（机械电子工程专业论文）国产动车组修程修制评价系统信息编码的研究.pdf

中文摘要 中文摘要 高速客运专线建设的全面启动，标志着我国铁路己开始步入客运高速化时代。 合理完善的修程修制是保证高速动车组快速、安全、舒适、高效运行的基本前提 之一铁道部已经针对即将开行的国产高速动车组拟定了修程修制方案，但它基 本上是国外原型动车组修程修制的简单综合，该修程修制是否科学合理，尚无科 学系统的分析评价方法。 本课题基于此构建与设计了国产动车组修程修制评价系统总体框架，运用信 息编码理论，制定了统一的国产动车组零部件及故障编码规范，设计了零部件及 故障编码系统数据库模型，研究了国产动车组零部件及故障编码生成推理搜索算 法，并编制了编码系统，创建了相关数据库，进行了系统可行性分析。为整个修 程修制评价系统开发奠定了基础。 国产动车组零部件及故障编码系统以大型数据库。删：l e 9 i 为基础，在统一编码 规范下，开发了性能优越的编码系统平台，为动车组零部件及故障生成唯一d ， 方便了评价系统对动车组运行数据和零部件履历等信息的调用，同时良好的查询 维护数据功能让用户快捷地了解编码信息编码系统作为研究修程修制评价系统 的主要模块，完成了将评价系统内容信息化的目标 关键词：高速动车修程修制评价编码 t h eo 、删ls t a r to nc o 珊灯删o f t h cl l i 咖邓屺= c dp 髂s e n 学苗仃孤i s p o n a 矗叩e c i a l l i i n d i c a t e dt l l a a 血e 辩r a i k o a dh 勰a l r e a d y t e f 。di n t om ca 萨o fh i 咖s p c c d p 船s g 盯恤啪s p 州埘o l i r 翻m b i ea l l d m dm 鲥n t 廿l 锄s y s t 锄i 摹o n co f t i l eb 鹤i c p i 砌i s 鹤幻a i s u t l l ef h s t ，船凫，c o m f o 础l e ，咖c i e mc i r c u l a t i o fl l i 曲- s p 棚订a i l l 是 t h em i l l i s 自叮o fr a i l r o a dh 鹄a ：i f d yd l 翟w nl 啦m a i n t 盯咖cg y 8 t e m h 黜贸o nt l l e 曲i r t i n gh o m e 虹l a d eh i g h s p c c dt m i 璐，w h i c h ，h o w e v e f w 蠲a l i n o s tm a d eu p 缸n b f i e f m b i 删o ft h c 如删g np l 吲吲【y p em a i 【l t c n 锄s ) 吲胁j n o $ c i 训f i c 粕d s y 嗷m a t i cm e l l l o d s 镊i $ t st o 粗a l y a 1 1 dw a l 啪i t cw h e t h 盯i ti ss d 矗矗c 枷r a 蛐k 0 f 眦 b 勰c d 蚰l h ep r 髓c ms i t l l a t i o n ，1 1 l i sp 印盯删o p e di nt h ef o n o w i i l gp o i n t s t h e g c n e r a l 触n co fm a i m 锄觚c ew a l l 州o n8 y s t 锄w s c tu p 矾dd e s i 印c d ，姐d t h c l l n i f i e d d i n g 嘶t e r i o no n 也ep a r b 孤df h l l l t so fh 鲫黜a d cl i i g h 印_ e e d 删n sw a s d 1 铷釉l | pw i t l li n f o r m a ：c i o nc o d i n gt h r i 岱t h e 出l t a b a m o d c lw 鹤d 船i 印e d 粕dt l 】旧 跚钳曲a l g 洒t 1 1 m 锄dt l i e d i n gs ) ，s t 锄w e 蜡d l 钠ml m t h e a t e dd a 协b a s cw 嬲 c r 删趾dt h cs y s t 鼬f c 嬲i b i l i t yw 弱觚a l y z c d ms b o 呜协ep a p 盯l a i d 如咖d a d o n 断 t h cd e v c l o p m e n to f t l l em a i l 岫锄e v a l u a t i 伽s y s t 锄 0 nm eb a s i so f 吐 l a r g cd a t a b a 删c 9 i ，m ec o d i n gs y s t 锄o ft h ep a r t s 姐d f a u l 乜，c 0 幽gt ot l l e 珊i 丘e dc o d i n gc r i 矧o n ，d o v e l 叩e d 重c o d i i l gs y s t 锄w i t h s i l p e f i 甜f i l n c 6 0 nt og 啊e m t cau l l i q u ei df o r t h ep a r b 姐df a l l l t s nw 鹤c o n v e n i e n t 旬r t h ee v a i 嘣s y s t e mt oc a l im ed a t a 舭di n f o m a l j o no f t l l cp a r t sm i df a u l 臼t h c 岫d a f c hf i l n c d o na 瑚盯o dc l l 咖m e 侣aq u i c k 啪d e 舟纽r i d i r l ga b 0 i l tt h ec o d 。