（光学工程专业论文）地铁车辆检修信息系统的开发.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 页 摘要 地铁能有效的缓解城市交通堵塞的现象，在许多城市得到快速发展。车辆检修所 作为地铁的重要部门，其检修质量直接影响到地铁车辆运输的效率和质量。传统的地 铁车辆检修过程缺乏控制，没有完全摆脱人为因素的影响，无法准确及时地处理检修 的故障数据，从而不能控制检修质量，也无法达到保证地铁车辆安全的目的，并且由 于国内地铁车辆检修信息化的起步较晚，缺乏完整的、智能化的地铁车辆检修信息系 统。因此，开发地铁车辆检修信息系统已成当务之急。 本论文开发了地铁车辆检修信息系统，该系统在w i n d o w s 环境下进行开发，采用 c l i e n v s e v e r 系统结构，以v i s u a ls t u d i o2 0 0 8 作为开发平台，以c 作为开发语言，以 s q l s e r v e r 2 0 0 5 作为后台数据服务器。开发了用户登录模块，控制数据库的用户管理 权限；建立了用户管理模块，实现地铁车辆检修管理员对用户的添加、删除等功能； 设计地铁车辆故障数据查询模块，实现检修人员方便、快速地调用数据库中地铁车辆 的故障信息；开发地铁车辆故障数据管理模块，实现地铁车辆故障数据的分类存储和 备份等工作；预留数据统计分析、故障分析模块，实现对地铁车辆故障数据的统计、 寿命分布规律及对检修周期的预测，方便找出发生地铁车辆故障的主要原因。在数据 库中，建立数据库分别存储地铁车辆各个系统的故障信息，同时也确定了检修故障信 息收集原则。最后，通过a d o n e t 实现对数据库的访问。 本系统的开发，为研究地铁车辆故障信息提供了一个系统平台，实现了地铁车辆 检修的信息化管理以及技术分析，加快了地铁系统现代化建设的进程。 关键词：地铁车辆；故障数据库；检修；信息系统 a b s t r a c t m e 仃oa sa ne f f e c t i v em e a n st o r e l i e v et r a f f i cj 锄i sr a p i d l yd e v e l o p e di nm a n y c i t i e s 、，e l l i c l em a i n t e n a n c ea sa l li m p o r t a n ts e c t o ro ft h em e t r o ，i t sm a i n t e n a n c eq u a l i t y d i r e c t l va f f e c t st h ee f f i c i e n c ya n dq u a l i t yo fm e t r ot r a n s p o r t b e c a u s el a c ko fc o n t r o l ， 仃础t i o n a lm 钉om a i n t e n a n c ep r o c e s sd i d n tc o m p l e t e l yf r e ef r o mt h ei n f l u e n c eo fh u m a n f a c t o r s ，i tc a n n tp r o c e s st h ef a u l td a t aa c c u r a t e l ya n dt i m e l y , c a r l n tc o n t r o lt h e m a i n t e n a n c e q u a l i t y , a n dc a r l r l ta c h i e v e t h ep u r p o s eo fe n s u r i n gt h es a f e t yo fv e h i c l e s d u et ot h es t a r to f m e t r om 诎e n a n c eo fi n f o r m a t i o nt e c h n o l o g yl a t e r , o u rc o u n t r yl a c k s o f c o m p l e t e ， i n t e l l i g e n ts u b w a ym a i n t e n a n c ei n f o r m a t i o ns y s t e m s s o ，d e v e l o p i n gs u b w a ym a i n t e n a n c e i n f o r m a t i o ns y s t e m sh a sb e c o m ea i lu r g e n tt a s k t h i st h e s i sh a dd e v e l o p e dam e t r om a i n t e n a n c ei n f o r m a t i o ns y s t e m t h es y s t e mw a s d e v e l o p e di nt h ew i n d o w se n v i r o n m e n t ，u s i n gt h ec l i e n t s e r v e rs y s t e ms t r u c t u r e ，u s i n g v i s u a ls t u d i o2 0 