动车轮对检修信息管理系统的设计与实现--毕业论文.docx

兰州交通大学本科毕业设计（论文）本科毕业设计(论文) 动车轮对检修信息管理系统的设计与实现The Design and Implementation of Maintenance Information System on Multiple Unit Wheelset 姓 名： 学 号： 学 院： 专 业 班 级： 指 导 教 师： 完 成 日 期： 摘 要近年来我国不断向铁路投入高速动车组，高速列车的运输量和运行速度不断增长，高速动车与人们的生活开始息息相关，所以动车的行车安全引起了社会的高度关注。轮对检修作为动车检修的关键，其完成质量直接关系到高速列车的运行安全。传统的轨道车辆检修过程监控无法适应当代高速列车检修的需求，所以利用现代技术设计和实现动车轮对检修信息系统具有重要的实际意义。本设计主要根据动车轮对检修车间的轮对检修工艺流程和检修工位分布，设计了动车轮对检修信息系统。该系统包括信息管理端和模拟的数据采集端两个软件，它们都在Windows平台下开发，采用Access数据库进行数据管理。两个软件都使用Visual Basic.NET进行开发。首先根据动车轮对检修的工艺流程对系统进行了功能需求、性能需求和设计原则分析，然后根据上述分析对系统做出了设计，最后按照模块化思想进行了功能实现。模拟数据采集端主要是为了模拟实现检修现场数据采集和检修过程控制功能。在信息管理端，设计了系统登录模块，实现了使用者的身份检查；设计了人员信息管理模块，实现了对系统用户信息的增删改查；设计了轮对信息查询模块，实现了对轮对检修数据的查询和轮对当前检修状态的查询；设计了各工位具体检修信息查询模块，实现了对具体工位轮对检修数据和工人检修效率的查询功能。系统通过调试和运行表明：基本能满足动车轮对检修信息管理系统的各项需求，性能良好，具有实用性。关键词：动车检修；轮对检修；信息管理AbstractIn recent years, China has continuously invested high-speed train set to the railway,transport volume and running speed of high speed train is increasing continuously, high speed motor car is closely related to peoples life. The driving safety of the multiple unit has aroused great concern of the society. As the key to the maintenance of the multiple unit, the quality of wheel set maintenance is directly related to the safety of the high-speed train. Traditional process monitoring of the rail vehicle maintenance can not adapt to the needs of modern high-speed train maintenance . Therefore, it is of great practical significance to design and implement the information system of multiple unit wheel set inspection and repair by using modern technology.In this thesis, according to the technological process of wheel set maintenance and EMU wheelset maintenance workshops station distribution, design the maintenance information systems on multiple unit wheelset. The system includes two software, information management and simulation data collection, both of them are developed under the Windows platform and using Access database for data management. Two software using Visual Basic.NET for development.Firstly according to the technological process of wheel