【畢業(yè)學(xué)位論文】(Word原稿)列車信息管理系統(tǒng)功設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-軟件工程

摘 要 I 摘 要 隨著我國鐵路事業(yè)和城市軌道交通事業(yè)的高速發(fā)展，高速、高效成為列車運(yùn)行的目標(biāo) 。 而列車在高速運(yùn)行 和頻繁使用的 過程中必然會(huì)容易發(fā)生故障， 所以如何能夠快速檢測到故障、幫助司機(jī)和維護(hù)人員快速解決故障， 列車信息管理系統(tǒng)就是在這樣的背景下應(yīng)運(yùn)而生 。列車信息管理系統(tǒng)可以說是列車的大腦，依靠它完成指令的發(fā)送和故障的發(fā)現(xiàn)， 成為了保障列車安全運(yùn)行與維護(hù)過程中重要的工具。 本文采用了 C/S 技術(shù)架構(gòu)，選 用了 微軟公司的 010 作為開發(fā)工具進(jìn)行開發(fā) ，后臺(tái)數(shù)據(jù)庫 為 統(tǒng) 程序 采用 C#語言來完成編寫。 本文通過對 列車 信息管理系統(tǒng)功能 詳細(xì) 的分析，描述了系統(tǒng)功能性需求、功能性需求分析、非功能性需求 ， 闡述了系統(tǒng)目 標(biāo)、建設(shè)原則、軟件支撐環(huán)境以及系統(tǒng)的概要設(shè)計(jì)和主要功能劃分，并 有相關(guān)圖例。本文還介紹了 信息 管理系統(tǒng)各個(gè)功能模塊設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)以及各表間的邏輯關(guān)系， 給出了幾個(gè)主要模塊功能的實(shí)現(xiàn)流程圖、軟件實(shí)現(xiàn)界面、部分核心代碼，并對最終的軟件系統(tǒng)進(jìn)行了測試。 最后， 本文總結(jié)了系統(tǒng)的運(yùn)行狀況 ，指出系統(tǒng)存在的不足 之處， 并提出改 進(jìn)意見，還展望了該系統(tǒng)的應(yīng)用前景，為該系統(tǒng)以后 的發(fā)展提供了有益的參考。 關(guān)鍵詞： 列車 信息 ； 故障維護(hù)； 數(shù)據(jù)庫； 信息 管理系統(tǒng) I s is in of be to so to to to is to as in be to be on it to an to , s 010 as # to In of in of of of on of of to of of 目錄 目錄 摘 要 . I . 1 章 緒 論 . 1 文背景 . 1 車信息管理系統(tǒng)研究現(xiàn)狀 . 2 統(tǒng)研究的內(nèi)容和目的 . 3 文的結(jié)構(gòu)安排 . 4 第 2 章 列車信息管理系統(tǒng)的需求分析 . 5 系統(tǒng)概述 . 5 系統(tǒng)功能性需求 . 7 需求分析概述 . 7 系統(tǒng)性能需求 . 8 系統(tǒng)功能分析 . 9 非功能性需求 . 15 實(shí)用性 . 15 安全性 . 15 可維護(hù)性 . 15 可靠性 . 15 第 3 章 列車信息管理系統(tǒng)的總體 設(shè)計(jì) . 16 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 16 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì) . 18 運(yùn)行模塊設(shè)計(jì) . 19 公共顯示模塊設(shè)計(jì) . 20 空調(diào)模塊設(shè)計(jì) . 21 故障履歷模塊設(shè)計(jì) . 23 維修菜單模塊設(shè)計(jì) . 24 目錄 維護(hù)終端模塊設(shè)計(jì) . 26 第 4 章 列車信息管理系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) . 30 數(shù)據(jù)庫基本理論 . 30 據(jù)庫設(shè)計(jì)原則 . 30 據(jù)庫設(shè)計(jì)階段 . 31 概念模型設(shè)計(jì) . 32 物理模型設(shè)計(jì) . 34 第 5 章 列車信息管理 系統(tǒng)的功能詳細(xì)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 39 系統(tǒng)的開發(fā)平臺(tái) . 39 系統(tǒng)功能模塊的實(shí)現(xiàn) . 39 登陸模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 39 運(yùn)行模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) . 40 公共顯示模塊的實(shí)現(xiàn) . 51 空調(diào)模塊的實(shí)現(xiàn) . 52 故障履歷模塊的實(shí)現(xiàn) . 54 維修菜單模塊的實(shí)現(xiàn) . 56 維護(hù)終端模塊的實(shí)現(xiàn) . 58 第 6 章 總結(jié)與展望 . 60 總結(jié) . 60 展望 . 61 第 1 章 緒 論 1 第 1 章 緒 論 文背景 自從 1825 年世界上第一條鐵路在英國誕生以來，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，現(xiàn)如今鐵路運(yùn)輸已經(jīng)成為了人類最主要的交通運(yùn)輸方式之一，為人類的出行提供了許多方便，同時(shí)也拉動(dòng)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。