0 8a st h ed e v e l o p m e n tp l a t f o r m ，u s i n gc a st h ed e v e l o p m e n tl a n g u a g e ， u s i n gs q ls e r v e r2 0 0 5 a st h eb a c k e n ds e r v e r t h es y s t e md e v e l o p e da u s e r1 0 百nm o d u l et o c o n n 0 1t h eu s e r s a d m i n i s t r a t i v ep r i v i l e g e so fd a t a b a s e ；u s e rm a n a g e m e n t m o d u l et oa c h i e v e t h ef u n c t i o n so fa d d i n g ，d e l e t e i n gu s e r s ，e t c ；m e t r of a u l td a t aq u e r ym o d u l et o f a c i l i t a t e m 咖t e n a n c e 口e r s o n n e lt ov i s i tt h ef a u l ti n f o r m a t i o ni nd a t a b a s ee a s i l ya n dq u i c k l y ；f a u l t d a t am a n a g e m e n tm o d u l et oa c h i e v et h ep u e p o s eo fs t o r a g ea n db a c k u po fm e t r of a u l td a t a t h es y s t e ma l s or e s e r v e df o rt h es t a t i s t i c a la n a l y s i s ，f a u l ta n a l y s i sm o d u l et oc o u n td a t aa n d f o r e c a s tt h em a i n t e n a n c ec y c l ea n df i n do u tt h em a i nc a u s eo f t _ h ef a u l t s i nd a t a b a s e ，w eh a d e s t a b l i s h e dad a t a b a s et os t o r ef a u l td a t ai n f o r m a t i o no fe v e r ym e t r os y s t e m t h ep r i n c i p l e o f i n f o r m a t i o n g a t h e r i n gw a sd e t e r m i n a t e d f i n a l l y , t h es y s t e mv i s i t e dt ot h ed a t a b a s et h r o u g h a d o n e t t h i ss y s t e mp r o v i d e dap l a t f o r mf o rr e s e a r c h i n gm e t r of a u l ti n f o r m a t i o n ，r e a l i z i n g m 咖，si n f o r m a t i o nm a n a g e m e n ta n dt e c h n i c a la n a l y s i s ，a n ds p e e d i n gu pt h ep r o c e s so f t h e m e t r om o d e m i z a t i o n k e yw o r d s ：m e t r ov e h i c l e s ；f a u l td a t a b a s e ；m a i n t e n a n c e ；i n f o r m a t i o ns y s t e m 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 1 1 课题研究背景 第一章绪论弟一早珀了匕 随着经济的快速发展，人民生活水平的提高，我国的人口大量涌入城市， 城市人口众多，必然带来城市交通的堵塞。汽车作为城市的主要交通工具，对 城市的发展带来极为不利的影响。它带来空气污染、噪声污染、交通事故增加、 交通拥挤堵塞和其它一系列的社会问题。轨道交通以其低能耗、低污染、占地 少、运量大、速度快、安全可靠、准点舒适等特点，深受广大市民的欢迎，因 此修建城市轨道交通系统将成为我国大城市公共交通发展的主要方向。地铁作 为一种有效的手段来缓解城市堵塞的现象，在许多城市得到了快速的发展。地 铁的信息化成了必然趋势，车辆检修所作为地铁的重要部门之一，车辆的检修 质量直接关系到地铁的安全运行。地铁车辆的修程修制起到关键性的作用在检 修过程中。为了保证地铁车辆快速、安全、舒适和高效的运行，首先就要完善 其修程修制。所谓地铁车辆的修程修制，主要包括检修工艺、标准和规程三大 部分。