di i l f b m i a d o 儿 a sam a i nm o d l 】l eo ft l l cm a i n t 吖a i 嘶o ns y s t e m ，t h e 幽gs y s t 锄i l i e v t 缸 t l l ct 缸g e tt l l a tl h em a i m a n c ee v a l 删o ns 笋舡：mw 鹤c o d c d c o d e k e y - o r d s ：h i g h s p e e dt r a i n 麟l i n t e n a n c es y s t e m e v a l u a t i o n 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定特 授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索， 并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国 家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名：阢貂两 导师签名： 邵辞 签字日期：如d f 年j 二月2 d 日签字日期彳年f 硼吵 致谢 在本人攻读硕士学位两年半的时问里，导师张家栋副教授和霍凯高工无论是 在学业上、思想上还是生活上都给予了谆谆教导和亲切关怀他们渊博的知识和 严谨求实的治学作风，使本人受益匪浅，将对我今后的工作和生活产生深远的影 响在课题研究与论文写作期间，自始至终得到张老师和霍老师的悉心指导，可 以说本论文的完成也凝聚了他们的辛勤汗水在此向他们在两年半来的关怀和爱 护表示最诚挚的谢意! 在研究生论文工作期间，检测与诊断研究室为我提供了良好的学习和科研环 境感谢课题组的王淑敏老师、徐双满老师、郭玉明老师在科研中给予的大力支 持和帮助，同时也得到了师兄孙寿龙、翟伟祥、陈允卫和师姐李巍巍的耐心指导 与点拨，得到了师妹巢丽娟、唐钦、焦丽娜等的大力帮助，再次向你们表示衷心 的感谢。 另外也感谢我的家人和所有关心爱护我的亲戚朋友，他们的理解和支持使我 能够在学校专心完成学业 1 1 选题背景和意义 1 绪论 高速铁路已经成为一个国家铁路技术发展水平的重要标志，客运高速化是当 今世界铁路的共同发展趋势我国铁路为实现跨越式发展，满足国民经济和社会 快速发展对交通运输日益不断增长的需求，确立了铁路快速客运网的发展规划： 在2 0 2 0 年前，建成以北京、上海、广州、武汉为中心，部分省会城市为节点，辐 射全国主要城市，逾万公里的铁路客运专线网届时，最高行车速度达2 0 0 h n m 及 以上动车组的数量将超过千列如此规模的高速动车组能否安全可靠、高效地运 行，是人们极为关注的重大问题之一 动车组是完成铁路高速运输生产任务最重要的移动设备。针对铁路快速客运 网发展规划的要求，铁道部加快了铁路装备现代化的步伐，目前引进了四种动车 组：c r h l 型( 川崎e 2 系) 、c r h 2 型( b s p ) 、c r h 3 型( i c e 3 ) 、c r h 5 型( a l s t o m ) 其中c r h ( c h i i mr a i l w a yh i 咖s p e e d ) ，中文“中国铁路高速”，用来指时速 2 0 0 l 儿以上的高速列车这四种动车组均为独立式动力分散型，实行计划定期检 查、整备及状态监控修相结合、寿命管理与单元部件专业化集中修相结合 高速动车组的维修是高速铁路系统综合保障工程中的重要组成部分，是确保 实现动车组安全运行，高效率使用的必要保障。在检修过程中，修程修制又起着 指导性、关键性的作用合理完善的修程修制是保证高速动车组快速、安全、舒 适、高效运行的基本前提 所谓动车组的修程修制，主要包括检修规程、检修标准和检修细则( 工艺) 等三项基本内容。检修规程是有关检查体系，检修周期和报废年限的规定；检修 标准是各级修程下的检修范围、使用限度、标准值和调整值等的规定；检修细则 ( 工艺) 是在检修基地内的作业规定修程是指机车车辆的修理类型、修理周期 ( 以走行公里或走行时间表示) 和具体修理内容修制主要指机车车辆的检修制 度：计划预防修理制度和按车辆技术状态修理制度【l j 。 目前虽然铁道部已经针对即将开行的国产高速动车组拟定了修程修制方案， 但是，作为我国首次制定的方案，它基本上是国外原型动车组修程修制的简单综 合，其中并没有考虑我国动车组的实际运行条件，方案中存在着诸多需要补充、 改进和完善之处。