列控系統數據校核技術研究

楊 韜

（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

楊韜，男，碩士畢業于北京交通大學，工程師。主要研究方向:無線閉塞中心技術研究，曾參與“無線閉塞中心(RBC)的關鍵技術及裝備”、“RBC系統國產化深化研究”和“列控系統優化技術研究”等科研項目。

我國高速鐵路建設進入快速發展時期，隨著高速鐵路工程大規模鋪開，列控設備應用數量急劇增加，工程化數據配置任務越發繁重和艱巨，同時也對線路數據校核提出了更嚴格要求。

線路數據作為列控設備進行邏輯運算的基礎，它能夠描述其控制范圍內相關信息的靜態數據，其準確性決定了設備的安全性和可靠性。如何制作并確保應用數據文件的正確性是工程化實施的重點。列控設備數據校核具有如下特點：

* 時間緊任務重：高速鐵路建設時間緊迫，規模空前。這一方面要求縮短產品的生產周期，另一方面要提高單位時間內的產品產能。同時，工程化數據涉及到多種參數表格，形式多樣、數量巨大，如何在短時間內完成海量數據校核任務已經成為一個困擾工程技術人員的重要問題。

* 數據變更頻繁：無論是環境條件的優化、還是勘測誤差的修正、亦或線路結構設計修改，都會導致參數表格內容變更，從而影響工程化數據配置，這種變更貫穿于線路設計、線路施工、線路調試、線路優化、線路變更的全過程，這使得本來就時間緊、任務重的工程化數據校核工作又要面臨頻繁變更的問題。

* 設備安全基礎：工程化數據描述了設備控制線路范圍內相關靜態數據，是列控設備各種邏輯算法的前提和基礎，其準確性決定了列控設備的安全性和可靠性。如應答器位置配置錯誤，可能導致鏈接信息錯誤；進路范圍配置錯誤，可能導致列車移動授權范圍錯誤；靜態速度配置錯誤，可能最終導致列車超速，甚至顛覆的危險。

總之，工程化數據校核是一項時間緊、任務重、變更頻繁，且又嚴重影響行車安全的工作。如果采用人工校核的方式，根本無法按時完成，而且處理海量數據，人工校核也無法保證數據的準確性。這就從客觀上要求采用軟件自動化處理，并不斷提高自動化水平，不斷解放生產力、提高生產力。

本文在深入研究列控數據制作過程的基礎上，通過比較現行的數據校核方式的優劣，提出了基于數據表的自動化數據校核方法。

1 列控數據的制作過程

在研究數據校核技術之前，有必要介紹列控數據的制作過程。列控數據的源頭一般是工程數據表或CAD工程圖，因此數據制作也有兩種不同的方式：

1.1 基于工程數據表的錄入方式

此方式將工程數據表中的線路數據信息，轉化為線路數據輔助工具能識別的格式，錄入輔助工具的數據庫，形成可視化圖形界面，生成符合數據規范的應用數據文件，如圖1所示。

1.2 基于CAD工程圖的錄入方式

此方式直接將設計單位提供的CAD工程圖，錄入基于圖形化的線路數據輔助工具的數據庫，形成可視化圖形界面，生成符合數據規范的應用數據文件，如圖2所示。

2 現有的數據校核方式

為了保證應用數據的正確性，目前各設備廠家存在以下幾種數據校核方式：

2.1 傳統的數據測試

此方式類似于集成測試，需要其他子系統的配合，配置完整的接口數據，逐條進路的完成測試，該方式雖然可以保證數據的正確性，但存在以下缺點：

1）需要其他子系統參與集成測試，花費巨大人力物力，費時費事。

2）無法直接發現錯誤源頭，如果測試出現問題，短時間內無法定位是設備功能問題還是線路數據的問題。

2.2 基于中間數據庫的數據校核

此方式是基于CAD圖的錄入方式和數據制作方法的數據校核方式，CAD圖錄入方式的數據源是圖形，因此沒有可以比對的數據源。數據校核工具只能將應用數據文件自動轉換成中間數據庫的形式，與數據制作過程中保存的原有中間數據庫進行比對，以確保數據的正確性，但存在以下缺點：

