基于混合架構(gòu)的地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)開發(fā)

張巖 方宇 胡定玉

摘 要：隨著地鐵維保技術(shù)及運(yùn)營管理方式的發(fā)展，現(xiàn)有地鐵車輛履歷管理中的信息異構(gòu)、信息缺失等問題愈發(fā)凸顯，如何更好地實現(xiàn)地鐵車輛履歷信息的記錄、保存及運(yùn)用，成為地鐵行業(yè)急需解決的問題。本次研究在繼承現(xiàn)有系統(tǒng)基本功能的基礎(chǔ)上，彌補(bǔ)既有系統(tǒng)存在的缺陷，開發(fā)出一款全新的地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)，以期為更好地進(jìn)行地鐵車輛的檢修、運(yùn)用管理和技術(shù)分析打下堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：混合架構(gòu);地鐵;車輛履歷管理;系統(tǒng)開發(fā)

文章編號：2095-2163（2019）04-0220-06 中圖分類號：TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引 言

地鐵車輛履歷包含了大量、復(fù)雜的基礎(chǔ)信息，其中記錄了地鐵車輛及重要零部件從購買、組裝、運(yùn)用、檢修到退役報廢全過程重要數(shù)據(jù)及技術(shù)狀態(tài)[1]，是地鐵車輛檢修、運(yùn)用管理和技術(shù)分析的重要基礎(chǔ)與依據(jù)。因此，一個能全面管理、充分利用車輛信息的地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)在實際使用中具有十分重要的意義。

相較于一般的信息管理系統(tǒng)，地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)量大、冗余度高等特點(diǎn)，這就要求地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)能夠更規(guī)范合理地記錄、保存、運(yùn)用車輛信息，避免出現(xiàn)車輛信息不完善、不正確的問題。

但是，由于以往的履歷管理工作中存在著計算機(jī)技術(shù)不成熟、操作規(guī)范不清晰、職工思想不重視等問題[2]，車輛履歷信息得不到妥善的管理，產(chǎn)生了信息異構(gòu)、信息無法形成閉環(huán)、信息利用率不高等問題。隨著地鐵檢測、管理、維修、評估等技術(shù)的迅猛發(fā)展和地鐵運(yùn)營規(guī)模的不斷擴(kuò)大，這些問題愈發(fā)凸顯，成為地鐵行業(yè)發(fā)展中不可忽視的制約因素。如何更為高效、便捷地管理車輛履歷成為亟需解決的研究課題。針對這些問題，本文開發(fā)出一款滿足實際需求的地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)。對此擬做研究論述如下。

1 現(xiàn)有系統(tǒng)的不足

1.1 履歷系統(tǒng)的信息孤島及信息異構(gòu)

地鐵最初的規(guī)劃建設(shè)基本以線路為單位，各線路通過綜合管理中心實現(xiàn)線路的監(jiān)控和管理[3]，各線路自成體系，也各有其獨(dú)特的管理方式。同時，地鐵建設(shè)是階段性的，不同階段的建設(shè)廠商不同、設(shè)備廠家不同、建設(shè)技術(shù)不同、建設(shè)經(jīng)費(fèi)和負(fù)責(zé)人也各不相同[4]。而這兩方面影響因素使得系統(tǒng)之間、線路之間存在大量異構(gòu)的履歷信息，這些信息難以共通公用，不能融合[5]，加大了系統(tǒng)之間、線路之間信息共享的難度，并由此產(chǎn)生了線路間的信息孤島與信息異構(gòu)問題[6]，這不利于履歷信息的存儲及應(yīng)用。

1.2 履歷信息無法形成閉環(huán)

由于現(xiàn)有履歷管理系統(tǒng)的不完善，外加人為因素的影響，現(xiàn)有履歷信息存在信息不完全、不準(zhǔn)確、無法形成信息閉環(huán)的問題，履歷信息的不完善，將對地鐵車輛檢修、運(yùn)用管理和技術(shù)分析產(chǎn)生不利影響。

1.3 履歷信息利用率不高

綜合前述兩點(diǎn)履歷系統(tǒng)的不足，工作人員無法簡單高效地存儲、整理、使用履歷信息，嚴(yán)重浪費(fèi)系統(tǒng)中存儲的大量的履歷信息，不利于地鐵的車輛檢修、運(yùn)用管理和技術(shù)分析。