同时由于我国高速铁路起步相对较晚，在高速动车组运用与维 北京交通大学硕士学位论文 修方面面临着先期经验严重匮乏的客观现实，目前制定的修程修制是否科学合理， 尚无科学系统的分析评价方法因此，为确保动车组安全运行，高效率使用及维 修经济效益目标的实现，必须及时开展对国产高速动车组修程修制评价的研究。 对动车组修程修制的研究是基于在我国动车组下线运行后取得各项数据的分 析、统计之上，对具体动车组具体零部件在运行中的情况，包括其各种故障发生 率、部件维修周期等记录统计基础上进行的。同时，由于我国引进的动车组原型 车来自四个不同国家，各国动车组在结构、材质甚至某些重要系统原理等方面不 尽相同，即使在相同的负荷率、相同走行公里、相同运行条件下，四种动车组相 同零部件的维修更换周期、故障发生率必然也会有所区别。因此对国产动车组修 程修制进行研究不应只是具体到国产动车组这一大范筹，还应具体到研究某一种 特定类型动车组上 对各国动车组进行修程修制研究，动车组运行中的各项数据进行统计分析， 必然涉及到一个具体而又繁复的问题：四种不同动车组上诸多零部件及故障在对 其进行分析研究中如何信息化、具体化? 这就是对动车组零部件及故障d 确认即对 动车组零部件及故障进行编码。目前各国对各自动车组零部件及故障编码各异， 没有统一规范的标准，即使就我国目前来说，对已有运行客车的信息编码也未全 部统一规范。因此，开展对国产动车组修程修制研究必须首先进行对编码数据库 的研究，在统一编码规则下分配给车上各零部件及故障以唯一标识，并能将动车 组零部件技术履历、运行数据等铁道部内的信息数据库内容纳入该统一的编码规 则下，以供修程修制评价系统调用分析，从而为对现行修程修制评价奠定基础。 1 2 国内外动车组修程修制现状及比较 我国引进了数量和种类如此多的动车组，并且要保证他们在长达十几年时间 里安全有效地运行，这对我国动车组修程修制是一个巨大挑战。在现阶段，对动 车组修程修制的研究我们只能在充分借鉴国外修程修制基础上，总结拟定出适合 我国国情的修程修制。 1 2 1 国外典型动车组修程修制现状及比较 1 日本川崎e 2 1 0 0 0 型动车组【2 l 该型动车组的检修周期分两个系列，五个等级，其中一个系列以走行公里为周 期，另一个系列以时问为周期，两个系列中以先到检修周期的优先安排检修，一 般在运行图中使用率高的按走行公里周期安排检修计划，使用效率低的按时间周 期安捧检修计划。 以走行公里为周期时，每次运行结束后( 一般卜2 日) 进行一级检修，每运行 3 万公里时进行以轮对为重点的二级检修，每运行4 5 万公里时进行以转向架为重点 的三级检修，每9 0 万公里进行一级大修，每1 8 0 万公里进行二级大修以时间为周 期时，每4 8 小时进行级检修，每3 0 天时进行以轮对为重点的二级检修，每1 年进 行以转向架为重点的三级检，每3 年进行一级大修，每6 年进行二级大修。 2 庞巴迪公司r 哂m 型动车组 该型动车组的检修周期分为两个部分，其中转向架及其各部件以走行公里为 周期，其它车辆设备，包括牵引系统、车钩缓冲装置、车门等以时闻为周期经 过综合分析调整，其检修周期大致可以分为五个等级每l 4 月是一级维修，每l 2 月是二级维修，每运行6 0 万公里是三级维修，每运行1 2 0 万公里是四级维修，每2 4 0 万公里是五级维修 3 阿尔斯通a 2 5 0 型动车组 该型动车组的检修周期以走行公里为主，以时间为辅，其检修周期分为五个 等级。日常级是每日运行结束后的例行检查，基本级是“基本性”检修，检修周 期为6 万公里，第三级是一级大型维修，检修周期是1 2 0 万公里，第四级是二级大 型维修，检修周期是2 4 0 万公里，第五级是三级大型维修，检修周期是4 8 0 万公里。 4 德国i c e 型动车组p 1 德国i c e 动车组维修体制实行定期检测、保养与状态修相结合，采用部件互换 修和主要部件集中修相结合的方法，可分为a 、b 、c 3 类a 类负责动车组日常运 行检测和主要部件补充检查；b 类负责动车组低级修或小规模修，并兼作临修；c 类负责动车组高级修或大范围修理( 如车体更新、油漆、座位更换、大事故修复等) 德国铁路i c e 动车组维修设施，a 类有3 处：科隆、巴塞尔、莱比锡；b 类有4 处： 汉堡( i c e l ) 、柏林( i c e 2 ) 、慕尼黑( 1 c e 3 和i c e - t ) 、法兰克福( i c e 3 和i c e t ) ，另 有正在建设中的多特蒙德：c 类有l 处：纽伦堡i c e 型动车组修程如表1 1 所示： 表1 1i c e 型动车组修程 类别项目走行里程脑n检修时间 al 级检查 2 7 0 0 1 5 h a n 级检查 2 0 0 0 02 5 h b i s 5 1 0 级检修 6 0 0 0 09 o h 北京交通大学硕士学位论文 表1 1 续 b i s 5 2 0 级检修 1 2 0 0 0 0 9 o h b i s 5 3 0 级检修 2 4 0 0 0 09 曲 b i s 5 4 0 级检修 4 8 0 0 0 01 1 0 h c嗍大修1 2 0 0 0 0 01 0 d 5 四种动车组检修方案的比较 经过综合比较分析，可以初步得出三个结论。 ( 1 ) 四种动车组分别采用了不同的修程设置方案。川崎的动车组采用时间周期 和走行公里周期并行的方式；阿尔斯通的动车组采用以走行公里周期为主，时间 周期为辅的方式；庞巴迪公司的动车组采用时间周期和走行公里周期交错的方式， 德国i c e 型动车组主要采用以走行公里周期为主的方式。 ( 2 ) 选择单辆车每百万公里检修费用与制造价格的比值进行比较，国内2 5 k 型 客车是o 2 3 - o 3 0 。引进动车组在o 0 5 左右，同口径相比大大低于国内2 5 k 客车 的检修费率。由于大范围地采用了模块化结构，采取了换件修、委外修等作业方 式，动车组检修频次虽然较高，但检修时间短，车辆周转快，可以较大幅度地提 高检修单位的生产效率。 ( 3 ) 从概念上讲，四种动车组的检修范围在对应修程下实施的主要项目相近， 在三级及以上修程时，需要解编并进行分解检修，主要区别表现在检修周期的差 异上。 1 2 - 2 国产动车组简介及修程修制初步方案 1 我国四种国产动车组简介 c r h l ，南车四方( 联合日本财团) 生产，原型日本新干线e 2 1 0 0 0 。编组形 式为，4 m | 4 t ，8 节编组，基本上是m c + t + m c + 1 p + m + t 时m + t c 。 c r h 2 ，庞巴迪一四方一鲍尔( b s p ) 生产，原型是庞巴迪r e g i i l a 。编组形式为， 2 ( 2 m + 1 1 p ( 1 m + l d ，2 m l t 为一个单元，其中一个单元减少动车一节， m c + 1 p m 十m + 1 f + m + 丑什m c 。c r h l 总功率5 3 0 0 k w ，轴功率2 6 5 k w ，共2 0 个轴， 每个动车4 个动轴。 c r h 3 ，北车唐山机车厂( 联合西门子) 生产，原型为德国i c e 3 型。编组形式 为，8 m 叮。轴功率5 5 0 k w ，全车共1 6 根动轴，平均分布于8 辆车上，每车两台转 向架，每台转向架均有一根动轴。 c r h 5 ，北车长春客车厂( 联合阿尔斯通) 生产，原型阿尔斯通为芬兰国铁提 4 绪论 供的s m 3 型编组形式为。( 3 m + l d + ( 2 m + 2 d ，8 节编组，基本可以确定分两个单 元，m c + m + 1 p m + 1 + 1 咿哪+ m c 2 我国国产动车组修程修制初步方案及存在问题 铁道部已经针对即将开行的其中三种国产高速动车组( 法国、日本、加拿大) 拟定了修程修制初步方案，动车组的修程分为一级维修至五级维修共五个等级， 各级修程的检修周期按下列规定执行团 表1 2 三种动车组检修周期暂行规定 检修等级检修周期 长客股份四方股份b s p 公司 一级维修例行检查 每次运行结束 每次运行结束或4 8 小时 1 ，4 月 二级维修重点检查6 万公里3 万公里或3 0 天1 圮月 三级维修一重点分解 1 2 0 万公里4 5 万公里或1 年6 0 万公里 检修 四级维修一系统分解 2 柏万公里9 0 万公里或3 年1 2 0 万公里 检修 五级维修一整车分解 4 8 0 万公里1 8 0 万公里或6 年2 4 0 万公里 检修 各级修程下动车组的检修范围概述： ( 1 ) 一级维修例行检查 更换、调整和补充消耗部件，检查各部分的状态和性能，特别是车下悬吊件 的安装情况 ( 2 ) 二级维修一重点检查 按照规定要求进行动车组性能试验和安全性检测，重点检查轮对踏面和车轴。 ( 3 ) 三级维修重要部件分解检修 对转向架及其主要零部件进行分解检修。 ( 4 ) 四级维 参一系统全面分解检修 对各主系统进行分解检修，必要时进行车体的涂漆 ( 5 ) 五级维修一整车全面分解检修 对全车进行分解检修。较大范围地更新零部件，并进行车体的涂漆。 作为我国首次制定的修程修制方案，其中存在诸多需要补充、改进和完善之 处，因为它基本上是国外原型动车组修程修制的简单综合，其中并没有考虑我国 动车组的实际运行和运用条件。例如，线路条件、气候条件、载荷条件、运用条 件等对动车组运行安全性的影响。 因而，对现行动车组修程修制进行合理科学的分析评价已势在必行，同时其 基础性工作对动车组零部件及故障进行编码也迫在眉睫。 5 北京交通大学硕士学位论文 1 3 论文主要工作内容 本文主要研究内容包括： 1 在总结我国铁路机车车辆维修理论基础上，完成对国产高速动车组修程修 制评价系统框架结构的总体设计。 2 根据信息编码理论，在充分研究动车组零部件特点和h m i s 编码特点基础 上，制定统一的动车组零部件及故障的编码规则。 3 根据制定的统一编码规则，构建动车组基本信息数据表，完成数据库模型 和编码推理搜索算法设计。 4 根据基本信息表和编码推理搜索算法，编制国产动车组零部件及故障编码 系统，生成动车组基本信息模块数据库。 5 为生成的基本信息模块数据库建立方便快捷的信息查询与调用功能，将引 进国各异的动车组编码体系规范纳入到统一的国产动车组零部件及故障编码规则 中，方便修程修制评价系统对动车组运行数据的统计分析。 