我國人口眾多、地大物博，運(yùn)輸壓力大，所以鐵路運(yùn)輸顯得尤為重要，決定著我國國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截止 2013 年 4 月我國鐵路總里程達(dá)到約 10 萬公里，位居世界第二，其中高鐵運(yùn)營里程達(dá)到 9300 多公里，位居世界第一，我國現(xiàn)有鐵路路網(wǎng)長度居世界前列，但鐵路路網(wǎng)密 度和人均鐵路長度等指標(biāo)，在世界 130 多個(gè)用于鐵路的國家和地區(qū)中居于靠后的位置 【 1】 。 在人類鐵路發(fā)展的這一百多年的歷史中，人們在追求鐵路路線建設(shè)密度的同時(shí)，也在提高每條線路的運(yùn)輸效率，所以列車從最初的蒸汽機(jī)式，到如今的全電氣化，列車的速度也有了大幅度的提升，到 2007 年 4 月，法國高速鐵路的試驗(yàn)速度到底驚人的 h【 2】 。在我國，鐵路路網(wǎng)的建設(shè)長期落后與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，近幾年來，國家一直致力于大力發(fā)展鐵路建設(shè)，尤其是在高速鐵路和城市軌道交通方面，政府給予了大力支持，拉到了我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。 隨著 人們對列車速度的不斷追求，列車速度越來越快，同時(shí)又為了滿足日益增長的運(yùn)輸需求，列車在軌道上運(yùn)行的間距也變得越來越短，對列車運(yùn)行的精確度要求也越來越高。 2007 年 4 月 18 日我國鐵路進(jìn)行了第六次大提速，而今幾年高速鐵路和動(dòng)車組的發(fā)展也是越來約快，這都體現(xiàn)了我國列車對高速度的追求，而與此同時(shí)在城市交通的發(fā)展過程中，地鐵、輕軌正逐步取代傳統(tǒng)的公交系統(tǒng)，地鐵與輕軌追求速度的同時(shí)，其短間距是它們的另外一大特色。所以高速度、高精度、短間距成為了目前列車運(yùn)行所追求的新目標(biāo)，在這種情況下，僅憑司機(jī)的目測駕駛早已無法完成任務(wù)。 列車信息管理系統(tǒng) （ 3就相當(dāng)于列車的大腦，能時(shí)刻顯示列車運(yùn)行狀態(tài)、及時(shí)反應(yīng)列車運(yùn)行數(shù)據(jù)，列車哪兒出現(xiàn)了故障，也會(huì)及時(shí)顯示出來并記錄下故障數(shù)據(jù)，這就能為司機(jī)提供操作指示，降低列車操作難度、簡化列車故障排查?？傊?，這個(gè)系統(tǒng)為列車實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、短間距運(yùn)行提供了保障。 第 1 章 緒 論 2 車信息管理系統(tǒng) 研究現(xiàn)狀 列車信息管理系統(tǒng)（ 的發(fā)展是伴隨著列車通信網(wǎng)絡(luò)和列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的發(fā)展而發(fā)展的。為了實(shí)現(xiàn)列車中分散于各車輛中設(shè)備的協(xié)調(diào)工作，列車通信 網(wǎng)絡(luò)在初期串行通信總線的基礎(chǔ)上逐步發(fā)展起來，它能夠?qū)崿F(xiàn)整列車中所有設(shè)備的信息共享、協(xié)調(diào)工作，以及故障的遠(yuǎn)程診斷和維護(hù)，為旅客提供信息服務(wù)等功能 4。 世界上各個(gè)國家鐵道機(jī)車車輛在各自的發(fā)展過程中使用了不同的列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。目前使用廣泛的列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)有符合 準(zhǔn)的 絡(luò)、符合 準(zhǔn)的列車通信網(wǎng)絡(luò) 5，以及其他工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)等等。下面簡單介紹一下 發(fā)展歷史。 1988 年，受國際電工委員會(huì)（ 9 技術(shù)委員會(huì)（ 委托，來自20 多個(gè)國家以及 際鐵路聯(lián)盟）的代表組成的第 22 個(gè)工作組（ 共同為鐵路設(shè)備的數(shù)據(jù)通信制訂一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn) 6。 1999 年 6 月，經(jīng)長達(dá) 11 年的工作， 在 司的 及西門子公司的 意大利的 運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上制訂的列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 式成為國際標(biāo)準(zhǔn)。我國在 2002 年頒布的鐵道部標(biāo)準(zhǔn) 30252002 也將其正式確認(rèn)為列車通信網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn) 20。 各國的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)都?xì)v經(jīng)了一個(gè)漫長的發(fā)展歷程。步入 20 世紀(jì) 90年代后 ,許多個(gè)國家根據(jù)本國國情需要和自身技術(shù)實(shí)力研發(fā) 了具有自己特色的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)。其中比較有代表性的包括：法國的 U/T 系統(tǒng)、德國的 統(tǒng)、日本新干線的 統(tǒng) 8。這些列車運(yùn)行控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)自動(dòng)地監(jiān)督列車運(yùn)行速度，防止人為誤操作造成險(xiǎn)性事故，確保了列車的高速安全運(yùn)行。