检修工艺规定了在车辆检修基地的作业规范；检修标准是在不同修程下 的使用限度、检修范围和标准值等一系列的规定；检修规程是检修周期和检查 体系的规定。修程是指地铁车辆的检修周期、检修类型及其修复的内容。修制 主要是制定按地铁车辆技术状态和计划预防检修的作业内容。 在以往的地铁车辆的检修过程中人为因素影响较多，缺乏有效的控制， 相关的检修数据无法及时处理，影响地铁车辆的检修质量，从而影响地铁车辆 的安全运行，造成这样的结果主要问题在于： ( 1 ) 缺少计算机的有效应用，地铁车辆的检修信息共享程度不高，工作效 率低下； ( 2 ) 车辆检修记录档案不全，不利于有关部门追溯质量问题； ( 3 ) 相关部门无法及时地查询地铁车辆信息，进而影响部署； ( 4 ) 不利于实现地铁车辆的检修内容、检修进度和质量状况等信息的分析， 影响车辆检修程序的规范化和科学化。 采用传统的检修方法无法保证车辆的检修质量。随着我国经济的发展和城 市人口的增加，对地铁车辆安全运行的要求也越来越高，因此开发地铁车辆检 修信息系统是十分必要的。 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 1 2 课题目的和意义 本文开发的地铁车辆检修信息系统是为了解决地铁车辆检修过程中出现的 问题。该系统采用c s 系统模式，工作对象是地铁车辆的检修，作用是为了建 立良好的车辆质量保障体系，该体系的主要内容是处理车辆检修时产生的故障 数据和相关业务；该系统对地铁车辆检修进行分步控制；系统能够监控检修过 程，并共享地铁车辆检修的相关资源。 开发该系统的目的：使地铁车辆的管理更加信息化和规范化，使信息的收 集更准确、数据的反馈更及时，管理人员的决策更加迅速，确保地铁车辆的检 修质量和安全运行。 开发该系统的意义： ( 1 ) 该系统能够使地铁车辆管理更规范、更科学，避免过程失控的现象。 将地铁车辆检修作业过程和故障数据的处理纳入控制范畴，保证良好的信息交 流。 ( 2 ) 通过权限管理和记名检修，处理、分析和存储地铁车辆检修过程中的 大量数据和报表，并且能够查询相关信息。 ( 3 ) 通过对地铁车辆检修过程中的数据统计分析，得出相关结论，为调整 和改进地铁车辆的修程修制提供参考。数据共享提高了信息资源的使用效率， 有利于提高车辆检修效率。 为了改变现有地铁车辆检修落后的状况，需借鉴国外先进的检修信息化技 术，结合国内外有关信息化技术的研究成果，充分考虑国内地铁车辆检修的实 际情况，设计一个能满足我国现行地铁检修流程的检修信息管理系统，使之服 务于地铁车辆检修工作，保障地铁车辆高效、可靠、安全的运行，这对地铁车 辆从定修到状态修的改革具有重大意义。 1 3 国内外地铁车辆检修制度 1 3 1 国外地铁车辆检修制度 ( 1 ) 日本地铁车辆检修制度 日本地铁车辆的检修模式发展较为成熟。车辆的主要检修方式是部件互换 修。重要部位检查是对车辆设备及零部件的检查、测定、修复及更换等详细检 修，重要部件包括转向架、车钩、车门传动装置、受电弓等等。全面检查是对 车辆进行全面分解，整体修复，检修完成后使车辆的性能、标准应达到新造车 的技术水平。日本地铁车辆的修程如表1 1 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 ( 2 ) 汉堡地铁车辆维修制度 汉堡地铁车辆主要采用日常均衡修的维修体制，取代定期全面维修的制度， 停车场和维修车间一般就能够完成大部分的日常均衡维修，当车辆运行 7 5 1 4 0x1 0 4 k m 时，转向架就需要进行全面维修，根据需要进行换修，同时全 面检查车辆的状态。 有些部件在车辆段的专门车间一起集中维修，而有些部件则让其他公司进 行维修。 ( 3 ) 莫斯科地铁地铁车辆维修机构及其分工 大修与段修是莫斯科地铁车辆采用的主要维修方式，车辆的大修任务集中 一起在大修厂内进行检修，定期修理和日常维修一般在本线的车辆段内进行。 定期修理包括架修和定修，日常维修则包括清扫洗刷、列检、技术检查和月修。 1 3 2 国内地铁车辆检修制度 通常车辆的检修修程分为日常检修和定期检修。国内地铁车辆的检修主要 分为日检、双周检、月检( 三月检) 、定修、架修、厂修等六个修程。日检、双 周检、月检( 三月检) 属于日常检修范畴，厂修、架修、定修属于定期检修范 畴。 日检主要是对地铁车辆例行检查，故障处理，满足运营状态；双周检主要 对主要部件运用状态进行技术标准检查；月检( 三月检) 主要对地铁车辆例行 检查，故障诊断，按状态修理；定修主要对地铁车辆关键部件和易损易耗部件 检查修理，有针对性地恢复运行可靠性；架修主要是对地铁车辆主要部件检查 修理，恢复可靠使用状态；厂修是对地铁车辆全面检查修理，恢复基本质量状 态。 车辆通过定期检修修程后，要对车辆进行静态调试、试运转运行及动态调 试。 上述修程中，高等级修程都涵盖低等级修程中的检修内容。 香港地铁车辆检修修程、上海地铁车辆检修修程、北京地铁车辆检修修程 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 和成都地铁车辆检修修程分别见表表1 2 、表1 3 、表1 4 、表1 5 。 表i - 2 香港地铁车辆修程4 表1 3 上海地铁车辆修程 4 1 修程 检修周期万k m修停时间库停时间天 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 表1 5 成都地铁车辆检修修程 1 4 本文研究的主要内容 本文站在地铁车辆检修信息化的角度，深入分析了现有地铁车辆的检修流 程，结合软件项目开发的基本流程，完成了地铁车辆检修信息系统的设计、开 发与实施。