内燃机车综合管理信息系统的与设计

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摘 要：文章结合当前地方铁路机车管理信息化状况,以湛江港机车的实际管理工作方式为基础,建立了机车综合管理信息系统,分别对系统采用的快速原型法、C/S与B/S混合构架模式、系统数据库、及系统各个功能模块进行了介绍,对安全设备进行了加装和技术改造,设定了合理的控制模式并培训了管理人员.

关 键 词：内燃机车；快速原型法；C/S与B/S混合构架模式；综合管理；Oracle

中图分类号：U262.0文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）14-3427-04

信息化对于铁路建设至关重要,信息化投入有助于挖掘运输潜能、保障安全运营和提高服务质量.中国铁路正经历新的一轮建设浪潮,在中国铁路的十二五规划中,信息化投入比重将不断提高,并且从发达国家经验来看,信息化建设是一个长期的过程,中国信息化投入比重提升空间也还很大.

在铁路现代化推进的同时,一些地方铁路公司也在不断的壮大,不仅在机车数目上有大变化,而且机车类型也变得多样化,托运量更是年年创新高.随着发展,计划任务的不断提高,内燃机车检修和运用管理工作的任务更加繁重,同时,机车状态信息对机车运用部门来说是非常重要的,是了解机车整体性能、机车状态,惯性故障,共性故障的关键环节,是合理安排机车运营,以及检修任务的基础.为此,需要应用计算机对公司内燃机车进行综合管理,建立机车综合管理信息系统,把机车运用管理、整备管理、检修管理、配件管理、技术管理有效的关联起来,使内燃机机车管理自动化,科学化,网络化,有效化,从而降低机车整个寿命周期费用,提升机车整体质量,提高机车运用率和完好率,为企业的疏运任务作出更大的贡献.

1开发方法和系统架构

内燃机车综合管理信息系统是对企业级铁路内燃机车按型号进行分类,建立一个集中的数据库,内容包括内燃机车登录、运行状态记录、故障记录、检修记录、备件消耗记录等,通过网络使有关部门共享该数据库的信息.利用该信息制定各型内燃机车检修计划、检修记录、备件计划,通过网络传给上级部门,并将这些计划的实际执行结果反馈给管理信息系统,用以完善各种标准.检修部门可以随时通过内燃机车综合管理信息系统,准确地掌握每台机车的状态,根据计算机输出信息制定维修策略,实行有效地预防维护,达到维持和内燃机车工作性能,减少并预防故障发生,延长机件的使用寿命,降低寿命周期费用的目的.

开发管理信息系统实际上就是搭建计算机技术和管理工程之间的桥梁,而其过程是从人工数据处理到计算机数据处理的转变.传统的生命周期法是一种结构化解决问题的过程,是其它方法的基础,它强调自顶向下分阶段开发,在进入实际的开发时期必须预先对需求严格定义.但是,面对内燃机车管理信息这种内容范围广,变化速度快的系统,并非所有的需求都能够预先定义,在系统建立起来之前很难仅仅依靠分析就能够确定出一套完整、一致、有效的应用需求.因此,在本系统软件开发过程中采用了目前比较流行的使用开发模式,即快速原型法.

快速原型法是对生命周期法的改进,主要显示在二个方面.一是用户参与到系统开发的每个阶段中,和开发人员紧密合作.二是由用户帮助确认需求,保证系统有良好的可行性.在进行需求分析的基础上,快速建立旨在展示目标产品主要功能的原型系统,产品的未来用户同开发人员一起对原型进行试验,由用户指出原型系统如何满足需求,指出原型系统需要改进、扩充和删减的部分,并由开发人员对原型进行修改、完善.系统演化过程中采用面向对象的开发技术和瀑布式设计,力求用主动地、正常的迭代来取代传统方法中被动的、非正常的迭代,力求建立一个开发式的信息系统,减少总体开发风险并提升用户的满意度.

我港在利用快速原型法建立新系统时主要分为下面4个阶段：

1）确定系统的基本需求：在这一阶段中,铁路部门管理人员向开发人员提出新系统的基本要求,而我们根据这些需求分别确定其中哪些是可行的及费用问题；

2）开发初始原型：根据用户的要求,开发人员迅速建立起一个交互系统.当然这是一个初步的、不成熟的系统；

3）对初始原型的改进意见：这是一个非常重要的阶段,用户亲自试用原型,通过试用提出新系统的缺点和不足之处,供开发人员修改；

4）修改原型：开发人员对原型进行修改、扩充、完善,直到用户满意为止.

