一種地鐵車輛故障管理軟件的設計與實現

姜春霞，楊翠青，張程光

（遼寧省交通高等?？茖W校軌道交通工程系，遼寧沈陽 110112）

0 引言

隨著經濟與城市化的蓬勃發展，城市交通壓力日漸加劇。為了緩解城市內日益惡化的交通問題，城市軌道交通以節源環保、高效準時等優點成為我國解決大中城市交通壓力的有效手段。地鐵車輛承擔著乘客運輸的任務，是地鐵交通中最重要的一環。而車輛的購買和檢修成本較高，合理利用先進的管理方式，提高車輛運用周轉率，最大限度地縮短地鐵車輛庫內扣留時間，從而達到減少檢修設備設置規模，降低運營費用和維修成本的目的。因此，建立合理的車輛檢修及運用模式，對確保車輛安全營運、降低運營費用以及延長車輛使用壽命有重要意義。

同時，地鐵車輛隨著運營年限的增加，故障出現頻繁，故障原因多樣，給車輛檢修人員增加了極大地工作量和工作難度?，F需修訂車輛檢修規程，提高一線工作人員的工作效率，減少工作成本，提高車輛計劃性維修的時效性。通過該項目的研究建立地鐵車輛設備故障管理軟件，系統全面地記錄車輛故障數據，實現對車輛設備的精細化管理，為車輛檢修規程的修訂提供參考，同時能有效為一線檢修人員提供技術支持，提高故障臨修效率。

1 車輛故障分析及信息收集整理

車輛設備在運行過程中，零部件會出現尺寸、運用性能不符合技術要求并導致影響車輛系統的正常運行的現象，即為出現了故障。車輛的檢修工作是采用各種檢修工藝及設備對零部件的損傷進行修復，對于失效的設備進行更換，之后運用必要的措施，如定期檢修、狀態監測等手段，減少損傷的發生或者減緩故障的發生速度。根據車輛故障的性質，有以下3 種形式的故障。

（1）破壞性故障，機械系統突然喪失規定功能的故障，例如齒輪斷齒，車門把手斷裂，制動缸破裂等。

（2）不規則性故障，由于性能不穩定經常發生的故障。例如車門系統中電子門控器運行不穩定導致車門開關顯示與實際狀態不符，車輛內部顯示器黑屏現象。

（3）劣化性故障，由于車輛系統中功能局部弱化引起的故障。需要根據車輛不同設備的特點及特征值規定做出判斷。

針對研究對象（某地鐵線路車輛）收集到自2012 年1 月—2018 年12 月的地鐵車輛故障案例共4000 余條，給軟件制作提供有效數據。為了便于分析，按照故障系統劃分為車門系統、轉向架及車鉤、車體內裝及貫通道、空調、受電弓、車上電氣、列車廣播系統、牽引系統、輔助系統及TMS、制動系統等，并在故障系統下繼續劃分一級子系統、二級子系統，對每一個故障案例添加故障描述、故障原因分析及解決措施，按此模式整理分析并形成關鍵數據表，如表1 所示。

表1 車輛故障案例統計

2 軟件需求分析

本軟件采用VC2010 開發完成，數據庫設計工具使用輕型數據庫SQLite，軟件功能包括車輛履歷、故障記錄、故障原因統計、故障檢索、故障篩選、培訓資料播放等功能，該軟件對檢修數據、車輛故障數據等信息進行統一管理，一切功能都是以提高檢修效率和檢修品質這個中心為基礎。因此，本軟件借助信息管理平臺為管理人員及時準確的提供地鐵檢修的綜合信息、檢修計劃的合理制定和實施，發揮數據資源共享作用，為檢修人員提供可靠的、動態的維修數據，進而提升地鐵檢修的質量和效率，保證車輛安全可靠運行。

