摘 要：為更好地提高汽車安全測控系統(tǒng)的性能，基于面向?qū)ο蠊芾砑夹g(shù)，討論了車輛信息與報檢信息的分析、設(shè)計方法，并依據(jù)現(xiàn)行檢測標(biāo)準(zhǔn)與數(shù)學(xué)模型做出了說明。通過對管理規(guī)律的深刻認識，高度抽象出了車輛模板和報檢模板，并提出了信息的動態(tài)繼承模板技術(shù)。同時，檢測項目的樹狀結(jié)構(gòu)設(shè)計和組件化架構(gòu)突破了測控系統(tǒng)任務(wù)處理受硬件工藝布局的限制。

關(guān)鍵詞：檢測控制系統(tǒng)；車輛安全；檢測項目；對象屬性

中圖分類號：TP39文獻標(biāo)識碼：A文章編號：1004373X(2008)1916004

Study on the Method of Vehicles and Testing Information

Design for Vehicle Safety Performance Inspection Control System

JIN Tao1，ZHAO Xiangmo2，YANG Yang3

(1.Xi′an Highway Research Institute，Xi′an，710054，China;2.School of Information Engineering，Chang′an University，Xi′an，710064，China;

3.Chongqing Province Research Institute of Communications，Chongqing，400076，China)

Abstract：To improve performance of vehicle safety performance inspection control system，based on object-oriented managementtechniques，vehicles and testing information design method are discussed.And the paper makes explanation judgingby standard currently in effect.Through deep understanding of the management rules，vehicles and testing templates are abstracted，and dynamic inheritance template technology is proposed.Meanwhile，the tree structure design of testing item and component-based framework break hardware restricting.

Keywords：inspection control system;vehicle;test item;object property

目前，汽車檢測控制系統(tǒng)的各項檢測技術(shù)日趨成熟，但大多數(shù)的文獻都集中在對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架和具體檢測項目的研究上，而在實際的汽車檢測軟件中存在著大量的檢測填報信息與檢測過程無關(guān)的現(xiàn)象。對于汽車安全性能檢測系統(tǒng)的信息輸入來說主要包括兩部分:一部分是車輛報檢信息，即車輛信息和報檢信息；另一部分是檢測信息。前者主要通過人機交換方式來完成，受人員對計算機操作的影響較大，而后者是儀器設(shè)備對車輛進行檢測所得到的數(shù)據(jù)，并依據(jù)特定協(xié)議返回給計算機，該過程受人員對計算機操作的影響較小，尤其在聯(lián)網(wǎng)檢測模式下，甚至可以實現(xiàn)無人值守的自動檢測。本文將討論受人員操作影響較大的車輛信息和報檢信息的設(shè)計以及信息管理的實現(xiàn)。

1 面向管理的汽車檢測系統(tǒng)

汽車安全性能檢測控制系統(tǒng)的目標(biāo)是服務(wù)于管理。出廠檢測線，為工業(yè)企業(yè)管理提供支持，社會檢測線則為行政部門對社會在用車輛管理提供支持。而對于不同的檢測線，用戶都有各自不同的管理要求。

面向?qū)ο蟮墓芾砑夹g(shù)就是總結(jié)出各項專業(yè)管理的共同規(guī)律，建立起各種各樣的管理模型，并尋找滿足用戶個性需要的方法。利用面向?qū)ο蟮墓芾砑夹g(shù)進行汽車安全性能檢測系統(tǒng)的分析與設(shè)計，可以將管理中的共性充分挖掘出來，將用戶的需求高度抽象化，使得系統(tǒng)具有較強的通用性，并且可以通過將各種管理需要提升為管理對象，通過屬性來定義信息的特征，進而來滿足自己獨特的管理要求。

2 車輛信息的設(shè)計

對于汽車安全性能檢測控制系統(tǒng)來說，其主要的管理對象為檢測車輛，它的信息設(shè)計主要依據(jù)檢測需求(即基本需求)及用戶對個體對象管理的要求。因此，在本系統(tǒng)中將車輛的屬性分為基本屬性、個體屬性和附加屬性三種。