set maintenance, we analyze functional requirements, performance requirements and design principles. Then design the system.And lastly, functions of the system are realized by using modularization thinking. Analog data acquisition terminal is mainly to simulate achieve field data collection and maintenance process control functions. In the information management terminal, the system login module is designed to realize the users identity check; Design the personnel information management module, to achieve the system user information to add, delete, modify, query. The wheel information inquiry module is designed, which can realize the inquiry of the wheelsets maintenance data and current condition; Maintenance information of station inquiry module was designed, which realized the inquiry function of the maintenance data and the workers efficiency. System through the commissioning and operation shows that, the system can basically meet the needs of the multiple unit wheelset on the maintenance information management system.,with good performance, and it is practical.Keywords:Multiple unit maintenance, Wheelset maintenance, Information management目 录摘 要IAbstractII目 录III1 绪论11.1论文的选题背景和研究意义11.1.1 选题背景11.1.2 研究意义11.2 国内外动车轮对检修信息管理发展及现状21.2.1 国内动车轮对检修信息管理发展及现状21.2.2 国外动车轮对检修信息管理发展及现状31.3 论文的主要研究内容32 动车轮对检修信息管理系统需求分析42.1高速列车检修制度42.1.1国外高速列车检修制度42.1.2国内高速列车检修制度52.2动车轮对检修工艺流程62.2.1 CRH2型动车组轮对组成检修工艺流程62.2.2动车轮对检修车间工位分布92.3系统总体需求分析102.4系统结构分析112.5系统设计原则122.6小结133 动车轮对检修信息管理系统的设计143.1系统总体方案设计143.2系统功能结构设计143.3系统数据库设计183.4系统软件的开发工具选择193.5小结204 动车轮对检修信息管理系统的实现214.1模拟数据采集端主要功能模块的实现214.1.1系统登录模块214.1.2轮对收入模块224.1.3轴承检修模块244.1.4轮对轴箱装置交检交验模块244.2信息管理客户端主要功能模块的实现254.2.1系统登录模块254.2.2人员信息管理模块264.2.3轮对检修信息查询模块284.2.4各工位检修信息查询模块294.3系统调试及结论324.4小结345 总结与展望355.1总结355.2不足与展望35致 谢37参考文献38V兰州交通大学本科毕业设计（论文）1 绪论1.1论文的选题背景和研究意义1.1.1 选题背景上个世纪中期开始，掀起了第三次科技革命，使得计算机，网络，通信，自动化等科学技术开始飞速发展。第三次科技革命是人类文明史上继蒸汽技术和电力技术革命之后的科学技术领域的又一次重大飞跃。它是一场由信息技术控制的革命，不仅极大地推动了人类社会经济、政治、文化等领域的变化，也影响了人类的思维方式、生活方式及社会结构。随着各种技术的进步及社会的飞速发展，像铁路这种庞大的开放性动态时变系统，运营管理数字化已成为主要发展方向和趋势。运营管理数字化主要包括过程控制自动化和信息处理自动化，其中信息处理自动化是本文主要研究的问题。