6 修程修制评价系统设计 2 修程修制评价系统设计 2 1 我国铁路机车车辆维修理论 2 1 1 我国铁路机车车辆维修理论的发展 随着近代科学技术的发展，铁道机车车辆日益复杂，其维修实践活动的规模 日益庞大、复杂。由于使用要求的不断提高，促使机车车辆维修工作必须建立在 现代科学技术的基础之上，在先进的理论指导下进行现代科学技术的新成就， 特别是新兴科学技术理论与方法，诸如系统工程、计算机及电子学、可靠性工程、 保障工程等学科的发展和应用，促进了维修工程理论的研究和发展，已经形成了 一门新的学科【4 j 维修理论是随着维修实践的发展和需要而发展起来的维修理论的发展进程 大致可以分为3 个阶段，即事后维修阶段、以磨损理论为基础的维修阶段和以可靠 性为中心的维修阶段。这3 个阶段不是截然分开的，它们是相互重叠、彼此联系的 1 事后维修阶段 这个阶段大致从出现技术装备开始到2 0 世纪4 0 年代中期。当时装备比较简单， 机械化程度不高，可以通过眼看、耳听、手摸等直观判断来发现和排除故障。由 于生产率低，装备停时的影响也不是很大。而且当时装备大多数的设计余量很大， 使用比较可靠，不易发生故障。因此般在维修中采用事后维修的方式，装备“不 坏不修，坏了再修”日常除了简单的清扫、润滑等维护工作以外，很少进行系 统的维修，只是凭经验来排除故障，因此维修不被认为是什么学问，只是一门技 艺所以此阶段的维修领域中没有系统的维修理论，只有一些相关的维修概念【5 】。 2 传统维修理论维修阶段 这个阶段是以磨损理论为基础的，时间大概从2 0 世纪4 0 年代中期到6 0 年代中 期。在此阶段中的技术装备基本上属于机械装备，因此装备出现的故障大多数是 磨损类型的机械故障，也就是说装备的可靠性是随工作时间的增加而下降的。随 着生产力的发展，事后维修的思想发生了明显的变化特别是第二次世界大战期 间，由于对物资的需求急剧增长，而劳动力却锐减，这就导致了装备机械化程度 的提高到了5 0 年代，这种机械化程度高的装备数量更多、更复杂，生产力大为 提高。随着生产对这些装备依赖性的增长，停机就变成了至关重要的问题。为了 北京交通大学硕士学位论文 预防故障的发生，逐渐形成了计划预防性维修的概念。也就是在装备机件磨损到 限以前按照时间计划进行维修。尽管美国、前苏联早在2 0 世纪2 0 年代就实行了预 防性的定时维修，但直到2 0 世纪5 0 年代计划预防修制度才逐渐成熟。计划预防维 修体制是按照计划对装备进行分解检查、更换翻修。这种维修与事后维修相比， 显然在防止故障、减少停时、提高效益等方面有较大的优越性，因此相继被各国 采用，成为技术装备维修中占统治地位的手段。我国工业从第一个五年计划开始 也从前苏联引进了这种维修体系，机车车辆也不例外，从蒸汽机车开始直至今天 的内燃、电力机车一直采用这种计划预防修的维修体制。在这种“以预防为主” 的维修思想指导下，预防维修实践的促进下，产生和形成了一套以磨损理论为基 础的维修理论体系这种传统的计划预防修的维修理论具有如下的特点： ( 1 ) 认为装备的每个机件工作时都会产生磨损，从而引起故障。由于磨损是 随工作时间而加剧，因此每个机件的可靠性与时间有关 ( 2 ) 装备的故障率变化按照浴盆曲线如图2 1 的规律，即机件故障率作为时间 的函数分为3 个阶段：产品刚刚投入使用故障率较高的早期故障期；故障率低平的 偶然故障期；磨损到限故障率激增的耗损故障期。 图2 l 浴盆曲线 f i 9 2 一lh a 血t u b 砌w ( 3 ) 由于把机件磨损或故障作为时间的函数，因此定时维修、拆卸分解就成 为这种维修的主要方法，具体实施可以概括为：“定期检查、按时保养、计划修 理”。 ( 4 ) 计划预防修的关键是确定装备及其主要零部件的检修周期，合理划分维 修等级及维修周期结构，制订维修规程与规范。装备维修时间是以故障率曲线( 浴 盆曲线) 中耗损故障期始点( 即偶然故障期终点) 来确定的。 3 近代维修理论阶段 这个阶段是近代维修理论产生、发展的时代，时间大致从2 0 世纪6 0 年代开始， 8 修程修制评价系统设计 至今仍在充实发展之中近代科学技术的飞速进步，高新技术迅猛的发展，使技 术装备越来越复杂，它们不再是单一的机械化产品，而是集机械化、电子化、控 制与信息化于一身的高科技产品机车车辆在铁路高速、重载的要求下。也从原 来的机械产品( 例如蒸汽机车) 逐渐转交成高科技产品( 例如高速列车) 1 6 且“此外， 近代科学理论的发展，新兴学科的出现，特别是可靠性工程、维修性工程、计算 机技术、概率与数理统计、故障诊断技术、断裂力学、技术经济学、工业管理学 等现代科学理论为维修理论的形成与发展奠定了基础，如今维修理论在这些近代 科学理论的基础上已经形成了一门崭新的综合性学科，用来指导装备的维修实践， 以获得最佳的维修效益，保证装备运用的可靠性与安全性l 删。 2 。1 2 我国铁路客车检修体制 我国客车检修体制，是指在一定的维修思想指导下制定的相应检修制度i l 川 目前客车的维修制度可分为两大体系：一是在以“预防为主”的维修思想指导下， 以磨耗理论为基础的计划预防维修制二是在“以可靠性为中心”的维修思想指 导下，以故障统计理论为基础的预防维修制度它是以走行里程为主，运用年限 为辅制定的检修周期。