列控工程數(shù)據(jù)模型化技術(shù)研究

朱青林 劉鴻飛（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

1 概述

工程中數(shù)據(jù)表[1]是目前列控系統(tǒng)各設(shè)備數(shù)據(jù)配置的唯一依據(jù)，電子版以EXCEL格式提供。它是編制應(yīng)答器報(bào)文、列控中心控制軌道電路編碼、臨時(shí)限速服務(wù)器參數(shù)化和RBC設(shè)備工程數(shù)據(jù)參數(shù)化的基礎(chǔ)性輸入，加上各設(shè)備所需的固定參數(shù)配置數(shù)據(jù)，共同構(gòu)成了進(jìn)行列控配置的輸入。現(xiàn)有的列控配置編制工作，以電子版EXCEL格式列控工程數(shù)據(jù)表為輸入，通過(guò)數(shù)據(jù)輔助配置工具，在數(shù)據(jù)配置人員的參與下完成。由于這些列控?cái)?shù)據(jù)以表格的形式進(jìn)行描述，表格之間含大量重復(fù)信息且無(wú)圖形拼接概念，這樣當(dāng)遇到復(fù)雜站場(chǎng)時(shí)配置工具就會(huì)很難處理，就完全依靠數(shù)據(jù)配置人員通過(guò)對(duì)站形的理解而對(duì)表進(jìn)行拼接，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)配置過(guò)程中錯(cuò)誤率高且效率低下。

由于列控?cái)?shù)據(jù)以EXCEL的形式存在，列控?cái)?shù)據(jù)配置工具需要建立數(shù)據(jù)模型，進(jìn)而運(yùn)算生成列控系統(tǒng)的配置。這就存在兩個(gè)問(wèn)題：首先，列控?cái)?shù)據(jù)配置生成軟件的建模結(jié)果是在軟件內(nèi)部，數(shù)據(jù)配置多是一次性輸出結(jié)果，數(shù)據(jù)配置人員很難跟輸入直接關(guān)聯(lián)起來(lái)進(jìn)行審核。其次，由于對(duì)復(fù)雜站場(chǎng)的工程數(shù)據(jù)表比較復(fù)雜，配置軟件直接根據(jù)表進(jìn)行邏輯運(yùn)算是比較困難的，需要對(duì)軟件進(jìn)行大量的特殊處理。如果配置軟件運(yùn)算出現(xiàn)問(wèn)題，需要由人工花費(fèi)較大的工作量來(lái)完成且審核量極大。

本文提出對(duì)列控工程數(shù)據(jù)表進(jìn)行模型文件化和圖形化方法，工程數(shù)據(jù)作為原始輸入導(dǎo)入配置軟件后，生成列控配置模型數(shù)據(jù)，此模型可以圖形的方式完整地描述線路數(shù)據(jù)。當(dāng)遇到復(fù)雜站場(chǎng)時(shí)，數(shù)據(jù)配置人員可以根據(jù)數(shù)據(jù)表的輸入情況進(jìn)行分布導(dǎo)入，同時(shí)也可對(duì)圖形進(jìn)行人工處理與拼接。根據(jù)經(jīng)過(guò)審核的模型數(shù)據(jù)，配置工具再生成所需的配置。這樣生成數(shù)據(jù)模型后就可以進(jìn)行一次數(shù)據(jù)的審核，同時(shí)數(shù)據(jù)配置軟件以數(shù)據(jù)模型為輸入進(jìn)行運(yùn)算，軟件就可以很好地處理復(fù)雜站場(chǎng)。

2 列控配置數(shù)據(jù)模型化

列控配置主要為列控系統(tǒng)各設(shè)備提供配置數(shù)據(jù)，一般包括無(wú)線閉塞中心配置、列控中心配置、臨時(shí)限速服務(wù)器配置，應(yīng)答器報(bào)文、列控中心報(bào)文等。要生成這些數(shù)據(jù)，需要以工程數(shù)據(jù)為輸入，建立描述線路的數(shù)據(jù)模型，然后通過(guò)軟件邏輯實(shí)現(xiàn)配置數(shù)據(jù)生成。[2]借鑒圖的定義，將鐵路線路上的每個(gè)道岔抽象成一個(gè)點(diǎn)，將兩個(gè)道岔之間相連的一條鐵軌抽象成為圖的一條邊。建模是用軌道來(lái)描述道岔之間的鐵軌，信號(hào)機(jī)、應(yīng)答器組、絕緣節(jié)、軌道區(qū)段