這些系統(tǒng)都有各自的優(yōu)點(diǎn)，并且被借鑒運(yùn)用在其他許多國家的機(jī)車車輛上。我國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的數(shù)字化研究始于上個(gè)世紀(jì) 90 年代，針對我國鐵路不同速度列車共線運(yùn)營、客貨混跑、需要滿足高密度、大重量的運(yùn)輸需求等一系列特殊條件。我國從 1995 年對列車運(yùn)行控制系統(tǒng)進(jìn)行了大規(guī)模地推廣和應(yīng)用，并于2004 年確立了我國列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的體系框架：將列車運(yùn)行控制系統(tǒng)分為9五個(gè)不同的等級(jí)。這五個(gè)等級(jí)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)用于滿足我國不同線路的要求，它們都具有安全防護(hù)、人機(jī)界面操作、自行檢測以及可靠性和安全性的功能。 第 1 章 緒 論 3 統(tǒng)研究的內(nèi)容和目的 目前我國正在大量使用的一些列車信息管理系統(tǒng)存在的不足，本文主要是 針對這些不足之處對系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)和技術(shù)升級(jí)。本課題主要側(cè)重列車運(yùn)行信息監(jiān)控和管理的研究與設(shè)計(jì) ,包括信息管理平臺(tái)和重要車載數(shù)據(jù)的研究與設(shè)計(jì) ,具體的研究內(nèi)容包括以下幾點(diǎn) : （ 1）列車信 息管理系統(tǒng)人機(jī)接口裝置的界面設(shè)計(jì) 研究了列車運(yùn)行中的信息管理的需求 ,根據(jù)具體需要實(shí)現(xiàn)了人機(jī)接口設(shè)備的硬件設(shè)計(jì)、操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。從而達(dá)到 美化操作界面，使界面能夠及時(shí)反映出故障，減少司機(jī)誤操作的可能性，操作更加簡單方便。 （ 2）車載數(shù)據(jù)的管理設(shè)計(jì) 研究了列車運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)的特點(diǎn) ,根據(jù)數(shù)據(jù)運(yùn)行時(shí)的特點(diǎn)設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、在線更新和維護(hù)的方法。從而 使列車數(shù)據(jù)管理專業(yè)性更加強(qiáng)，分類更加細(xì)化，使各類數(shù)據(jù)能夠被分類下載，方便技術(shù)分析時(shí)對數(shù)據(jù)的下載。 列車信息管理系統(tǒng)的可靠性和安全性是列車安全運(yùn)行的重要保障，而其可靠 性和安全性的提高，最主要是信息的正確傳達(dá)和及時(shí)傳達(dá)，在達(dá)到這兩點(diǎn)的前提下，還要提高其可操作性，通過人為操作能夠及時(shí)消除或者減少故障對列車安全運(yùn)行的影響，從而使列車安全到達(dá)目的地。另外，系統(tǒng)記錄的運(yùn)行數(shù)據(jù)也是我們用來分析列車故障原因的最重要依據(jù)，但是哪些數(shù)據(jù)是需要記錄的，哪些數(shù)據(jù)是我們經(jīng)常需要使用，各種不同的數(shù)據(jù)其使用頻率和重要程度有所不同，所以需要我們的系統(tǒng)需要根據(jù)這些異同點(diǎn)來設(shè)計(jì)。我們的系統(tǒng)可以根據(jù)要求對不同種類的數(shù)據(jù)實(shí)行跟蹤，增強(qiáng)數(shù)據(jù)跟蹤的靈活性和安全性。系統(tǒng)的最終設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)以下幾個(gè)目的： （ 1）操作 界面的分類：根據(jù)司機(jī)跟維修人員的不同需要將界面分為兩個(gè)板塊 司機(jī)模式和維修模式，其中維修模式需要輸入密碼才能進(jìn)入，這樣就能防止司機(jī)在運(yùn)行過程中人為誤操作引起故障或者是影響運(yùn)營服務(wù)質(zhì)量的事件。 （ 2）故障出現(xiàn)時(shí)操作界面彈出故障代碼功能。故障彈出功能可以及時(shí)提醒司機(jī)，讓司機(jī)及時(shí)做出反應(yīng)并發(fā)出指令，達(dá)到及時(shí)對故障進(jìn)行處理，保障安全運(yùn)行的目的。 （ 3）操作界面上的幫助功能：因?yàn)椴僮鹘缑嫔习膬?nèi)容很多，操作人員有時(shí)候會(huì)忘記上面某種顏色或者某個(gè)符號(hào)所代表的意思，所以設(shè)置一個(gè)幫助功第 1 章 緒 論 4 能可以給操作人員提供具體的解釋，這 為操作人員能發(fā)出正確指令提供了保障。 （ 4）操作界面上數(shù)據(jù)顯示功能：在操作界面上安裝數(shù)據(jù)顯示功能是為了技術(shù)人員的故障分析需求，有時(shí)候一些故障需要一邊模擬操作一邊觀察數(shù)據(jù)變化達(dá)到故障排查的目的，比如在列車不同制動(dòng)級(jí)別和牽引級(jí)別時(shí)，顯示不同數(shù)據(jù)。 （ 5）數(shù)據(jù)管理的分類：分為系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)和故障跟蹤數(shù)據(jù)記錄，方便維護(hù)人員根據(jù)不同需要下載。 （ 6）數(shù)據(jù)種類設(shè)置“增加”功能：列車在長期的運(yùn)行過程中，可能會(huì)出現(xiàn)很多不可預(yù)期的問題，從而導(dǎo)致原本的一些數(shù)據(jù)記錄不能滿足維護(hù)需要，所以增加一個(gè)數(shù)據(jù)種類的“增加”功能，可以靈活滿足 列車的維護(hù)維修要求。 