按照我港铁路公司的实际情况,各部门职责不同,对数据库使用操作的项目及频率不同,部门之间、负责人之间也有一些信息传递,信息处理的事务.为此考虑到一些专业业务用机以及一些普通信息查询浏览的需求,对于内燃机车综合管理信息系统的架构模式我们采用C/S与B/S混合模式.这样机车现场管理人员可以使用C/S模式,进行一些频繁,复杂的数据库操作事务.其他用户可以通过B/S模式,通过浏览器来实现与机车信息库的交互,进行信息查询与浏览.这种混合模式的应用不仅有C/S结构的交互性强,可靠性高,事务处理能力强等特点,而且有B/S结构的操作简单,维护方便,扩展性强等特点,既保证了系统数据的安全性,维护起来也方便；由于复杂功能的交互性与一般功能的易用性相统一,更加提高了机车综合管理信息系统的有效性和经济性.

2系统数据库

对于内燃机车综合管理信息系统来说,数据库是所有功能的核心.数据库设计是指对于一个给定的应用环境,提供一个确定最佳数据模型与处理模式的逻辑设计,以及一个确定数据库合理存储结构与存取方法的物理设计,建立起既能反映现实世界信息和信息联系,满足各种用户需求,又能在某个数据库管理系统上实现系统目标并有效存取数据的设计过程.在应用程序开发中考虑到内燃机车综合管理信息系统业务的实际情况,数据处理操作频繁,而且要求较高的实时性,我们决定采用系统性能非常优秀的Oracle数据库作为内燃机车综合管理信息系统数据库开发平台.

在数据库设计中,系统遵循数据共享、减少冗余、统一数据控制功能、关 键 词设计等数据结构设计原则.数据库结构的设计贯穿于整个设计过程中,所以在程序开始编写时,数据库的结构就应该初步定下来,否则会影响整个系统的协同开发,特别是对组件的接口产生巨大的影响.经过对内燃机车综合管理信息系统的分析和对实际工作环境、位置、流程的了解,为实现机车综合管理信息系统主要功能建立了ZJG_NRJC_ZHGL数据库.在数据库的建立中,首先建立描述内燃机车管理信息系统的E-R模型,规范化设计系统的数据库结构.以健全质量管理体系和质量管理标准为要求,使机车部件统一、机车故障编码统一,并且以故障树的结构形式建立统一高效的故障输入平台,对故障数据进行分类、汇总与统计分析,实现整个机务站段的机车信息全面共享.3系统功能模块设计

3.1机车故障信息模块

机车故障信息模块主要是对我公司机车的临修、碎修故障进行的记录、处理,以达到查询、统计、分析的功能.该模块包含：机车临修故障处理、机车故障查询统计和机车常见故障字典.

机车临修故障处理：当机车发生故障或存在隐患时,由司机向调度报活,调度在系统上记录活项,该活项任务同时由系统派发给机修客户端,由文字和语音提示机修部门接活,而后组织人员对活项进行处理.活项处理完后,检修人员对施修方法及结果进行网络记名填单,最后调度对检修结果进行确认.如若活项比较紧急或特殊情况下,调度可直接用进行报活,以便及时排除机车故障.

机车故障查询统计：该功能中,系统为用户提供了每个月所有机车或者单辆机车临修故障信息,按组进行分类统计,并以曲线图的形式客观展现出来,方便查阅、分析和打印.此外该功能中还对临修故障信息进行模糊查询,可以按照机车、部件、人员、时间等条件进行组合查询.

机车常见故障字典：从机车常见故障字典中,我们可以查询到一些我公司所属类型机车的一些常见故障的处理措施和方法,以及一些基本的工艺方法,对检修工作具有一定的指导作用.

3.2机车档案信息模块

机车档案信息模块中为我们提供了一些机车的基本资料.主要包括：机车基本信息档案和机车动态信息档案.

机车基本信息档案：该功能中记录了机车在出厂时的一些基本资料和试验数据如：机车编号、出厂日期、柴油机编号、蓄电池类型等一些重要配件信息.

机车动态信息档案：该功能中记录了机车的一些重要修程情况,包括施修单位、施修时间、地点及一些重要事件记录.同时对柴油机（振动、功率、油耗率、排温等主要参数的检测）,电机（线圈电阻、电感偏差）、蓄电池状态、机车轮缘情况、机油状况进行记录、并且按照各项目的标准值以及极限值进行自动提醒,以便及时进行更换处理.并建立专家数据库,实现对监测数据与正常数据,故障数据与检测数据之间的比对,进而判断机车现行状态,做到及时停车、及时进行部件维修.

