电务车载设备检修自动化管理系统的检修业务流程设计

刘 隽，张 华

（中国铁道科学研究院 通信信号研究所，北京 100081）

电务车载设备检修自动化管理系统的检修业务流程设计

刘 隽，张 华

（中国铁道科学研究院 通信信号研究所，北京 100081）

本文以动车组电务车载设备检修流程为基础，介绍在电务车载设备检修自动化管理系统设计过程中利用有限状态机形式设计检修业务流程的思路、方法以及模型。

车载设备检修；业务流程；有限状态机

目前，随着动车组开行数量的增加，ATP、LKJ等电务车载设备检修工作量不断加大，以现有的检修模式，设备检修时间明显不足。以北京动车段为例，每天需要检修的动车组约53组，其中，夜间约35组，正常情况下，电务检修人员平均每小时检修5.5组动车组，作业十分繁忙。

日常作业时，当动车组进入检修位置后，车辆调度员通过电台人工通知电务检修人员动车组入库，可以进行检修。检修人员接通知后，需要先赶到动车组停放位置，再按规程上车检修，留有的检修时间都比较紧迫，一旦中间任何环节发生变化或差错，都易造成设备的漏检、漏修或超时作业。同时，现有的电务车载设备检修数据的记录、修改、统计分析全部依靠人工完成，存在填写任务大、实时性差、效率低、数据统计困难等问题。

针对以上问题，研发了电务车载设备检修自动化管理系统（ATPMIS），通过与动车基地调度集中系统接口，实现了动车组进库自动提醒和动车组位置自动显示的功能，解决了检修人员找车难，人车衔接不及时、不准确，计划信息获取滞后等问题，提高了检修作业效率。该系统对日常检修作业进行信息化管理，通过信息管理软件，实现了检修信息的电子化录入、编辑和查询，自动完成数据存储，自动生成日报表、维护履历等统计报表，解决了人工纸质记录效率低，统计难，无共享的问题，提高了检修作业信息化管理水平。

1 检修作业流程

在动车段，检修作业的执行过程是检修人员按照规定的检修流程完成对动车组车载设备的检修。当检修中遇到设备故障时，也要按照既定的流程进行故障处理、设备更换。电务车载设备检修的基本流程如图1所示。

在实际的作业过程中，对一列动车组进行的检修工作被看做是一项检修任务，并由预先指定的检修人员负责检修工作。检修人员按照上述流程对动车组进行检修时，每完成一个检修步骤，都要将过程和结果数据记录下来。这些记录一方面可以作为执行下一步检修操作的前提条件；另一方面可以作为后续的故障分析、作业质量分析的原始依据。

图1 电务车载设备检修基本作业流程

2 系统业务流程设计

为了满足动车段现场的需求，适应电务车载设备检修作业流程，ATPMIS设计的重点就是在系统中构建出与检修作业流程相对应的业务处理流程。

（1）一项检修任务从开始到结束，它的当前状态会随着检修人员所执行的操作情况在不断的变化，例如：从制定任务，分配任务，开始检修等直到检修任务结束。

（2）检修人员的操作是引起任务当前状态变化的原因，例如：检修人员发现某个车载设备出现故障后，检修任务就进入了故障处理状态。

如果将检修任务的状态变化看作是从一个状态到另一个状态的迁移，同时将检修人员引起状态变化的特定操作看作是触发状态迁移的事件，那么在ATPMIS的设计方案中，电务车载设备检修基本作业流程就非常适合采用“有限状态机”的形式进行建模。

有限状态机（FSM，Finite-State Machine），简称状态机，是一种对象行为建模的工具，其作用主要是描述对象在它的生命周期内所经历的状态序列，以及如何响应来自外界的各种事件。

状态机的设计结果用统一建模语言（UML）的形式表示出来就是状态机图，ATPMIS中业务流程的状态机图如图2所示。

图2 业务流程状态机图

其中，框图代表任务的状态，图中文字表示状态的名称，箭头线代表检修人员的操作事件，线上文字表示操作的名称。有些操作事件不会引起状态的变化，因此箭头线的起始端与结束端都在同一个状态框图上；其它操作事件会引起状态的迁移，因此箭头线的起始端与结束端连接了不同状态框图。箭头的方向表示了状态迁移的方向。