朱青林，男，碩士畢業(yè)于北京航空航天大學(xué)，助理工程師，軟件開(kāi)發(fā)工程師。主要研究方向包括列控系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置軟件開(kāi)發(fā)，曾參與YK-2010K06信號(hào)系統(tǒng)集成輔助設(shè)計(jì)工具研究與實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目。都被抽象成一個(gè)點(diǎn)式設(shè)備，并歸屬于某一條軌道上，同時(shí)坡度速度信息都被描述成軌道上某一段的數(shù)據(jù)特性。

[2]的基礎(chǔ)上，本文通過(guò)擴(kuò)展列控系統(tǒng)配置相關(guān)的其他區(qū)域?qū)ο螅允鼓Ｐ投x滿足列控系統(tǒng)配置需求。同時(shí)對(duì)列控模型進(jìn)行圖形化，向數(shù)據(jù)配置人員提供線路數(shù)據(jù)的展示。由于列控系統(tǒng)配置模型中對(duì)于圖形的要求數(shù)據(jù)配置人員能夠通過(guò)圖形來(lái)編輯和審核線路數(shù)據(jù)，設(shè)備的圖形形態(tài)、設(shè)備的位置和連接關(guān)系都是邏輯示意性的。對(duì)點(diǎn)式設(shè)備信號(hào)機(jī)、應(yīng)答器組、絕緣節(jié)提供統(tǒng)圖形對(duì)象，并與模型對(duì)象關(guān)聯(lián)。對(duì)于道岔和端點(diǎn)，提供與模型對(duì)象相對(duì)應(yīng)的圖形，道岔和端頭支持調(diào)整創(chuàng)建連接關(guān)系。對(duì)于軌道，提供機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)軌道圖形的形狀可根據(jù)需要調(diào)整。

3 線路數(shù)據(jù)自動(dòng)模型化

列控工程數(shù)據(jù)表是由設(shè)計(jì)單位提供的線路數(shù)據(jù)，它以表格的形式描述列車線路的基本信息。列控系統(tǒng)配置人員需要根據(jù)這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，編制配置數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)量較大，運(yùn)算也較為復(fù)雜，一般由列控系統(tǒng)配置生成工具完成從列控?cái)?shù)據(jù)生成列控系統(tǒng)配置的工作。

這種數(shù)據(jù)是一種簡(jiǎn)單描述線路數(shù)據(jù)的方法，不能夠清晰的描述線路的細(xì)節(jié)，很多道岔的連接關(guān)系都隱含在進(jìn)路表里的各條進(jìn)路里。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們研究了一種從工程數(shù)據(jù)表到列控模型數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成算法。這個(gè)過(guò)程里僅僅需要用戶簡(jiǎn)單地配置一些表，附加一些簡(jiǎn)單操作就可以完成。

3.1 輸入定義

線路數(shù)據(jù)的基本輸入是列控工程數(shù)據(jù)表，一條線的列控?cái)?shù)據(jù)表主要由線路數(shù)據(jù)表、應(yīng)答器位置表、線路速度表、線路坡度表、道岔信息表、坐標(biāo)信息表、斷鏈表和車站進(jìn)路表等構(gòu)成。

在列控?cái)?shù)據(jù)建模中，將道岔抽象成一個(gè)有3個(gè)分支的點(diǎn)式設(shè)備，通過(guò)道岔開(kāi)向和道岔的轉(zhuǎn)向來(lái)唯一確定道岔形態(tài)，由于列控工程數(shù)據(jù)表中并未描述道岔的形態(tài)，因此需要按車站配置道岔狀態(tài)信息，如圖1所示，格式如表 1所示。

表1 道岔信息描述格式

模型里的道岔和軌道區(qū)段是不同的對(duì)象，進(jìn)路表里描述進(jìn)路時(shí)也是將進(jìn)路經(jīng)過(guò)的道岔信息和軌道區(qū)段信息分兩列描述。由于在分析進(jìn)路時(shí)需要站內(nèi)道岔區(qū)段和道岔的對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此需要配置站內(nèi)軌道區(qū)段與道岔映射表，如表 2所示。

表2 站內(nèi)軌道區(qū)段與道岔映射格式

道岔描述表按車站列出道岔區(qū)段的名稱和其對(duì)應(yīng)的道岔的名稱，它用來(lái)確定道岔的狀態(tài)，和站內(nèi)軌道區(qū)段與道岔映射表一起，在通過(guò)遍歷進(jìn)路表中每條進(jìn)路時(shí)，根據(jù)進(jìn)路走向，確定道岔之間的連接關(guān)系。