（1）檢修員作為對地鐵日檢、月修、定修等檢修數據進行登記、維護的用戶，作業功能權限包含：登錄進入系統，修改本人密碼；檢修計劃執行的實施人員；登記、維護列車檢修以及故障數據；執行檢修工單的領用、發送、完結操作；檢修數據查詢和報表輸出。

（2）技術員是對檢修數據、技術數據進行登記、修改的用戶，作業功能權限包含：登錄進入系統，修改本人密碼；協助檢修人員分析日檢、月修等故障數據，進行分析記錄登記；檢修數據查詢和報表輸出；管理相關技術整改文件。

（3）統計員是對相關數據進行統計查詢的用戶，作業功能權限包含：登錄進入系統，修改本人密碼；對檢修數據、故障數據、列位使用數據、檢修作業數據等數據進行統計分析；數據報表管理、公司文件上傳管理。

3 軟件功能實現

3.1 系統基本軟件和硬件要求

（1）硬件環境。中央處理器（CPU），i3 以上；內存，2G 以上；顯卡，獨立顯卡1G 硬盤空間；至少50G。

（2）軟件環境。操作系統：Windows7/Windows8/Windows10均兼容。

3.2 系統功能模塊實現

（1）軟件登錄及用戶管理。軟件需要輸入正確的用戶名和登錄密碼，經過系統驗證才能實現系統登錄。用戶名為工號，而工號對應不同的部門，以此實現登錄后具有不同的使用權限。根據工作內容不同將用戶劃分為管理員、檢修員、技術員、統計員，輸入用戶名和密碼后即可登錄該系統。運行后，系統登錄界面如圖1 所示。

圖1 軟件登錄界面

用戶賬號管理是管理員進行用戶添加的功能，根據使用者數量的增加，為不同使用者注冊賬戶，且對于退出的使用者可以刪除該用戶，過程中需要填寫用戶名（工號）、設置登錄密碼、設置用戶類型，管理員具有管理系統的權限，可以使用該項功能。運行后，用戶賬號管理界面如圖2 所示。

圖2 用戶管理界面

（2）軟件功能實現。登錄軟件后的主界面如圖3 所示。數據的添加可采用Excel 表格整體導入形式，此種形式適用于軟件使用初期對于以往人工記錄數據的整體錄入，還可以在故障記錄區右鍵后錄入一條新的數據信息（適用于臨時性、小批量數據的添加，如圖4 所示）。需要錄入的信息包括車輛基本信息、檢修基本信息、故障信息及其他需要特別備注的內容。

軟件具備數據篩選功能，界面上方的篩選條件，包括日期、車號、輛號、故障系統、一級子系統、二級子系統、故障原因等7 個篩選條件，用鼠標點擊各篩選條件旁邊方框右側的“三角”符號，即可進行選擇。另外軟件具備一定的故障診斷功能，同時能給出維修方案。此功能主要針對檢修員，當檢修人員無法根據故障現象查找出故障原因并解決是，可利用此軟件在故障描述窗口輸入故障現象關鍵詞，點擊查找按鈕，軟件會給出對應此故障現象的記錄，并在右側窗口區給出對應的原因分析和解決措施。由于地鐵車輛是復雜的機電設備，不同的故障原因會導致同樣的故障現象，因此在此功能下故障記錄會按照故障原因出現的頻次排列，便于幫助檢修員排查故障。

圖3 軟件功能實現主界面

圖4 數據錄入及導出功能

軟件具備故障分析統計功能，此功能與篩選條件結合，可以統計一列車、一輛車的故障信息或一類系統的故障信息，可以為檢修規程的改進提供有效參考。在右側的備注窗口中可添加培訓資料，便于車輛中心根據車輛情況、車輛子系統情況或故障情況等對員工進行針對性培訓。

4 結束語

在本課題研究中建立了地鐵車輛信息及故障管理軟件，實現對車輛的現代信息化管理，進而解決車輛檢修和運行中的相關難題，促進車輛檢修規程的改進，提高車輛檢修的質量和工作效率，提升車輛運用的狀態，達到保證地鐵車輛安全運行的要求。