基于混合架構的地鐵車輛履歷管理系統開發

張巖 方宇 胡定玉

摘 要：隨著地鐵維保技術及運營管理方式的發展，現有地鐵車輛履歷管理中的信息異構、信息缺失等問題愈發凸顯，如何更好地實現地鐵車輛履歷信息的記錄、保存及運用，成為地鐵行業急需解決的問題。本次研究在繼承現有系統基本功能的基礎上，彌補既有系統存在的缺陷，開發出一款全新的地鐵車輛履歷管理系統，以期為更好地進行地鐵車輛的檢修、運用管理和技術分析打下堅實的基礎。

關鍵詞：混合架構;地鐵;車輛履歷管理;系統開發

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

0 引 言

地鐵車輛履歷包含了大量、復雜的基礎信息，其中記錄了地鐵車輛及重要零部件從購買、組裝、運用、檢修到退役報廢全過程重要數據及技術狀態[1]，是地鐵車輛檢修、運用管理和技術分析的重要基礎與依據。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，地鐵車輛履歷管理系統具有數據量大、冗余度高等特點，這就要求地鐵車輛履歷管理系統能夠更規范合理地記錄、保存、運用車輛信息，避免出現車輛信息不完善、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技術不成熟、操作規范不清晰、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，產生了信息異構、信息無法形成閉環、信息利用率不高等問題。隨著地鐵檢測、管理、維修、評估等技術的迅猛發展和地鐵運營規模的不斷擴大，這些問題愈發凸顯，成為地鐵行業發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，本文開發出一款滿足實際需求的地鐵車輛履歷管理系統。對此擬做研究論述如下。

1 現有系統的不足

1.1 履歷系統的信息孤島及信息異構

地鐵最初的規劃建設基本以線路為單位，各線路通過綜合管理中心實現線路的監控和管理[3]，各線路自成體系，也各有其獨特的管理方式。同時，地鐵建設是階段性的，不同階段的建設廠商不同、設備廠家不同、建設技術不同、建設經費和負責人也各不相同[4]。而這兩方面影響因素使得系統之間、線路之間存在大量異構的履歷信息，這些信息難以共通公用，不能融合[5]，加大了系統之間、線路之間信息共享的難度，并由此產生了線路間的信息孤島與信息異構問題[6]，這不利于履歷信息的存儲及應用。

1.2 履歷信息無法形成閉環

由于現有履歷管理系統的不完善，外加人為因素的影響，現有履歷信息存在信息不完全、不準確、無法形成信息閉環的問題，履歷信息的不完善，將對地鐵車輛檢修、運用管理和技術分析產生不利影響。

1.3 履歷信息利用率不高

綜合前述兩點履歷系統的不足，工作人員無法簡單高效地存儲、整理、使用履歷信息，嚴重浪費系統中存儲的大量的履歷信息，不利于地鐵的車輛檢修、運用管理和技術分析。

1.4 現有系統架構存在其局限性

現有的履歷管理系統由于建設時技術的局限性，大多采用客戶機/服務器架構（C/S架構）。這種C/S架構的系統雖然滿足了地鐵行業的大部分工作需求，但仍有可擴展性不強、缺乏一定的遠程訪問功能、維護成本高、升級任務繁雜、客戶端操作系統兼容性差等問題[7]。

2 系統設計方案

針對現有系統存在的問題，本系統開發中采取了一定的設計方案，可對其闡釋分述如下。

（1）明確了數據管理所用的系統，規范了數據處理和存儲的方式，從而設計出一種合理的、通用的，能滿足各個系統、各條線路需求的車輛履歷管理機制，實現履歷信息的“書同文、車同軌”。解決了現有系統中信息異構的缺陷，達到了科學高效地存儲使用履歷信息的目的，從而適應了當下地鐵正由線性管理向網狀管理過渡的特征發展趨勢，而且同時還滿足了時代進步對地鐵建設提出的新要求。

（2）設計了合理的序列號生成機制，完善了現有的序列號管理功能[8]，從而更好地實現采購、安裝、故障、更換等信息的跟蹤管理，解決了現有系統中履歷信息無法形成閉環的缺陷，為地鐵運維企業的設備采購、故障管理、修程制定等打下堅實的數據基礎。

（3）設置了統計分析和趨勢分析兩大模塊，進行有針對性的數據統計分析，深度挖掘，使相關信息一目了然，解決了現有系統中履歷信息利用率不高的缺陷，為地鐵的車輛檢修、運用管理和技術分析打下堅實的基礎。

（4）采用了混合架構。該架構既有C/S架構安全性高、信息資源共享與交互性好等特點[9]，也有B/S架構維護和升級方式簡單、可擴展性好、兼容性強等特點[10]，解決了現有系統中在系統架構設計上存在著不足的缺陷，能夠在保證信息安全的同時，降低維護成本，彌補現有系統由于其架構不完備而帶來的局限性。