当一个任务处于“初始状态”时，它其实是一个空任务，没有任何实际的内容。当系统收到动车组检修计划或用户开始编制任务时，任务的状态迁移至“任务编制”。

任务处于“任务编制”状态时，用户可以对其内容进行编辑，例如：确定待检动车组，填写检修内容，指定检修人员，添加注意事项等。当完成任务编制时，通过发布任务操作可以将该任务迁移至“运用检修”状态。

在“运用检修”状态，检修人员可以记录设备检修的各项结果。如果检修无故障，直接进入“完成状态”。如果发现设备故障，迁移到“故障处理”状态。

在检修人员完成故障处理后，业务流程也将进入“完成状态”。

“故障处理”是一个复合状态，它的内部包含了由若干子状态构成的子状态机，其状态机如图3所示。

故障处理起始于“开始故障处理”子状态，当检修人员开始填写故障记录时，迁移至“故障记录”子状态。

检修人员可以编辑故障记录，例如：填写设备参数、报警信息等。当完成故障记录后，子状态将迁移至“故障分析”。

在“故障分析”中，检修人员需要填写分析记录，其最终的分析结果会产生两个状态迁移分支：如果通过设备软件升级之类的简单处理即可排除故障，子状态会迁移至“简单处理”；如果需要更换配件，子状态将迁移至“配件更换”。

图3 故障处理状态机图

在“简单处理”子状态中，检修人员应填写处理记录，在完成简单处理操作后，将进入“完成故障处理”子状态。

在“配件更换”子状态，检修人员将填写更换记录，在完成设备更换操作后也会进入“完成故障处理”子状态。

“完成故障处理”子状态代表“故障处理”复合状态的整体结束。

至此，在系统设计中利用状态机形式已经对检修基本作业流程进行了完整的建模，形成系统的业务流程。在面向对象的软件设计与实现领域，恰好有一种软件设计模式与状态机相对应，就是“状态模式”（State Pattern）。通过状态模式，我们能够很方便的在ATPMIS系统中将检修作业流程的状态机模型用代码加以实现。

3 结束语

电务车载设备检修自动化管理系统将检修业务流程作为系统的核心，又融合了其它检修管理功能。通过在北京动车段的现场使用，证明系统功能设计合理、稳定可靠，符合现场检修作业要求，同时也证明了以有限状态机的思路和方法进行业务流程设计的合理性与实用性。

[1]中华人民共和国铁道部.铁运[2012]305号 高速铁路信号维护规则 [S].北京：中国铁道出版社,2013.

[2]Martin Fowler.UML Distilled(Third Edition) [M].Addison Wesley,2003.

[3]K.Scott Allen.Programming Windows Workfow Foundation:Practical WF Techniques and Examples using XAML and C# [M].Packt Publishing,2006.

[4]赖信仁.UML团队开发流程与管理 [M].2版.北京：清华大学出版社，2012.

责任编辑 徐侃春

图3 故障解析模块程序流程图

目前，便携式动车组故障诊断系统已通过用户首检并实现产品化，交付客户应用，在应用过程中也已取得了良好的效果。

参考文献：

[1]陆其明.DirectShow开发指南[M].北京：清华大学出版社，2003.

[2]刘震芸.CRH5型动车组列车网络控制数据分析管理系统的设计与实现[D].济南：山东师范大学，2015：40-46.

[3]梁 勇.C++程序设计[M].北京：机械工业出版社，2008.

责任编辑 徐侃春

Workfow design in Railway Signaling Automatic Management System for vehicle equipment maintenance

LIU Jun,ZHANG Hua
( Signal &Communication Research Institute,China Academy of Railway Sciences,Beijing 100081,China)

Based on the workfow of EMU signaling vehicle equipment maintenance,this article described how to use the idea,method and model of the Finite-State Machine to design the maintenance workfow in the design of Railway Signaling Automatic Management System for vehicle equipment maintenance.

vehicle equipment maintenance;workfow;Finite-State Machine

U285.62∶U266.2

A

1005-8451（2016）05-0051-03

2015-11-08

刘 隽，副研究员；张 华，副研究员。