列控工程數(shù)據(jù)綜合管理平臺(tái)設(shè)計(jì)

楊 帆

(中國鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司,天津 300251)

1 概述

列控?cái)?shù)據(jù)是列控系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，是保障列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。列控?cái)?shù)據(jù)包括列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、列控工程數(shù)據(jù)及列控設(shè)備配置數(shù)據(jù)。其中，列控工程數(shù)據(jù)一般由設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)編制，鐵路局電務(wù)處、設(shè)備供應(yīng)商等相關(guān)部門負(fù)責(zé)復(fù)核工作。列控工程數(shù)據(jù)根據(jù)列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編制，是列控設(shè)備配置數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)參數(shù)化依據(jù)[1-2]。

就目前情況而言，列控工程數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件仍有諸多不足，具體表現(xiàn)如下。

(1)輸入格式不統(tǒng)一

《列控?cái)?shù)據(jù)管理暫行辦法》實(shí)行之前，列控工程數(shù)據(jù)的編制以CAD圖紙、多專業(yè)提供的設(shè)計(jì)資料及運(yùn)營里程批復(fù)等文件作為數(shù)據(jù)輸入[3]，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一且采集困難。早期的工具軟件雖然實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動(dòng)編制，但基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準(zhǔn)備過程較長(zhǎng)，準(zhǔn)備過程易出現(xiàn)錯(cuò)誤；同時(shí)由于資料來源于早期設(shè)計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)定測(cè)完成后，經(jīng)常還需要人工修改數(shù)據(jù)。《列控?cái)?shù)據(jù)管理暫行辦法》的印發(fā)，規(guī)范了列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的格式與工程數(shù)據(jù)編制的流程。

(2)數(shù)據(jù)修改、校核效率較低

目前工具軟件以列控工程數(shù)據(jù)編制自動(dòng)生成完畢為最終需求，數(shù)據(jù)的修改、校核(這里的校核主要指數(shù)據(jù)合理性與一致性)不在需求考慮范圍內(nèi)，而依托設(shè)計(jì)者人工修改、校核數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)修改錯(cuò)誤、校核遺漏等情況。

(3)人工化的數(shù)據(jù)管理模式

數(shù)據(jù)基于本地存儲(chǔ)的模式極大地依賴管理者的工作水平，特別是對(duì)于既有線工程數(shù)據(jù)表的管理，多人協(xié)作下，其版本號(hào)、更新記錄往往難以統(tǒng)一，特別是對(duì)改造設(shè)計(jì)造成極大不便。

(4)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)隔離

當(dāng)前的運(yùn)營里程平面圖及碼序表輔助設(shè)計(jì)工具與列控工程數(shù)據(jù)編制工具相互獨(dú)立，分別以自定義格式數(shù)據(jù)作為輸入，且數(shù)據(jù)以人工采集為主，因此經(jīng)常出現(xiàn)圖紙與數(shù)據(jù)無法完全對(duì)應(yīng)的情況，降低了設(shè)計(jì)質(zhì)量。以列控工程數(shù)據(jù)表作為輔助設(shè)計(jì)工具的輸入，輔以少量的人工采集數(shù)據(jù)(如信號(hào)樓運(yùn)營里程表等)生成運(yùn)營里程平面圖及碼序表的方式可解決上述問題。

基于上述原因，亟需開發(fā)一種設(shè)計(jì)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)工作的高效集成化。列控工程數(shù)據(jù)綜合管理平臺(tái)不僅完成列控工程數(shù)據(jù)的編制、校核及修改工作，而且實(shí)現(xiàn)了利用已完成工程數(shù)據(jù)自動(dòng)生成后續(xù)圖紙的功能。平臺(tái)以綜合管理與集成設(shè)計(jì)為目標(biāo)，進(jìn)行系統(tǒng)的總體規(guī)劃與實(shí)施，發(fā)揮計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，高效準(zhǔn)確地完成信號(hào)專業(yè)的相應(yīng)設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)。

2 平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 平臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)

結(jié)合設(shè)計(jì)院的工作特點(diǎn)，列控工程數(shù)據(jù)管理平臺(tái)按照C/S(服務(wù)器/客戶端)結(jié)構(gòu)架設(shè)[4-5]，在該結(jié)構(gòu)下，任何安裝有客戶端的人員均可實(shí)現(xiàn)對(duì)列控工程數(shù)據(jù)的管理，服務(wù)器對(duì)不同客戶端設(shè)置不同權(quán)限，保留舊版本及修改過程，最終實(shí)現(xiàn)列控工程數(shù)據(jù)表的透明化、專業(yè)化管理。C/S結(jié)構(gòu)利用工作局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)，以設(shè)計(jì)院信號(hào)專業(yè)所室為單位設(shè)置一臺(tái)服務(wù)器，設(shè)計(jì)人員安裝客戶端，將工程數(shù)據(jù)表存儲(chǔ)在服務(wù)器，其他功能需求由客戶端完成。