2.1 基本屬性

基本屬性是與檢測關(guān)系最密切的車輛信息種類，它將成為必要的檢測參數(shù)。在實際的檢測過程中，所有的檢測項目、條件、方法、以及判定依據(jù)都應(yīng)遵照國家以及行業(yè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來進行，因而車輛的基本屬性是依據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)而確定的。

按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定^［1］，汽車安全性能檢測包括線內(nèi)檢驗、線外檢驗和路試檢驗。通常而言，汽車檢測控制系統(tǒng)軟件主要負責(zé)控制線內(nèi)檢驗的各環(huán)節(jié)，線內(nèi)檢驗的項目主要包括：臺式制動力性能檢測； 轉(zhuǎn)向輪橫向測滑量檢測；前照燈檢測；喇叭聲級檢測；車速表示值誤差檢測；排氣污染物檢測。

以汽車的制動力性能檢測為例，對于乘用車和總質(zhì)量不大于3 500 kg的貨車，國家標(biāo)準(zhǔn)中的判定要求如表1所示^［2］。

表1 車輛制動性能臺試檢驗的判定標(biāo)準(zhǔn)

判 定 項 目判定要求

制動率 /%

整車制動率

軸制動率

空載≥60

滿載≥50

前軸≥60

后軸≥20

不平衡率 /%

前軸≤20

后軸及其他軸

制動率≥60%時≤24

制動率＜60%時≤8

協(xié)調(diào)時間 /s阻滯率 /%駐車制動率 /%

氣壓制動≤0.35

液壓制動≤0.60

前軸≤5

后軸≤5

質(zhì)量系數(shù)＜1.2≥15

質(zhì)量系數(shù)≥1.2≥20

在進行汽車制動力臺式檢驗時，通過汽車輪重臺(或軸重臺)可以稱量得到車輛各軸的軸荷；通過汽車制動檢驗臺可以檢測得到車輛的各輪的制動力、制動系統(tǒng)協(xié)調(diào)時間、車輪阻滯力、駐車軸駐車制動力。同時，可通過數(shù)學(xué)模型計算得到汽車的質(zhì)量系數(shù)、各軸的軸制動率、不平衡率、阻滯率、駐車制動率以及整車制動率。

質(zhì)量系數(shù)計算公式：

θ=∑ni = 1Mi/

∑nj = 1MZj

(1)

式中：M為空載軸荷(kg)；MZ為滿載軸荷(kg)；n為軸數(shù)。

軸制動率計算公式：

α=FS/M

(2)

式中：FS為軸制動力(daN)；M為空載軸荷(kg)。

前軸不平衡率及后軸(及其他軸)在軸制動力不小于該軸軸荷60% 時的不平衡率計算公式：

λ=|FLMax－FRMax|Max{FLMax，F(xiàn)RMax}

(3)

式中：FLMax為左輪制動力最大值(daN)；FRMax為右輪制動力最大值(daN)。

后軸(及其他軸)制動力小于該軸軸荷60% 時的不平衡率計算公式：

λ=|FLMax－FRMax|/M

(4)

式中：FLMax為左輪制動力最大值(daN)；FRMax為右輪制動力最大值(daN)；M為空載軸荷(kg)。

阻滯率計算公式：

η=FLP+FRPM

(5)

式中：FLP為左輪阻滯力(daN)；FRP為右輪制阻滯力(daN)；M為空載軸荷(kg)。

駐車制動率計算公式：

ρ=∑mi = 1FZi/∑nj = 1Mj

(6)

式中：FZ為駐車動力(daN)；m為駐車軸數(shù)；M為空載軸荷(kg)；n為軸數(shù)。

整車制動率計算公式：

β=∑ni=1(FLi+FRi)/∑nj=1Mj

(7)