3.2 正線模型構(gòu)建

首先統(tǒng)一按照下行正向獲取車站順序，根據(jù)進(jìn)路表分析每個(gè)這站正線經(jīng)過(guò)的道岔和道岔的連接關(guān)系，確定了正線上的軌道的和道岔的連接。緊接著讀取線路數(shù)據(jù)表，構(gòu)造正線上所有的信號(hào)機(jī)、絕緣節(jié)、應(yīng)答器組和軌道區(qū)段對(duì)象，并將這些設(shè)備按照公里標(biāo)歸屬到相應(yīng)的軌道上，整個(gè)過(guò)程如圖2所示。

從坡度表中獲取正反向坡度數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到軌道模型中。從速度表中獲取正反向速度數(shù)據(jù)，并存入到軌道模型中，如圖3所示。每個(gè)軌道對(duì)象里都需要從工程數(shù)據(jù)里提取坡度和速度正反方向數(shù)據(jù)，如果一個(gè)坡度或速度的長(zhǎng)度超過(guò)軌道的長(zhǎng)度，就需要對(duì)坡度或速度數(shù)據(jù)進(jìn)行分解到其覆蓋的軌道上。

3.3 車站站內(nèi)側(cè)線模型構(gòu)建

對(duì)于每個(gè)車站獨(dú)立計(jì)算，導(dǎo)入車站進(jìn)路表，遍歷車站的所有進(jìn)路，通過(guò)進(jìn)路經(jīng)過(guò)的道岔，經(jīng)過(guò)的軌道區(qū)段，道岔信息表，站內(nèi)軌道區(qū)段與道岔映射表，共同實(shí)現(xiàn)道岔連接和設(shè)備自動(dòng)創(chuàng)建和歸屬，整個(gè)過(guò)程如圖 4所示。

通過(guò)兩條接到同一股道的接車進(jìn)路構(gòu)造一條完整的通路。如圖5的I圖所示，通過(guò)進(jìn)路表中的X→X3進(jìn)路進(jìn)行模型構(gòu)造的結(jié)果，II圖所示，通過(guò)進(jìn)路SN→S3進(jìn)行模型構(gòu)造的結(jié)果。合并兩條進(jìn)路的結(jié)果，就可以完整形成正線到三股道的完整連接關(guān)系，包括進(jìn)路所有的絕緣節(jié)、信號(hào)機(jī)和應(yīng)答器的創(chuàng)建。

通過(guò)同向的同股道上的一條接車進(jìn)路和發(fā)車進(jìn)路構(gòu)造一條完整通路。圖6的I圖中，通過(guò)進(jìn)路表的X→X3進(jìn)路進(jìn)行模型構(gòu)造的結(jié)果，II圖是通過(guò)進(jìn)路表的X3→SN發(fā)車進(jìn)路進(jìn)行模型構(gòu)造的結(jié)果，III圖是合并X→X3進(jìn)路和X3→SN進(jìn)路分別構(gòu)造的站場(chǎng)，形成完整的三股道模型構(gòu)造的結(jié)果。

利用進(jìn)路數(shù)據(jù)表中進(jìn)路經(jīng)過(guò)的應(yīng)答器一列提供的站內(nèi)應(yīng)答器編號(hào)和鏈接距離，使用應(yīng)答器組編號(hào)查找應(yīng)答器位置表中車站應(yīng)答器組的信息，創(chuàng)建應(yīng)答器對(duì)象；使用應(yīng)答器組的鏈接距離來(lái)確定位置和距離關(guān)系。進(jìn)路表里的始終端信號(hào)機(jī)用來(lái)創(chuàng)建側(cè)線信號(hào)機(jī)對(duì)象。進(jìn)路表里的經(jīng)過(guò)的道岔列用來(lái)構(gòu)建道岔之間的連接關(guān)系，形成軌道模型對(duì)象。在創(chuàng)建站內(nèi)設(shè)備時(shí)，進(jìn)路表里的軌道區(qū)段信息用來(lái)創(chuàng)建軌道區(qū)段模型對(duì)象。進(jìn)路表里的線路速度一列用來(lái)形成軌道模型對(duì)象中的速度描述對(duì)象，它用來(lái)存在軌道上的雙反向上的線路最大允許速度。

