車輪不圓度測(cè)試數(shù)據(jù)無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

楊 姝， 方 智， 羅 佳

（電子科技大學(xué)成都學(xué)院計(jì)算機(jī)系，成都611731）

0 引 言

列車車輪是軌道車輛重要行走部件，它承擔(dān)車輛的全部質(zhì)量，且在軌道上高速運(yùn)行，同時(shí)還承受著從車體和鋼軌兩方面?zhèn)鱽淼母鞣N靜、動(dòng)作用力，列車的運(yùn)行、牽引和制動(dòng)都需要車輪和鋼軌的作用才能實(shí)現(xiàn)［1-3］。車輪周向輪廓、直徑及圓周表面不平順對(duì)軌道車輛安全穩(wěn)定高效的運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響［4-6］，因此現(xiàn)場(chǎng)快速、準(zhǔn)確地測(cè)量列車車輪不圓度成為保證高速重載列車運(yùn)行安全的重要技術(shù)支撐。

在列車運(yùn)行過程中，車輪踏面（車輪與鋼軌的接觸面）極易產(chǎn)生多邊形磨耗，導(dǎo)致車輪踏面不圓。實(shí)際檢修過程中需要定期測(cè)量車輪的不圓度以便修復(fù)或更換。目前車輪踏面不圓度大多采用人工輪徑尺測(cè)量，該測(cè)量簡(jiǎn)便快捷，但測(cè)量采集數(shù)據(jù)較少，且輪徑尺定位精度較低［7］。也可使用激光位移傳感器進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量精度高［8］。但需在不落輪的前提下通過人工把被測(cè)車輪頂起或放置于不落輪鏇床上，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)車輪進(jìn)行測(cè)量，其測(cè)量方法費(fèi)時(shí)、數(shù)據(jù)量大，測(cè)試過程中一般通過連接線把數(shù)據(jù)傳入測(cè)量電腦中，通過測(cè)量軟件記錄數(shù)據(jù)然后再通過人工進(jìn)行分析數(shù)據(jù)，判定每個(gè)車輪的不圓度，從而為車輪的維修提供數(shù)據(jù)支撐［9-11］。

目前，當(dāng)大量車輪測(cè)量時(shí)，車輪不圓度測(cè)量數(shù)據(jù)量大，由于沒有實(shí)現(xiàn)測(cè)量設(shè)備與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的無線連接，也沒有建立車輪測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)。特別是隨著我國(guó)高速鐵路及城市軌道交通的快速發(fā)展，大量列車車輪間隔一段時(shí)間就需進(jìn)行測(cè)量，其數(shù)據(jù)量大，建立車輪不圓度數(shù)據(jù)庫(kù)成為未來現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量的趨勢(shì)。本文提出了一種基于無線傳輸?shù)蔫F路車輪不圓度測(cè)量系統(tǒng)，構(gòu)建了具有設(shè)備管理功能的列車車輪不圓度數(shù)據(jù)庫(kù)。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體設(shè)計(jì)要求

開展基于無線傳輸?shù)蔫F路車輪不圓度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)測(cè)量過程中數(shù)據(jù)的無線傳輸、自動(dòng)分析記錄，包括圖形實(shí)時(shí)顯示、保存、打印、最大值、最小值、均值、圓滑分析，數(shù)據(jù)的頻譜等。構(gòu)建所測(cè)車輪的不圓度數(shù)據(jù)庫(kù)，配合數(shù)據(jù)庫(kù)從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程管理與控制。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與構(gòu)成

基于激光車輪不圓度測(cè)量?jī)x及測(cè)試軟件［8，12］，車輪不圓度測(cè)量數(shù)據(jù)無線系統(tǒng)構(gòu)成主要由激光車輪不圓度測(cè)量?jī)x、無線傳輸系統(tǒng)、系統(tǒng)前臺(tái)、系統(tǒng)后臺(tái)、數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)等構(gòu)成，如圖1 所示。

圖1 系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

2 無線傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

搭建的無線網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖2 所示。網(wǎng)絡(luò)搭建過程中使用4G DTU設(shè)備與激光車輪不圓度測(cè)量?jī)x數(shù)據(jù)采集器串口（RS-232）進(jìn)行連接，采集數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)所在的服務(wù)器端［13］。系統(tǒng)通過發(fā)送到服務(wù)器端數(shù)據(jù)庫(kù)的調(diào)用，完成對(duì)車輪的管理配置等功能。