信息处理就是动态地接受和处理各种原始数据和原始信息，保证各种信息的准确性和实时性。由于我国的铁路实现了第六次大提速，动车越来越普遍得出现在运营线上，并且已经成为我国客运交通的主要方式。为适应动车在铁路上的普遍运用，我国建成并投入使用了北京、上海、广州和武汉四大动车检修基地，在2013年铁路总公司又确定了要再建成都、西安、沈阳三个动车检修基地。这些检修基地主要负责高速列车的35级检修。国家还建成了27个动车所主要负责高速列车的1、2级检修。传统的检修信息管理方式难以适应高速动车组的的发展，所以动车检修有必要实现现代化信息化的管理，理所当然动车轮对的检修也要实现信息化的管理。1.1.2 研究意义动车轮对在运行一定的时间后会产生扁疤、擦伤、裂纹、剥离、磨损和龟裂等缺陷，如果这些轮对缺陷没有被及时修复的话，就会导致轴承、车轴、钢轨等产生机械损伤，从而引发安全事故1 Jose Brizuela, Alberto Ibanez,Carlos Fritsch.Railway Wheel Tread Inspection by Ultrasonic TechniquesJ.IEEE International Ultrasonics Symposium, 2009:1-4.1。我们知道为了适应社会发展的需要，铁路必定还会提速，提速就对铁路的安全运行提出了更高的要求，同时也对车辆的检修质量提出了更高的要求。作为动车运行安全的关键部位，轮对的检修就显得更加重要。轮对检修技术工作的特点有：工序划分得细，技术含量很高，检修者责任重大，检修过程中需填写和统计的表单较多2 窦慧东.铁路货车轮对检修工序控制系统D,西南交通大学2005.2。大量的表单对检修人员的工作带来了诸多不便，而且其中要是有差错也不易发现，统计信息的工作量很大，使得有些统计工作不能按时完成。这些问题都提醒我们，有必要建立一个动车轮对检修信息管理系统，这将大大得节省工作人员的时间及精力，并且能够提高检修信息管理的准确性。随着高科技技术的发展，各行各业都开始采用信息化管理监控，动车轮对检修信息管理系统的实现，能够使得现代化信息管理取代传统信息管理。因此，本文的研究对于提高动车轮对检修效率，提高动车运行安全性具有重要意义。1.2 国内外动车轮对检修信息管理发展及现状1.2.1 国内动车轮对检修信息管理发展及现状动车轮对检修是整个动车维修过程中最关键的环节之一，其过程控制和信息管理工作也是动车组检修的重点。我们可以借助计算机实现快速、高效、准确的动车轮对检修信息管理。从上世纪90年代开始，多个车辆段开始研究车辆轮对检修的信息化改造，并在取得了一定的结果。早期的成果主要有：沈阳铁路局通辽车辆段在2001年开发并应用了货车轮轴检修信息管理系统，广州车轮厂1999年开发并建成了轮轴检修质量信息控制系统，郑州铁路局车轮段2001年开发并应用了轮轴检修信息系统3 罗刚,乌小娜.货车轮轴检修信息管理系统的开发和应用J.铁道车辆,2004,42(02):39-42.34 张郁枚,刘利宏,孙年友.车轮厂轮轴检修质量信息控制系统J.铁道机车车辆,2002,2:46-48.45 王相林,王春芳.轮轴检修信息系统的设计J.铁道车辆,2002,40(07):24-27.5。从文献资料上看，这些初期的轮对检修信息管理系统主要解决的问题是轮对检修的数据的自动化管理及处理，并没有很好得解决过程控制问题，且自动采集数据的自动化程度远远不够。2004年襄阳樊北车辆段开发并应用了一套适合适合其管理体制和工作流程的轮对检修信息管理系统，提高了自动化程度，减少了人工的数据输入，准确得直接进行数据采集与处理，还能够对轮对检修进度进行监控，但此系统从现在来看，其现代化程度还不够高，系统的安全性和数据的保密性有待提高，系统与数据采集端不能实现双向通信6 黄丰云,莫易敏,李艳等.车辆轮对检修生产线信息化改造与控制系统设计J.铁道车辆,2005,43(06):34-37.6。2001年，我国铁道科学研究院开发了铁路货车技术管理信息系统（简称HMIS系统）7 寇玮华,徐扬.铁路货车技术管理信息系统平台的优化研究J.中国铁道科学，2004,25(03):116-118.7。2012年中期，此套系统开始在沈阳铁路局的多个车辆段投入实践，它主要实现的功能有：铁路货车检修管理，调度管理和技术管理等，建立了货车技术信息库，完成了数据及信息在各个管理级别之间的共享。在车间各工位前，工作人员将现场的数据信息输入数据采集端，此信息就会自动录入HMIS系统的数据库，然后系统会对各类数据进行整合、统计等工作，系统使用人员就可以在客户端对各种所需数据进行查询，这样就可以使各个部门能够相互配合，提高完成作业的效率。虽然此系统实现了诸多功能，但由于其涉及的方面太多，所以不够细化，不能实现数据的自动采集，人工输入数据就会有许多不可控的错误，浪费不必要的时间造成数据采集的准确性不高，在车间的实用性不强。