文的結(jié)構(gòu)安排 第一章 緒論。本章主要介紹了論文的研究背景及、發(fā)展現(xiàn)狀，本論文的 研究內(nèi)容、目的以及主要研究范圍，最后介紹了論文的組織結(jié)構(gòu)安排。 第二章 列車信息管理系統(tǒng)的 需求分析。通過對列車信息管理系統(tǒng)的功能分析，描述了系統(tǒng)功能性需求、功能性需求分析、非功能性需求，介紹了系統(tǒng)使用技術(shù)、系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)和工具。根據(jù)與客戶的實(shí)際接觸，把該系統(tǒng)分為多個(gè)功能模塊分別進(jìn)行開發(fā)。 第三章 列車信息管理系統(tǒng)的 系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。本章主要對列車信息管理 系統(tǒng)的人機(jī)接口模塊 的功能進(jìn)行了分析，并且根據(jù)實(shí)際 需求和 設(shè)計(jì)目的，對幾個(gè)重點(diǎn)功能進(jìn)行了重要分析和介紹 。 第四章 列車信息管理系統(tǒng)的 數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì) 。 主要介紹了系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)庫庫表的詳細(xì)物理設(shè)計(jì)，以及各表間的邏輯關(guān)系等。為了加深對數(shù)據(jù)庫表見邏輯關(guān)系的了解，通過 可以方便的進(jìn)行查看。 第五章： 列車信息管理系統(tǒng) 實(shí)現(xiàn)。主要介紹了系統(tǒng)幾個(gè)主要模塊功能實(shí)現(xiàn)的軟件界面、以及部分核心代碼。根據(jù)前期的設(shè)計(jì)，該章講述了系統(tǒng)如何進(jìn)入界面、實(shí)現(xiàn)邏輯、相關(guān)界面的設(shè)計(jì)工作。 第六章： 列車信息管理系統(tǒng)的 測試。驗(yàn)證軟件系統(tǒng)的正確性和性能等能否達(dá)到設(shè)計(jì)所想要的功能。從系統(tǒng)穩(wěn)定性和安全性等 方面考慮，進(jìn)行了比較系統(tǒng)的測試工作。 第七章：總結(jié)與展望?；仡櫿麄€(gè)論文的特點(diǎn)，總結(jié)了研究成果，指出 存在的問題以及對本課題的展望。第 2 章 需求分析 5 第 2 章 列車信息管理系統(tǒng)的 需求分析 系統(tǒng) 需求分析是軟件系統(tǒng)研發(fā)過程中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 需求分析 是一個(gè)軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)的方向標(biāo)，影響這個(gè)系統(tǒng)開發(fā)后能否發(fā)揮出足夠多的價(jià)值，也是這個(gè)系統(tǒng)能否最終取得成功的重要因素之一，一個(gè)失敗的系統(tǒng)，多數(shù)是因?yàn)樵谙到y(tǒng)需求分析過程中對用戶的需求了解不夠，分析不徹底造成的 10。系統(tǒng)軟件分析的主要任務(wù)是：首先了解用戶現(xiàn)階段管理現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)處理流程，然后通過充分的實(shí)地考察調(diào)研，通過對項(xiàng)目的可行性分析、詳細(xì)調(diào)研和系統(tǒng)化分析來確定用戶的實(shí)際需求，最終來確定系統(tǒng)的功能模塊劃分等。 列車信息管理系統(tǒng)是一個(gè)具有龐大而且比較成熟的系統(tǒng)，已經(jīng)長時(shí)間在列車上運(yùn)用了， 通過對各大地鐵車輛段和各大鐵路公司機(jī)務(wù)段的訪談?wù){(diào)查和對其列車信息管理模式的實(shí)地調(diào)查，獲取多個(gè)列車信息管理的相關(guān)信息，然后認(rèn)真總結(jié)出目前該系統(tǒng)在列車上運(yùn)用上存在的一些不足之處，如人機(jī)接口操作界面復(fù)雜、數(shù)據(jù)記錄管理死板不夠?qū)嵱玫惹闆r，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最終目的就是優(yōu)化人機(jī)操作界面，使操作更加簡單方便，從而降低對操作人員的 素質(zhì)要求，還有就是改進(jìn)數(shù)據(jù)管理，使其更加實(shí)用、更加靈活。 系統(tǒng)概述 隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的日益進(jìn)步，加之計(jì)算機(jī)反應(yīng)快速、操作簡單、效率極高等許多優(yōu)點(diǎn)，慢慢的計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用在了各行各業(yè)中。在我國，鐵路行業(yè)一直是國民經(jīng)濟(jì)的命脈，也是國家一直以來大力扶持的發(fā)展項(xiàng)目，尤其近幾年國家對高速鐵路和城市軌道交通行業(yè)的大力扶持，進(jìn)一步加快了鐵路行業(yè)的前進(jìn)步伐 11。受列車運(yùn)行速度越來越快，運(yùn)行環(huán)境變化快、差異大、整體環(huán)境惡劣等一系列因素的影響，這就要求我們對列車的控制更加快速、高效、準(zhǔn)確，所以在列 車上加入計(jì)算機(jī)技術(shù)，使其信息化是解決這個(gè)問題的最好方式。 列車信息管理系統(tǒng)是列車實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)信息化管理的重要標(biāo)志 【 12】 。