式中：FL為左輪制動力(daN)；FR為右輪制動力(daN)； M為空載軸荷(kg)；n為軸數(shù)。

為實現(xiàn)對檢測過程的控制和計算所必須的參數(shù)是車輛軸數(shù)和駐車軸是第幾軸；在進行檢測結(jié)果判定時所必須的參數(shù)是車輛的制動方式。因此，在車輛信息設(shè)計時應(yīng)將車輛的軸數(shù)、駐車軸、制動方式作為對象的基本屬性。

利用這樣與標(biāo)準(zhǔn)比對和建立數(shù)學(xué)模型計算的方法，可以同樣推理得到其他項目檢測所必須的參數(shù)。具體來說，汽車轉(zhuǎn)向輪橫向測滑量檢測需要轉(zhuǎn)向軸信息；汽車前照燈檢測需要燈制信息；汽車排氣污染物檢測需要燃料種類和根據(jù)車輛生產(chǎn)時間與輕重類型劃分的車輛種類信息，對壓燃式發(fā)動機汽車檢測時還需要車輛有無增壓裝置、車型核準(zhǔn)批準(zhǔn)的排氣煙度排放限值信息^［3］，對點燃式發(fā)動機汽車檢測時還需要發(fā)動機最高額定轉(zhuǎn)速、車輛的排氣管數(shù)信息^［4］。 這些參數(shù)都應(yīng)設(shè)計為對象的基本屬性。而汽車喇叭聲級和車速表示值誤差檢測無需特定參數(shù)。

2.2 個體屬性

個體屬性是用來描述與檢測車輛個體有關(guān)的特征信息，它以用戶對個體對象的管理需求為設(shè)計依據(jù)，可以包括車輛識別代碼、類型、型號、發(fā)動機號、發(fā)動機型號、底盤號碼、底盤型號、驅(qū)動形式、車身顏色、發(fā)動機額定功率、外廓尺寸等。

此外，在對對象個體屬性的分析設(shè)計時，還應(yīng)考慮到系統(tǒng)的使用范圍，對于社會汽車檢測線來說，車輛的號牌、中文品牌、車主姓名、出廠日期、使用性質(zhì)等也是受到關(guān)注的個體屬性。

2.3 附加屬性

附加屬性是當(dāng)基本屬性和個體屬性不足以描述對象的全部所需特征，或不足以滿足系統(tǒng)設(shè)計要求時，對對象附加的屬性，例如：車輛信息的登記日期作為附加屬性，是進行事件追蹤和查詢統(tǒng)計的重要條件。將車輛各軸的軸荷作為附加屬性設(shè)計在車輛信息中，可使制動力檢測時所需的軸荷和整車重量等參數(shù)通過軸重臺稱量和通過從車輛填報信息中取得兩種方式實現(xiàn)。

2.4 車輛信息的模板

系統(tǒng)所管理的每個對象的屬性都會不盡相同，但經(jīng)過我們詳細分析并合理抽象，就會發(fā)現(xiàn)管理是有規(guī)律可循的，而且大量的對象及其屬性都有著類似，若對于每個對象都需要進行逐一管理，對每一個車輛的信息都需要逐一登錄，勢必會費時費力，而且也增加了人為錯誤的機率，為了有效地解決這一問題，本系統(tǒng)采取了對大量相似對象進行一致管理的方式，即引用了模板管理方式。

車輛信息的模板是根據(jù)對象某一屬性對對象進行分類，并按照類別對其進行統(tǒng)一管理的樣板。對對象分類所依據(jù)的屬性可以由系統(tǒng)設(shè)計的管理粒度來確定，但分類所依據(jù)的屬性不同，設(shè)計出的模板也就不同。在本系統(tǒng)中，我們以同一種型號的車輛具有眾多相同屬性為前提，設(shè)計出了以車輛型號為劃分依據(jù)的車輛信息模板。模板中包括了車輛軸數(shù)、駐車軸、制動方式、轉(zhuǎn)向軸、燈制、燃料種類等大部分在車輛信息申報時需要填報的項目，只要在使用前建立了各種型號車輛信息的模板，在使用時就可直接套用，從而極大地提高系統(tǒng)使用的效率。

