（计算机软件与理论专业论文）分布式轨道车管理信息系统的研究与开发.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 随着我国铁路运输的快速发展和高速、重载铁路的运行，传统的轨道车管理办法 己越来越不能适应这种发展形势。运用计算机辅助决策轨道车管理是提高工作效率、 科学配置资源的有效手段。本文通过研究分析国内外相关系统的开发应用情况，结合 铁道部课题，开发了铁路轨道车管理信息系统。 首先，本文在对轨道车管理工作进行充分调研的基础上，对其相关业务进行了分 类，并运用面向对象思想和u m l 技术对这些业务进行分析，提取出系统的功能需求， 并从系统的可用性，可扩展性，易用性等方面讨论了系统的非功能性需求；然后根据 系统的实际需求结合铁路专网的现实状况提出系统的网络结构设计和系统的运行模 式，并从系统的外部视图和内部视图描述了系统的总体结构。 其次，根据系统的功能需求，结合各铁路局、各工务段、维修基地、工务机械段 的轨道车管理工作的实际，本文对系统的功能架构进行了较详细设计，并对系统所需 的数据进行梳理，完成了系统的数据库设计与实现，实现了对设备基础数据、年检年 鉴和维修资料等数据的编辑、查询、统计、分析预测的功能，并以电子表格、报表等 方式进行输出。 最后，在借鉴国内外管理信息系统研究成果的基础上，本文就系统开发和完善过 程中所需要的一些核心功能和关键技术进行了实现，如系统授权机制，数据同步，系 统离线年检等，并介绍了系统的部署方式和运行环境的建立过程。 轨道车管理信息系统是一个庞大的系统，本论文的工作只着重完成其中的一部分 功能，虽然系统目前己得到推广应用，但是需要做的工作还很多，如：维修保养管理、 分析决策、数据传输等。 关键词轨道车管理：年检；信息化；功能架构；离线；分布式；数据同步 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 i 页 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a sr a i l w a yt r a n s p o r t a t i o na n dt h eh i g h - s p e e d ，h e a v y r a i lr a i l w a y ，so p e r a t i o n ，t h et r a d i t i o n a lm a n a g e m e n ta p p r o a c ho fr a i l c a r sh a sn o tb e e n a d a p t e dt os u c hd e v e l o p i n gs i t u a t i o n s u s i n gc o m p u t e ra i d e dm a n a g i n gr a i l c a rt oi m p r o v e t h ee f f i c i e n c ya n dt oa l l o c a t er e s o u r c e ss c i e n t i f i c a l l yi sa ne f f e c t i v em e a n s t h i sp a p e r s t u d i e da n da n a l y z e dt h er e l e v a n ta p p l i c a t i o ns y s t e mh o m ea n da b r o a d ，c o m b i n i n gw i t ht h e i s s u ef r o mm i n i s t r yo fr a i l w a y s ，d e v e l o p e dt h er a i l c a rm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m f i r s t , t h ep a p e rb a s e d o nt h ef u l li n v e s t i g a t i o no fr a i l c a rm a n a g e m e n tc o n t e n t s ， c l a s s i f y i n gi t sr e l a t e db u s i n e s s e s ，u s i n gt h eo b j e c t o r i e n t e dt h e o r ya n du m l t e c h n o l o g yt o a n a l y z et h e s eb u s i n e s s e s ，e x t r a c t e dt h es y s t e mf u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sa n dd i s c u s s e dt h e n o n f u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t sf r o mt h ea s p e c t so fa v a i l a b i l i t y , s c a l a b i l i t y , e a s eo fu s e o ft h e s