这种体系使检修工作向专业化集中修、换件修、状态修发 展 我国铁路客车检修制度曾经过多次调整和修订。建国初期沿用“中长路”的 车辆检修模式，即一般检查、甲检、乙检、丙检的检修制度。1 9 5 3 年全面推行了 大、中、年修，轴检的检修制度。1 9 6 5 年开始确定了厂修、段修、辅修的检修制 度1 9 9 6 年铁路大提速后，大量新型客车陆续投入运用，随着新型客车运用年限 的增长，其检修问题已提到议事日程。2 0 0 0 年铁道部颁布了运装客车( 2 0 0 0 ) 1 4 6 号 文铁路客车检修体制改革指导性意见，明确提出了以均衡维修，主要零部件 换件修，主要零配件的专业化集中修，服务设施状态修为中心内容的修制改革 2 0 0 1 年9 月铁道部又颁布了 ，因此以上结论依然 成立。 经过矿次检索后，采用顺序编码的对象还可以获取所有其他的属性而采用 含属性编码的对象还需检索其他属性数据库表以获取相应属性 3 5 2 国产动车组零部件及故障编码推理搜索算法 国产动车组零部件及故障编码采用含属性编码方法，生成的1 7 位代码分为6 层 属性，因而在数据库中需要建立6 个基本信息表生成正确编码过程即不断检索6 个基本信息表内合适内容进行合理组合过程 在对国产动车零部件进行编码时，需要逐层选择相应部位进行编码为确保 生成编码的正确性和完整性。必须要建立一定的推理搜索算法，否则有可能产生 编码跃界或生成一些实际中并不存在的代码例如( 车体中梁一闸瓦) 这是 零部件及故障编码系统所不允许的，因为这将极大混乱数据库中的信息其中涉 及到大部位、小部位、具体部位的推理搜索算法更加需要考虑，好的推理搜索算 法既能方便用户编码，更能减少系统开销，加快运算速度因此，在对零部件编 码时，用户逐层选择相应部位时系统必须能按照一定的推理搜索算法自动筛选出 隶属于该部位之下的所有部位，这将从根本上确保生成编码的正确性。 此时前面对零部件大部位、小部位、具体部位的码域分配原则起到了很大作 用，动车组零部件大部位的代码范围为ls is 9 9 ，此步骤后系统全部列出大部位名 称，因而推理搜索次数为1 次，经过此次推理搜索后，用户只需从搜索的9 9 个结果 中选取1 个即可。 在选定了某一零部件大部位后，即确定了f 的数值后，系统按照以下公式 l o o x “一1 ) + 1 ，1 0 0 j 筛选出该大部位对应的所有小部位名称供用户选择，若 采用普通搜索算法系统搜索次数为1 0 0 9 9 9 9 = 9 9 9 9 0 0 次此时可根据数据库表中 码域排列规则性，采用优化推理搜索算法：系统首先由f 的数值，根据公式 y = 1 0 0 o 1 ) + l ，计算) ，的数值，然后求得集合a = o i ) ，y + l ，y + 9 9 ) 集 合一即为满足条件的所有小部位名称编码，系统只需搜索到y 后将其后的9 9 条记录 内容取出并列出供用户选择即可。此优化推理搜索算法的搜索次数大大少于普通 搜索算法，经过此次推理搜索后，用户只需从搜索的1 0 0 个结果中选取1 个。 3 3 北京交通大学硕士学位论文 在用户确定了某一零部件小部位后，即确定了，的数值后，系统又按照以下公 式l o o ( ，一1 ) + l m s l o o x ，精确筛选出该小部位对应的所有具体名称供用户选 择，若采用普通搜索算法系统搜索次数为l o o x 9 9 9 9 9 9 = 9 9 9 9 9 9 0 0 次。此时可根据 数据库表中码域排列规则性，采用优化推理搜索算法：系统首先由_ ，的数值，根据 公式z = 1 0 0 ( ，一1 ) + l ，计算z 的数值，然后求得集合曰= 臼1 2 ，：+ l ，彳+ 9 9 ) 。 集合口即为满足条件的所有具体部位名称编码，系统只需搜索到z 后将其后的9 9 条记录内容取出并列出供用户选择即可。此优化推理搜索算法的搜索次数大大少 于普通搜索算法，经过此次推理搜索后，用户只需从搜索的1 0 0 个结果中选取1 个 编码推理搜索算法的程序流程图如图3 9 所示： 否 否 开始 打开动车组结构 大部位表 l 数据库字段属 满足条件否? 是| 列出搜索结果供 用户选择确定i 值 打开动车组结构 小郝位表 根据i 值和公式求得y 值 及集合a 内元素 l 索数据库字目 性满足y 值否? 是 列出y 值结果并顺次递加9 9 即将 所有集合a 的结果列出 列出小部位搜索结果供 用户选择确定i 值 打开动车组结构 具体部位表 根琚j 值和公式求得z 值 及集合b 内元素 索数据库字启 性满足z 值否? ， l是 否 列出z 值结果并顺次递加9 9 即将 所有集合b 的结果列出 i 列出具体部位搜索结果 供用户选择 基于脚i s 的编码技术 图3 - 9 编码推理搜索算法的程序流程图 f i 9 3 9 d c - r 匝幽4 0 f 妯mp f o 舯mf l wd i a 跖n 由此完成了国产动车组零部件及故障编码的3 层属性大部位、小部位、具体部 位1 2 位代码的编制另外3 层属性动车组进口国、动车组类型、零部件状态5 位代 码的搜索算法相对简单，直接搜索出编码选择即可 3 6 本章小结 本章研究了信息编码的基本理论，包括信息编码的原则、信息编码设计方法、 信息编码的种类、信息编码的类型等，介绍了目前我国铁路机车车辆管理信息系 统，重点引入了基于h m i s 数据编码规范并对其进行了深入的分析，设计了国产动 车组零部件及故障编码数据模型及构成，研究了国产动车组零部件及故障编码推 理搜索算法及实现，完成了国产动车组零部件及故障信息编码理论的构建。 