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摘要：通過對地鐵車輛電纜進行電絕緣試驗時線束分組的需求分析，開發了線束分組軟件。介紹了利用C#自動導入EXCEL表格形式的接線清單；深入研究ADO.NET方法的數據庫訪問技術，使得對數據庫的操作更加簡單便捷；利用深度優先搜索算法作為搜索規則獲取清單中元件的電氣連接關系。經過幾種車型的接線清單調試后，該線束分組軟件能夠快速有效的搜索出隨意選定元件或點位的連接關系，并使用不同顏色標注出所在的電壓等級。

關鍵詞：地鐵車輛；自動識別；電氣連接關系；深度優先搜索算法；ADO.NET

前言

隨著社會的進步，地鐵車輛逐漸成為城市交通不可缺少的重要形式，其運行的可靠性也逐漸受到社會的關注和重視。而電纜作為地鐵車輛常用元器件之一，具有連接各電氣設備及信息傳輸等重要作用，為了保證各類電纜電氣的可靠性，運行的安全性，對地鐵車輛電纜進行電絕緣試驗是完全必要的。電纜是地鐵車輛的血液供給和神經系統，遍布于地鐵車輛所有的電路。地鐵車輛電路分為動力電路、控制電路和信號電路，不同電路使用電纜規格有所不同，相同電路控制的設備或者傳輸的信號不同所使用的電纜規格也各有差異，因此對地鐵車輛電纜進行電絕緣試驗時不同規格電纜要區分開來，設計一款對地鐵車輛電纜線束分組的軟件是十分必要的。目前，地鐵車輛電纜電絕緣試驗中線束分組處在一個較低的水平，人工根據接線清單查找所有電纜的規格和元件點位的連接關系，這種方式靈活性、準確性、效率上存在明顯的不足。為了提高實時性、準確性和降低成本，本文設計出了操作方便、帶有友好界面的一款線束分組軟件，利用計算機代替人工操作，提高了線束分組的實時性，降低了成本，適用于各種地鐵車輛的接線清單，提高了電絕緣試驗的速度和靈活性。

一、軟件設計方案

（一）需求分析。地鐵車輛線纜電絕緣試驗中部分線纜工作電壓相近的電壓等級合并進行耐壓試驗，根據某公司工藝文件中對電壓等級進行的分組，由低到高分別為AA（4B、2B、1A等級）、BB（4A等級）、CC（5C、5D、5E等級）、DD（5B等級）、EE（5A等級）、BL（各等級屏蔽線及屏蔽引出線），在現場電纜電絕緣試驗時，為了提高工作效率，工作人員需找出各元件器件點位的電氣連接關系，將處在相同組的電纜中引出一根電纜，或者如此重復操作找出多根電纜短接后引出一根線做試驗。因此，本軟件需實現如下功能：（1）電壓等級可自動分組，目前存在AA、BB、CC、DD、EE、BL六個組，為了防止后續有可能還會對等級進行調整，增加FF組做預留，并且分組內的電壓等級可自定義；（2）自動生成一套完整的查找步驟，可實現單車接線清單查找電氣連接關系，多車接線清單查找元件點位差異；（3）為了區分查找到的電氣連接關系，將不同的分組使用不同的顏色標示出來，將連接關系中特殊電纜（電壓等級前后發生改變）字體標色顯示，根據用戶不同習慣，顏色可自定義；（4）結果實現“所見即所得”以EXCEL表格形式導出。

（二）界面設計。程序主體建立在C#窗口應用程序基礎之上，使用DataGridView控件來顯示加載的地鐵車輛接線清單和查詢結果，其他功能通過Button、StatusStrip、MenuStrip、TextBox、Label、ComboBox、ListView等控件相互配合實現。

（三）軟件框架。根據對地鐵車輛線束分組軟件功能需求和性能需求的分析，論文對線束分組軟件進行了深入的研究。

二、軟件部分功能設計

軟件設計的關鍵是自動導入和識別不同車型的EXCEL表格形式的接線清單，分析并使用顏色區分所有線纜點位的電氣連接關系。

（一）導入EXCEL表格接線清單。提供接線清單表只為EXCEL表格形式，EXCEL表版本和格式各不相同，再則不同車型的接線清單內容差異較大，為了在不改變代碼的前提下實現不同版本不同內容接線清單自動導入，需要對接線清單表制定統一規格。清單表中包含了所有元件的始端連接件、始端位置、始端名稱、始點位、線號、末端位置、末端名稱、末點位、屏蔽代碼、車型、等級、末端連接件等可以將清單表還原為電氣接線圖的信息。導入EXCEL表格接線清單的過程就是軟件根據用戶選定欲加載清單路徑自動讀取清單內容的過程。C#通過ODBC類訪問EXCEL數據，由于ODBC使用標準SQL語言作為數據庫訪問語言，它將EXCEL表格作為一般的數據庫來訪問，簡單易行，因此選擇使用ODBC讀取EXCEL文件。

