入用戶名密碼，并對編輯框添加變量與表對應。之后再主對話框的OnInitDialog函數(shù)中加入以下代碼：CDialogin gin;

if(gin.DoModal()！=IDOK)

OnOK();

這樣程序運行時就會先出現(xiàn)登陸框，輸入用戶名密碼后方能進入主界面（見圖2）。

圖2 程序主界面

狀態(tài)欄中mr就是當前登陸的用戶名。

（3）以時刻表管理為例，新建對話框并插入相關控件，這里為了方便維護信息和查詢，用了TAB控件分頁，單擊TAB的時刻信息按鈕顯示列表框并直接從數(shù)據(jù)庫表中讀取時刻表信息并顯示。單擊信息刪除按鈕顯示編輯框等控件，調(diào)度員可以在這里對時刻表的相關信息進行維護，比如添加、修改、刪除等。下面就相關代碼做介紹。

在CShikedlg的OnInitDialog函數(shù)中加入以下代碼實現(xiàn)TAB按鈕名稱：

TC_ITEM tci;

tci.mask=TCIF_TEXT;

tci.pszText="時刻信息";m_tab.InsertItem(0,&tci);tci.pszText="信息刪除";m_tab.InsertItem(1,&tci)。

之后InsertColumn初始化列表框控件，之后調(diào)用ADO類并執(zhí)行SQL命令，再向列表框控件插入數(shù)據(jù)，比如表中字段為trainID,代碼就是：

m.list.SetItemText(0,0,(char*)(_bstr_t)m_AdoConn.m_pRecordset-＞GetCollect("TrainID")); 其中 m_list是列表框的成員變量。

TAB的分頁機制可用OnTcnSelchangeTab1和OnTcnSelchangingTab1與SetCurTab函數(shù)來實現(xiàn)，比如編輯框和列表框的代碼如下：

void CShikedlg::SetCurTab(UINT m_index){

m_tab.SetCurSel(m_index);

if(m_index==0)

{

GetDlgItem(IDC_LIST1)-＞ShowWindow(SW_HIDE);GetDlgItem(IDC_EDIT1)-＞ShowWindow(SW_SHOW);}

else{

GetDlgItem(IDC_EDIT1)-＞ShowWindow(SW_HIDE);GetDlgItem(IDC_LIST1)-＞ShowWindow(SW_SHOW);

}}

程序運行后的時刻表信息如圖3所示。

4 小結(jié)與展望

通過程序的運行結(jié)果可知，ADO可以快速實現(xiàn)對數(shù)據(jù)庫的操作，整個過程不需要安裝任何驅(qū)動，在VC中直接使用ADO代碼即可實現(xiàn)，簡單方便。本文使用MFC開發(fā)程序，其強大的集成環(huán)境可簡化加快應用程序的開發(fā)，采用ADO技術實現(xiàn)數(shù)據(jù)庫管理之后，就可以利用已有的數(shù)據(jù)來繪制列車的計劃運行圖，MFC提供的繪圖類CDC非常方便，利用函數(shù)move to,line to結(jié)合相關算法可直接繪制出運行圖；從而更好地實現(xiàn)ATS的行車調(diào)度。

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[5]SERBANGHENEA,Application Tool for Experiments on SQLServer 2005 Transactions[J].WSEASTransactions on Computers,2007,6(2).

圖3 程序運行后的時刻表信息