北京交通大学硕士学位论文 4 1 概述 4 数据库模型设计与访问 由第一章到第三章结论可知，对修程修制评价系统的研究首要任务是编制国 产动车组零部件及故障编码系统。结合本课题情况，软件运行环境决定采用 w i n d o 啊，s 系列平台，开发工具采用v i s u a ib 鹪i c6 0 ，该工具作为功能强大的数据库应 用开发工具，以其快捷的可视化开发环境、强大的数据库操作与访问能力得到了 广泛的应用。数据库平台为0 l r a d c9 i 数据库管理系统，0 t a d e 数据库具有严格的安 全措施和容错能力，并且具有保证数据完整性的完善机制。同时，采用o r a d e 数据 库开发平台也是充分借鉴了h m i s ，h m i s 及以后铁道部国产动车组检修基地内部 也是采用0 r a d e 的数据库开发平台。 4 2o r a c l e 数据库系统开发 4 2 1or | a c l e 数据库结构 与基于文件的数据库不同，应用o r a c i e 进行数据库开发，首先要掌握实例和数 据库的概念。a l f a d e 数据库是文件的物理集合，而数据库实例是内存结构和相关的 进程。严格的说，0 r a d e 数据库包括三个基本组成结构，内存、服务器进程和数据 文件m ) 如图禾1 所示为0 r a d e 数据库整体结构 o f a c l e 是基于内存的数据库，数据和锁定等信息都全部保留在内存中内存结 构、进程、文件是0 r a c l e 实例的核心。系统公用区( s y s t c i n g g l c i b a l a 泓s g a ) 称为 共享全局区是咖l e 的主存储器。上图给出了s g a 的基本组件，包括数据库缓冲高 速缓存、重做日志缓冲区和共享缓冲区缓冲池。表牛l 给出了o r a d e 实例中的主要 进程，负责完成数据库的日常工作僻】。 数据库模型设计与访问 图4 - lo m d c 数据库结构图 f i 9 4 一lo r a d ed a 协b a 啦u c t u 地c h a r t 表4 - 1 嘶l e 实例进程表 t a b 4 _ lo r a c i e 妇t 柚班o c 姻d b l e 进程名称说 明 d b w r 数据库记录器将在数据库缓冲区高速缓存中已改变的数据写入文件 【o w r日志记录器将数据从s g a 迁移到在线重做日志 p m o n进程监视器 如果服务器进程故障，进程监视器执行事务会回退 s m o n系统监视器 在紧急事故恢复环境下，由最近的检验点事件s m o n 将重 放数据库改变 a r c h 归档进程将重做日志拷贝至磁盘，为其归档 4 2 2o r a c l e 数据库设计 要想获得性能良好的数据库管理系统，必须从数据库设计下手。只有保证了 拥有良好的数据库模型，获得好的数据库才有保证 关系模型是目前最为流行的一种数据摸型，用二维表格结构表示实体集、关 健码表示实体问的联系。关系模型遵循数据库的三级体系结构，即关系模式、关 系子模式和存储模式。数据库的概念模式定义为关系模式的集合。每个关系模式 北京交通大学硕士学位论文 就是记录类型。关系模式的定义包括模式名、属性名、值域名以及模式的主键。 关系子模式是用户所用到的那部分数据的描述。存储模式给出关系模式的文件存 储【3 3 1 。 结合本课题实际情况，运用数据库的既模型对国产动车组零部件及故障编码 系统进行描述，e r 模型是一个面向问题的概念性数据模型，它用简单的图形方式 ( e r 图) 描述现实中的数据，而不涉及这些数据在数据库系统中将如何实现的问 题。e r 模型的主要成分是实体类型和联系类型。图中方框代表实体类型，椭圆代 表实体的属性，棱形代表联系类型。可得如图4 - 2 所示。 图4 - 2 数据库e r 模型图 f i 9 4 - 2d a t a b e r m d c ig r a 恤 对e r 模型进行转换，产生关系模型。表铊给出了国产动车组零部件及故障编 码系统的关系模式。 表4 - 2 数据库关系模式表 t 矗b 4 - 2d a t a b a r e i a 吐o nm o d c lt a _ b l e 关系模式名称关系模式 动车组大部位关系模式b i g p a r t ( b i g 队r 即o d e ，b i g p a r tn a m 匝) 动车组进口国别关系模式 矸渔i n c o u n ( n 烈c o u m c o d e 认聃c o u n 豫y ) 动车组类型关系模式n 渔斟t 仟( n 队聃r 泞c o d e 皿认nr 冲e ) 动车组小部位关系模式s m a p a r t ( s 峭i p a r tc o d e ，s m a p a r tn a i e ) 数据库模型设计与访问 表4 2 续 动车组具体部位关系模式m a t p a r t ( h t a t p a r tc o d e ，m a ，r p a r tn a ) 动车组零部件状态关系模式s 1 a 1 e ( 趼a 即o d e ，盯a t en a m e ) 动车组零部件关系模式p a r t ( p a r t c d d ep r t n a 棚巳) 动车组零部件故障关系模式 武n l i 嫱 鼹譬吣) s q 观孓婚：疆 奠 m 勘 4 2 3 创建o r a c l e 数据库 ；建立了数据库模型之后便可以进行数据库创建。