圖2 無線傳輸網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)圖

網(wǎng)絡(luò)實(shí)施過程主要完成DTU 設(shè)備與測(cè)量?jī)x的連接，DTU 設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)配置與調(diào)試，服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)配置與軟件調(diào)式。

3 軟件系統(tǒng)

軟件系統(tǒng)采用了java + mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)的基于B / S模式的平臺(tái)系統(tǒng)［14-15］。實(shí)現(xiàn)對(duì)采集數(shù)據(jù)、維修信息、預(yù)警信息等的維護(hù)，管理，記錄，查詢，計(jì)算及分析等功能。使用者可以隨時(shí)通過訪問網(wǎng)頁(yè)的形式進(jìn)行管理和測(cè)量。

3.1 系統(tǒng)前臺(tái)

3.1.1 前臺(tái)功能及模塊

前臺(tái)為員工操作界面，其功能的使用權(quán)限由后臺(tái)管理員分配。主要實(shí)現(xiàn)個(gè)人登錄、注冊(cè)、退出、查詢、數(shù)據(jù)分析等功能。系統(tǒng)前臺(tái)的體系模塊以及功能結(jié)構(gòu)分別如圖3 和圖4 所示。

圖3 系統(tǒng)前臺(tái)體系模塊

圖4 系統(tǒng)前臺(tái)功能結(jié)構(gòu)圖

3.1.2 前臺(tái)首頁(yè)

前臺(tái)首頁(yè)布局使用框架布局。框架布局將整個(gè)窗口劃分為若干個(gè)子窗口，每個(gè)子窗口可以分別顯示不同的網(wǎng)頁(yè)，網(wǎng)頁(yè)之間相互獨(dú)立，沒有直接管理，最終由一個(gè)網(wǎng)頁(yè)將這些分開的網(wǎng)頁(yè)組成一個(gè)完整的網(wǎng)頁(yè)，顯示在瀏覽器中。

前臺(tái)首頁(yè)的實(shí)現(xiàn)過程：

/ /首部導(dǎo)航引用

＜table class =＂ table＂ align =＂ center＂ ＞

＜tr class =＂ trTop＂ ＞

＜td colspan =＂2＂ class =＂ tdTop＂ ＞

＜iframe frameborder = ＂ 0＂ src = ＂ ＜c：url value = /

jsps/ top.jsp/ ＞＂ name =＂ top＂ ＞＜/ iframe ＞

＜/ td ＞

＜/ tr ＞

＜tr ＞

＜td class =＂ tdLeft＂ rowspan =＂2＂ ＞

＜iframe frameborder = ＂ 0＂ src = ＂ ＜c：url value = /

CategoryServlet？method = findAll/ ＞＂ name = ＂ left＂

＞＜/ iframe ＞

＜/ td ＞

＜td class = ＂ tdSearch＂ style = ＂ border-bottom-width：

0px；＂ ＞

＜iframe frameborder =＂0＂ src = ＂ ＜c：url value = / jsps/

search.jsp/ ＞＂ name =＂ search＂ ＞＜/ iframe ＞

＜/ td ＞

＜/ tr ＞

＜tr ＞

＜td style =＂ border-top-width：0px；＂ ＞

＜iframe frameborder = ＂ 0＂ src = ＂ ＜c：url value = /

jsps/ body.jsp/ ＞＂ name =＂ body＂ ＞＜/ iframe ＞

＜/ td ＞

＜/ tr ＞

前臺(tái)展示如圖5 所示。

圖5 前臺(tái)界面圖

3.1.3 前臺(tái)查詢模塊

（1）列表顯示。

＄function（）｛

bar.colorStyle = 4；

bar.config.imgDir = ＂ ＜c：url value =/ menu/ img// ＞＂；

bar.config.radioButton = true；

＜c：forEach items =＂｛parents｝＂ var =＂ parent＂ ＞

＜c：forEach items =＂｛parent.children｝＂ var =＂ child＂ ＞

bar.add（＂｛parent.cname｝＂，＂｛child.cname｝＂，＂ /

datas/ CarServlet？ method = findByCategory&cid =

｛child.cid｝＂，＂ body＂）；

＜/ c：forEach ＞

＜/ c：forEach ＞

＄（＂#menu＂）.html（bar.toString（））；

｝）；

通過小插件實(shí)現(xiàn)對(duì)列表的顯示，同時(shí)顯示點(diǎn)擊過后調(diào)轉(zhuǎn)的頁(yè)面，第1 個(gè)參數(shù)是父節(jié)點(diǎn)，第2 個(gè)參數(shù)是子節(jié)點(diǎn)，第3 個(gè)參數(shù)是點(diǎn)擊執(zhí)行的Servlet，第4 個(gè)參數(shù)是調(diào)轉(zhuǎn)的頁(yè)面顯示位置。