3 車輛報檢的設(shè)計

車輛報檢將確定要進行的檢測任務(wù)，它的設(shè)計關(guān)系到整個系統(tǒng)的通用性和可擴展性。在此環(huán)節(jié)中，系統(tǒng)所管理的對象是報檢車輛，對象所需填報的檢測項目及個體所處的檢測狀態(tài)是設(shè)計的中心。在此，仍然將報檢對象的屬性分為基本屬性、個體屬性和附加屬性。

3.1 報檢對象的基本屬性

在報檢事務(wù)的處理中，對象最重要的屬性不是反映其各自特征的屬性信息，而是反映其所要處理的業(yè)務(wù)屬性信息。對象所報檢的檢測項目的不同，決定著整個系統(tǒng)的檢測調(diào)度及任務(wù)處理。因此，報檢對象的基本屬性是以對象的檢測項目為基礎(chǔ)的信息種類。在傳統(tǒng)的汽車聯(lián)網(wǎng)檢測系統(tǒng)中，檢測項目的設(shè)計通常受檢測線的硬件工藝布局限制，每個項目根據(jù)檢測布局設(shè)計在具體某個工位，各工位只完成各自特定的檢測功能，這使得檢測控制系統(tǒng)的通用性極大的降低。如果其他檢測線的工藝布局與此不同，那么控制系統(tǒng)軟件就需重新開發(fā)。

為將檢測項目的申報與具體的檢測工位之間的關(guān)系完全脫離，系統(tǒng)把各檢測項目放在沒有先后順序的同等級位置上，形成了檢測項目的樹狀結(jié)構(gòu)(如圖1所示)。使用者無需再考慮檢測項目與工位之間的關(guān)系，一切的任務(wù)處理與條件判斷都交給了調(diào)度子系統(tǒng)來完成。在這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計下，我們建立了檢測任務(wù)處理的組件化架構(gòu)，將每個檢測項目封裝為獨立的組件，并預(yù)留配置接口。當(dāng)檢測線工藝布局發(fā)生變化時，只需簡單地調(diào)整接口參數(shù)，調(diào)度子系統(tǒng)即可將檢測工位與檢測項目對應(yīng)起來，完成組件的重新拼接，從而高效、便捷地實現(xiàn)控制系統(tǒng)向新檢測線的移植。

此外，檢測項目的樹狀結(jié)構(gòu)設(shè)計還具有良好的可擴展性。圖1所示的系統(tǒng)只具備四軸車的檢測能力，如果要將其升級為具備對六軸或更多軸車輛的檢測能力，只需修改制動組件的接口參數(shù)，再通過組件復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)制動檢測能力的擴展。而系統(tǒng)的這種擴展，對其他項目的報檢不會帶來任何的影響。

圖1 檢測項目的樹狀結(jié)構(gòu)圖

3.2 報檢對象的個體屬性

在報檢處理中，報檢對象的個體屬性是描述對象個體所處狀態(tài)的特征信息，此特征是隨業(yè)務(wù)處理的進程而改變的。為了能夠明確表明對象在檢測控制系統(tǒng)中的處理狀態(tài)，使其得到及時合理的調(diào)度，系統(tǒng)將對象分為了“已報”、“上線”、“檢測中”和“檢測完成”四種狀態(tài)。

在對象完成檢測項目申報后，其狀態(tài)標(biāo)識為“已報”，這是一種準(zhǔn)備就緒的狀態(tài)。但使用者可以根據(jù)現(xiàn)場的控制要求，將任意“已報”狀態(tài)的對象進行上線處理，處理后的對象則進入了待檢隊列，調(diào)度程序會依次對待檢隊列中的對象依據(jù)報檢項目進行任務(wù)調(diào)度。對象通過調(diào)度進入檢測處理時，其狀態(tài)標(biāo)識為“檢測中”。在完成所有報檢項目的檢測并打印檢測結(jié)果報告后，狀態(tài)標(biāo)識為“檢測完成”。這種以“已報”和“上線”兩種狀態(tài)分別標(biāo)識檢測申報完成和進入待檢隊列的方式突破了兩者之間順序?qū)?yīng)的關(guān)系，實現(xiàn)檢測申報與調(diào)度的無序處理，即可以先報后檢，后檢先報。而全系統(tǒng)的4種狀態(tài)標(biāo)識可以實時監(jiān)控到每個對象接受調(diào)度和任務(wù)處理情況。