本文的主要工作如下： ( 1 ) 了解国内外地铁车辆的修程修制的现状，结合成都地铁车辆检修的实 际情况，提出开发地铁车辆检修信息系统的必要性和重要性。 ( 2 ) 对地铁车辆检修信息系统进行了用户需求分析、目标分析和功能需求 分析。 ( 3 ) 完成了地铁车辆检修信息系统的设计，该系统设计了四个模块：用户 管理、故障数据查询、故障数据管理以及帮助模块。 ( 4 ) 在充分分析地铁车辆的特点基础之上，制定了地铁车辆故障数据的收 集原则及内容。 ( 5 ) 根据模型库理论，完成数据库模型的选择和设计，建立地铁车辆检修 信息系统的系统编码以及故障信息数据表。 ( 6 ) 以c # 为开发语言，选取s q ls e r v e r 建立数据库，设计完成地铁车辆 检修信息系统，并验证该系统的可行性。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 第二章地铁车辆检修信息系统的理论基础 2 1 信息系统的发展历程 2 1 1 计算机发展 19 4 6 年2 月，世界上第一台计算机诞生于美国宾州大学。它的问世表明了 电子计算机时代的到来，它的出现具有划时代的意义。计算机的发展历程大致 可以划分为4 个阶段。 第一代计算机( 1 9 4 61 9 5 6 年) ( 1 ) 采用电子管作为逻辑开关元件，体积大、成本高、耗电量大，每秒的 运算慢。 ( 2 ) 程序设计使用汇编语言或机器语言，还没有出现操作系统。 ( 3 ) 存储容量小。 第二代计算机( 1 9 5 5 1 9 6 4 年) ( 1 ) 逻辑开关元件采用半导体晶体管，体积减小、能耗降低、速度加快、 重量减轻，每秒运算速度达几十万次。 ( 2 ) 程序采用汇编、高级语言设计，出现c o b o l 、a l g o l 、f o r t r a n 等语言。 ( 3 ) 存储容量增大，主存储器是磁心，辅助存储器采用磁带和磁盘。 第三代计算机( 1 9 6 41 9 7 0 年) ( 1 ) 采用中、小规模集成电路作为逻辑开关元件，体积减小、重量减轻； 运算的速度和可靠性有了更进一步提高，每秒运算速度达几十万次到几百万次。 ( 2 ) 操作系统软件和更多的高级语言出现。 ( 3 ) 使用半导体存储器，辅助存储器仍以磁带、磁盘为主，体积更小，价 格更便宜。 这一时期计算机设计的基本思想是系列化、标准化和通用化。不仅降低了 计算机的成本，而且也扩大了计算机的应用范围。 第四代计算机( 1 9 7 1 年至今) ( 1 ) 采用大规模、超大规模集成电路作为逻辑开关元件，使计算机成本、 体积、重量均大幅度降低；出现微型机。 ( 2 ) 操作系统不断发展和完善；产生了数据库应用软件。 ( 3 ) 硬件更新快，软件丰富；主存储器采用半导体存储器，辅助存储器采 用大容量的硬、软磁盘，并开始使用光盘；外部设备有了很大发展，采用激光 打印机、扫描仪和各种绘图仪等设备。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 2 1 2 计算机信息系统的发展 以人作为主体，以计算机系统和网络作为主要工具，可以采集信息，加工 并存储数据，然后再此基础上对信息进行查找替换等，同时还可以为管理决策 服务的人机系统，可以被称为计算机信息系统。 信息系统发展的第一个阶段是从计算机发明一直到上世纪8 0 年代的信息 系统，其是以人作为主体，以计算机作为辅助工具的发展阶段。 从9 0 年代到2 0 世纪末的这一阶段被看做是信息系统发展的第二个阶段， 称为网基信息系统。这一时期，由于技术水平的不断提高，实现了信息技术的 跨越式发展，特别是由于建设了“信息高速公路”，使信息系统朝着网络化方 向不断迈进。 从2 0 世纪末至今，随着移动技术、无线技术和光技术等的采用，还会促使 信息系统向着多元化，优势化不断地发展。 2 2 地铁车辆检修信息系统的概述 2 2 1 信息系统的开发原则 地铁车辆检修信息系统是一个侧重于车辆检修过程控制的计算机辅助质量 管理控制系统。记名检修以及跟踪检修的进度是传统检修模式最常用的手段和 方法。通常在地铁车辆检修的过程中，主要采用的是以地铁车辆的检修流程为 顺序，对车辆进行检查，确保检修的质量。为了使开发的系统更实用、更安全 可靠，地铁车辆检修系统的开发，不仅要以上述地铁车辆的检修顺序为准则， 同时还要遵循以下设计原则。 1 、先进性原则 传统的地铁车辆检修的涉及面较广，需要加以处理的数据量较大、种类繁 多，而且要求实时，高效，准确和数据的高度共享，所以必须采用先进的大型 数据库的应用程序，使用高速的大容量的信息交换网络技术，以满足数据处理 的要求，以确保信息交流的及时性和完整性。 2 、安全性原则 合理的分配权限，使用权限；有效的纠错能力，以确保数据信息的完整性； 多层次的数据库管理，确保庞大的数据信息管理良好；其他的访问者要有进入 系统的许可，阻止可疑者进入。 3 、实用性、易用性原则 系统建设必须与实际相结合。同时要确保该系统具有界面友好，易于使用。 4 、可扩展性原则 体系建设的起点要高，规划要细，并考虑未来的发展空间，可以随时升级， 随时添加新的模块。 