o r a d e 数据库锄建是较为高级 的数据库操作，而且这项工作十分复杂。 0 r a c l e 数据库主要有两种创建方法：使用。豫c l e 数据库助手向导刨建数据库，使 用s q l 脚本程序创建数据库【硼 o f 嘲e 数据库助手向导可以用来帮助完成创建数据库时所需要的所有步骤，并 且在创建的过程中提供对话框窗口，让数据库开发人员配置数据库。o r 础馥据库 助手向导提供了直观的数据库开发模式，可以完成很多默认的操作，避免了大量 的人工操作而s q l 脚本程序创建数据库是比较专业的数据库开发模式首先使用 s q l 语言编写程序脚本，然后通过运行脚本完成数据库开发s q l 脚本程序创建数 据库的过程不如使用o r a d e 数据库助手向导直观，专业性强但使用s o l 脚本程序 创建数据库具有创建过程灵活、便于数据库移植等特点另外，了解s q l 脚本程序 的结构可以帮助加深对数据库开发的认识，了解数据库的重要参数，帮助理解 o r a d e 数据库助手向导对话框内容的含义 基于直观、易用的考虑，国产动车组零部件及故障编码数据系统采用了c l r a 【c l e 数据库助手创建数据库。创建一个数据库通常需要经过以下几个步骤。 1 安装c i r a d e 在w i n d o w s ，操作系统下运行o m d e 安装光盘的“s c t u p ”程序，然后按照提 示设置安装参数信息即可完成安装 2 使用0 r a d e 数据库助手创建数据库 图禾3 为典型的胁d e 数据库助手向导界面通过咖d e 数据库助手完成的主要 配置有：安装类型选择( c 瑚自咖) 、生成初始化文件、生成控制文件、表空间设置和 生成重做日志文件等。数据库助手完成的主要操作有：创建和启动数据库实例、创 建数据库文件、生成数据字典和添加p l s q l 支持等 国产动车组零部件及故障编码系统的数据库系统标识( s y s t 鼬 i d 钮c i 6 e a i o n s m ) 为m a l ls d 是o r a c l e 数据库的标识信息，是数据库操作的依据。 北京交通大学硕士学位论文 3 启动和关闭o r a c l e 数据库 从o f l e 9 i 开始，取消了服务器管理器( s v h n 曲和i n t e m a l 用户，数据库的启动 和停止都是通过s q l + p l u s 来完成。另外也可通过图形用户工具( g u i ) 的e n t e f p 矗 m a m g c fc 彻s o l e 来完成系统的启动和关闭，图形用户界面下i n s t a i l c cm 锄g e r 的操 作非常简单，这里不再详述。 l 蛩4 - 3o r a c l e 数据库助手用户界面 f i 9 4 3o r a c l ed 吨她a 鹞i s 诅i 吐l l s 盯鲫h 在连接数据库之前要确认将“控制面板一一管理工具一一服务”中的 o m c l e s e 九，i c e 丰料丰项和o r a c l e o r 缸王o m e 9 2 t n s l i s t e n e r 的状态设置为已启动，o m c l e 数据库才能正常连接。 s q l p l l l s 用户界面如图4 4 所示。通过开始菜单可打开s q l + p l l l s ，相继输入用户 名称、口令和主机字符串后即可连接数据库实例，同时也可以通过在命令提示符 下输入命令s q l p l 璐用户名称口令 服务名，实现与数据库实例的连接。进入 s q l + p l 璐后，若希望以管理员权限登陆，则可用命令c o 舳e c t 匐，s 密码勰s y s d b a 即可 实现。 关闭数据库时，必须以管理员身份登陆时才能实现，否则s q l p l l l s 会提示权限 不足，然后直接用s h m d o w n 命令即可关闭。同时也可为实现特定功能在s h u t 面w n 之后加上一定命令，例如s h u t d o w na b o r t ( 非正常立刻关机) ，s h 砌o w ni 删n e d i a t e ( 作 回滚，立刻关机) ，s h u t d o w nn o 珊_ a l ( 正常关机) 。 数据库模型设计与访伺 4 配置网络【3 5 l 配置网络的目的时允许用户由远程和本地计算机和数据库进行连接。实际上， 即使本地进程与数据库进行连接，同样也需要o r a c l e 的网络功能完成相应的工作。 在国产动车组零部件及故障编码系统的数据库开发中，使用n nc o i l f