虽然国内有很多这样的检修信息化改造，但还有很多机车厂和车辆段停留在人工填卡片的阶段，检修效率不高，适应不了如今的铁路行业发展，所以车辆检修的信息化改造很迫切。1.2.2 国外动车轮对检修信息管理发展及现状相对于我国的晚起步来说，国外一些轨道交通发达的国家，早在的20世纪中期就开始把计算机技术和网络通信技术应用于轨道车辆的检修工作。德国的ICE列车在20世纪90年代初期就已经开始使用在线监测系统，使用传感器和通信设备实现了对列车运行时产生的故障的实时监测诊断和对故障的迅速定位。并且ICE列车还使用了发车整备系统，可以对车辆的清洗和检修进行一体化管理。日本也早在20世纪90年代针对新干线开发了COSMOS新干线运行管理系统。它将原有的新干线八个子系统进行集成，实现了列车运行管理、集中信息监控、运输计划管理、检修作业管理、设备管理、运输计划管理、站内作业管理、电力系统控制等功能8 林宏,刘俊,刘闻东等.日本铁路运输组织现状及启示J.铁道运输与经济,2012,03：66-68.8。在检修作业管理模块，系统使用计算机及数据库技术对各种现场即时信息数据进行处理和存储，减少了人为产生的误差，提高了检修工作的效率和质量。除此之外，英、法、美等国也根据自己的铁路系统研发了适合自己的列车信息系统。 以上这些系统的使用都提高了检修效率，取得了良好的经济效益。虽然铁路系统的信息化改造已经取得了许多成绩，但这些系统也有不足之处，如：对使用人员的计算机水平有要求，数据的采集不及时，通用性不强，拓展性不够好，数据存储的安全性不够强等。1.3 论文的主要研究内容参照北京动车检修基地的轮对检修流水线，基于VB.NET开发出动车组轮对的检修信息管理系统。并且所设计的系统所设计的软件具有安全性、扩展性、可用性等。本论文的主要研究内容为：(1) 动车轮对检修信息管理系统的意义；(2) 动车轮对检修流程及工艺；(3) 动车轮对检修信息管理系统的总体设计思路及需求分析；(4) 动车轮对检修人员信息管理模块设计，主要包括密码登录，权限设置，人员信息管理，人员信息查询等功能；(5) 动车轮对检修信息管理模块设计，主要包括对检修进度的监控，轮对检修信息查询，各工位信息查询，检修过程控制等功能；(6) 动车轮对检修信息管理系统详细使用介绍。2 动车轮对检修信息管理系统需求分析2.1高速列车检修制度2.1.1国外高速列车检修制度我们都知道目前世界上最发达的高速列车就是日本的新干线、德国的ICE和法国的TGV。相应的，这三种高速列车都有适合自己的检修制度。ICE系列的高速动车组采用以运行公里为周期的方式确定修程。ICE系列的主要检修有三个，分别是小规模修，高级修和大范围修。德国动车组检修的详细内容见表2-1。表2-1 德国ICE检修制度修程检修周期(104Km)检修内容检修停时走行部检查(L级)0.35+10%走行装置检查列车排污与供应装备列车内部清扫（二级）列车外部清扫1h制动系统检查（N级）2.1+20%L级检查的全部内容检查制动装置2h段修（F1级）6.0+20%N级检查的全部内容轮对测量空调设备的保养检修门及旅客信息系统列车内部清洗（三级）18h段修(F2级)12.0+20%同F1级但工作深度加大列车内部清洗（四级）26h段修（F3级）24.0+20%F2级检修的全部内容安全装置的维修工作轮对车轴超声波探伤车内外彻底清洗26h段修（F4级）48.0+20%同F326h厂修（REV级）120.0+20%整列车进行全部修理15dTGV系列的高速动车组采用以走行公里周期（辅）和时间周期（主）相结合的方法来确定修程。法国动车组检修的详细内容见表2-2。表2-2 法国TGV检修制度修程检修周期检修内容日常检查（一级）1500-2500km运行检查列车清扫定期检修（二级）9d14d3m6m18m舒适度检查驱动装置检修走行部、受电弓装置检修驱动装置检修及电压试验走行部、受电弓装置检修及更换牵引电机和转向架零部件更换（三级）不定期更换易耗件厂修8y车体全面检修新干线系列的高速动车组和TGV一样采用运行公里周期和时间周期结合的方法来确定修程。日本高速动车组检修的详细内容见表2-3。表2-3 日本新干线检修制度修程检修周期检修内容检修停时日常检查（日检）48h补充易损易耗件，补充润滑油1h周期检查（月检）30d或30000km列车各部件功能检查、外观检查4h转向架检查（年检）12m或450000km转向架解体检查维修9h全面检查（大修）36m或900000km主要部件拆卸分解，并全面检修10d2.1.2国内高速列车检修制度由于我国土地面积大，所以动车组的运行里程大；由于我国拥有各种各样不同的气候，所以有时候动车组一天内要经过多个不同的气候和地势，造成动车组运行环境恶劣；由于我国流动人口多，所以动车组的载客量大，铁路客运的责任大。所以为了保证我国高速列车在运行过程中安全性和舒适性，我国的动车组检修制度尤为重要。我国高速列车的检修分为五个等级，其中运用检修包括一级和二级检修，定期检修包括三、四、五级检修。