y s t e ma n ds oo n ；t h e n ，a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ln e e d so f t h es y s t e m ，c o m b i n i n gt h er e a l i t yo f r a i l w a yp o s t n e t w o r k , p r o p o s e dt h en e t w o r ka r c h i t e c t u r ed e s i g n o ft h i ss y s t e ma n dt h e s v s t e r n so p e r a t i n gm o d e ，t h eo v e r a l ls t r u c t u r eo ft h es y s t e mw a sa l s od e s c r i b e df r o mt h e s y s t e me x t e r n a lv i e wa n di n t e r n a lv i e w s e c o n d l y , a c c o r d i n gt ot h es y s t e m sf u n c t i o n a lr e q u i r e m e n t s ，c o m b i n i n gw i t ht h ea c t u a l r a i l c a rm a n a g e m e n to ft h er a i l w a ya d m i n i s t r a t i o n s ，t h ew o r k ss e c t i o n s ，t h em a i n t e n a n c e b a s e s ，p u b l i cw o r k sm a c h i n e r ys e c t i o n s ，t h i sp a p e rd e t a i ld e s i g n e dt h es y s t e m sf u n c t i o n a r c h i t e c t u f e s o r t e dt h en e e d e dd a t a , a n dc o m p l e t e dt h ed a t a b a s ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o n o ft h es y s t e m ，a c h i e v i n gt h ee d i t ，q u e r y , s t a t i s t i c ，a n a l y s i sa n df o r e c a s tf u n c t i o n so ft h ed a t a f r o mt h ee q u i p m e n tb a s i c ，i n s p e c t i o na n dr e p a i ri n f o r m a t i o n ，a n do u t p u tt h er e s u l t i n e l e c t r o n i cf o r m s ，r e p o r t s ，e t c f i n a l l y , b a s e do nt h er e f e r e n c e so fr e s e a r c hr e s u l t so fm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m s h o r n ea n da b r o a d ，t h i sp a p e rr e a l i z e ds o m ec o r ef u n c t i o n sa n dk e yt e c h n o l o g i e sw h i c hw e r e r e q u i r e db yt h es y s t e md e v e l o p m e n ta n db u s i n e s sp r o c e s s e s ，s u c ha ss y s t e ma u t h o r i z a t i o n m e c h a n i s m ，d a t as y n c h r o n i z a t i o n ， o f f i i n ea n n u a li n s p e c t i o ne t c ；a n di n t r o d u c e d t h e d e p l o y m e n ta p p r o a c ha n dp r o c e s sf o re s t a b l i s h i n gt h eo p e r a t i o ne n v i r o n m e n t o ft h es y s t e m r a i l c a rm a n a g e m e n ti n f o r m a t i o ns y s t e mi sal a r g ea n dc o m p l e xs y s t e m ，t h i sp a p e ro n l y f o c u s e do np a r to ft h ef u n