3.3 報檢對象的附加屬性

報檢對象的附加屬性是為滿足系統(tǒng)的管理要求而對基本屬性和個體屬性的必要補充。它可以包括報檢對象的檢測日期、初復(fù)檢標(biāo)識、填報人、引車員、檢驗員等屬性信息，這些都為事件的追蹤和統(tǒng)計查詢提供了可能。

3.4 報檢信息的模板

報檢信息模板是為減少大量重復(fù)性操作，降低操作失誤的機率，我們從管理中尋求規(guī)律，合理抽象出大量對象及其屬性的相似處，將其納入模板式一致管理。本系統(tǒng)中，我們設(shè)計了典型模板與繼承模板。

3.4.1 典型模板

典型報檢模板用于描述日常檢測中經(jīng)常性的報檢信息，即將日常檢測中大多數(shù)報檢對象共通的屬性內(nèi)容抽象為典型報檢模板。這樣，在大多數(shù)報檢事務(wù)發(fā)生時可套用該模板，用戶只需對其作少量修改，即可生成所需的報檢信息。

3.4.2 繼承模板

繼承模板的設(shè)計可以使當(dāng)前報檢對象繼承先前任意已報檢對象的屬性內(nèi)容。這樣，在當(dāng)前報檢對象與先前任意已報檢對象的信息特征相同或相似時，通過屬性的繼承而實現(xiàn)信息的復(fù)制，在繼承之后，只需對個別的屬性內(nèi)容稍加修改，即可生成當(dāng)前對象的報檢信息。

繼承模板具有很強的適應(yīng)性。一般的模板在事前已經(jīng)生成以便套用，但這種模板事先沒有固定的屬性內(nèi)容，它利用繼承的思想將先前對象的特征繼承給新的對象，使得先前的每一個已報檢對象都成為了一個繼承模板，并且這樣的模板屬性內(nèi)容可以隨業(yè)務(wù)處理內(nèi)容的變化而變化，即動態(tài)繼承模板。

4 信息管理的實現(xiàn)

4.1 信息的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)管理

在汽車安全性能檢測控制系統(tǒng)中，信息管理的核心任務(wù)之一就是要確保對象信息在整個業(yè)務(wù)流程中安全、有序、順暢地流動，并進行有效地管理。對于本系統(tǒng)而言，其核心業(yè)務(wù)即為汽車安全性能檢測，因而有著嚴格的業(yè)務(wù)流程，對象自進入報檢環(huán)節(jié)后就進入了核心的業(yè)務(wù)處理過程，隨著對象完成各檢測任務(wù)并做出檢測判定而結(jié)束業(yè)務(wù)處理。由于要求檢測車輛在檢測線中不可逆行，因而系統(tǒng)的業(yè)務(wù)處理也有著確定的順序，即：車輛信息錄入→車輛報檢→一工位項目檢驗→二工位項目檢驗→三工位項目檢驗→檢驗結(jié)果判定→檢驗結(jié)果表打印。在系統(tǒng)中，信息的流轉(zhuǎn)也是隨這樣的業(yè)務(wù)處理流程而進行的。

4.2 信息的分級管理結(jié)構(gòu)

汽車測控系統(tǒng)要求現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)連接方便，發(fā)生故障時可以快速診斷恢復(fù)，且網(wǎng)絡(luò)中由主控服務(wù)器提供服務(wù)，各工位機之間無需訪問，實現(xiàn)集中監(jiān)控與管理。根據(jù)這些需求，系統(tǒng)采用星型對等網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)示意圖