一般以动车的运行公里为依据来确定其检修的周期，但我国由于多种型号的动车且使用的技术不同，所以检修周期也不同，下面以CRH2型动车组为例说明我国的动车检修制度9 文强.国内外高速列车检修制度综述J.国外铁道车辆,2014,2:1-3.9：(1) 一级检修：列车每次入库或运行48h时检查，主要内容包括司机室设备、车载信息系统、车内设施、车顶设备检查及相关性能测试，车内排污。(2) 二级检修：列车运行3万km时进行，主要包括外部清洗，电气设备性能测验，各基础设施状态检查。(3) 三级检修：距新造或上次三级以上修程运行60万km时进行，主要是对转向架进行分解检修，各关键部件经过三级修后保持良好运用状态，保证能够运行至下一高级修程。总修时是24天。(4) 四级检修：距新造或上次五级修运行90万km时进行，主要包括车体清洗，转向架检修，车辆设备分解检修，车辆部件状态检查，车辆补漆等。总修时为31天。(5) 五级检修：距新造6年或距首轮四级检修运行120万km进行，包括四级修的全部内容，受电弓、变压器、变流器和辅助电源装置要拆卸下来进行分解检修。总修时为36天。2.2动车轮对检修工艺流程2.2.1 CRH2型动车组轮对组成检修工艺流程本部分以CRH2型动车组三级修检修为例来介绍动车轮对三级修工艺流程。动车组三级修的主要内容是转向架的分解检修，要求其经过检修之后，动车的重要部位如牵引电机，制动系统和轮对轴箱组成等能够正常运行至下一次定期检修的时候，只进行状态修的部位要求正常运行至下一次二级修。CRH2型动车组的轮对组成检修的工艺流程要求如图2.1所示。轮对轴箱组成进行三级修时，制动盘、齿轮箱、车轮和车轴可以不用分解，而只进行状态修10 刘炜,张庆.CRH2动车组三级检修转向架分解和检修工艺J.工业技术,2011,10:130.10。轮对轴箱装置中除上述几个部位之外的组成部位，传感器，轴箱体及轴箱前、后盖，联轴节，接地装置等则要分解检修。动车轮对检修时首先要分解，其过程为：外部检查-标记部件-拆卸传感器-拆卸轴箱后盖、轴箱体及前盖-节点分解-拆卸联轴节。轮对轴箱装置分解完之后，将各部分送入各自的检修区域，轮对组成进入检修流水线开始等待检修。轮对组成首先要进行清洗和脱漆，并检查车轴的缺陷程度，要求其撞伤深度小于或等于0.3mm，擦伤的深度小于或等于0.1mm，如果超过这个范围，则轮对组成须换车轴。之后轮对车轴要进行磁粉探伤和超声波探伤。如果车轴表面磁粉探伤时发现横向发纹、裂纹和纵向裂纹必须要及时加工打磨消除，打磨的深度应小于或等于0.3mm。车轴进行超声波探伤时检查的部位是齿轮座、轮座、轴身、轴盘等，如果在探伤后在这些部分发现超过限度（长10mm、深1mm）的裂纹，车轴就直接更换，如果探伤后没有超过限度的裂纹，则为了防止空心车轴生锈，须进行封闭处理并涂好防锈剂。图2.1 轮对检修工艺流程三级修轴承检修时不用推卸，只须用眼睛观察外表，确定是否存在不可人工打磨修复的缺陷，并且用手转动轴承看其能不能正常转动即可。如果出现上述缺陷则更换轴承，原轴承送入专业厂家维修。轮对踏面进行镟修之前要对整个车的轮对尺寸掌握，计算轮对镟修的设定值。车轮镟修之后不需要做动平衡检验，但要对整个轮对的尺寸进行测量，确定轮对是否合格，然后再对轮对进行涂漆烘干工作。齿轮箱检修时，观察其表面是否存在漏油现象；然后清洗齿轮箱，在清洗过程中，齿轮箱内不允许存在杂音；清洗完成之后，分解上盖，观察齿轮啮合面，如果存在毛刺则要消除，不允许存在裂纹；然后要更换新的密封垫和润滑油；清理齿轮箱螺栓表面的铁粉，清扫气管插头，更换通气装置填充物，气管插头和磁栓的安装扭矩都为98Nm；齿轮箱表面存在尖角、毛刺等缺陷时要消除；接地装置进行检修；齿轮箱吊杆安全托破损时更换，变形时维修；齿轮箱油面计要求无损伤、油污；检修完成后要在齿轮箱内加入定量的指定润滑油，并且在落成之后将油量增加到指定位置。动车轮对只带有轮盘，拖车轮对带有轴盘和轮盘。对轴盘检修时，观察其外部是否出现了大于70mm裂缝或大于100mm的表面裂纹，其连接搭处是否出现穿透裂纹，其摩擦片是否出现穿透裂纹；对轮盘检修时，观察其外部是否出现大于100mm的裂缝，摩擦片是否出现穿透裂纹；然后测量制动盘的磨耗是否超限，表面局部的凹陷程度是否超过1mm，偏磨最高点与最低点只差是否超过1.5mm，如果出现上述任意一种情况则须更换制动盘。在三级修中联轴节检修时要对其进行分解，分解后再清洗，当完成上述两道工序后，观察各零部件是否存在污物或锈蚀，有需要磁探的部位进行磁探，不能出现裂纹，如果有上述缺陷，则直接更换联轴节。但是小齿轮啮合部分存在的缺陷，如果可以通过打磨消除的话，就不用更换，而直接维修就可以了。轴箱装置也必须分解检修。首先清除轴箱体表面的锈蚀，再观察非加工表面是否存在明显的缺陷，如果存在则直接更换；轴箱体与轴承的装配面中如果存在划痕，则其深度须小于0.5mm，须清除内孔有的锈痕等，局部的磨耗须小于0.2mm，如果超出上述要求则需更换；轴箱端盖表面不得存在裂纹，与轴箱体装配面不允许存在电蚀；轴箱的金属迷宫槽部位不能存在变形和凹陷，存在则更换，且需清除存在的锈蚀、锐棱、毛刺、尖角等缺陷。