該系統(tǒng)功能強(qiáng)大，不僅能時(shí)刻監(jiān)測列車運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)反饋列車故障問題，還能自動(dòng)測試列車性能，在不用開動(dòng)的情況下實(shí)現(xiàn)故障診斷，簡而言之列車信息管理系統(tǒng)第 2 章 需求分析 6 就相當(dāng)于列車的大腦。所以，這個(gè)系統(tǒng)對整個(gè)列車而且極其重要，它所反饋出來的信息是指導(dǎo)司機(jī)人員操作的直接依據(jù)，它所記錄的數(shù)據(jù)是維護(hù)人員對列車進(jìn)行故障判斷和處理的重要依據(jù)。 現(xiàn)如今列車上的很多執(zhí)行機(jī)構(gòu)和傳感器進(jìn)行了數(shù)字化改造 ,列車內(nèi)部也建立了局域通信網(wǎng)絡(luò) ，這樣就能保證列車的各個(gè)列車的許多重要零部件都在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的監(jiān)控下工作，一旦出現(xiàn)任何問題就能及時(shí)得到反饋，使列車在運(yùn)行過程獲得了及時(shí)的、豐富的行車信息。列車信息管理系統(tǒng)是建立在成熟的計(jì)算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的基礎(chǔ)上誕生的，用于保障列車的安全運(yùn)行。列車信息管理系統(tǒng)主要包括中央控制裝置（ 近端裝置（ 顯示裝置、顯示控制器、事件記錄儀和 讀寫器這幾個(gè)部分。其中 中央控制裝置（ 近端裝置（ 列車信息管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)建立的重要組成部件，是列車各類信息的傳達(dá)與處理中心 【 13】 ；而顯示裝置主要是司機(jī)室 的的顯示屏幕，是負(fù)責(zé)傳達(dá)列車信息的界面，為司機(jī)能夠及時(shí)提供各類列車信息，從來能進(jìn)一步指導(dǎo)司機(jī)操作；顯示控制器也是一個(gè)顯示屏幕，只不過它是可以觸控的，司機(jī)可以通過它來發(fā)出各類指令；事件記錄儀記錄重要功能的各種操作，如緊急制動(dòng)（列車操作員通過緊急停止按鈕或緊急開關(guān)施加）、緊急車門操作等；各駕駛室中裝有 讀寫器，以便通過 儲(chǔ)卡從 /向 下載 /上傳數(shù)據(jù)。如圖 示為整個(gè)列車信息管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 【 14】 。 圖 車信息管理系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 一個(gè)好的列車信息管理系統(tǒng)不僅僅是要求功能強(qiáng)大， 還要求它能簡單方便的操作、能靈活多變的使用，更重要的是能減少對操作人員的本身素質(zhì)要求。 第 2 章 需求分析 7 本文以 術(shù)為開發(fā)基礎(chǔ)，充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，選用 010開發(fā)平臺(tái)下的 C#語言進(jìn)行開發(fā)，并采用 005 數(shù)據(jù)庫技術(shù)來實(shí)現(xiàn)列車信息管理。通過對列車信息管理系統(tǒng)功能的分析，對該系統(tǒng)的功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要分為司機(jī)，維護(hù)人員，管理人員等子模塊，從而實(shí)現(xiàn)對列車信息的綜合管理。 系統(tǒng)功能性需求 根據(jù)訪談?wù){(diào)查期間各方操作人員建議，和專業(yè)人員的指導(dǎo)，以及自己的認(rèn)真總結(jié) ，結(jié)合先階段個(gè)各種不同的信息管理系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)，開發(fā)設(shè)計(jì)出新的一套列車信息管理系統(tǒng)，用于列車信息管理與維護(hù)，使用該系統(tǒng)可以降低對操作人員本身的素質(zhì)要求，操作更加簡單方便，系統(tǒng)的靈活性也很強(qiáng)，可以更加操作人員需要添加與刪改一些數(shù)據(jù)的保存項(xiàng)目。 需求分析概述 通過對 各大地鐵車輛段和各大鐵路公司機(jī)務(wù)段的 調(diào)查分析，結(jié)合系統(tǒng)開發(fā)目標(biāo)的要求，該系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能需求： （ 1） 監(jiān)視功能：該系統(tǒng)的監(jiān)視功能主要是體現(xiàn)在兩大方面：一個(gè)是監(jiān)視和顯示各個(gè)設(shè)備的情況， 實(shí)時(shí)顯示與 行傳輸?shù)脑O(shè)備運(yùn)行情況以及火災(zāi)報(bào)警裝置的 啟動(dòng)情況，這個(gè)功能就要體現(xiàn)在顯示控制器和顯示裝置上面，監(jiān)視對象包括客室門是否關(guān)閉、 變壓變頻 (變器和靜逆變器（ 否啟動(dòng)等等許多方面，監(jiān)視方式主要通過不同符號(hào)和不同顏色來表現(xiàn)，這在本文接下來的人機(jī)界面設(shè)計(jì)里面有更加具體的介紹；另外一個(gè)是監(jiān)視列車運(yùn)行的數(shù)據(jù)和司機(jī)操作記錄，這個(gè)功能主要是體現(xiàn)事件記錄儀里面對司機(jī)操作的記錄、中央控制器中 列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的記錄以及其他記錄，這種監(jiān)視主要是用數(shù)據(jù)來實(shí)現(xiàn)的。 （ 2）控制功能：列車在運(yùn)行過程中，不僅能通過該系統(tǒng)獲取列車運(yùn)行信息，也同時(shí)具備一些控制功能， 其控制主要是對空調(diào)和乘客信息顯示裝置的控制：一，控制空調(diào)，通過 制作空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)指令，從系統(tǒng)操作界面以車廂為單位設(shè)定空調(diào)溫度與空調(diào)模式的功能；二，控制乘客信息顯示裝置，該功能主要是當(dāng)列車第 2 章 需求分析 8 內(nèi)發(fā)生火災(zāi)等異常情況時(shí)，利用系統(tǒng)的緊急廣播頁面向所有乘客傳達(dá)該信息，在列車自動(dòng)防護(hù)裝置故障時(shí)，系統(tǒng)能代替列車自動(dòng)防護(hù)裝置向乘客信息顯示裝置發(fā)送車站信息，從而達(dá)到乘客信息顯示裝置可以將車站信息用于廣播的目的。 （ 3）測試功能：系統(tǒng)的測試功能主要是用來在列車不運(yùn)行的情況下檢查列車的性能，從而方便維護(hù)人員對列車的維護(hù)和檢修，其測試主要包 括三個(gè)方面：一，車載測試功能，主要是車上主逆變器（ 輔助逆變器 (電子本地控制單元 (車上運(yùn)行的部件自行測試功能，測試結(jié)果由設(shè)備判斷得出結(jié)果，司機(jī)和維護(hù)人員可以直接根據(jù)結(jié)果判斷設(shè)備是否符合上線運(yùn)行條件；二，試運(yùn)行功能，這個(gè)功能主要是列車在正式投入運(yùn)營之前， 通過實(shí)際行駛列車來測量車輛性能的測試，技術(shù)人員通過列車在行駛過程中的，對列車的運(yùn)行數(shù)據(jù)來判斷列車是否能達(dá)到上正線運(yùn)營的標(biāo)準(zhǔn)；三，測試功能，主要是對乘客信息顯示功能的測試，還可以在靜止情況下通過輸入速度可以模擬行駛狀態(tài)。 （ 4）安 全與保密：為了使不同的操作人員能夠各盡所職、互補(bǔ)干擾，該系統(tǒng)通過設(shè)定用戶的使用權(quán)限來達(dá)到這個(gè)目的，從而實(shí)習(xí)安全操作、安全維護(hù)、安全管理的目的。該系統(tǒng)對不同權(quán)限的用戶設(shè)計(jì)不同功能的模塊 【 21】 。 系統(tǒng)性能需求 1、操作界面需求 該系統(tǒng)采用 用的界面，易于操作、畫面簡潔，支持觸摸控制操作，界面的設(shè)計(jì)需要遵循以下設(shè)計(jì)規(guī)則： （ 1）界面要具有一致性，界面規(guī)范應(yīng)遵循 件界面的規(guī)范； （ 2）可以提供簡單的錯(cuò)誤處理提示并且提供信息反饋功能，用多種信息提示用戶當(dāng)前軟件運(yùn)行 的狀態(tài)； （ 3）操作可逆操作，動(dòng)作可以是單個(gè)的操作，或者是一個(gè)相對獨(dú)立的操作序列； （ 4）顯示啟動(dòng)畫面，畫面簡潔美觀，富有現(xiàn)代氣息。 2、 操作性能需求 （ 1）在精確度上，要求該系統(tǒng)在進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢時(shí)，能及時(shí)快速的顯示所需信息，而且需要保證所查看信息的完整性，查到的記錄需要與所給定的查詢條件完全匹配。 第 2 章 需求分析 9 （ 2）在適應(yīng)性上，滿足不同操作人員使用的需求。對于人機(jī)界面，系統(tǒng)為用戶提供簡潔的觸控操作方式，同時(shí)在界面設(shè)置“幫助”一欄，指導(dǎo)操作人員正確快速的操作系統(tǒng)。對于車底中央控制裝置，系統(tǒng)支持鍵盤、鼠標(biāo)作為輸入設(shè)備。 （ 3）在時(shí)間上，對于列車運(yùn)營來說時(shí)間就是生命，所以一般操作的響應(yīng)時(shí)間應(yīng)控制在 2 秒鐘之內(nèi)，車上人機(jī)界面的數(shù)據(jù)顯示，則需要滿足及時(shí)性和正確性。而車底相關(guān)數(shù)據(jù)下載時(shí)，也用盡量在可接受的時(shí)間內(nèi)完成，減少操作人員的等待時(shí)間，同時(shí)在下載數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)當(dāng)顯示數(shù)據(jù)載入界面，避免用戶等待數(shù)據(jù)下載時(shí)的枯燥。 系統(tǒng)功能分析 列車信息管理系統(tǒng)的功能強(qiáng)大，在列車的運(yùn)行、維護(hù)以及檢修過程中都需要適用該系統(tǒng)，所以為了適應(yīng)不同的操作人員，需要對系統(tǒng)進(jìn)行分類管理，這樣既能保證系統(tǒng)的安全性，也能使不同職責(zé)的操作人員能夠各盡所職、互 相不干擾。根據(jù)實(shí)際情況認(rèn)真分析，本系統(tǒng)現(xiàn)共有三個(gè)級(jí)別的操作者，分別是司機(jī)、維護(hù)人員和管理人員。下面對這三個(gè)級(jí)別的操作者能夠進(jìn)行的操作進(jìn)行簡單說明： （ 1）司機(jī)，為了使列車安全運(yùn)行，以及為乘客提高安全舒適的運(yùn)營環(huán)境的操作者。 點(diǎn)擊司機(jī)模塊，進(jìn)入司機(jī)操作界面。 通過不同的功能的模塊查看列車的狀態(tài)和對列車信息數(shù)據(jù)進(jìn)行狀態(tài)查看，通過這些數(shù)據(jù)判斷列車是否適合上線運(yùn)行。 列車故障查看，能對故障進(jìn)行應(yīng)急性操作。 空調(diào)模式選定，客室內(nèi)溫度查看。 （ 2）維護(hù)人員，對列車進(jìn)行常規(guī)維護(hù)、故障處理和數(shù)據(jù)設(shè)定的操作者。維護(hù)人員能操作 司機(jī)所有的系統(tǒng)模塊，同時(shí)還能有幾項(xiàng)司機(jī)無法操作的系統(tǒng)模塊。 