1.4 現(xiàn)有系統(tǒng)架構(gòu)存在其局限性

現(xiàn)有的履歷管理系統(tǒng)由于建設(shè)時技術(shù)的局限性，大多采用客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)（C/S架構(gòu)）。這種C/S架構(gòu)的系統(tǒng)雖然滿足了地鐵行業(yè)的大部分工作需求，但仍有可擴(kuò)展性不強(qiáng)、缺乏一定的遠(yuǎn)程訪問功能、維護(hù)成本高、升級任務(wù)繁雜、客戶端操作系統(tǒng)兼容性差等問題[7]。

2 系統(tǒng)設(shè)計方案

針對現(xiàn)有系統(tǒng)存在的問題，本系統(tǒng)開發(fā)中采取了一定的設(shè)計方案，可對其闡釋分述如下。

（1）明確了數(shù)據(jù)管理所用的系統(tǒng)，規(guī)范了數(shù)據(jù)處理和存儲的方式，從而設(shè)計出一種合理的、通用的，能滿足各個系統(tǒng)、各條線路需求的車輛履歷管理機(jī)制，實現(xiàn)履歷信息的“書同文、車同軌”。解決了現(xiàn)有系統(tǒng)中信息異構(gòu)的缺陷，達(dá)到了科學(xué)高效地存儲使用履歷信息的目的，從而適應(yīng)了當(dāng)下地鐵正由線性管理向網(wǎng)狀管理過渡的特征發(fā)展趨勢，而且同時還滿足了時代進(jìn)步對地鐵建設(shè)提出的新要求。

（2）設(shè)計了合理的序列號生成機(jī)制，完善了現(xiàn)有的序列號管理功能[8]，從而更好地實現(xiàn)采購、安裝、故障、更換等信息的跟蹤管理，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)中履歷信息無法形成閉環(huán)的缺陷，為地鐵運(yùn)維企業(yè)的設(shè)備采購、故障管理、修程制定等打下堅實的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（3）設(shè)置了統(tǒng)計分析和趨勢分析兩大模塊，進(jìn)行有針對性的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析，深度挖掘，使相關(guān)信息一目了然，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)中履歷信息利用率不高的缺陷，為地鐵的車輛檢修、運(yùn)用管理和技術(shù)分析打下堅實的基礎(chǔ)。

（4）采用了混合架構(gòu)。該架構(gòu)既有C/S架構(gòu)安全性高、信息資源共享與交互性好等特點(diǎn)[9]，也有B/S架構(gòu)維護(hù)和升級方式簡單、可擴(kuò)展性好、兼容性強(qiáng)等特點(diǎn)[10]，解決了現(xiàn)有系統(tǒng)中在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計上存在著不足的缺陷，能夠在保證信息安全的同時，降低維護(hù)成本，彌補(bǔ)現(xiàn)有系統(tǒng)由于其架構(gòu)不完備而帶來的局限性。

3 系統(tǒng)設(shè)計

3.1 數(shù)據(jù)庫設(shè)計

數(shù)據(jù)庫設(shè)計就是在特定應(yīng)用環(huán)境中，構(gòu)造出合理的數(shù)據(jù)庫邏輯模式及物理結(jié)構(gòu)，以此創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用系統(tǒng)，確保其能有效地保存、管理數(shù)據(jù)，滿足不同用戶的需求[11]。本系統(tǒng)采用了具有存儲高效、操作方便、安全可靠、功能齊全等優(yōu)點(diǎn)的SQL Server數(shù)據(jù)庫[12]，為了使設(shè)計的數(shù)據(jù)庫滿足節(jié)省數(shù)據(jù)的存儲空間、保證數(shù)據(jù)的完整性、方便應(yīng)用系統(tǒng)的開發(fā)等要求[13]，本系統(tǒng)在對履歷信息存儲及使用的相關(guān)工作流程和系統(tǒng)所需功能分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了有針對性的數(shù)據(jù)庫設(shè)計。這里，將給出探討詳述如下。

（1）概念結(jié)構(gòu)設(shè)計。數(shù)據(jù)庫概念結(jié)構(gòu)設(shè)計是設(shè)計數(shù)據(jù)庫的第一步。通過分析地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)中參與及處理的對象，梳理統(tǒng)計各對象應(yīng)當(dāng)具備的屬性信息，同時確認(rèn)各對象間的關(guān)系，構(gòu)建其概念模型，從而設(shè)計出整車、零部件采購E-R圖如圖1所示。相應(yīng)地，也得到了維修更換E-R圖如圖2所示。