平臺(tái)開發(fā)環(huán)境采用Microsoft Visual Studio 2010+AutoCAD2008+VSTO組合的開發(fā)環(huán)境[6-8]，平臺(tái)體系總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 列控工程數(shù)據(jù)綜合管理平臺(tái)體系總體架構(gòu)

各模塊完成如下功能需求。

(1)數(shù)據(jù)管理模塊：完成列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、聯(lián)鎖表等輸入量的采集；完成列控工程數(shù)據(jù)的更新；完成列控工程數(shù)據(jù)的權(quán)限管理、下載、更新與記錄。

(2)數(shù)據(jù)編制模塊：通過數(shù)據(jù)管理模塊下載的輸入數(shù)據(jù)、表單選擇項(xiàng)自動(dòng)完成列控工程數(shù)據(jù)表的編制。

(3)數(shù)據(jù)校核模塊：校核數(shù)據(jù)管理模塊下載的列控工程數(shù)據(jù)表，包括本表邏輯性自查與多表邏輯性互查。

(4)數(shù)據(jù)修改模塊：通過表單輸入單個(gè)數(shù)據(jù)修改信息，除完成直接相關(guān)聯(lián)表數(shù)據(jù)修改外，自動(dòng)完成其他相關(guān)聯(lián)表的數(shù)據(jù)修改，并由數(shù)據(jù)管理模塊更新列控工程數(shù)據(jù)表，生成更新記錄。例如，若移動(dòng)某區(qū)間信號(hào)點(diǎn)，則應(yīng)修改應(yīng)答器位置表中對(duì)應(yīng)的應(yīng)答器里程；若移動(dòng)某站內(nèi)信號(hào)點(diǎn)，除了完成應(yīng)答器位置表中對(duì)應(yīng)的應(yīng)答器里程的修改外，還應(yīng)修改所在車站的進(jìn)路信息表相關(guān)信息。

(5)碼序表生成模塊：通過數(shù)據(jù)管理模塊下載的列控工程數(shù)據(jù)表、表單選擇項(xiàng)自動(dòng)生成全部或部分碼序表的圖紙。

(6)運(yùn)營里程平面圖生成模塊：通過數(shù)據(jù)管理模塊下載的列控工程數(shù)據(jù)表、表單選擇項(xiàng)自動(dòng)生成全線運(yùn)營里程平面圖。

2.2 面向?qū)ο蟮牧锌鼗A(chǔ)數(shù)據(jù)建模

平臺(tái)的各個(gè)功能模塊通過列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的模型實(shí)現(xiàn)相互連接，建模以點(diǎn)元素模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，線模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為輔助[9-10]，列控工程數(shù)據(jù)表的逐行信息可對(duì)應(yīng)一個(gè)點(diǎn)元素對(duì)象或線元素對(duì)象。平臺(tái)以列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)流分析如圖2所示。點(diǎn)元素模型應(yīng)包含名稱、里程等父屬性及計(jì)算插入坐標(biāo)點(diǎn)、繪圖的父方法，其子元素根據(jù)自身特點(diǎn)定義子屬性、子方法以及對(duì)父方法的重寫。整個(gè)列控工程數(shù)據(jù)表、碼序表及運(yùn)營里程平面圖的生成，則是對(duì)按照里程順序排列的對(duì)象屬性提取、重構(gòu)及方法執(zhí)行。列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對(duì)象類圖建模如圖3所示。

2.3 應(yīng)答器布置

由于列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中不包含應(yīng)答器信息，因此平臺(tái)在數(shù)據(jù)編制模塊中，根據(jù)應(yīng)答器布置規(guī)范[11-13]自動(dòng)布置全線應(yīng)答器，生成應(yīng)答器位置表，減少人工數(shù)據(jù)采集過程，而生成的應(yīng)答器位置表應(yīng)與設(shè)計(jì)圖紙的對(duì)照，可以作為設(shè)計(jì)圖紙中應(yīng)答器布置方案的校核依據(jù)。全線的應(yīng)答器布置按照兩個(gè)步驟進(jìn)行。

圖2 平臺(tái)數(shù)據(jù)流分析

圖3 主要對(duì)象類圖建模

首先布置與信號(hào)點(diǎn)僅構(gòu)成簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)的應(yīng)答器組，這些應(yīng)答器組對(duì)象與信號(hào)點(diǎn)對(duì)象僅存在簡(jiǎn)單的距離屬性關(guān)系，可由單個(gè)信號(hào)點(diǎn)對(duì)象驅(qū)動(dòng)生成關(guān)聯(lián)應(yīng)答器對(duì)象。如表1所示。