點(diǎn)擊維護(hù)人員模塊，輸入密碼進(jìn)入系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)設(shè)定，包括空調(diào)目標(biāo)溫度的設(shè)定、輪徑值設(shè)定、空載值設(shè)定、屏幕亮度設(shè)定等。 對系統(tǒng)所有軟件版本進(jìn)行查看。 第 2 章 需求分析 10 模擬列車行駛功能，以及查看列車監(jiān)測結(jié)果。 （ 3）管理人員，是本系統(tǒng)權(quán)限級(jí)別最高用戶。該用于可以通過電腦連接車底中央控制裝置進(jìn)行操作。 維護(hù)系統(tǒng)信息，修改密碼。 負(fù)責(zé)各個(gè)軟件的系統(tǒng)更新和備份。 能下載所有數(shù)據(jù)，用于故障分析。 對數(shù)據(jù)監(jiān)測項(xiàng)進(jìn)行增減和修改 負(fù)責(zé)軟件版本更換和數(shù)據(jù)上傳。 列車信息管理系統(tǒng) 的系統(tǒng)模塊主要分為車上人機(jī)接口顯示器部分，和車底部門（主要包括中央控制器、事件記錄儀），其中車上部分主要是為了司機(jī)和維護(hù)人員設(shè)定的，而車底部門主要是管理人員操作的。該系統(tǒng)的功能邏輯模型如圖 示。 圖 系統(tǒng)功能邏輯模型 系統(tǒng)功能分析是在系統(tǒng)開發(fā)總體任務(wù)的基礎(chǔ)上完成的，本系統(tǒng)完成的主要功能有以下幾個(gè)方面： （ 1） 運(yùn)行模塊，能監(jiān)控列車上設(shè)備的動(dòng)作情況。運(yùn)行模塊主要是列車在運(yùn)行過程 中司機(jī)主要關(guān)注的模塊之一， 設(shè)計(jì)該模塊是為了列車在高速運(yùn)行過程中以及到站停車、再啟動(dòng)時(shí)，司機(jī)需要 通過該模 塊知道列車的實(shí)時(shí)狀態(tài) ， 根據(jù)列車狀態(tài)來判斷列車是否符合停車或啟動(dòng)條件，若不符合條件是由什么原因?qū)е碌?，需要做什么相關(guān)的操作才能使列車正常運(yùn)行，這些都可以通過該模塊觀察車 上 模 塊列 車 信 息 管 理 系 統(tǒng)運(yùn)行公共顯示空調(diào)車 底 模 塊維護(hù)終端故障履歷維修菜單第 2 章 需求分析 11 到?？傊?，該模塊就是監(jiān)控實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)、指導(dǎo)司機(jī)正確操作的的界面 。 運(yùn)行模塊用例圖如圖 示。 系 統(tǒng) 登 入牽 引 系 統(tǒng) 監(jiān) 視制 動(dòng) 系 統(tǒng) 監(jiān) 視車 門 狀 態(tài) 監(jiān) 視報(bào) 警 狀 態(tài) 監(jiān) 視司 機(jī)維 護(hù) 人 員軟 旁 路 操 作輔 助 供 電 系 統(tǒng) 監(jiān) 視圖 運(yùn)行模塊用例圖 （ 2） 公共顯示模塊是一直顯示在整個(gè)顯示 車上 界面最上方，并且不會(huì)因?yàn)椴僮魅藛T選擇而改變的模塊，也就是說公共模塊是一直顯示，而且是不受操作人員而改變的模塊。 司機(jī)在列車運(yùn)行過程 中需要觀測的信息點(diǎn)比較多，所以設(shè)計(jì)這個(gè)模塊是為了保證重要的信息點(diǎn)能夠時(shí)刻顯示在人機(jī)界面上。該界面主要是為了方便司機(jī)操作，跟故障處理沒有任何關(guān)系。 公共模塊用例圖如圖 示。 第 2 章 需求分析 12 系 統(tǒng) 登 入主 電 流 、 主 電 壓 顯示日 期 、 時(shí) 間 顯 示實(shí) 時(shí) 車 速 顯 示當(dāng) 前 站 、 下 一 站 、 終點(diǎn) 站 顯 示“ 幫 助 ” 功 能司 機(jī)維 護(hù) 人 員圖 公共 模塊用例圖 （ 3） 使用空調(diào)模塊，能查看空調(diào)的狀態(tài)也能控制空調(diào)。 列車空調(diào)是決定對乘客服務(wù)質(zhì)量的重要因素，而列車在運(yùn)行過程中，司機(jī)跟乘客不在同一個(gè)空間里，因此對每節(jié)車廂的空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控是非常有必要的。設(shè)計(jì)空調(diào)模塊就是為了幫助司機(jī)及時(shí)了解客室的溫度情況，司機(jī)根據(jù)客室溫 度情況來選擇不同空調(diào)模式、設(shè)定客室溫度的高低，同時(shí)維護(hù)人員根據(jù)季節(jié)變化情況設(shè)定空調(diào)目標(biāo)溫度。 空調(diào)模塊用例圖如圖 示。 輸 入 密 碼登 入 系 統(tǒng)客 室 溫 度 查 看空 調(diào) 運(yùn) 行 模 式 選 定空 調(diào) 目 標(biāo) 溫 度 查 看空 調(diào) 目 標(biāo) 溫 度 設(shè) 定司 機(jī)維 護(hù) 人 員圖 空調(diào) 模塊用例圖 第 2 章 需求分析 13 （ 4） 使用故障履歷模塊，能夠查看列車 的故障信息 。 列車在運(yùn)行過程中發(fā)生的故障需要及時(shí)處理，有些故障司機(jī)處理不了的需要及時(shí)上報(bào)的相關(guān)技術(shù)人員那里，然后讓技術(shù)人員遠(yuǎn)程指導(dǎo)司機(jī)處理，所有 設(shè)計(jì)故障履歷模塊是為了幫助司機(jī)準(zhǔn)確、及時(shí)的上報(bào)故障信息， 除此之外， 還能夠記錄故障信息，方便技術(shù)人員故障發(fā)生后查看故障。 故障履歷模塊 用例圖如圖 示。 登 入 系 統(tǒng)查 看 故 障 信 息查 看 故 障 是 否 消 除故 障 自 動(dòng) 彈 出 任 何 界面司 機(jī)維 護(hù) 人 員圖 故障履歷 模塊用例圖 （ 5） 維修菜單模塊， 是維護(hù)人員對車輛進(jìn)行常規(guī)維護(hù)的輔助工具。