（2）邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。在概念結(jié)構(gòu)設(shè)計后，即需展開數(shù)據(jù)庫邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計。這是由概念模型向具體的數(shù)據(jù)模型轉(zhuǎn)化的過程，即按照概念結(jié)構(gòu)建立的E-R圖，將其轉(zhuǎn)換成管理系統(tǒng)所支持的邏輯模型。邏輯結(jié)構(gòu)設(shè)計的過程主要分為3個步驟[14]，研究內(nèi)容詳見如下。

① 地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)概念模型的初步轉(zhuǎn)換， 將管理系統(tǒng)的整車、零部件采購E-R圖和維修更換E-R圖轉(zhuǎn)換為一般的關(guān)系模型，設(shè)計出供應(yīng)商信息表（編號、名稱、公司地址、電話、Email、所在國家、所在城市、貨幣類型等）、職工信息表（工號、職工姓名、性別、身份證號、政治面貌、文化程度等）、整車信息表（編號、列車型號、列車名稱、價格、合同編號、采購日期等）、零部件信息表（編號、零部件型號、零部件名稱、價格、合同編號、購買日期等）、故障信息表（工單號、列車編號、零部件編號、故障編號、故障日期等）等17張表，從而滿足整車及零部件的采購、更換、測量、維修等履歷信息的存儲需求。

② 繼續(xù)轉(zhuǎn)換地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)的關(guān)系模型， 使其成為SQL Server數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)支持的數(shù)據(jù)模型。

③ 優(yōu)化地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模型，使其能夠更加高效地存儲管理車輛信息。

（3）物理結(jié)構(gòu)設(shè)計。在數(shù)據(jù)庫物理設(shè)計階段， 根據(jù)數(shù)據(jù)庫的邏輯和概念模式、DBMS及計算機(jī)系統(tǒng)所提供的功能和施加的限制， 設(shè)計管理車輛信息的數(shù)據(jù)庫文件的物理存儲結(jié)構(gòu)、各種存取路徑、存儲空間的分配、記錄的存儲格式等[15]。物理結(jié)構(gòu)設(shè)計關(guān)系著數(shù)據(jù)庫的性能，對地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)的性能起決定性作用，因此也占有至關(guān)重要的位置。文中以職工信息表為例，各項信息屬性具體見表1。

3.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計

地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)主要由基礎(chǔ)信息管理、信息錄入及查詢、統(tǒng)計分析、趨勢分析、系統(tǒng)管理這五個功能模塊組成，而每個功能模塊又包括了多個子模塊。本文研發(fā)得到的地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)的功能模塊設(shè)計結(jié)構(gòu)則如圖3所示。對其中涉及的各主題開發(fā)模塊的設(shè)計功能可做剖析闡述如下。

（1）基礎(chǔ)信息管理模塊。是地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，該模塊管理系統(tǒng)中參與及處理的對象，通過添加、保存、修改、刪除等操作存儲供應(yīng)商、車間、職工、零部件、列車車型等對象的特征信息。這些信息是地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，在后續(xù)的信息錄入及查詢、統(tǒng)計分析和趨勢分析中都將會用到，因此該模塊的信息錄入是做好后續(xù)工作的必要前提。

（2）信息錄入及查詢模塊。主要包含整車信息管理、零部件信息管理、零部件維修管理、零部件更換管理及車輪信息管理這五個子模塊。其中，前四個模塊各自獨(dú)立、又相互關(guān)聯(lián)，通過這四項模塊的相互配合，輔以序列號管理功能，能對整車及零部件從采購、安裝、故障到更換維修的全部履歷信息進(jìn)行記錄，實現(xiàn)履歷信息的閉環(huán)管理。同時，針對有獨(dú)特特征的履歷信息，可定制設(shè)計一個功能模塊進(jìn)行管理，如車輪信息管理模塊。本模塊能專門記錄車輪的特征信息，為后期的趨勢分析做準(zhǔn)備。

（3）統(tǒng)計分析模塊。主要由故障統(tǒng)計、使用壽命統(tǒng)計和費(fèi)用統(tǒng)計這三個子模塊構(gòu)成。通過分析信息錄入及查詢功能模塊中記錄的信息，根據(jù)指定的查詢條件，查詢出相應(yīng)信息并進(jìn)行統(tǒng)計分析，通過比對，找出故障類型占比、高發(fā)故障類型、高磨耗零部件種類等信息，為地鐵車輛檢修、運(yùn)用管理提供數(shù)據(jù)支撐。同時，也可結(jié)合費(fèi)用信息，尋求各零部件性價比最高的供應(yīng)商，為地鐵的運(yùn)營維修降低成本。