（2）數(shù)據(jù)顯示。

＜body ＞

＜c：if test =＂ ＄｛not empty pb.beanList ｝＂ ＞

＜table border =＂1＂ class =＂ tbdata＂ ＞

＜tr ＞

＜td ＞車輛型號(hào)＜/ td ＞

＜td ＞車輪編號(hào)＜/ td ＞

＜td ＞數(shù)據(jù)1 ＜/ td ＞

＜td ＞數(shù)據(jù)2 ＜/ td ＞

＜td ＞時(shí)間＜/ td ＞

＜td ＞測(cè)試員＜/ td ＞

＜/ tr ＞

＜c：forEach items = ＂ ＄｛pb.beanList ｝＂ var = ＂car＂ ＞

＜tr ＞

＜td ＞＄｛category.parent.cname ｝＜/ td ＞

＜td ＞＄｛category.cname｝＜/ td ＞

＜td ＞＄｛car.data1｝＜/ td ＞

＜td ＞＄｛car.data2｝＜/ td ＞

＜td ＞＄｛car.time｝＜/ td ＞

＜td ＞＄｛car.cname ｝＜/ td ＞

＜/ tr ＞

＜/ c：forEach ＞

＜/ table ＞

＜div style =＂ float：left；width：100%；text-align：center；＂ ＞

＜hr/ ＞

＜br/ ＞

＜%@ include file =＂ / jsps/ pager/ pager.jsp＂ % ＞

＜/ div ＞

＜/ c：if ＞

＜/ body ＞

通過后端訪問數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行查詢，然后引入分頁(yè)插件，實(shí)現(xiàn)一個(gè)基礎(chǔ)的頁(yè)面顯示，通過jstl表達(dá)式的循環(huán)實(shí)現(xiàn)。

前臺(tái)查詢模塊界面如圖6 所示。

3.1.4 前臺(tái)數(shù)據(jù)分析模塊

通過下拉列表獲取想要查詢的車輛信息，然后對(duì)這個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并且以折線圖的形式顯示，如圖7所示。

圖6 查詢模塊

圖7 數(shù)據(jù)分析

3.1.5 前臺(tái)維修記錄模塊

維修記錄可以點(diǎn)擊查看，看到該條記錄的詳情列表。實(shí)現(xiàn)過程如下：訪問數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)多表聯(lián)查實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的訪問，將數(shù)據(jù)封裝進(jìn)list，然后返回給頁(yè)面，頁(yè)面通過jstl表達(dá)式實(shí)現(xiàn)，對(duì)數(shù)據(jù)的一個(gè)展示。維修記錄頁(yè)面如圖8 所示。

圖8 維修記錄頁(yè)面

3.2 系統(tǒng)后臺(tái)

3.2.1 后臺(tái)功能及模塊

后臺(tái)主要是系統(tǒng)管理員對(duì)前臺(tái)員工的操作權(quán)限進(jìn)行設(shè)置。實(shí)現(xiàn)分類管理、維修管理、維修添加等功能。

3.2.2 后臺(tái)主頁(yè)框架技術(shù)

后臺(tái)頁(yè)面和前臺(tái)頁(yè)面的布局是相似的，都是采用的框架結(jié)構(gòu)。

table class =＂ table＂ align =＂ center＂ ＞

＜tr ＞

＜td colspan =＂2＂ align =＂ center＂ height =＂100px；＂ ＞

＜iframe frameborder = ＂ 0＂ src = ＂ ＜c：url value = /

adminjsps/ admin/ top.jsp / ＞＂ name = ＂ top＂ ＞ ＜/

iframe ＞

＜/ td ＞

＜/ tr ＞

＜tr ＞

＜td ＞

＜iframe frameborder = ＂ 0＂ src = ＂ ＜c：url value = /

adminjsps/ admin/ body.jsp / ＞＂ name = ＂ body＂ ＞

＜/ iframe ＞

＜/ td ＞

＜/ tr ＞

＜/ table ＞

3.2.3 后臺(tái)分類管理模塊

分類管理主要是針對(duì)不同的車輛以及不同的輪胎進(jìn)行的一個(gè)管理，用戶可以進(jìn)行增刪改，對(duì)分類列表做修改。分類管理操作流程圖如圖9 所示。