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 5 、可维护性原则 系统建设过程要有专业人员全面参与，方便日常的使用和维护工作。 6 、统一性原则 上报报表数据库名和结构应该是统一的，确保上级有关部门对数据的顺利、 准确整合。 2 2 2 信息系统的设计方法 开发信息系统没有完美的开发方法，其开发过程较为复杂。比较常见的开 发方式主要包括结构化生命周期方法，增长原形法和面向对象的方法三种。 第一种是结构化生命周期方法，其可从两个角度出发。站在用户的角度， 主要是要严格区分各个工作阶段并明确其任务并记录相应的成果。而从系统的 角度来说，则需要分阶段来进行，首先完成模块的控制功能，再此基础上对模 块添加具体的功能。这种方法的优点是简单实用、易于掌握、发展成熟、支持 工具多、成功率高等。 第二种是增长原型法，这种方法最主要的特点是用户参与。当投入大量的 人力和物力在有限的时间内用最经济的办法完成系统原形的构造以后，在对其 进行实际操作时，让用户参与进来与开发人员共同对系统原形进行修正和完善， 并最终满足用户的使用要求。 最后一种方法是面向对象方法，简称0 0 方法。这种方法主要是在区分对 象及其属性、区分整体对象及其组成部分、区分不同的对象类这三个结构规则 的基础上建立起来的一种方法。面向对象的设计方法有如下特征： ( 1 ) 抽象特征，包括数据抽象和过程抽象两个方面。为了突出与当前目标 相关的方面，抽象的特征会只考虑其中比较重要的部分，而忽略一些细节问题。 ( 2 ) 继承特征是指从现有的类中派生一个新类的对象，是一种联结类的层 次模型。 ( 3 ) 封装后只能通过已定义的界面对数据进行访问，这是因为封装后，过 程和数据被组合在了一起。这种方法使世界成为一系列完全自治、封装的对象， 从而保证其可以通过一个受保护的接口对其他对象进行访问。 ( 4 ) 多态性包括两个方面：是参数化多态性，二是包含多态性。参数化 多态性是指参数化程序处理的类型，这样程序就能够处理多种不同的对象；包 含多态性是指在不同的类中用同一种方法处理不同的对象，反映了程序在多个 类的对象中完成同一事物的能力。 2 2 3 信息系统的开发思路 当信息系统的开发的时候，必须有一个明确的设计思路。信息系统的设计 思路如图2 1 所示，主要包括课题背景、方案设定、系统设计、代码编写、系 统测试、系统维护和系统总结六个部分。从图中的指示箭头可以看出，该系统 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 的设计是一个不断对前面的步骤进行总结同时不断反馈结果的过程。前一步骤 决定后一步骤的发展，后一步骤对前一步骤进行总结并反馈回前面的步骤，这 样不停的总结与反馈使整个系统不断改进和优化。 图2 1 信息系统的设计思路【2 5 1 ( 1 ) 课题背景主要是指从课题的背景、设计目的以及设计目标来出发，对 系统进行深入地规划与分析，从而为确定最佳的设计方案提供充分可靠的依据。 ( 2 ) 方案设定。在明确了系统的设计目的以后就要对系统进行方案设计。 首先对系统进行规划，在对子系统进行清晰地划分和完成其方案的设计以后， 要对系统进行包括结构、需求、可行性等分析，最终确定系统实施方案。 ( 3 ) 系统设计主要是指系统概要设计。具体包括完成系统流程、系统特性 和系统初步功能等的设计，以及系统具体结构和技术方案的设计。 ( 4 ) 代码编写是指在对系统进行子系统的划分和设计之后，使用一定的编 程语言来编写代码以实现子模块的功能。 ( 5 ) 完成前四个步骤并在系统运行使用之前，还必须进行更重要的一个步 骤就是系统检测，这一过程要求对整个系统进行全面细致的测试，检测系统中 尚存在的功能不足或者错误等，以便对系统进行及时的改正和优化。 ( 6 ) 在对系统进行检测确认无误后，在实际的使用过程中，还要对系统进 行维护，以保证系统的使用寿命。同时在实际操作如果发现系统仍然存在不方 便或者功能不完善时，在维护的过程中仍然可以对系统进行及时地修改。可见， 系统维护过程是一个长期地不断完善的过程。 ( 7 ) 对系统进行总结。当系统试运行后，要及时地对系统完成和运行情况进 行评价总结，可以阐述系统开发过程中的经验，以便将一些可供参考的经验、 资源等积累下来，同时有利于对系统的改进和优化分析。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 第三章系统需求分析及解决方案 3 1 地铁车辆检修信息系统的需求分析 建立一个良好的信息管理系统，必须要明确应用环境对系统的要求。合适 的系统给合适的用户提供合适的功能是信息系统进行需求分析需要考虑的首要 问题。 3 1 1 地铁车辆检修信息系统的用户需求 ( 1 ) 地铁车辆检修管理人员需要掌握各种车辆的状态，完成对车辆的各种 技术参数统计和分析，总结经验、发现规律，调整车辆的修程修制，为地铁车 辆的管理提供决策支持。 ( 2 ) 对于普通的检修人员，他们的关心是数据的获取、操作等一系列工作。 因此，我们在做需求分析的时候要了解不同部门的不同需求，才能很好的开发 地铁车辆检修信息管理系统。 3 1 2 地铁车辆检修信息系统的目标分析 地铁车辆检修信息管理系统是紧密地集中在如何实现车辆检修基地高效、 安全的检修而进行开发的。系统的目标分析就是通过分析系统的目标、检修流 程和信息需求等，并充分考虑到目标的需求，进一步明确检修信息系统的目标。 