轴箱定位节点检修时，外露橡胶不得存在明显的破损、老化现象。当出现橡胶与金属结合面之间产生开裂，橡胶表面因溶胶现象脱出明显的块状橡胶等现象时须更换。当所有检修完成没有问题之后，要对轮对轴箱组成进行组装，组装时按照新造轮对的技术要求，在正常室温下进行。组装完成之后需要对轮对轴箱装置再进行一次精确的尺寸核准。表2-4为CRH2进行三级修时的轮对检修限度表。表2-4 轮对检修限度表11 李静.CRH2型动车组轮对检修限度及检修工艺过程研究D.北京交通大学,2014.11序号项目原型一级修程二级修程三级修程1车轮踏面的擦伤深度0.50.32车轮踏面连续碾长70503车轮踏面剥离一处长度20mm，两处长度每处10mm4车轮直径之差同一轮对同一转向架同一车辆车辆单元间141040141040133405车轴擦伤车轴撞伤痕迹0.10.36车轮各部分尺寸车轮直径轮缘厚度86032-2+181532-2+17轮对内侧距离1353-1+21353-1+21353-1+21353-1+28车轮轮辋内侧面断面跳动0.69车轮踏面径向跳动0.2注：表中未注单位均为mm2.2.2动车轮对检修车间工位分布本文是根据参考资料12 王路,刘儒,刘春丽.CRH2动车组三级修轮对流水线生产优化J.铁道机车车辆,2012,32(06):89-93.12中的轮对检修线优化过后的轮对检修车间工位分布建立一个轮对检修信息管理系统，图2.2为动车轮对检修车间的工位分布。图2.2 动车轮对检修工位分布示意图2.3系统总体需求分析当我们设计发明一件产品时，最先要考虑的不是怎么设计实现，而是这件产品要有怎样的作用和功能。设计系统也是如此，首先要站在用户的角度来分析系统想要实现的功能，然后再站在开发者的角度来分析考虑系统结构及实现方法，由此我们可以看出系统需求分析是设计系统的第一步，也是相当重要的一步13 袁焦.铁路客车轮轴检修信息系统的设计与实现D.电子科技大学,2014.13。经过一段时间的查阅参考资料14 张晓军.动车组检修信息管理系统的研究与实现J.铁路计算机应用,2014,23(8):23-26.1415 史宏,方义,韩杰.动车组检修管理信息系统建设需求及目标J.铁路计算机应用,2013,22(1):10-12.1516 郭宗鹏,王光新,旷野等.动车组检修系统的研究与实现J.现代城市轨道交通,2013,4:29-33.16和信息收集，对系统分析并得出了结果。经过分析，我认为动车轮对信息管理系统需要有现场模拟数据采集端和信息管理客户端，模拟数据采集端要能和信息管理客户端实现双向通信。模拟数据采集端要实现的功能有：系统登录、检修现场数据采集、检修工序自动卡控等。信息管理客户端要实现的功能有：系统登录、人员信息和权限管理、轮对检修信息查询，工位工作人员工作效率查询、轮对检修进度查询，历史数据统计分析等。模拟数据采集端和信息管理客户端双向通信是为了实现数据共享，方便客户对检修信息的及时整体掌握。模拟数据采集端和客户端信息管理系统登录功能的设计都是为了防止无关人员对系统访问，保证系统的安全，客户端系统登录还可以区分管理员和普通用户进入系统之后操作权限的不同 ，采集端系统登录可以防止检修人员在检修完成时工号输入错误。模拟数据采集端现场数据采集可以让工作人员在检修过程中将数据直接输入系统，然后传输到数据库中，除去了人工填表的这一工作，方便了工作人员，也使保存的数据更加安全不易丢失。因为轮对检修时按照流水线的形式检修，所以由人工控制的话难免出现漏检或重复检修的现象，而模拟数据采集端检修工序自动卡控功能的实现就可以避免这一缺陷，从而提高检修工作效率。因为轮对检修车间检修人员多，工作量大，所以人员管理也是非常重要的一项工作。客户端人员信息和权限管理功能的设计，可以实现对工作人员基本信息的管理，管理员可以对人员信息实现增加、删除、修改、查询的功能，而普通工作人员只能进行密码修改的操作。由于轮对检修时要填的表非常多，所以当要查询一个轮对检修的所有信息时，统计起来很麻烦，所以要设计客户端轮对检修信息查询对一个轮对的所有检修信息进行汇总处理，减少统计数据的工作，实现方便系统正确的对一个轮对的所有信息查询工作。因为工作人员的工作量与工资、奖金等挂钩，所以必须统计每个工作人员的工作量，如果是手工填表再统计，那必将是一个巨大的需要专人完成的工作量，客户端工位工作人员工作效率的查询便能解决这一问题，此功能的实现可以方便的查询某工人在某个时间段内完成的工作量，作为评绩效的参考。由于轮对检修车间所处面积非常大，当你想要找某一轮对时会非常困难，而客户端轮对检修进度查询的设计，可以使工作人员准确得知道轮对当前的检修状态，从而确定轮对所处的位置，解决这一问题。同时车间当值人员可以实时查询检修信息数据，从而大大提高应急效率。