（4）趨勢分析模塊。目前主要包含輪對磨耗趨勢模塊，后期若有需求，可添加其它零部件所對應(yīng)的趨勢分析模塊。本功能模塊重點(diǎn)用于分析部分零部件的磨耗趨勢，并形成相應(yīng)的磨耗趨勢圖，使零部件的磨耗趨勢更加直觀地展示出來，為工作人員獲知零部件的運(yùn)行性能提供更為清晰的判別依據(jù)。

（5）系統(tǒng)管理模塊。系統(tǒng)管理模塊主要包含角色管理、用戶管理和備份管理這三個子模塊。本模塊管理著使用者的登錄口令、授權(quán)信息等基本信息，能進(jìn)行用戶分類、用戶授權(quán)等操作，并且配有數(shù)據(jù)備份功能，以便做到安全、快捷的車輛數(shù)據(jù)備份。系統(tǒng)通過該功能模塊確認(rèn)登錄用戶的身份，并根據(jù)其角色及授權(quán)信息提供相應(yīng)的功能和信息，是地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)安全性和可靠性的有效保障。

綜合上述步驟，設(shè)計出一款具有履歷信息存儲、數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析、重點(diǎn)零部件監(jiān)控等功能的地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)，從而更好地實現(xiàn)地鐵車輛履歷信息的精細(xì)化管理[16]。

4 系統(tǒng)開發(fā)與測試

參照前文設(shè)計的地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)框架，基于混合架構(gòu)和ASP.Net編程框架，采用JavaScript、HTML和SQL Server等技術(shù)，進(jìn)行管理系統(tǒng)的開發(fā)，并通過仿真測試來驗證其性能。

本地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)的測試主要以功能測試為主，主要選取信息錄入及查詢、統(tǒng)計分析、趨勢分析這三個模塊進(jìn)行測試。經(jīng)過測試分析，對此結(jié)果可敘述如下。

4.1 信息錄入及查詢模塊

以子模塊零部件信息管理為例，操作界面如圖4所示。輸入查詢條件，如零部件編號、所在列車編號等信息，即可查詢到所需信息，從而實現(xiàn)列車及重要零部件的序列號跟蹤及管理功能，實現(xiàn)地鐵車輛履歷信息的精細(xì)化管理。

4.2 統(tǒng)計分析模塊

以故障統(tǒng)計功能為例，操作界面如圖5所示。輸入查詢條件，如零部件類型、時間區(qū)間等信息，即可查詢出所需的信息并詳細(xì)展示，點(diǎn)擊查看圖片，即可生成對應(yīng)的統(tǒng)計圖，使查詢結(jié)果一目了然。

4.3 趨勢分析模塊

以輪對磨耗趨勢分析功能為例，操作界面如圖6所示。輸入查詢條件，如輪對編號、時間區(qū)間等信息，即可查詢出對應(yīng)輪對的各項數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊查看圖表，即可生成對應(yīng)的磨耗趨勢圖，為工作人員做決策提供有效的數(shù)據(jù)支撐。

通過上述系統(tǒng)測試可知，地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)的性能得到了驗證，并在繼承現(xiàn)有系統(tǒng)的基本功能的基礎(chǔ)上，彌補(bǔ)了既有系統(tǒng)存在的缺陷，為更好地進(jìn)行地鐵車輛的檢修、運(yùn)用管理和技術(shù)分析做出了有益的嘗試。

5 結(jié)束語

地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)應(yīng)用于地鐵車輛的履歷信息管理，在地鐵運(yùn)維體系中占據(jù)著不可或缺的重要地位。本文在現(xiàn)有履歷系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，分析其需求，彌補(bǔ)其不足，完善其功能，采用混合架構(gòu)、SQL Server等技術(shù)，開發(fā)了包含基礎(chǔ)信息管理、信息錄入及查詢、統(tǒng)計分析、趨勢分析和系統(tǒng)管理這五大功能模塊在內(nèi)的地鐵車輛履歷管理系統(tǒng)，使得工作人員能夠方便快捷地存儲、查詢、修改、利用地鐵車輛的履歷信息，提高地鐵車輛履歷信息的利用率，從而為地鐵的車輛檢修、運(yùn)用管理和技術(shù)分析提供堅實的基礎(chǔ)，為智慧城市、智慧地鐵的建設(shè)進(jìn)行了成功探索，積累了寶貴經(jīng)驗。

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