（二）接線清單預處理。清單導入之后根據試驗需求，需要做一些預處理，例如清單中車型非本實驗所在車型的行刪除、清單中始末點位有一端為NC*或者為SH36*統一作為NC或者SH36處理、清單中始末點位同為GRD或者NC的行刪除。在傳統的數據庫應用程序中，客戶端建立到數據庫的連接并保持打開狀態，直到應用程序結束才斷開數據庫連接。這樣多個應用程序訪問數據庫時，數據庫連接池的連接數量大，程序的實時性很難得到保證。為了提高數據查詢的效率，并且防止數據操作時破壞原EXCEL表格，因此采用ADO.NET數據庫訪問技術，ADO.NET的優點之一是支持斷開數據庫連接的結構體系。它通過Dataset對象來實現斷開連接的體系結構。Dataset可以在與數據庫斷開連接的狀態下，任何時候根據需要對數據進行處理。使用ADO.NET技術將數據源EXCEL表格檢索來的數據填充到高速緩存Dataset中，這樣在保存原EXCEL表完整性的同時大大減少了打開數據庫連接的數目，提高訪問數據庫效率。

（三）邏輯分析。邏輯分析是對接線清單預處理后的元件關系還原成類似電氣連接圖的過程。確定清單中元件點位的電氣連接關系是清單點位查詢的基礎。為了減少用戶某一點位或者某些元件名稱的電氣連接關系，在接線清單加載時先確定所有元件下所有點位的電氣連接關系，而電氣連接關系的確立，需要分析實際人工分線原理、建立程序的自動搜索原則。現場人工分線原理：以欲查找的元件名稱為始端名稱、點位名稱為始點位在接線清單中查找將所有行的末端名稱和末點位，將每一個末端名稱作為始端名稱，末點位作為始點位再繼續查找，直至查找不到或者與之前已查找到的名稱和點位重復，則停止查詢。每查詢到一條記錄根據其所在的電壓等級使用顏色標注。為了提高效率和減少人工操作產生漏項或錯項，本線束分組軟件建立類似深度優先搜索（DFS）算法的搜索規則。DFS是搜索算法的一種，其訪問順序如圖 3所示。它沿著樹的深度遍歷樹的節點，如果某一個節點的所有邊都被搜索過，將會回到與該節點在同一層的其他節點作為起始節點繼續訪問，直到遍歷到所有節點為止。如果還存在未被發現的節點，則選擇其中一個節點作為源節點重復以上過程。通過這種算法，對整個接線清單搜索，每個搜索節點為元件名稱-點位-行索引-電壓等級-電壓等級是否發生改變，生成一條條支路，用戶查詢某一點位時，只需找到以此點位為源節點的整個支路，便可找到與之相關的所有電氣連接關系。

三、試驗

按照以上功能需求和設計原理，開發了地鐵車輛電絕緣試驗線束分組軟件。并模擬某公司某車型電絕緣現場某點位和某些元件名稱進行了測試，測試前先設定等級分組和等級標示顏色。

四、結語

根據現場電絕緣試驗線束分組的功能需求和性能需求，設計了地鐵車輛電絕緣試驗線束分組軟件。本文對線束分組軟件進行了研究分析，程序編寫過程中首先自動導入和識別不同車型的EXCEL表格形式的接線清單，并利用深度優先搜索算法制定了一組確定接線清單中元件點位電氣連接關系的搜索規則，方便以后編寫程序實現自動測試。經過一系列的調試和修改，本線束分組軟件能準確的查找用戶隨意選定元件或者點位的電氣連接關系，提高了電纜電絕緣試驗中線束分組工作的效率和準確性。

H參考文獻

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作者：周麗梅；白璐；劉云龍；印璽 單位：南京中車浦鎮城軌車輛有限責任公司