1）中間數據庫是基于軟件識別的數據格式，數據校核人員對中間數據庫較為陌生，一旦遇到復雜的線路需要人工干預校核時，中間數據庫對用戶處于不可見狀態，無法有效的校核。

2）一旦數據制作工具和數據校核工具發生同樣的邏輯算法錯誤，用戶無法發現。

3 基于數據表的數據校核技術

為了提高數據校核的自動化水平，確保應用數據的正確性，本文提出基于數據表的數據校核方式，此方式適用于數據源為工程數據表的數據制作模式。

3.1 設計思路

確保應用數據的正確性，即保證應用數據文件描述的線路信息符合真實的線路布置，基于數據表的數據校核技術是按照數據制作的逆過程，生成與原始工程數據表格式相同的數據表，比對兩者之間的差異來確保應用數據文件正確性。雖然數據表校核方式承擔了80%以上的工作量，但為了數據校核的完整性僅僅依靠數據表校核方式是不夠的，應用數據文件擁有其特定的內部數據組織結構，例如設備之間的鏈接關系，線路信息的重復使用等，因此需要增加其他形式的校核方式，如圖3所示。

3.2 設計方案

1）總體設計如圖4所示

2）應用數據文件自動導入

數據校核工具提供應用數據文件導入功能，實現海量數據的自動導入，并映射為工具的內部對象，便于后續的邏輯處理。

3）圖形化界面方式校核

應用數據文件中有一套為應用軟件設計的基礎線路拓撲結構，該結構描述了線路基礎對象，如道岔、應答器等設備，設備之間存在著鏈接關系，這些信息不具備外部表現性，無法通過表格的形式進行校核。因此，校核工具將基礎線路拓撲結構與設備坐標信息結合還原成圖形界面，達到校核鏈接關系的目的，如圖5所示。

同時，應用數據文件還描述了災害區、分相區、調車區等區域信息，區域信息往往是二維信息，通過一維的表格形式無法準確反映區域信息，而且即便是同一種類型的區域信息也會存在相互重合的情況，這更增加了校核的難度。因此，校核工具采用了更為直觀的圖形界面的校核方式。這些區域信息分別依附在基礎線路拓撲結構上，根據此特點可以在繪制站場圖形界面時，按照數據校核人員的輸入指令對單個區域信息屬性進行激活，以不同顏色的顯示區域信息，如圖6所示。

4）內部規則校核

應用數據文件存在內部結構，這些結構具有相關性和耦合度，形成相關制約和約束。這種結構不具備可輸出性，但又是整個數據結構的一部分，對數據的安全性有很大影響，這就要求工具進行自動化的內部校核。例如，冗余數據的一致性校核；線路基礎拓撲結構描述的進路、臨時限速范圍等對象的內部校核。

5）數據表的自動化生成

應用數據文件中很大一部分數據的原始輸入是工程數據表，海量的數據在應用數據文件中的表現形式各異，基本不具備可校核性。校核工具將按照工程數據表的方式對應用數據文件的相關信息進行輸出，如圖7所示。

6）數據表與原始工程數據表的自動化比對

校核工具生成的數據表與原始工程數據表格式雖然相同，但是僅僅靠人工通過Excel表格比對效率偏低，工具通過導入原始工程數據表和生成的數據表并進行自動化比對，形成比對報告。

7）新舊版本數據表之間的自動化比對

列控數據變更頻繁，變動一個設備數據便需要重新制作數據，重走校核流程，這加大了校核人員的工作量，在確保舊版數據表正確的前提下，生成的新版數據表只需要與舊版數據表自動化比對變動的小部分就可以完成校核工作。

3.3 方案特點

1）該校核方式是基于源頭管理的模式，相比基于中間數據庫的校核，該方式能直接將應用數據文件轉化成原始數據，避免了數據制作工具生成中間數據庫時出錯帶來的安全隱患。

2）工程人員對數據表的形式更為熟悉，如果出現某些特殊的站場數據，可以人工校核一部分。

3）以更直觀、更形象的顯示線路拓撲結構和二維信息達到校核的目的。

4）支持復雜的線路結構，如多里程標系、斷鏈標志的復雜線路里程參數，具有多個場的大型鐵路樞紐站場結構，以及動車所、線路所、聯絡線縱橫交織的鐵路網。

5）盡量減少邏輯運算避免校核工具本身的錯誤，大大提高了校核效率，保證了數據的準確性。

4 總結

本文在介紹列控數據制作過程的基礎上，通過對現有數據校核方式的缺點分析，提出了基于數據表的數據校核方式，并簡析了設計思路，詳細闡述了設計方案，最后歸納了該方案的特點。該項技術已經在CTCS-3級列控系統核心設備無線閉塞中心工程化實施中廣泛采用，不僅提高了數據校核的自動化水平，也縮短了工程實施的周期。本文提出的方案可以為其他的列控設備的數據校核提供借鑒。

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