c t i o n sc o m p l e t i o n a l t h o u g ht h es y s t e mi sl a o wu s e dw i d e l y , t h e r e s t i l lal o to fw o r kt od o ，s u c ha s ：m a i n t e n a n c em a n a g e m e n t ，a n a l y s i sa n dd e c i s i o nm a k i n g ， d a t at r a n s m i s s i o na n ds oo n k e y w o r d s o f f ii r e ： r a ii c a rm a n a g e m e n t ：y e a rc h e c k ：i n f o r m a t i o n ：f u n c t i o na r c h i t e c t u r e ： dis t rib u tio n ：d a t a s y n c h r o niz a tio n 西南交通大学四南交通大字 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授 权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用 影印、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在年解密后适用本授权书； 2 不保密杉使用本授权书。 ( 请在以上方框内打“4 ”) 一虢钐肾 日期：莎i ，、弓 指剥币虢房跏 日期： w ，d 6 西南交通大学硕士学位论文主要工作( 贡献) 声明 本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下： 1 对轨道车年检年鉴等管理业务进行了充分调研，并对之进行分析建模，提取 出年检年鉴的业务流程、模块、用户用例；并分析了系统的非功能性需求。 2 参与设计轨道车管理信息系统的网络结构和总体结构，决策系统开发的技术 路线。 3 提出系统当前需求下的功能架构，数据架构，并完成系统远程o r a c l e 数 据库与本地a c c e s s 数据库的设计与实现。 4 采用面向对象、w e bs e r v i c e s 等技术设计并实现了系统的基础数据管理 机制，用户授权机制，离线年检功能等系统业务与支撑功能。 5 充分利用o r a c l e 技术与网络通信技术实现部局两级数据库的同步功能。 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰 写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均己在文中作了明确说明。 本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。 一躲纠卜。 嗍跏矽t 畛 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第一章绪论 轨道车属于铁路自轮运转设备中的一种。轨道车是铁路建设、线路施工、设备修 理、抢险和检查等工作的主要运输设备，按照性能分为轻型轨道车、重型轨道车；按 传动方式轨道车有机械传动、液压传动、电传动，其中目前最多的是液压传动【l j 。 随着我国铁路电气化线路的快速发展，轨道车的使用数量也在快速增加。目前， 全国路内约有上万台轨道车，路外的轨道车数量更是庞大，由于管理不集中，数量无 法进行统计。轨道车在铁路工务管理中起着不可或缺的作用。 1 1 论文背景与研究意义 轨道车管理过去主要由手工完成，工作中经常有繁重的报表填写，汇总等重复性 劳动。那种工作方式很难满足行政许可、铁路发展与安全行车提出的新要求。为满足 新时期工作的需要，减轻工作人员负担、方便管理、避免或减少工作失误及损失，促 进工作效率与管理质量的提高开发系统。系统的运用对轨道车的安全运用、维修制度 化管理及操作人员的管理可起到较大推动作用。 国内机械设备管理信息系统的发展大体经历3 个阶段【8 , 1 0 1 2 0 世纪8 0 年代中期国内一些施工企业开始采用计算机对机械设备进行管理，主要 利用e x c e l 软件和a c c e s s 数据库管理系统进行数据的保存、复制，简单的统计和查询， 报表的输出打印，台帐的编制等工作，为电子数据处理阶段。 2 0 世纪9 0 年代中期起，专用的管理软件相继出现，施工机械设备管理进入了事务 处理阶段。针对性、有侧重地对专项工作分别进行管理，如财务固定资产管理、维修 管理、保养管理、备件管理等。 近几年，设备管理信息系统进入决策支持阶段，协助管理者进行投资决策、维修 决策、备件储备分析、更新改造决策等工作，且对设备状态进行动态监测， 对运行过 程信息进行动态管理。逐步由单项管理向集成化、系统化发展，并通过i n t e m e t 实现数 据和信息的共享，实现网络化。用户根据相应授权通过登陆网站，进入管理平台进行 设备管理操作。 铁路工务部门的设备管理信息化工作与国内其他行业大体同步。开始是开发、应 用了基于d o s 、w i n d o w s 操作系统的单微机应用系统。