在轮对检修过程中，检修人员被要求填写的表单非常多，如果靠人工传递统计的话容易出现传递延误丢失或同级迟缓错误的情况，所以要根据现场采集信息的逻辑结构设计历史数据统计分析的功能，避免上述情况出现，提高工作人员效率和检修质量。除了上述系统的功能性需求外，还要根据具体情况实现如：系统响应速度足够，界面设计合理，软硬件性能优良，拓展外部接口，数据传输安全等非功能性需求。2.4系统结构分析系统的用户设定为所有已录入系统人员信息管理的工作人员，这些人员中有技术员，验收员（负责检验已完成检修的轮对），工位操作员（负责在数据采集端进行检修工作并录入检修信息），班长（负责对检修结果进行检查确认）等岗位划分，可以在人员信息管理中体现，所有人员都可以在信息管理端和数据采集端登录，只在信息管理段区分管理员和普通职员的权限。动车轮对检修的工艺流程及轮对检修车间的工位分布已在第二章描述过，可以看出检修工序非常多，且按流水线检修则各工位的工作相互制约，所以人工填表已经不能满足检修高效率、高安全性的要求，必须实现信息化操作管理。在轮对检修信息管理系统中主要有车间服务器和客户端组成。数据采集端主要是实现系统中数据的实时采集，可以使用PC机或一些工控机实现，信息管理客户端则实现数据的各种处理，直接由PC机组成，这些设备可以通过无线网络或RS232与车间服务器通信实现数据的共享。在此系统中，拟采用的网络拓扑结构如图2.3。图2.3 网络拓扑结构网络中所有的单元通过硬件接口与网络总线连接起来，实现数据信息的共享。使用总线结构的网络具有可靠性高、拓展性好、结构简单等优点，当网络的其中一个点出现问题时不会影响网络中其他点的功能及数据传输17 张会卿.谈档案局域网的拓扑结构模式J.档案管理,2003,3:34.1718 杨明福,计算机网络技术M.北京:经济科学出版社,2000:109-213.18。2.5系统设计原则从以上的分析中可以了解系统需要实现的功能和系统的网络拓扑结构，除此之外，设计一个系统时还必须遵循以下原则：(1) 系统具有安全性。尽量防止硬件被破坏，不合法操作对系统的影响；设置密码登录，禁止无关人员登陆系统19 刘文英.物资管理信息系统的设计与实现D.山东大学,2008.19；硬件设备要配备合适的电源，防止断电导致数据丢失20 马志刚.不间断电源的应用J.高斯理科学刊,2001,01:16-22.20。(2) 系统具有可扩展性。在设计时要考虑到用户功能需求的灵活性，硬件的可替代性，为系统在性能和功能的扩展做好充分的准备。(3) 系统在软硬件选择方面要具备先进性。由于系统要处理的信息量大，系统运行时间长，所以系统选择的软硬件必须具有先进性，能够确保客户对信息处理快速准确的要求。(4) 系统要具有实用性。系统对计算机水平的要求不能太高，并且使用界面要美观大方。2.6小结本章首先介绍了国内外动车的检修制度，然后重点介绍了动车组检修的工艺流程及要求，并且介绍了轮对的检修车间的工位分布情况。这些动车检修的基本知识主要是为接下来的设计与实现打下良好的基础。3 动车轮对检修信息管理系统的设计3.1系统总体方案设计在完成了对系统的功能与性能需求分析之后，结合本系统相关设计原则，对软件架构和硬件方案进行科学合理的设计，进一步明确系统的实施方案与实现手段21 张智雄,李广建,周宁丽等.国家科学数字图书馆数字参考咨询信息系统的设计与实现J.大学图书馆学报,2003,05:14-17.21。系统采用了模块化的设计方法。此系统拟采用C/S的软件结构，即客户机/服务器结构。客户机向服务器发送请求，服务器响应请求后将数据传送至客户机，客户机再对数据进行处理，并显示在人机界面上。系统按功能分有信息采集、信息传输、信息管理、应用服务和应用展现22 吴金麟.基于SOA的动车组运用检修一体化管理的研究J.铁路计算机应用,2011,8:23-25.22。应用展现层包括两个客户端的人机交互界面；应用服务层包括检修作业管理、查询管理和系统管理；信息管理通过服务器端数据库实现；信息传输可以通过RS232或无线网络实现；信息采集通过模拟数据采集软件实现。模拟数据采集端实现数据信息的实时采集，通过信息传输层传输并存储到数据库中，在应用服务层实现对数据库数据的操作，然后将结果显示在应用展现层，实现人机交互。根据系统的分析和对现场环境的考虑，选用的硬件必须能够快速处理庞大的数据，要能够适应检修车间恶劣的环境。信息管理客户端采用操作系统为Windows XP以上的计算机就可以了。模拟数据采集端也可以采用计算机，但必须有能够满足现场多油、多粉尘、杂音大工作环境的工业防护等级，其他要求较低。工位采集端与服务器之间的通信即可以采用无线网络通信，也可以采用RS232实现通信。车间服务器对操作系统的要求较低，只要容量达到100G即可。所有硬件设备需要配备不间断的电源，以保障系统的可靠性，防止因断电带来的数据传输失败等问题。3.2系统功能结构设计本检修信息管理系统旨在实现对检修信息的采集、传输、增删查改和人员信息的管理等功能，系统主要要设计两个客户端：模拟数据采集端和信息管理端，这两个客户端所实现的功能不同，各自可划分为几个管理模块，可以通过这些模块将系统集成为一个科学统一的管理系统，然后再将这些模块划分为更小的模块，以便分布实现系统的各个功能。