圖9 分類管理操作流程圖

3.2.4 后臺(tái)維修管理模塊實(shí)現(xiàn)

維修管理在后臺(tái)有很重要的地位，一般都是限定權(quán)限訪問，同時(shí)會(huì)記錄是誰修改的記錄，同時(shí)存入數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便后期核對(duì)，以及記錄下修改時(shí)間。該維修列表下的所有維修條目都被維修，會(huì)自動(dòng)更改維修列表的狀態(tài)。

維修管理模塊部分代碼如下：

異步顯示

＄（function（）｛

＄（＂#box＂）.attr（＂ checked＂，false）；

＄（＂#formDiv＂）.css（＂ display＂，＂ none＂）；

＄（＂#show＂）.css（＂ display＂，＂＂）；

/ / 操作和顯示切換

＄（＂#box＂）.click（function（）｛

if（＄（this）.attr（＂ checked＂））｛

＄（＂#show＂）.css（＂ display＂，＂ none＂）；

＄（＂#formDiv＂）.css（＂ display＂，＂＂）；

｝else ｛

＄（＂#formDiv＂）.css（＂ display＂，＂ none＂）；

＄（＂#show＂）.css（＂ display＂，＂＂）；

｝

｝）；

｝）；

function change（）｛

var mid = ＄（＂#mmid＂）.val（）；

var mmid = ＄（＂#mid＂）.val（）；

＄.ajax（｛

method：＂ POST＂，/ /請(qǐng)求方式

asyn：false，/ /異步請(qǐng)求

cache：false，

url：＂ ＜c：url

value =/ AdminMaintainServlet/ ＞＂，/ /請(qǐng)求url data：｛method：＂ change＂，mmid：mid｝，

dataType：＂ json＂，/ /返回值是json

success：function（data）｛/ /回調(diào)函數(shù)

if（data）｛

alert（維護(hù)成功）； location.href =＂ AdminMaintainServlet？method = load&mid = ＂

+ mmid；

｝else｛

alert（維護(hù)失敗）；

｝｝｝）；

return false；

｝

3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)

系統(tǒng)采用mysql 數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)需求規(guī)劃出用戶信息、車輛等實(shí)體。用戶信息實(shí)體包括職員的賬號(hào)、密碼、郵箱等個(gè)人身份信息資料。用戶實(shí)體圖如圖10所示。

圖10 用戶實(shí)體圖

系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中數(shù)據(jù)庫(kù)物理模塊設(shè)計(jì)如圖11所示。

圖11 datas中的數(shù)據(jù)表

4 系統(tǒng)測(cè)試

系統(tǒng)測(cè)試主要是客戶端測(cè)試，測(cè)試的內(nèi)容分為：各模塊數(shù)據(jù)錄入和功能的測(cè)試以及相關(guān)的工作流測(cè)試。主要測(cè)試前臺(tái)系統(tǒng)登錄，查詢功能，數(shù)據(jù)分析等主要模塊，后臺(tái)分類管理、維修管理、維修添加等主要模塊。

嚴(yán)格按照系統(tǒng)測(cè)試計(jì)劃的要求對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行黑盒測(cè)試，對(duì)每個(gè)小的功能進(jìn)行白盒測(cè)試，并且通過測(cè)試軟件對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行各種性能測(cè)試，如時(shí)間性能測(cè)試，負(fù)載測(cè)試等等，并對(duì)可能發(fā)生的錯(cuò)誤進(jìn)行排查和解決。

測(cè)試結(jié)果表明：①測(cè)試覆蓋率＞95%，所有測(cè)試用例都已運(yùn)行；②95%以上的測(cè)試用例已經(jīng)成功通過；③根據(jù)制定的測(cè)試大綱功能范圍及測(cè)試報(bào)告要求設(shè)定的通過準(zhǔn)則，該系統(tǒng)已通過整體測(cè)試。

5 結(jié) 語

本文提出了一種基于無線網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊的激光車輪不圓度測(cè)量?jī)x數(shù)據(jù)傳輸方法，通過此方法實(shí)現(xiàn)了車輪激光不圓度測(cè)量?jī)x與測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)之間的無線連接。該系統(tǒng)可對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)、快速傳輸，為構(gòu)建車輪不圓度測(cè)量數(shù)據(jù)庫(kù)提供了重要的支撐；利用所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)管理，實(shí)現(xiàn)了車輪不圓度測(cè)量的遠(yuǎn)程控制與管理。