采用d b a s e i i i 和f o x b a s e 数据库系统建立应用程序，对工务设备进行计算机管理。随着对系统软件的不断修改 完善，到九十年代末，工务设备基础台帐数据库己基本建立，主要包括线路设备、线 路秋检、桥隧设备、桥隧秋检、路基设备、路基秋检、线路设备综合图和车站配线图 八大方面的基础运用。目前，铁道部选定o r a c l e 数据库管理系统，采用j s p 或 a s p n e t 等网络开发工具，开发了铁路工务管理信息系统p w m i s ，并逐步扩充了系统 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 管理功能【5 6 】。至2 0 0 4 年末，在完成对原有设备管理系统中八项内容作为子系统进行移 植和单机版试用外，还开发了工务调度、采石管理、钢轨伤损、速度图、大桥略图、 防洪水害六个业务子系统，扩充了系统管理功能，进一步完善了工务业务管理内容， 最近，大型养路机械管理系统也处于开发阶段。但轨道车辆的信息化管理尚未开发运 用形成专门子系统。 近年来，铁路上级部门为了加强轨道车管理工作，保证轨道车技术性能稳定和运 用安全，实时掌握全国各地的轨道车的车况，使用状态，维修情况等信息，更加合理 利用轨道车资源，准确地掌握车辆信息和报废时间以及控制严密的轨道车使用机制， 因此积极推行轨道车计算机信息网络管理，为管理部门提供自动化的辅助解决手段， 另外，铁路工务信息化规划【2 ，3 j 明确了近几年铁路工务系统信息化的指导思想、建设 原则、总体目标、体系结构和实施策略。为使轨道车辆的设备管理进一步适应铁路跨 越式发展和更好履行国家行政管理职能的新形势，有必要按照铁路工务信息化规划 部署和规定的体系结构，对铁路轨道车设备管理信息系统进行进一步研究和开发。建 立轨道车档案、管理轨道车相关数据，控制年审、合格证审批环节就成了本课题研究 的当务之急，而使完整的轨道车管理数据网络化，供各轨道车管理部门查询是本课题 要解决的关键问题。如果系统开发成功，其高可用性和带来的经济效益都将是很值得 期待的。 从国外的情况看，日本和欧美国家的铁路信息化建设的步伐比较早，且已经处于 世界领先水平。而且国外铁路的运营机制与我国不同，因此类似系统的需求，但是其 管理信息化程度远高于我国，美国s a p 公司将轨道车管理纳入到s c m 中，r a s 公司 专门提供轨道车管理数据服务，提出s a a s 观念。这些观念的提出足以证明其铁路信 息化建设处于领先水平【8 , 9 , 1 0 】。 1 2 论文的主要研究内容 本论文围绕轨道车年检业务，延伸扩展到轨道车管理的其他业务，结合铁道部发 行的轨道车管理规则内容，以铁道部主管部门提出的系统目标为前提，对该系统 进行结构与功能设计、数据库设计、轨道车合格证审批算法等方面的研究。论文的主 要内容包括： 1 提取出轨道车管理信息系统的业务功能，并进行功能建模，并结合实际情况阐 述系统的非功能性需求。 2 基于系统设计目标和原则，结合铁道部信息建设规划的要求和铁道部专网现有 的网络状况，讨论了轨道车管理信息系统的网络结构设计，结合实际运用需求，提出 系统基于c s 和b s 混合的运行模式。 3 分别从外部视图和内部视图讨论了系统的总体结构，介绍了系统的开发平台， 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 并根据系统的功能需求，提出各子系统框架结构，并对各子系统的功能进行设计。 4 对系统所包含的数据信息进行管理，就其组织方式进行分析，并根据数据信息 之间的关系，对系统数据库进行设计。 5 最后介绍了系统的一部分功能实现，比如角色授权机制，基础数据维护机制， 离线年检功能的实现，数据同步功能的设计思路和实现等。可离线使用是系统的一项 功能特色。 本文的研究工作为铁路其他自轮运转特种设备管理系统的进一步研究与开发提供 了理论及技术基础，具有实际应用价值。 1 3 论文结构 本论文介绍了轨道车管理工作的特点以及轨道车管理机制，管理内容，并对轨道 车的管理业务进行了较详细的分析。 本文还介绍了轨道车管理信息系统的架构方案，该方案是根据轨道车管理业务的 特点并从系统的实用性和可用性角度考虑而设计的。 此外，本文还介绍了轨道车管理信息系统部分实现方法以及解决实际需求变更问 题而采取的措施。 论文共分为七章。 其中第一章绪论介绍了论文背景和铁路信息系统的发展过程及技术现状。 第二章为系统需求分析与建模，首先概述了轨道车管理机制，提出系统总体设计 目标，然后分析了系统业务需求，然后在分析的基础上，并完成了系统功能建模。 第三章为系统架构与总体设计，介绍系统的网络结构设计，运行模式选择，总体 结构设计，开发平台选择，重点介绍系统的功能架构和数据架构。 第四章为系统关键功能设计与实现，介绍了系统的角色、授权与登录功能的实现； 基础数据维护机制的设计；离线年检功能的实现；合格证审批功能实现；数据同步原 理与实现等。 第五章为系统部署与运行，介绍系统的部署方式以及运行环境建设方式，并分析 解决了运行过程中出现的问题。 第六章为结论及展望，阐述了研究结果，并对系统今后发展进行了展望。 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 第二章系统需求分析与建模 2 1 轨道车管理机制 根据铁道部轨道车管理规则，轨道车管理工作按照“专业管理、逐级负责 的 原则，轨道车实行铁道部、铁路局( 公司) 和站段( 使用配属单位) 三级管理，各级 设有轨道车的主管部门。