整个系统的功能构架如图3.1所示：图3.1 系统功能架构图模拟数据采集端的功能设计如下：1. 检修作业监控模块设计对动车轮对检修工艺流程进行分析后，每个检修工位都要设置数据采集端，各工位按照轮对检修流水线作业顺序进行检修。这里选取其中几个重要的检修工位作详述。(1) 轮对收入轮对收入是轮对检修的第一道工序，也是极其重要的一道工序。工位工作人员首先录入此轮对的基本信息，如：编号、所属车号、所属车型、轮对类型等。接着确定修程，为轮对的下一次检修作参考。然后测量轮对的收入尺寸，并录入系统。最后确认信息，保存数据。轮对收入的具体流程如图3.2所示。(2) 轮对探伤轮对探伤分为磁粉探伤和超声波探伤，主要是为了检查轮对的不可肉眼观察的缺陷23 今泉清二.新轮对检修生产线J.国外铁道车辆,2002,5:44-45.23。这些操作都由机器自动完成，检修人员只需要记录摊上结果并保存至数据库即可。轮对探伤的具体流程如图3.3所示。 图3.2 轮对收入流程图 图3.3 轮对探伤流程图(3) 轮对镟修轮对镟修主要由数控机床来完成，工位操作员主要记录结果，存入数据库。轮对镟修完成之后要对尺寸进行测量。轮对镟修具体流程如图3.4所示。(4) 轮对轴箱装置交检交验轮对轴箱装置交检交验是轮对检修的最后一步，也是很重要的一步，主要检查轮对轴箱装置是否合格，并录入最终尺寸（包括：轮径、轴径、内测距等等），检查者最终确认后提交数据。其具体流程如图3.5所示。 图3.4 轮对镟修流程图 图3.5 轮对轴向装置交检交验流程图2. 系统管理模块在工位数据采集端也要进行登录才能完成数据输入操作，当人员登入系统后，在任何页面，技术员编号为只读模式，其值设置为登陆时的用户名，这样就能避免一部分输入工作和避免错误输入。信息管理客户端的功能设计如下：(1) 人员信息管理模块人员信息管理包含对所有系统录入人员的管理，系统要能够实现对所有人员信息的增删改查及普通工作人员与管理员的权限管理。(2) 检修信息管理模块检修信息的管理是整个系统最重要的一部分。检修信息管理模块在一个工位提供多种查询方式，并且能够查询轮对检修进度和某一轮对的所有检修信息。查询的方式包括轮对编号查询、技术员工号查询和时间段内查询。检修信息查询模块的架构如图3.6所示。 图3.6 检修信息查询架构图3.3系统数据库设计本系统数据库的设计要求是在给定的硬件软件环境下为检修信息管理系统创建一个稳定数据库模型，使其能够实现对数据的安全有效的存储和读取。在详细设计数据库时需要考虑诸多问题，如：数据库的运行效率和安全性，数据与数据之间的关系等等。根据上面一系列的分析，本系统采用Microsoft Office Access数据库2010版作为动车轮对检修信息管理系统的数据库。Access数据库具有使用方便、可伸缩性好、与相关软件集成度高等优点，适合于本系统的实际开发需要。选则好合适的数据库之后，就要对数据库的结构进行设计。通过对检修系统的综合分析，总结出系统包含的多个实体，以此作为设计数据库的依据。为了方便，各工位检修信息存入单独的数据库。轮对检修包含的数据库实体有各工位检修数据和用户信息。根据上述分析可看出系统的实体包含多个，下面对重要的几个实体：用户信息、轮对收入、探伤清单和交检交验清单做出介绍。(1) “用户信息”实体包括：编号、姓名、工号、密码、联系方式、入职时间、年龄、权限。(2) “轮对收入”包括：轮对编号、收入车型、收入车号、收入类型、收入时间、收入修程、收入单位、收入尺寸信息、收入人员。(3) “探伤清单”包括：轮对编号、探伤结果、探伤时间、探伤操作员、备注信息。(4) “交检交验清单”包括：轮对编号、检验结果、尺寸信息、完成时间、检验操作员。3.4系统软件的开发工具选择本系统中两个客户端应用软件的前台均选择Windows平台的Visual Studio 2010开发工具。Visual Studio .NET 是一款基于.net架构的开发工具。该架构将强大功能与新技术结合起来，用于构建具有视觉吸引力的用户体验的应用程序，实现跨技术边界的无缝通信，并且能支持各种业务流程24 王松.企业税务管理系统的设计与实现J.数字化用户,2014,2:119-119.24。.NET Framework 是支持生成、运行下一代应用程序和XML Web Service的内部Windows组件，它简化了在高度分布式Internet 环境中的应用程序开发，.NET可实现如下功能25 陈智.在VB.NET中使用设计模式J.甘肃科技,2006,10:78-80.25：(1) 提供一个一致的面向对象编程环境，不论对象代码是在本地执行还是本地执行在Internet 上分布抑或是在远程执行。(2) 提供一个将软件部署和版本控制冲突最小化的代码执行环境。(3) 提供一个可提高代