地铁车辆检修信息系统的总体目标是：为决策层提供车辆检修的综合信息， 可以为管理管理人员提供及时、准确的车辆信息，并为检修人员提供便捷的操 作功能。因此，地铁车辆检修信息系统的目标主要有以下几点： ( 1 ) 最大限度地提高信息资源的科学管理能力，合理分工企业的业务功能， 提高整个企业的管理水平。 ( 2 ) 充分发挥信息资源的作用，利用先进的信息管理方法和计算机网络技 术，对管理决策进行辅助和指导。 ( 3 ) 简化管理工作流程，使检修人员避免重复机械的体力劳动，能够方便 轻松地操作检修流程。 ( 4 ) 对企业的实施动态管理，利用及时的动态检修信息，及时反馈给检修 人员，提高车辆检修的质量和效率。 3 1 3 地铁车辆检修信息系统的功能需求分析 功能需求分析的目的就是要弄清用户对目标系统在数据处理方面所提出的 需求。地铁车辆检修信息系统就是通过对故障数据的收集与整理，并进行分析。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 因此本系统的主要目的就是故障数据的收集与处理，根据对用户需求的分析， 可以归纳出以下几个主要的功能： ( 1 ) 系统编码的实现 系统编码是为地铁车辆检修管理信息系统做数据支撑平台，制订统一的数 据编码，有利于数据的维护和管理，有利于缩短各应用软件系统数据的更新周 期，有利于各系统之间进行数据交换和信息共享。另外，统一数据规范可大大 减少系统的维护量，减少了人力和物力的支出。 ( 2 ) 故障数据的收集与存储 故障数据的收集实际上就是将地铁车辆检修过程中所遇到的一些新的故障 信息记录下来，以备查找和统计分析。将这些记录统一规范化，对数据库进行 录入与更新。因此系统首先要具备的功能就是数据的存储与更新，能够把各种 所需要的数据录入到相应的数据表中，同时还要能进行修改和删除。 只有实现了数据的录入和存储，才能保证系统有数据可以调用。 ( 3 ) 故障数据的查询 在统计分析过程中，我们常常要对某车辆的故障信息或是某一系统的故障 信息进行确定，或者要从维修记录中获取一些记录的信息，比如10 10 1 车辆某 一时段出现的各种故障，或者假如是所有车辆转向架这个系统出现的故障信息 等等。这种通过调用维修记录或其他档案而获取记录的具体信息的行为，在计 算机上就表现为数据的查询。通过查询功能，可以让系统更透明、更直观，只 有这样才真正具备系统软件的基本功能。 ( 4 ) 故障数据的备份与还原 数据备份是为了防止出现系统操作失误或系统故障而导致数据丢失，将全 部或部分的数据集合从应用主机的硬盘或阵列复制到其他存储介质的过程。计 算机里面的档案、数据或历史记录是非常重要的。一旦不慎丢失，将造成不可 估量的损失，轻则辛苦积累起来的心血付之东流，严重的会影响企业的正常运 作，给科研、生产造成巨大的损失。 数据还原是指假如数据库中的数据不慎丢失，通过相应的步骤将备份 的数据还原到数据库中，在发生人为或自然灾难的情况下，保证数据不丢 失。 因此，建立可靠的数据备份与还原系统，保护应用的数据安全可靠是 信息系统建设的重要任务。 ( 5 ) 故障数据的统计分析 在车辆检修所中，需要经常进行各种统计报表。由于统计报表是一份 工作量较大的工作，传统的手工报表极容易出错。实现了计算机管理之后， 我们可以利用计算机来弥补其不足之处，也能进一步扩大统计范围。在对 地铁车辆故障数据的正确统计基础之上，对故障规律进行综合分析，找出 故障发生的主要原因。 ( 6 ) 信息报表的输出 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 通过报表可以了解某一段时期以来地铁车辆的技术状态，也只有实现了打 印功能，系统才具有真正的实用性。 3 2 基于c s 和b s 模式的信息系统概述 3 2 1c s 模式 c s 模式即客户机n 务器模式，将客户机和服务器的应用和处理分开， 同时又共同实现处理的一种系统方式。在c s 模式网络中，服务器是网络 的核心，而客户机是网络的基础，客户机则依靠服务器获得所需要的网络 资源，而服务器为客户机提供网络必须的资源。在一个客户机n 务器应用 里面，数据库服务器是智能化的，它只封锁和返回一个客户机请求的那些 行，保证了并发性，网络上的信息传输减到最少，因此可以改善系统的性 能。 在c s 模式的网络中，服务器是网络的核心，客户端是网络的基础。 客户端依靠从服务器上获得所需的网络资源，服务器为客户提供所需的网 络资源。在一个客户机n 务器应用里面，数据库服务器是智能的，它只封 锁和返回一个客户机的请求，保证了并发性，网络上的信息传输减到最少， 这样可以提高系统性能。 如图3 1 所示，在c s 模式中，系统结构比较清晰、直观。客户端应用程 序主要包括人机交换界面和应用数据请求与处理功能；服务器则主要是应用界 面和数据库服务器。 c s 模式主要有以下特点： ( 1 ) 交互性强，界面友好。客户端的应用程序是针对特定的用户和任务而 设计的。 ( 2 ) 应用服务器运行数据负荷较轻。 ( 3 ) c s 模式架构投资大，开发成本高并且其维护成本也高，对客户端软 硬件要求较高。尤其是软件的不断升级，对硬件要求越来越高，增加了整个系 统的开发成本。如果应用程序要升级更新，需要维护每个客户机上的应用程序。 