铁路局还应当设置或明确专门的管理机构和专职管理人员， 站段根据需要和设备数量设置或明确相应的管理部门和专职管理人员。各级都有明确 的职责范围和业务划分。这是铁道部制定的管理机制，但是在各路局实施各不一样， 因为各路局的主管方式也可以不同，有的路局明确专门的管理机构，而有的路局只设 置了专职管理人员，此外各路局的管理部门性质可以不同，路局设置的管理机构有的 是由路内公司，有的是公司性质在管理，在各站段也存在类似的问题，这就决定了轨 道车管理方式的多样性和轨道车管理系统需求的多样性。 2 2 系统总体设计目标 轨道车管理信息系统总体目标是开发一套供铁道部及铁路局铁路轨道车主管部 门、业务管理机关，基层段等多层次使用的，信息集成与共享的，具有一定辅助决策 支持功能的网络化的铁路轨道车辆管理信息系统，充分利用现有的铁路工务信息系统 软硬件条件，通过软件工程等理论，实现轨道车的电子化和网络化管理，使繁重的报 表填写，汇总等重复性的工作由计算机来完成，促进工作效率与管理质量的提高，有 利于轨道车的安全运用、维修制度化管理及操作人员的科学管理。具体目标有： 1 实现人和设备的结合管理。通过司机信息获取到该司机所驾驶的车辆的动态信 息，通过车辆信息获取司机的动态信息。 2 实时掌握轨道车的设备状态。能实时查询车辆各部件的技术状态，从而判断该 车整体的设备状态。 3 实时跟踪轨道车的运行和工作状态。实时获取车辆的使用状态和使用目的。 系统开发的总要求是：管用；好用。既能从系统实用性角度解决工作实际需要， 又能从易用性角度为用户方便地找到需要的数据。 2 3 系统推行策略 由于现存的轨道车管理工作人员计算机操作水平较低，所以一次性将所有轨道车 管理工作信息化对轨道车管理工作者来说一时适应不上，因此采用先试行部分业务管 理工作信息化，让他们适应工作信息网络化的工作方式后，再逐步扩展其他的轨道车 管理业务。第一次主要推广轨道车年检，司机年鉴业务，以及日常维修保养记录管理， 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 同时提供与此相关的业务统计决策功能。主要原因是轨道车年检、司机年鉴业务的实 施需要很多轨道车的相关数据，包括轨道车的基础数据，维修数据，年检鉴定数据， 以及司机基础数据，司机履历等等，要保证轨道车年检系统的可靠运行，系统必须提 供维护这些数据的功能，顺水推舟，这些数据正好是信息化建设结果需要的数据。然 后，系统根据实际需要通过自动升级进行功能扩展和改进，推广轨道车管理的其他业 务，比如轨道车运用，验收等，致力于车辆动态管理。 在推广系统应用时，由上级逐下级进行实施，结合实际业务情况由上级促进下级 推广使用。 2 4 轨道车管理业务概述 铁道部轨道车主管部门主要完成监督、检查轨道车的使用和管理工作；组织制定 和发布轨道车的技术标准和年检鉴定标准，掌握全路轨道车的数量、技术状态和使用 情况，组合交流和推广轨道车的先进管理经验和大修、维修技术；组织轨道车司机资 格许可考试，审批发放轨道车驾驶证，监督轨道车的年检鉴定工作，审批发放年检合 格证，组织实施对轨道车的设计、生产、许可、维修、进口行政许可工作。 铁路局轨道车主管部门主要职责是掌握全局管内轨道车的数量，技术状态，使用 动态、安全状况，按时向上级机关呈报有关轨道车管理的报表。轨道车的年检( 局检) ， 年检合格证的申报和发放，配置轨道车的数量，制定轨道车的购置申请计划和分配方 案，轨道车的大修预算、报废鉴定、设备检修管理。 轨道车使用单位主要职责是掌握本单位轨道车的数量、技术状态、使用动态、安 全情况，按时向上级机关呈报有关轨道车管理的报表，建立设备台帐，编制大修预算 建议，提交轨道车报废申请，轨道车年检( 自检) 、设备检修管理。 根据轨道车管理的管理机制以及业务简述，各级轨道车管理部门的管理职责是不 一样的，但是管理内容的核心是轨道车，只是管理的侧重面不一样，都包括轨道车的 年检年鉴鉴定工作。 轨道车年检和司机年鉴工作是铁路轨道车管理工作的一项重要内容，铁路局主管 部门在每年一季度或四季度组织对管内轨道车的运用进行检查和评定，简称轨道车年 检和司机年鉴。轨道车年检的内容是：按重型轨道车年检鉴定表、轨道车平车年 检鉴定表对轨道车技术状态进行鉴定。对年鉴合格的轨道车，填轨道车年检合格 证申报表，向铁道部申报并发放轨道车年检合格证、对未经年检和年检不合格的 轨道车，停止其使用。 司机年鉴的内容是：审查司机安全行车和健康状况，考核技术业务理论水平和实 作能力，对年鉴合格者，在其驾驶证审验记录栏内加盖铁道部的年鉴合格章，填轨 道车司机统计表，报铁道部备案。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 针对于铁路轨道车管理系统这一领域的开发和研究在国内至今仍极不完善，并且 铁路运输这一行业长期以来形成的独特地位造成了对铁路轨道车管理的相关技术和资 料有着极强的专业性，正是这种极强的专业性使研究中业务流程的分析有着很大的难 度。因此，系统在进行业务分析时，轨道车行业专家对系统做出了很大的贡献，并且， 对各个铁路局，各工务段，大修段，工务机械段的轨道车管理工作内容和工作方式进 行充分的调研和总结，基于轨道车管理信息系统的推行策略，本文讨论的业务分析与 建模主要围绕轨道车年检和司机年鉴工作进行。 