3.4 樞紐數(shù)據(jù)自動(dòng)生成

標(biāo)準(zhǔn)站的自動(dòng)生成只需要導(dǎo)入一套表即可完成，復(fù)雜樞紐涉及到多條線，需要選定一條線將站場(chǎng)模型文件形成，然后再根據(jù)情況，如三四線等，導(dǎo)入三四線的數(shù)據(jù)表，在既有站場(chǎng)的基礎(chǔ)上完成模型對(duì)象和圖形對(duì)象的附加。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是，已有的站場(chǎng)經(jīng)過(guò)自動(dòng)生成以及人工審核后，在完成其它線導(dǎo)入之后，只需審核后來(lái)增加的模型數(shù)據(jù)和一些少量的相關(guān)部分?jǐn)?shù)據(jù)，而無(wú)需對(duì)全部模型數(shù)據(jù)進(jìn)行審核，簡(jiǎn)化了數(shù)據(jù)配置的工作量。

3.5 模型的圖形化

圖形化的主要工作就是通過(guò)站場(chǎng)中各設(shè)備的連接關(guān)系和歸屬信息，結(jié)合公里標(biāo)信息，推算出每個(gè)設(shè)備的示意坐標(biāo)。這樣站場(chǎng)模型信息就可以以圖形的方式顯示出來(lái)，數(shù)據(jù)配置人員可以通過(guò)圖形審核站場(chǎng)圖形和屬性信息。修改數(shù)據(jù)時(shí)可以直接在圖形上進(jìn)行，操作簡(jiǎn)單直觀。模型和圖形通過(guò)軟件機(jī)制實(shí)現(xiàn)綁定，圖形修改后，模型會(huì)立即得到更新，同時(shí)模型的修改，如果涉及圖形變化也會(huì)刷新圖形。另外，數(shù)據(jù)配置人員可以在圖形界面上進(jìn)行一些站場(chǎng)數(shù)據(jù)的審核。

由設(shè)備之間的連接關(guān)系復(fù)現(xiàn)圖形的一個(gè)重要工作是推算站內(nèi)道岔的位置坐標(biāo)。圖7是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)車站的道岔連接示意圖，以站中心為原點(diǎn)將整個(gè)站場(chǎng)分割成4個(gè)象限，每個(gè)道岔都被劃分到不同的象限之中。以每個(gè)象限的進(jìn)站口處的道岔開(kāi)始計(jì)算道岔所在層次。層次計(jì)算的原則是：直股相連的兩個(gè)道岔在同一層；與低層道岔彎股相連的道岔至少比低層道岔多1層；直股相連的不同象限的道岔層次如不相同，兩者的層次都取值其中的較大值。如象限II中的101道岔的層次首先被定為L(zhǎng)0，與其直股相連的107道岔的層次為L(zhǎng)0，與107直股相連的109道岔的層次為L(zhǎng)0，與109彎股相連的111道岔的層次為L(zhǎng)1。如果直接按照第II象限預(yù)算，道岔113的層次為L(zhǎng)2，但因從第I象限推算出130道岔層次為L(zhǎng)3，而113與130直股相連，道岔113和130的層次均為L(zhǎng)3。

所有道岔的所在層次確定之后，設(shè)定每層之間的固定間隔為L(zhǎng),如某道岔的層次數(shù)為N，則該道岔的縱坐標(biāo)相對(duì)偏移量為L(zhǎng)×N。每個(gè)道岔的橫坐標(biāo)的偏移根據(jù)道岔實(shí)際距離按比例運(yùn)算得出。軌道的軌跡由道岔的開(kāi)口方向和轉(zhuǎn)向運(yùn)算得出，軌道上所有點(diǎn)式設(shè)備的坐標(biāo)的都參考設(shè)備的實(shí)際位置進(jìn)行計(jì)算。

4 總結(jié)

本文提出的以列控工程數(shù)據(jù)表為基本輸入，進(jìn)行自動(dòng)模型化和圖形化的實(shí)現(xiàn)方法，經(jīng)驗(yàn)證可以很好地進(jìn)行列控系統(tǒng)數(shù)據(jù)配置生成，能夠提高數(shù)據(jù)配置的準(zhǔn)確性和數(shù)據(jù)配置人員的工作效率，可以有效降低數(shù)據(jù)配置工作的復(fù)雜度。

參考文獻(xiàn)

[1]運(yùn)基信號(hào)[2010]346號(hào) 關(guān)于印發(fā)《列控系統(tǒng)工程數(shù)據(jù)表編制規(guī)定V2.0》的通知[S].

[2]溫抿雄、江明、吳永. 無(wú)線閉塞中心數(shù)據(jù)配置建模技術(shù)研究[J]. 鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2011,8(4)：1-5.