整個系統(tǒng)分為兩級：直接過程控制級和集中監(jiān)控級^［5］，直接過程控制級為各檢測工位的工控機，承擔(dān)信號的變換、輸入、運算和輸出等分散任務(wù)。集中監(jiān)控級為主控服務(wù)器，承擔(dān)檢測任務(wù)調(diào)度、數(shù)據(jù)存儲、監(jiān)控管理、報表打印與統(tǒng)計查詢等任務(wù)。采用這種實現(xiàn)方式可以使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰，任務(wù)分散處理，過程控制與管理一體化，系統(tǒng)資源得到充分共享，各功能模塊化以使系統(tǒng)具有良好的可擴展性。

4.3 信息的網(wǎng)絡(luò)通信管理

在目前國內(nèi)汽車檢測控制系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)通信方式主要有串行通信方式、文件共享通信方式、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫方式、WinSock通信方式^［6］。由于測控系統(tǒng)實時性要求高，網(wǎng)絡(luò)訪問量大，而單一的通信方式效率較低，且容易產(chǎn)生訪問沖突，因此本系統(tǒng)采用了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫與WinSock相結(jié)合的通信方式。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫通信方式主要應(yīng)用于主控機對檢測任務(wù)的調(diào)度管理，WinSock通信方式主要應(yīng)用于主控機對檢測過程的監(jiān)控管理，這樣的網(wǎng)絡(luò)通信方式可以實現(xiàn)調(diào)度的可靠和監(jiān)控的實時，且確保系統(tǒng)通信的安全性，避免訪問沖突等問題。

5 結(jié) 語

每個軟件系統(tǒng)都要實現(xiàn)其具體的業(yè)務(wù)和相應(yīng)的業(yè)務(wù)流程。每個業(yè)務(wù)實現(xiàn)的基本過程都遵循IPO(Input-Process-Output)模型。其環(huán)節(jié)中，信息的輸入是整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)來源，是確保處理和輸出結(jié)果正確的先決條件，也是人機交互最為頻繁的環(huán)節(jié)。一個友好的信息輸入設(shè)計對優(yōu)化軟件性能，減少誤操作和數(shù)據(jù)冗余，提高操作人員工作效率和系統(tǒng)執(zhí)行效率都起著重要的作用。

參考文獻

［1］公安部交通管理科學(xué)研究所.GA 468-2004 機動車安全檢驗項目和方法［S］.2004.

［2］公安部交通管理科學(xué)研究所，交通部公路科學(xué)研究所.GB 7258-2004 機動車運行安全技術(shù)條件［S］.2004.

［3］中國環(huán)境科學(xué)研究院大氣所，北京理工大學(xué)，東風(fēng)汽車工程研究院，等.GB 3847-2005 車用壓燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機汽車排氣煙度排放限值及測量方法［S］.2005.

［4］中國環(huán)境科學(xué)研究院，交通部公路科學(xué)研究所.GB 18285-2005 點燃式發(fā)動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法(雙怠速法及簡易工況法)［S］.2005.

［5］趙祥模，許宏科，施惟穎.基于LAN的汽車安全性能自動測控系統(tǒng)研制［J］.計算機工程，2005，31(22):217-219，222.

［6］趙祥模，郭曉汾，徐志剛，等.汽車檢測控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)［J］.交通運輸工程學(xué)報，2006，6(1):98-102.

作者簡介

金 濤 男，1978年出生，上海嘉定人，碩士。主要研究領(lǐng)域為分布式計算機網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)及應(yīng)用、計算機在交通領(lǐng)域的應(yīng)用。

趙祥模 男，1966年出生，博士，教授，博士生導(dǎo)師。主要研究領(lǐng)域為分布式計算機網(wǎng)絡(luò)測控技術(shù)及應(yīng)用、交通信息技術(shù)及ITS、智能測控技術(shù)及其在交通中的應(yīng)用。

楊 洋 男，1982年出生，碩士。

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內(nèi)容請以PDF格式閱讀原文