2 5 轨道车年检业务分析与建模 经过调研，各局在组织管内轨道车年检时，基本的业务流程略有不一样，但是核 心是围绕年检鉴定表的填写和轨道车年鉴合格证申报表的填写。 2 5 1 轨道车年检业务分析 根据轨道车管理规则和目前各局年检业务的开展情况，可将轨道车年检业务 概括划分为以下7 个步骤： ( 1 ) 年检准备：包括局制定轨道车年检计划、局和段确定年检轨道车范围以及成 立年检组织机构等。目前，各个局在进行年检之前，先由本局轨道车管理部门发布电 报，通知各段进行年检的事项，各站段何时提交参加年检的车辆资料，何时上报自检 结果文件，何时进行局检。 ( 2 ) 段自检：各段级单位组织人员进行自检，并上报自检结果。各段接收局发布 的电报后，按照电报内容进行自检工作。各站段提交参加年检的车辆资料，并组织安 排工作人员进行自检工作，自检工作内容：由段主管人员授权的自检工作人员对所安 排自检的轨道车进行检查，将检查的问题提交给维护科，由本单位的维护科的工作人 员进行整改，待整改完成后通知自检工作人员，自检工作人员填写年检鉴定表中自检 结果数据后提交给局主管部门。 ( 3 ) 局年检：局手持填有自检结果的年检鉴定表以及该车的其他资料分组到现场 进行年检。局安排年检组对各单位的车辆进行局检，本来各年检组只能检查本组负责 的单位的车辆，但是由于车辆地点不固定，各年检组允许跨组检查，即如果本组不负 责年检的其他单位的车辆在局检现场，该组也可对该车进行局检，局检时一般现场录 入各车的局检数据，即填写年检鉴定表中的局检结果，如果局检过程中检查有不合格 的车辆，将不合格情况通知该单位，该单位需继续进行整改，进行第4 步。如果没有 局检不合格的车辆，则直接可进行第5 步。 ( 4 ) 局复检：局检不合格的车辆在经过该车所属单位整改后，局对整改的情况还 要到现场进行复检。复检过程与局年检过程类似，但是复检只针对局年检不合格的车 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 辆，从人力角度看复检需要的人力要少很多。复检后，填写年检鉴定表的管理部门意 见栏，确定该车是否年检合格。 ( 5 ) 局年检合格证申请：备局根据年检结果，将年检合格的车辆填写n + j c 道车合 格证申报表中，制定好年检各个证申报表后，交给局主管负责人盖章后连同年检鉴定 表一起提交到部主管部门，向部申请轨道车年检台格证书。 ( 6 ) 部年检合格证申批：部丰管部门审查各局提交的轨道车合格证申报表中的内 容，按部的年检要求审查是否合格，并对审备合格的轨道车填写年检合格证号。 ( 7 ) 年检合格证发放：部审批完成，同各局发放年检各个证，由局向段发放，然 后落实到每台轨道车上。 经过分析，结台轨道车管理机制，详细的轨道车年检业务流程设计如图1 - 1 所示。 准备厂磊幻i 厂磊i 。y - - - - - - - 卜一一一兰三三三三三型一 i 竺三二羔墨兰：! ：i一竺三= 兰兰竺兰竺 厂赢希i 厂i 一 自检臣三蛰卜局检e 三至兰三习 e 重j 卜= 三运；一竺竺竺r 4 堡：霉 ! _ f i ! ! ：- 竺兰! m 兰 i 十二匣雯一 i ：! 堡窭 ( ：羔堑篁兰 f 发放 申请p 穗意丽l _ _ 希 = ；1 ；f = = 1 = f ：= = p 觋网卜 一 图1 1 轨道车年检业务流程图 翟鬟 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 2 5 2 轨道车年检业务建模 上图1 1 主要从业务过程角度描述了轨道车年检过程，所以隐藏了很多人工操作 的环节。下图1 2 是将轨道车年检业务抽象后的系统用例图【1 3 , 1 5 , 1 6 。 局 “m e p 良 弋 ： 、 啪妒妊磊斋弋 。 f _ - 一 、秦! 添一爹 v 7 l 鼬心 人芦 弋 局检工作火爱 ( q h 9 二 人：；夕 ：管负责人 人 图1 2 轨道车年检业务用例图 由于轨道车年检需要现场录入数据，因此一定不能要用户输入过多的文字，而且 使用起来已定要方便快捷。 另外轨道车经常工作在外，因此局组织年检时，出现轨道车无法即时到达现场的 现象，而且轨道车分布很散，无法集中进行年检，而且轨道车年检是一项多人合作， 并在轨道车现场进行的工作，如何体现多人合作后产生的结果是软件设计必须考虑的 问题。 2 6 司机年鉴业务分析与建模 虽然司机年鉴和轨道车年检工作在同一时间段进行，但是由于他们的业务特点和 业务实施方式完全不同，所以要独立进行分析。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 2 6 1 司机年鉴业务分析 简单说，司机年鉴就是对司机进行考核鉴定，考核内容是将本局所属的各个段级 单位的需要进行年鉴的轨道车司机组织起来，进行体检，理论考试和实作考试，对合 格的司机进行盖章，准许他们继续驾驶轨道车。 经过分析，司机年鉴信息化的目的是方便上级部门查询各司机历年的年鉴成绩， 能通过系统查询该司机是否有资质担任轨道车司机以及司机查询本人的年鉴成绩。实 现这个过程重点需要考虑的问题是如何系统化年鉴过程，如何适应目前各个局的年鉴 工作方式? 如何保证考试结果的公正公开并能查询? 