3.3机车配件信息模块

3.4基础信息模块

基础信息模块主要是对系统操作人员的基本信息、系统登陆、个人操作权限进行有效的维护,对公司内已经拥有的机车的基本信息档案资料和机车动态信息档案资料进行有效维护.

3.5综合质量分析模块

综合质量分析模块主要是对检修人员、检修机车总体质量进行分析,从而分析出机车的一个初步检修计划.人员分析功能可以对一段时间内,每个人或各班组发现处理的JT6活项处理活项的件数、处理活项的质量进行整体考评,对优异者进行奖励,对落后者进行指导和鼓励.

机车分析主要实现JT6活项的图表统计,统计内容有：时段内的JT6发生的件数、各部位发生的活项比率、同期对比分析、机车对比分析.通过该功能目的是为了帮助分析机车故障率,对于某些惯性故障提示人员及时做相应的修理或者更换,从而保证机车的安全出行.

任务分析：该功能主要是根据累计的机车故障信息、机车的利用率信息以及每台机车的轮缘磨耗、机油状况等技术状态信息、近期该机车的大中小修实施情况及时间,利用实际经验修正系数对机车整体质量进行评价分析,对状态好的、负荷率低的机车延长检修周期,对状态不良的,负荷率高的机车缩短检修周期,为此科学有效的制定出一个初步的机车计划修方案.

4安全设备加装和技术改造

湛江港铁路分公司目前有10台机车,管辖两个车站,每个车站各有两个调车场,负责湛江港的铁路疏运任务,随着调车作业量和机车使用频率的增加,机车运用安全管理趋于复杂化.安全事故时有发生,在机车运用方面出现了诸如撞土挡、撞重钩、超速,无信号动车的各种事故及违章行为,造成不必要的损失和不良的社会影响.我港机车的安全设备主要存在残缺不全,型号不一,功能不完整等问题.针对当前情况,我港组织技术人员进行了机车安全设备加装和技术改造工作,并设计了符合我港实际情况的控制模式.

4.1防撞土挡控制模式

在我港的各牵出线线路的左侧钢轨外侧均安装有感应点（具体安装位置前面已有详细介绍）,机车左右轴箱下拉杆上安装有信号接收器,当机车牵引车辆往牵出线运行时,机车防撞土挡感应器经过感应点,会接收到一个点式信号经机车的判向联锁传给监控装置,监控装置根据接收到地面的点式信号调出控制程序对机车进行限制控制从

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1）预警点控制模式

2）减速点控制模式

3）绝对停车点控制模式

4.2防挂重钩控制原理

对有关调车防挂重钩各种控制模式主要包括：

1）推进信号

2）十、五、三车信号

3）普通停车信号

4）紧急停车信号

5）起动信号

6）溜放信号

4.3其他功能及控制作用

1）动车确认功能

在调车状态下（含普通调车及平面调车）当停车超过60s时,任何情况再动车监控装置报“注意信号”提醒,副司机需按压“解锁”键进行解锁,如不解锁速度超过4km/h或走行20m、报警10s将产生自动停车,以避免单人动车或无信号动车,动车后间隔6分钟或走行1000米后会报“注意信号”副司机须重新解锁否则7s后将产生自动排风停车,避免运行中单人瞭望.

2）记录功能、提醒功能

将机车工作状态、乘务员的输入、操作状态进行实时记录,为方便对机车乘务员的工作进行监督检查及业务指导；其中记录的主要内容有：平面调信号、机车信号、机车速度、柴油机转速、列车管压力、制动缸压力、手柄位置、乘务员输入操作及运用操作、输出卸载、排风（制动）、报警提醒等.

3）防冒进越出功能

与机车信号配合可以实现该功能.

5人员能力提高

管理信息系统的目的在于辅助决策,而决策只能由人来做,因而管理信息系统必然是一个人机结合的系统.在内燃机车综合管理信息系统中,各级管理人员既是系统的使用者,又是系统的组成部分,因而,在系统开发过程中,要根据这一特点,正确界定人和计算机在系统中的地位和作用,充分发挥人和计算机各自的长处,使系统整体性能达到最优.要使系统能够正确使用,使机车操纵、发送信号指令方式平稳过渡,对运输生产不产生干扰.我港组织专业技术人才,推广内燃机车综合管理信息系统,对不同层次的管理人员进行了相关培训.

6结束语

内燃机车综合管理信息系统是以我港铁路公司的实际生产检修模式为背景进行研究设计的,可以使机车信息实现共享,使管理人员从大量的繁琐事务中解放出来,充分利用系统提供的统计信息及分析,集中精力做好机车设备的管理工作,提高工作效率和准确性,为企业增创更多的效益.