為了確保列車每天能夠安全運(yùn)行，一般來說對列車有嚴(yán)格的檢修規(guī)程，但是有些檢查是無法用肉眼去發(fā)現(xiàn)的，比如說列車的通信、電路等這些都無法直接觀察出來，所以設(shè)計(jì)該模塊就是為了實(shí)現(xiàn)對設(shè)備這一部分的檢測。另外，維護(hù)人員需要每天對列車的能耗、當(dāng)天行駛距離和總體行駛距離進(jìn)行記錄，除此之外，列車在運(yùn)行一段時(shí)間過后有些參數(shù)會(huì)產(chǎn)生變化，所有該模塊也應(yīng)具有這一功能。 維修菜單模塊用例圖如圖 示。 第 2 章 需求分析 14 輸 入 密 碼 ， 登 入 系 統(tǒng)維 護(hù) 人 員能 耗 、 行 駛 距 離 記 錄車 載 測 試 和 試 運(yùn) 行空 載 、 輪 徑 值 設(shè) 定時(shí) 間 、 屏 幕 亮 度 調(diào) 整圖 維修菜單 模塊用例圖 （ 6） 使用維護(hù)終端模塊 ，對列車的數(shù)據(jù)和整個(gè)程序進(jìn)行管理 。 前面設(shè)計(jì)的五個(gè)模塊是車上人機(jī)界面的操作模塊，系統(tǒng)版本的查看、數(shù)據(jù)的刪除和備份等，這些都不能在人機(jī)操作界面上直接實(shí)現(xiàn)，為了對實(shí)現(xiàn)這些功能、對車上模塊進(jìn)行統(tǒng)一管理，所以設(shè)計(jì)維護(hù)終端模塊。除此之外，列車在運(yùn)行過程中需要記錄大量的數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)也需要用專門的軟件來進(jìn)行查看，所以，終端維護(hù)模塊還應(yīng)具備這一功能。 終端維護(hù) 模塊用例圖如圖 示 。 輸 入 密 碼 ， 登 入 系統(tǒng)管 理 人 員列 車 運(yùn) 行 、 故 障 、跟 蹤 數(shù) 據(jù) 下 載對 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 刪 除 、備 份 、 恢 復(fù) 管 理向 系 統(tǒng) 上 傳 數(shù) 據(jù)查 看 、 更 改 更 新 軟件 版 本添 加 、 修 正 數(shù) 據(jù) 記錄 項(xiàng)用 電 腦 連 接 C C 維修終端 模塊用例圖 第 2 章 需求分析 15 非功能性需求 系統(tǒng)在完成 操作人員 的功能性需求時(shí)，還需要滿足 其他一些系統(tǒng) 運(yùn)行性能方面的需求。 實(shí)用性 該系統(tǒng)是以滿足 操作者 需求為目標(biāo)，以方便用戶使用為原則，融入先進(jìn)的信息 管理經(jīng)驗(yàn)， 充分考慮不同操作人員的需要， 為用戶 定制的一套先進(jìn)系統(tǒng)。使用該系統(tǒng)可以 提高工作效率， 有效降低培訓(xùn)和使用維護(hù)投入。 安全性 采用物理、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用全方位的安全策略，確保系統(tǒng)不受外來的非法入侵是本系統(tǒng)著重考慮的重 要因素。系統(tǒng)力求能夠在非正常情況下（如斷電）減少數(shù)據(jù)的丟失。 可維護(hù)性 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與建設(shè)都要考到方便維護(hù)，包括硬件的維護(hù)、軟件的維護(hù)（更新、升級(jí)等）和網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)。 可靠性 系統(tǒng)在給定的時(shí)間內(nèi)以及規(guī)定的環(huán)境條件下，軟件系統(tǒng)能完成所要求功能的概率。其定量指標(biāo)通常用平均無故障時(shí)間和平均修復(fù)時(shí)間來衡量。 第 3 章 總體設(shè)計(jì) 16 第 3 章 列車信息管理系統(tǒng) 的總體 設(shè)計(jì) 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 整個(gè)軟件 系統(tǒng) 的 體系結(jié)構(gòu)是一個(gè)綜合 的 模型，由許多結(jié)構(gòu)要素及各種視圖或觀點(diǎn)組成，而各種視圖主要是 由 各組成要素間的 聯(lián)系與 相 互操作而形成。所以，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)是一個(gè) 需要 綜合各種 要素 的模型，用 以詳細(xì) 介紹 整個(gè)系統(tǒng) 。 列車 信息 管理 系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)的基本架構(gòu)基于 C/S (客戶機(jī) /服務(wù)器 )結(jié)構(gòu)，通過使用微軟公司的 010 開發(fā)工具、 C#語言實(shí)現(xiàn)交互式的管理系統(tǒng)。 C/S 技術(shù)架構(gòu)是一種在異構(gòu)環(huán)境中，由客戶機(jī)、網(wǎng)絡(luò)處理設(shè)計(jì)、服務(wù)器等組成的分布式網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。隨著近年來信息技術(shù)的快速發(fā)展， C/S 系統(tǒng)模式已經(jīng)成為最成熟的應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu) 【 15】 。 C/S 結(jié)構(gòu)是一種常用的軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，通過將任務(wù)合理分配到客戶機(jī)和服務(wù)器， 能夠有效降低系統(tǒng)的通訊壓力，充分使用客戶機(jī)和服務(wù)器這兩端的硬件環(huán)境優(yōu)勢。具體來講，客戶端 不是簡單單純顯示的一個(gè)終端，他 具有了