经过调研，司机年鉴直接由路局管理，但是各路局的年鉴组织方式不一样，有的 是全部集中在一起，有的是将本局所属的所有单位划分属到几个片区，按片区进行组 织考试，有的是分几个批次在不同时间进行考试。 为了系统能适应各个局现有的司机年鉴工作方式，系统业务开展过程可按如图1 3 所示的司机年鉴业务流程图进行。 段局( 公司)年鉴小组 上 硒发布年誉文 ， _ | 段上撤卅机辱绞计划 j 4 制定”j 嚣l t - 鉴汁笺i 硒确定- d 机年豁纠织 1r 段t 掇司机印峪名啦收饿司机穆础数撅 土 i 司机i 黪实施 i 卜缀州机 i ? 鉴络聚 司葙t 4 掺绞i i | 鲑挪 图1 - 3 司机年鉴业务流程图 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 6 2 司机年鉴业务建模 图1 - 4 是简要的司机年鉴业务用例设计图。司机年鉴业务包括的用例有：制定与 发布年鉴计划，参加年鉴人数上报，建立年鉴组织，上报年鉴司机详细名单，录入司 机年鉴成绩、司机年鉴成绩报部等。 奄| | 穴 2 7 维修保养业务建模 图1 4 司机年鉴业务用例图 轨道车实行以检修保养为基础，项目修理和计划性修理相结合的检修制度。 维修保养业务包括：轨道车保养、轨道车维修、探伤与制动校验。 轨道车管理规则对轨道车的维修保养管理有严格的规定，并制定了相应的规 范。轨道车维修保养业务的管理比较复杂，涉及维修经费，维修过程管理，维修验收 等工作，而且各局各段的管理方式更是干差万别，所以业务分析更困难，因此本文在 此只针对轨道车管理部门对轨道车维修保养管理的信息和功能需求，并提供各段轨道 车维修保养数据记录和维修保养信息查询与基本的统计分析功能。该部分业务的用例 图分析结果如下图1 5 所示。实际的轨道车维修保养业务过程管理将作为下一步的系 统开发目标。 图1 - 5 维修保养业务用例图 七丝篓霎吉述竺尝茎竺嚣雾鬈筹篡嚣嚣慧馓篙喾凳嚣 差黧篓凳詈警凳罂凳慧要嚣篙翟j 曩篡戮嚣：黧篱u h 川廿鹏川 析可以概括出轨道车管理信息系统的用户按职能类型划分刀，矢川7 ： 耋燃轴道车管理的部级用户，可进一步分为系统管理员和业务管理员。 应用该系统进行轨道车管理的部级用户，司进一步分力系缆。目琏贝利业刀日牲“。 ：慧淼道车管理工作的组脯可以注册局级用户。 局( 公司) 负责轨道车管理工作的组织者，司以汪册局级用7 。 ：景麟作经局管理负责人注册账户后可使用瓶并根据局管 堋角苎警嚣翼笔i 粪磊篓会纛巍嚣? 三蓑釜霎会鋈篓鬟荔蓑芸篙曩磊爻；誓美曩 理负责人的授权进行相关功能操作。一般是到轨遁军现功执1 3 同但”八州1h 一一 负责本段轨道车管理工作的组织者。 乏二纛燃善您，经段管理负责人注册账户后可使用舭并根据段管 瑚佑量警嚣凳矍i 筹磊篓会量羹毳，! 器量霎会鋈篓薹三夏芸攀曩；鍪裔爻蓄：口羹三 理负责人的授权进行相关功能操作。一般是到轨遁牛现功执1 3 工卜1 盟十笠叫、“。 西南交通大学硕士研究生学位论文第12 页 离线操作和在线操作两种操作形式使用系统。 考虑到系统以后的扩展需要，可增加其他用户角色，角色定义参考后面的授权机 制。 2 9 非功能性需求分析 软件产品的非功能性需求，是指软件产品为满足用户业务需求而必须具有且除功 能需求以外的特性，一般包括系统的性能、可靠性、可维护性、可扩充性和对技术及 业务的适应性等方面的需求 1 1 , 1 2 , 1 4 。软件产品非功能性定义不仅决定产品的质量，还在 很大程度上影响产品的功能需求定义。如果事先缺乏很好的非功能性需求定义，结果 往往是导致软件产品在运行的稳定性、易用性、安全性等方面受到很大的影响，从而 使软件本身的价值大打折扣【7 ，l 。 2 9 1 可用性需求 1 信息展示必须充分。对于流程性的工作，用户在当前操作时，系统应给展示给 用户之前操作过什么，产生什么结果，现在的操作会产生什么结果，以及最终目标是 什么。 2 网络不稳定或使用异常中断的情况，应即时告知用户目前的网络状况以及当前 情况下用户可以进行的操作或者应该采取的措施。 3 当服务器发生意外情况d o w n 机时，备份服务器可以代替工作，因此需要硬件 冗余。 2 9 2 可扩展性需求 一个信息系统的需求总是会变化的，考虑到系统的延续性，开发前，考虑系统应 该具有如下特性的或者条件： 1 系统运用后必须能适应各个局灵活的业务处理流程。各个局在开展本局的业务 工作时，由于工作方式，管理方式不同，因此从流程上讲略有不同，由于调研工作只 在部分路局和站段进行，而没有深入进行到各个单位，所以实际需求和现实需求存在 出入，因此系统不仅能在设计时考虑应对需求的变化，而且在变更需求实现后实时更 新到用户客户端。 2 具备方便的后台管理功能：具备权限管理功能，用户管理和数据监控功能。 3 轨道车管理信息系统隶属工务管理系统，因此要求系统应具有开放的、可扩展 的系统结构，可与其工务管理系统集成，新的功能模块可以被迅速增加或定制出来。 4 有些路局用户较多，而且业务交互较频繁，从长远看该系统的应用将逐渐增多， 系统的性能需求将不断提高，因此可以通过增加机器配置或增加更多的机器能提高性 ；ii占illiii；暑i宣毫jiii；j|jiiji；i；ji=；j目=；_e 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 能和吞吐量。 