信號設計輔助產品研究與實現

王英波

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

城市軌道交通迅猛發展，地鐵信號系統應用越來越廣，對于系統集成實施效率提出更高要求。目前，城軌信號系統集成實施過程存在相關工具少，人工工作量大，生產壓力日益增大等問題，且由于無統一的數據平臺導致各產品單獨配置數據，重復工作量大，自動化效率低下等一系列問題持續發生，進而導致系統集成實施周期長，復雜度高。為此，急需研制一套能夠為城軌信號產品集成過程設計、配置、測試驗證等環節提供全面數據支撐的服務平臺，實現設計階段數據源規范化、標準化，減少重復的制圖及數據處理等工作，從根源上解決集成效率低下的問題。

信號設計輔助產品（CASD）為信號設計過程提供輔助繪圖及設計資料的輔助生成功能，包括信號平面圖、ATP 工程數據圖的輔助繪制，以及相關電路圖，室內配線圖，聯鎖表，采驅對位表，設備編號表，LEU-應答器關系表，設備統計表等設計資料的輔助生成，并形成統一的設計數據庫。

2 CASD設計實現

圖1 CASD功能流程示意圖Fig.1 CASD function flow diagram

圖2 系統功能結構圖Fig.2 System function structure diagram

2.1 CASD研發內容

CASD 的研發內容如下。

1）輔助設計繪圖功能：提供信號設計輔助繪圖客戶端界面，完成人工繪圖；提供部分設備的自動布置功能。

2）設計數據建模及導出功能需求：根據設計繪圖階段的成果建立設計數據模型，通過緩存存儲設計數據模型作為設計數據生成的來源；同時提供數據持久化功能，完成設計數據的存儲，形成設計數據庫，作為系統集成下游配置，測試驗證等環節的統一輸入源。

3）設計數據生成：配線數據生成功能；設計圖紙組成及輸出功能；設計數據表生成功能。

CASD 功能流程如圖1 所示。

2.2 CASD系統結構設計

CASD 分為客戶端及服務器兩部，客戶端與服務器之間采用http 協議通信，實現設計過程的交互式數據處理，系統功能結構如圖2 所示。

CASD 總體技術方案以平臺化、模塊化為基本原則，拆分產品業務邏輯模塊、基礎平臺模塊，本系統基于如下方案開展系統（軟件）設計和實現。

系統基于C/S 架構設計，客戶端（C 端）基于AutoCad2013 開發，通過插件方式增加信號設計輔助繪圖功能等?；贏utoCad2013 實現信號設計輔助繪圖功能，完成信號圖元及設備的人工繪制、自動輔助繪制及設備圖元識別，完成設計數據模型的建立及設計數據的輸出；基于AutoCad2013 進行設計輔助平臺客戶端界面開發，主界面如圖3 所示。

圖庫管理、屬性編輯、設備顯示控制的界面如圖4 所示。

客戶端（C 端）增加基于web 的數據管理功能，能夠對設計過程數據，配置，模板等信息進行總覽和基本管理。

服務端（S 端）統一部署設計輔助應用，完成關鍵的自動布置圖計算、室內配線及電路圖生成邏輯計算、設計數據表生成計算等功能，同時服務端應用對接規則引擎及綜合數據平臺，分別完成設計服務的規則執行以及設計數據的存儲。

圖3 軟件主界面Fig.3 Main interface of software

圖4 圖庫管理界面Fig.4 Gallery management interface

3 CASD應用舉例

對于設計繪圖輔助功能，基于信號平面圖，ATP工程數據圖，通過提供符合企業標準的信號設備圖元，同時結合設備布置原則實現部分設備的自動繪圖功能，主要包括協助設計人員快速布置折返軌、轉換軌，同時對區間軌道自動部署應答器的操作。本文以位于存車線上的折返軌自動布置應用為例。

3.1 位于存車線上的折返軌自動布置功能需求

輔助設計繪圖功能實現了位于存車線的折返軌上，應答器、信號機、停車標、計軸等設備自動布置的功能。折返軌位于存車線上，即在不覆蓋站臺的側線、場段線或聯絡線上、及非存車線上的折返軌道。

位于存車線上的折返軌自動布置功能具體說明如下。

1) CASD 通過輸入工程ID、集中區ID、配置文件所在路徑、配置文件的文件名，由設計人員選擇對應的線路和版本信息，將yml 格式的配置文件導入redis。

2) 根據設備所屬線路下行、上行、側線下行、側線上行、聯絡線下行、聯絡線上行、場段線下行、場段線上行的順序，從左到右（或從右到左），將計軸、信號機、應答器、道岔、車擋、主區段、子區段、RRU、車站排序，排序結果寫回緩存原位置。

3) 由設計人員選擇需要自動部署的軌道，可選擇一條或多條。

4) 在上述數據進入配置數據庫前，需同數據庫中同類數據內容進行檢查，判斷是否已存在相應該數據，如存在，則由設計人員選擇是否重新導入或繼續使用既有數據。

5) 基于上述數據內容，調用輔助繪圖服務，根據上傳的數據模型和配置文件中的編組配置，判斷所選折返軌前后是否有道岔，生成對應型號的信號機、主應答器、精確停車應答器、快速停車應答器、停車標、計軸。

6) 提供可視化的數據查看功能，自動生成的信號機、應答器、停車標、計軸等各個設備信息，經設計人員確認、審核無誤后，將存儲至數據庫，為下一步的配置和分析功能做準備。

3.2 折返軌自動布置功能實現

CASD 的自動布置功能實現對應答器、信號機、計軸、停車標等設備的自動布置，并在圖中正確顯示設備停車標與圖元信息，如圖5 所示，紅框部分為位于存車線上的折返軌自動布置后的效果圖。

圖5 折返軌自動布置示意圖Fig.5 Schematic diagram of automatic layout of turnback rail

4 結論

CASD 已開始投入使用，各子系統設計工作效率顯著提高。目前CASD 已成功支撐西安機場線、長沙5 號線、長春北湖線、合肥3 號線、重慶5 號線等多條工程線路的設計輔助工作。以西安機場線的設計繪圖工作為例，人工繪圖需要1 周/人，通過CASD 自動繪圖功能，包括人工審核結果情況下只需要2 天/人，提高至少50%以上，滿足結題要求。隨著功能的進一步完善，基于該工具的設計輔助工作也將在各個產品的集成過程中發揮更大的作用，確保各產品集成、研發過程的順利進行。