3 系統設計

3.1 數據庫設計

數據庫設計就是在特定應用環境中，構造出合理的數據庫邏輯模式及物理結構，以此創建數據庫及應用系統，確保其能有效地保存、管理數據，滿足不同用戶的需求[11]。本系統采用了具有存儲高效、操作方便、安全可靠、功能齊全等優點的SQL Server數據庫[12]，為了使設計的數據庫滿足節省數據的存儲空間、保證數據的完整性、方便應用系統的開發等要求[13]，本系統在對履歷信息存儲及使用的相關工作流程和系統所需功能分析的基礎上，進行了有針對性的數據庫設計。這里，將給出探討詳述如下。

（1）概念結構設計。數據庫概念結構設計是設計數據庫的第一步。通過分析地鐵車輛履歷管理系統中參與及處理的對象，梳理統計各對象應當具備的屬性信息，同時確認各對象間的關系，構建其概念模型，從而設計出整車、零部件采購E-R圖如圖1所示。相應地，也得到了維修更換E-R圖如圖2所示。

（2）邏輯結構設計。在概念結構設計后，即需展開數據庫邏輯結構設計。這是由概念模型向具體的數據模型轉化的過程，即按照概念結構建立的E-R圖，將其轉換成管理系統所支持的邏輯模型。邏輯結構設計的過程主要分為3個步驟[14]，研究內容詳見如下。

① 地鐵車輛履歷管理系統概念模型的初步轉換， 將管理系統的整車、零部件采購E-R圖和維修更換E-R圖轉換為一般的關系模型，設計出供應商信息表（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 繼續轉換地鐵車輛履歷管理系統的關系模型， 使其成為SQL Server數據庫管理系統支持的數據模型。

③ 優化地鐵車輛履歷管理系統的數據模型，使其能夠更加高效地存儲管理車輛信息。

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

3.2 系統功能模塊設計

地鐵車輛履歷管理系統主要由基礎信息管理、信息錄入及查詢、統計分析、趨勢分析、系統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。本文研發得到的地鐵車輛履歷管理系統的功能模塊設計結構則如圖3所示。對其中涉及的各主題開發模塊的設計功能可做剖析闡述如下。

（1）基礎信息管理模塊。是地鐵車輛履歷管理系統的基礎部分，該模塊管理系統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的基礎信息，在后續的信息錄入及查詢、統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，前四個模塊各自獨立、又相互關聯，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行記錄，實現履歷信息的閉環管理。同時，針對有獨特特征的履歷信息，可定制設計一個功能模塊進行管理，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備。

（3）統計分析模塊。主要由故障統計、使用壽命統計和費用統計這三個子模塊構成。通過分析信息錄入及查詢功能模塊中記錄的信息，根據指定的查詢條件，查詢出相應信息并進行統計分析，通過比對，找出故障類型占比、高發故障類型、高磨耗零部件種類等信息，為地鐵車輛檢修、運用管理提供數據支撐。同時，也可結合費用信息，尋求各零部件性價比最高的供應商，為地鐵的運營維修降低成本。

（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的趨勢分析模塊。本功能模塊重點用于分析部分零部件的磨耗趨勢，并形成相應的磨耗趨勢圖，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行性能提供更為清晰的判別依據。

（5）系統管理模塊。系統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、授權信息等基本信息，能進行用戶分類、用戶授權等操作，并且配有數據備份功能，以便做到安全、快捷的車輛數據備份。系統通過該功能模塊確認登錄用戶的身份，并根據其角色及授權信息提供相應的功能和信息，是地鐵車輛履歷管理系統安全性和可靠性的有效保障。

綜合上述步驟，設計出一款具有履歷信息存儲、數據統計分析、重點零部件監控等功能的地鐵車輛履歷管理系統，從而更好地實現地鐵車輛履歷信息的精細化管理[16]。

4 系統開發與測試

參照前文設計的地鐵車輛履歷管理系統框架，基于混合架構和ASP.Net編程框架，采用JavaScript、HTML和SQL Server等技術，進行管理系統的開發，并通過仿真測試來驗證其性能。

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

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，從而實現列車及重要零部件的序列號跟蹤及管理功能，實現地鐵車輛履歷信息的精細化管理。

4.2 統計分析模塊

以故障統計功能為例，操作界面如圖5所示。輸入查詢條件，如零部件類型、時間區間等信息，即可查詢出所需的信息并詳細展示，點擊查看圖片，即可生成對應的統計圖，使查詢結果一目了然。

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、時間區間等信息，即可查詢出對應輪對的各項數據，點擊查看圖表，即可生成對應的磨耗趨勢圖，為工作人員做決策提供有效的數據支撐。

通過上述系統測試可知，地鐵車輛履歷管理系統的性能得到了驗證，并在繼承現有系統的基本功能的基礎上，彌補了既有系統存在的缺陷，為更好地進行地鐵車輛的檢修、運用管理和技術分析做出了有益的嘗試。

5 結束語

地鐵車輛履歷管理系統應用于地鐵車輛的履歷信息管理，在地鐵運維體系中占據著不可或缺的重要地位。本文在現有履歷系統的基礎上，分析其需求，彌補其不足，完善其功能，采用混合架構、SQL Server等技術，開發了包含基礎信息管理、信息錄入及查詢、統計分析、趨勢分析和系統管理這五大功能模塊在內的地鐵車輛履歷管理系統，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、運用管理和技術分析提供堅實的基礎，為智慧城市、智慧地鐵的建設進行了成功探索，積累了寶貴經驗。

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