2 9 3 易用性需求 软件的界面是人与计算机之间的媒介，用户通过软件的界面来与计算机进行信息 交换。因此，软件界面的质量直接关系到软件系统能够使用户准确、高效、轻松、愉 快地操作。 系统调研时，分析到系统界面至少符合以下几个要求： 1 轨道车年检是一项户外工作，系统必须满足可以离线工作的需求。而且，由于 离线操作在现场进行，因此操作时录入数据难免不便，因此要尽量避免用户输入过多 的文字。 2 部分现场工作人员计算机水平较低，计算机操作不熟练，因此系统功能展示必 须直观，更多时候考虑使用一些常用按键完成功能操作。 3 文字描述必须结合实际，容易被用户所理解。一个信息系统整合了该行业的所 有专业术语，而一个新的信息系统更多的术语是从需求分析由软件分析师所命名，这 些命名设计时更多时候包含了软件设计师自己的理解，因此一些描述和提示接近软件 设计师自己的表达，但是这些表达在用户看来并不是很好理解，为了让用户更好地理 解和使用系统，界面上出现的文字必须与用户沟通后才能使用。 4 提供用户一致性的体验。数据在系统中的现实方式最好一致相同。信息的实现 效果一致性程度越高，用户越容易理解特定搜索结果的相关性。这个需求在信息系统 中很常见。 5 必须提供帮助文档。当用户在操作过程中有疑问应该可以通过查询帮助文档进 行解决。主要解决用户当前的任务该如何进行操作以及操作后下一步该怎么操作的疑 问。 2 9 4 数据需求 数据存储容量预测 轨道车辆管理信息系统中存储的数据格式主要是文本或者数字类型，只有少量图 片，没有音频，视频，大文本等格式的数据类型。 根据业务调研中的轨道车管理相关报表内容，估计每台车的基本数据在数据库中 平均占用存储空间为3k b ；平均每台车每年产生的年检记录占用存储空间约为2k b ； 按“轨规 规定，轨道车的在用年限一般不会超过1 3 年( 含超期使用) ；预留出近几 年轨道车及平车数量可能的增长，其总量小于3 万台。 从上述描述得出每年因年检工作增长的数据库记录量为： 2 k b 3 0 0 0 0 - 6 0m b ： 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 以此为据，可做出如下预测： 1 每年每台车的运用，维修记录占用存储空间约为2 0 k b ：( 包括各种维修以及保 养记录) 2 其他数据如人员数据，基础数据变更量较小，可做1 0 0 m b 的估算。 1 3 年后数据库存储的记录总量： 6 0 * 1 3 + 6 0 0 * 1 3 + 3 0 0 0 0 * 0 。0 0 3 + 1 0 0 8 7 7 0m b 同时，需要考虑数据库临时空间的大小，数据库临时空间原则上不大于数据占用 的存储空间，按最大的数据存储量计算为8 7 7 0m b 。 因此，需要预留的数据库存储空间为8 7 7 0 * 2 ( ) 1 7 g b 考虑远期可能的音频、视频、大文本的数据存储需求时，可按5 0 0 g b 预留存储空 间。 数据备份 当服务器端磁盘或系统崩溃而使数据无法使用时，应把由此造成的影响减到最小。 所以存储数据的服务器应该设置备份机制，防止数据丢失，增加数据可用性。 对于数据管理，扩展性，应考虑两方面：可增加数据存储容量；可增加资源可利 用性( 如，处理器和磁盘) 改善性能。 2 10 条件与约束 2 1 0 1 计算机软硬件环境 须利用的硬件环境：利用铁道部现有的工务服务器和各个铁路局现有的p w m i s 服务器。客户端机器尽量使用现有的办公电脑，当然，如果需要可以添置小尺寸笔记 本电脑，用于现场录入数据，从便携性方面远期考虑使用手持设备，目前从技术角度 和成本角度考虑使用小尺寸笔记本电脑现场录入数据是可行。 须满足的软件环境：系统的部署和客户端应用满足目前各个铁路局目前的操作系 统、应用服务器、数据库和客户端的工作要求。目前部和各局现有的服务器( 非生产 类) 主流操作系统是w i n d o w ss e r v e r 2 0 0 3 ，安装的数据库管理系统是o r a c l e9 i ，少 部分安装o r a c l e1 0 9 。客户端大部分安装的是w i n d o w sx p 。系统在选择开发平台时 这些都是需要参考的因素，以免部署时需要耗费较多的时间，人力和物力。 。 2 10 2 网络带宽约束 轨道车辆管理信息系统需部署到铁路专网服务器上，并要求其提供网络支持服务。 分析轨道车辆管理信息系统的业务流程，发现轨道车年检过程以执行非实时性业务为 主，对效率和可忍受等待时间的要求不如实时系统高。 西南交通大学硕士研究生学位论文第15 页 对单个操作流程，网络带宽的需求可作以下考虑：每次流程操作过程的平均数据 下载量不超过5 0 k b ；网络下载5 0 k b 数据的需时数设为2 秒，p 网络包封装效率为 8 0 。以t rd o w n ( 1 ) 表示传输5 0 k b 数据所产生的净荷流量，以b w 用户条件下的实际网络传输数据流量为： t r d o w n ( 1 ) 。5 0 2 = 2 5 k b p s ； b wd o w n ( 1 ) 2t r _ d o w n ( 1 ) 宰8 8 0 = 2 5 0 k b p s ； 对于多用户并发操作条件，按照平均每位用户每小时做3 次流程操作，设平均每 次流程操作需要访问数据库服务器的统计次数为4 0 次，每次访问平均时间以2 秒计， 设用户数为