客户端应用程序客户数据服务器 人机交互界面数据 上丁 i 应用数据请求与处理应用 图3 1c s 模式信息交互方式 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 3 2 2b s 模式 b s 模式就是浏览器n 务器模式。在这种模式中，用户通过访问浏览器来 进行工作。大部分的处理事务在服务器端完成，只有很少一部分的事务需要通 过前端浏览器来实现，服务器再访问数据库，这就是三层模式结构。b s 模式 结构如图3 2 所示。 浏览器 w e b 服务器 应用数据服务器 h t t p 请求 浏览器 h t t pi i s 等反馈应用数据 显示界面 图3 - 2b s 模式信息交互方式 b s 模式主要有以下特征： ( 1 ) 维护升级的方式比较方便。目前，软件系统的发展较为迅速，更新频 繁、升级快。b s 模式软件的客户端都是浏览器，不需要做任何的维护工作， 不管有多少用户和分支机构都不会增加系统的维护升级工作量，所以只需要管 理好服务器就行。 ( 2 ) 成本降低。b s 模式的软件大多数只有前期的投资成本。 ( 3 ) 服务器的负荷较重。由于b s 模式的管理软件安装在服务器端，管理 人员只需要保证服务器的正常运行，但是应用服务器的数据负荷比较重，如果 服务器崩溃或者发生其他问题，后果可能是灾难性的。 3 3 地铁车辆检修信息系统的解决方案 从上面可以看出：在处理数据频度较高时，系统采用c s 模式较为方便。 而处理数据频度较低时，采用b s 模式更为合理。 由于地铁车辆检修信息系统是一个检修过程复杂，要求处理的数据量大， 而且管理人员和检修人员有不同的操作权限。特别是车辆检修所对检修数据的 统计和分析要求较高，而且数据量比较大，采用c s 模式数据流通更加快速。 所以，综合以上因素，采用c s 模式开发地铁车辆检修信息系统，基本能满足 各方面的需求。 因此我们在客户端选用m i c r o s o f tv i s u a ls t u d i o2 0 0 8 作为系统开发平台， 采用c 群作为开发语言，采用s q l s e r v e r2 0 0 5 作为服务器端的数据库管理系统 软件。通过在客户端开发程序中插入s q l 语句，客户端向服务器提出数据请求， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 服务器根据请求确定在什么地方查找原始数据，并且把查找到的结果在返回回 客户端。 3 4 本章小结 本章对地铁车辆检修信息系统的需求进行了详细的分析。对地铁车辆检修 信息系统的用户需求、目标分析、功能需求做出了详细的概述。然后对c s 和 b s 模式的优缺点进行了对比分析，最后在此基础上提出了地铁车辆检修信息 系统的解决方案。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 第四章地铁车辆检修信息系统的设计与实现 4 1 系统的实现工具 本文采用c 群作为开发语言。c 语言是微软专门为n e t 平台量身定做的一 门新的编程语言，从c 和c + + 语言演变而来。c 面向对象编程，是安全、稳定 的编程语言。c 不仅摒弃了一些复杂的特性，同时继承了c 和c + + 的强大功能， 不仅拥有c + + 强大的运行效率，而且也集成了v i s u a ls t u d i o 可视化操作。c 是 e c m a 与i s o 的标准规范，它的操作性能强大、语法风格独特、面向组件编程 方便、语言特性创新，成为编程人员首选的n e t 开发语言。 c 撑简单易学，语法强大，c 的大括号语法使熟悉c 、c + + 或j a v a 人可以 立即上手。c j ! i 语法提供了许多强大的功能，例如可为n u l l 的值类型、枚举、委 托、l a m b d a 表达式直接内存访问。c 支持泛型方法和类型，并提供更好的类型 安全和性能。c 存的迭代器允许一类的集合的实施者自定义迭代行为，所以很容 易被客户端代码接受。语言集成查询( l i n q ) 表达式使强类型查询成为一流的语 言构造。 c 作为一种面向对象的语言，它支持封装、继承和多态。所有的变量和方 法，包括m a i n 方法，都被封装在类定义中。类可以直接从一个父类继承，同 时也可以实现任意数量的接口。重写父类中的虚方法的各种方法要求o v e r r i d e 关键字作为一种避免意外重定义的方式。结构类在c # 中类似于轻量类，是一 种堆栈分配的类型，可以实现接口，但不支持继承。 除了这些基本的面向对象的原理之外，c 拌还有几种创新的语言结构，以简 化这些软件组织开发，其中包括： ( 1 ) 封装的方法签名( 委托) ，实现了类型安全的事件通知。 ( 2 ) 属性( p r o p e r t y ) ，作为一个私有成员变量的访问器。 ( 3 ) 属性( a t t r i b u t e ) ，提供关于运行时类型的声明性元数据。 ( 4 ) 内联x m l 文档注释 ( 5 ) 语言集成查询( l i n q ) ，内置各种跨数据源的查询功能。 c 的生成过程比c 和c + + 简单，比j a v a 灵活，没有单独的头文件，不需要 按照特定顺序的声明方法和类型，同时还能定义任意数量的类、结构、接口和 事件。 c 中的独特功能有以下几方面： f 1 1 中间代码。用户在m s i l 编译成机器码留下了余地，微软称m s i l 被编 译成了机器码，不是解释性的。 ( 2 ) 命名空间的声明。一个程序里面包含了一个或多个类，假如要引用其他 命名空间的内容时须使用关键字u s i n g ，同时这个命名空间需要声明接口和结构 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 体等。 ( 3 ) 基本数据类型。相对c 、c + + 和j a v a 来说，c 的数据类型更为广泛。 这些类型是f l o a t 、d e c i m a l 、d o u b l e 、b o o l 、s h o r t 、u s h o r t 、b y t e 、u b y t e 、l o n g 、 u l o n g 、i n t 、u i n t 。与c 、c + + 相同的是每个数据类型都分有符号和无符号两种 类型，其中d e c i m a l 数据类型对于货币数据而言，能存放2 8 位十进制数；与j a v a 相同的地方在于所有类型的大小固定都是1 6 位的u n i c o d e 字符 ( 4 ) 两个基本类。其他所有类的基类是一个叫o b j e c t 的类；另一个叫s t r i n g 的类。只要程序里面有带引号的字符串时，编译器都会生成一个s t r i n g 对象来 存储它。 ( 5 ) 参数传递。其主要特点是声明接受可变数目的参数。系统默认的参数传 递方法主要包括r e f 关键字和o u t 关键字的方法。它们都是通过基本数据类型进 行值传递的。r e f 关键字可以使一个变量通过弓1 用传递接受一个返回值。但是与 r e f 不同的是，o u t 关键字可以声明引用传递的过程并且可指明某个参数不需要 初始值。 ( 6 ) 与c o m 的集成。c 的最大的特点就是与c o m 的无缝集成。 ( 7 ) 索引下标。通过方括号中的数字来匿名使用索引。 ( 8 ) 代理和反馈。个代理对象包括了访问一个特定对象的特定方法所需的 信息。代理的对象能够放到任一位置，这不影响它对已存在的方法进行调用。 代理的特例就是反馈。 4 2 系统的编码设计原则 在开发应用程序前，编码规则( 这里所讲的编码规则是对控件i d 的命名) 的设计是十分重要的，通过它可以快速地了解相关控件的作用，也可以在控件 集中遍历某一控件，这种方法适合于在前台对数据进行添加、修改及查询的操 作。良好的编码规则有助于程序的开发。下面对本系统中比较重要的编码规则 进行说明。 ( 1 ) 窗体的命名规则 在创建一个窗体时，首先要对窗体的i d 进行命名，其编码规则为“f o r m + 窗体名称”，其中窗体的名称可以是英文或中文的拼音，以便于开发者通过窗体 的i d 就能找到其作用。如登录窗体i d 名为f o r m l o g i n 。 ( 2 ) 控件的命名规则 在w i n d o w s 应用程序中，主要通过窗体的控件来录入和显示数据，所以控 件的使用量较大，这就需要对控件的命名进行统一规划，方便开发者进行后台 代码的编写。本系统中控件的命名规则为“控件类名称的缩写+ 名称”，这样便 于开发者通过控件名称就能知道控件类型和作用。如某个查询按钮的名称为 b t n q u e r y 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 7 页 4 3 系统登录模块设计 为了增强系统的安全性，基本上每一个信息系统都会有登录模块。只有经 过授权的用户才能进入地铁车辆检修信息系统的主界面，所以登录模块变得尤 为重要。登录模块主要用于对进入系统的用户进行安全性检查，用户通过输入 用户账号、用户密码和用户等级来验证用户身份，防止没有进入许可的用户操 作系统，用户类别不同具有的操作权限也不同。这里用户类别分为两类：管理 员和普通的员工。管理员具备该系统的所有权限；员工则具有部分的操作功能。 系统的登录界面如图4 1 所示。 4 4 系统主窗体设计 图4 1 系统登录界面 系统的开发都离不开对主窗体的设计，通过主窗体可以快速地了解和使用 系统支持的所有功能，使用户能够在最短的时间内掌握软件的使用。结合成都 地铁的实际情况，综合考虑地铁车辆检修的需求分析，地铁车辆检修信息系统 大致可以划分为以下几个模块来实现其对应的功能。地铁车辆检修信息系统结 构框架如图4 2 所示。 图4 - 2 地铁车辆检修信息系统结构框架图 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 当用户通过登录模块成功校验身份的合法性后，进入系统的主窗体，如图 4 3 所示。 图4 3 地铁车辆检修信息系统的主窗体 在主窗体中，大体上可以分为4 个部分，上端是系统的菜单栏，其中包括 系统管理、故障查询、数据管理、更改用户、退出系统和帮助等菜单项，每个 操作菜单下还有子菜单；左边是系统中相应功能快捷键，用户可以方便快捷的 使用系统的部分功能；中间部分是系统功能菜单的显示区域；下端是系统的状 态栏。 在主窗体中添；j n m e n u s t r i p 控件，我们在其中添加任意菜单项，也可以为其 添加子菜单项，对应的菜单也可以设置相应的快捷键；添力h t r e e v i e w 控件，添 加两个根节点故障数据查询和故障数据管理，同时在对应的根节点下面添加子 节点，在主窗体的l o a d 事件中添力1 3 t h i s t r e e v i e w l e