表1 部分應(yīng)答器組對(duì)象與相關(guān)信號(hào)點(diǎn)對(duì)象之間的簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)規(guī)則

接下來，其他應(yīng)答器組的布置應(yīng)由多個(gè)信號(hào)點(diǎn)對(duì)象或已經(jīng)生成的應(yīng)答器對(duì)象按照線路排序后，采用不同算法完成布置。算法統(tǒng)一表現(xiàn)為試算與驗(yàn)證。這些應(yīng)答器組包括區(qū)間定位(DW)、反向區(qū)間(FQ)、等級(jí)轉(zhuǎn)換(ZX/FZX)、RBC切換(ZX-R/FZX-R)、預(yù)告(YG/FYG)、大號(hào)碼道岔(DD)應(yīng)答器組。例如，圖4為兩組區(qū)間應(yīng)答器組之間的區(qū)間定位應(yīng)答器組布置流程。

2.4 數(shù)據(jù)協(xié)同管理與共享

平臺(tái)建立了“用戶/角色/權(quán)限”模型，通過網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)，在服務(wù)器端除了存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)外，還記錄了用戶軟件口令及用戶權(quán)限劃分[14-15]。用戶在各自權(quán)限內(nèi)共同完成列控工程數(shù)據(jù)項(xiàng)目，用戶群體根據(jù)設(shè)計(jì)院當(dāng)前職責(zé)分工劃分為所室負(fù)責(zé)人、專業(yè)負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)復(fù)核人員、其他人員四類生產(chǎn)人員，按圖5數(shù)據(jù)管理模塊用例圖設(shè)置用戶角色、管理職責(zé)與操作權(quán)限，共同完成列控工程數(shù)據(jù)表編制及其他相關(guān)工作。

圖4 區(qū)間定位應(yīng)答器組布置流程

圖5 數(shù)據(jù)管理模塊用戶用例

3 結(jié)語

平臺(tái)采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法，實(shí)現(xiàn)了列控工程數(shù)據(jù)表的高效、準(zhǔn)確編制，并且同步完成了其他相關(guān)圖紙的設(shè)計(jì)，擺脫了傳統(tǒng)的一份標(biāo)準(zhǔn)格式資料完成一類設(shè)計(jì)的生產(chǎn)模式，提高了生產(chǎn)效率。平臺(tái)自使用以來，同期在石濟(jì)客專、長(zhǎng)白鐵路、京沈客專等項(xiàng)目設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用，設(shè)計(jì)效率、質(zhì)量都有極大提升。

[1] 中國鐵路總公司.鐵總運(yùn)[2014]246號(hào) 列控?cái)?shù)據(jù)管理暫行辦法[S].北京:中國鐵路總公司，2014.

[2] 中國鐵路總公司.鐵總運(yùn)[2016]222號(hào) 列控系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范補(bǔ)充規(guī)定[S].北京:中國鐵路總公司,2016.

[3] 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司電化電信處.普速、高速鐵路四電各專業(yè)設(shè)計(jì)復(fù)核要點(diǎn):第四分冊(cè)·信號(hào)[Z].天津:鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司電化電信處，2017.

[4] DINO ESPRESSO.Microsoft.NET企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)[M].陳黎夫，譯.北京:人民郵電出版社，2010.

[5] 高波.公路隧道控制中心集成軟件平臺(tái)設(shè)計(jì)及應(yīng)用[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2012(3):84-87.

[6] Randolph.N.Visual Studio 2010高級(jí)編程[M].任鴻，普杰，高宇輝，等，譯.北京:清華大學(xué)出版社，2011.

[7] 李冠億.深入淺出AutoCAD.NET二次開發(fā)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[8] Kathleen M， Paul.S.VSTO開發(fā)者指南[M].李永倫 譯.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[9] Hutchison D， Kanade T， Kittler J， et al. The Common Component Modeling Example[M]. Springer Berlin Heidelberg， 2008.

[10] Hassan Gomaa.軟件建模與設(shè)計(jì):UML、用例、模式和軟件體系結(jié)構(gòu)[M].彭鑫，吳毅堅(jiān)，趙文耘，譯.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2014.

[11] 鐵道部運(yùn)輸局.科技運(yùn)[2010]21號(hào) CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則(V2.0)[S].北京:鐵道部運(yùn)輸局，2010.

[12] 鐵道部運(yùn)輸局.科技運(yùn)[2010]136號(hào) CTCS-2級(jí)列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則(V2.0)[S].北京:鐵道部運(yùn)輸局，2010.

[13] 國家鐵路局.TB10621—2014 高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2015.

[14] Thomas C， Carolyn B著.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)與管理[M].6版.寧洪，賈麗麗，張?jiān)眩g.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2016.

[15] 曹小明.接觸網(wǎng)設(shè)計(jì)平臺(tái)及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2016，60(10)：113-117.