信號集中監測站場圖數據快速配置的關鍵技術

楊云國，成 遠

(上海鐵大電信科技股份有限公司，上海 200070)

1 概述

站場圖繪制是信號集中監測（包括TJWX系列、CSM-2010版、基于集中監測的信號設備集中診斷及智能分析系統等）數據配置過程中的關鍵環節。除了依據設計部分提供的信號設備平面布置圖或聯鎖廠家提供的站場截圖，在站場CAD中布置、連接各類信號設備圖元外，還要將控制站場信號顯示（在終端CSDS中實現）的邏輯控制信息輸入到對應設備的配置結構中。邏輯控制信息主要包括開關量名稱和類型、邏輯開關量定義。設備名稱的輸入和校對要確保對應關系，數據量大，容易出錯。由于配置原始數據主要來自第三方，往往不能自動轉換、批量輸入或批量粘貼，效率較低。針對上述問題，本文提到的站場圖工具CSMCAD-TD采用自動化技術和方案，有效的解決這些問題，極大地提高了數據配置的效率和確性。

2 開關量名稱生成算法

2.1 基于矩陣相乘的算法

在CSMCAD-TD中每個設備的顯示控制邏輯信息會包含多個開關量，每個開關量名（包括實際開關量名和邏輯開關量名）與其所屬信號設備的名稱存在高度依賴關系。

設di為待生成的開關量名稱, 則D為由di構成的矩陣

設pj為控制設備顯示的開關量的名稱后綴名，則P為pj構成的矩陣

設Sk站場圖上信號設備名稱，則S為Sk構成的矩陣

2.2 基于拓撲連接的算法

如圖1所示以道岔區段為例，道岔區段由道岔基本原件如圖1（a）所示及與其連接的無岔區段組成如圖1（b）所示。通過圖元的幾何屬性（端點的坐標、象限位置等）可以搜索出設備間的拓撲連接關系，從而找到無岔區段依附的道岔基本原件（道岔10、20），最后生成這些無岔區段的開關量名稱。

圖1 道岔區段的組成Fig.1 The composition of the turnout section

根據CSM監測站場的顯示原理，依附于道岔基本原件的無岔區段（包括岔前、岔后定位和反位）的表示開關名稱量集合N定義如下：

N岔前= 道岔原件的岔前表示名稱集合；

N定位= 道岔原件的定位表示名稱集合；

N反位= 道岔原件的反位表示名稱集合。

同理，可以定義出由多個折線組成的無岔區段的表示開關量名稱集合。

2.3 邏輯開關量定義

信號集中監測的開關量狀態信息來源于電氣集中、計算機聯鎖或CTC系統，不同廠家和制式提供實際開關量名稱(real-variable)表和配置往往不全統一。為消除這些差異造成的不便，根據原鐵道部集中監測技術條件規定的信號表示狀態集合，定義了一種抽象數據變量——邏輯開關量(logicvariable)，使得數據配置過程層次化，更易理解，有利于配置數據批量生成。邏輯開關量定義的BNF定義如下：

logic-variable→real-variable|logicvariable logic-operator logic-variable

logic-operator→OR|AND|XOR|ORAND|NAND

操作符支持5種：或、與、異或、或反、與反。為簡化處理，邏輯開關量定義的中間變量也被定義為一個邏輯開關量，層層分解，直到邏輯開關量表達式的自變量都是實際開關量（不支持遞歸調用）。

對定義表達式格式相同的邏輯開關量D，也可采用2.1節的方式批量生成其定義：

其中

E為er構成的矩陣，er為邏輯開關量的定義表達式，是實際開關量后綴名的函數。

3 快速配置實現

根據實際需要，開關量名稱的快速生成也可分為聯想、拓撲生成和批量生成3種方式，下面分別說明。

3.1 開關量名稱的聯想生成和拓撲生成

聯想輸入可用于各類設備（道岔、無岔區段、信號機、或按鈕、道岔表示燈等）的開關量名稱的生成。

以區段為例，根據CSM-TD的站場顯示要求，區段包括無岔區段（包括股道、實際“無岔區段”、區間等）和道岔區段（道岔基本原件及其附屬的岔前、岔后定位和反位部分）。其中無岔區段有3種顯示狀態：占用、鎖閉和空閑；顯示控制邏輯包含2個表示開關量：紅光帶和白光帶，其后綴名可根據設備類型預先配置如圖2（a）所示。如輸入設備名稱IIG如圖2（b）所示，光帶開關量名稱的后綴名分別配置為_R和_W，按下“聯想輸入”按鈕，采用2.1節算法自動生成開關量如下：IIG-R、IIG_W如圖2（b）所示。

圖2 區段開關量名稱的生成Fig.2 Generation for the name of digital signal of the section

對與道岔基本原件連接的無岔部分（岔前、岔后定位和反位），按下“拓撲輸入”按鈕則根據2.2的算法，自動生成對應的開關量名稱。對于由多個折線組成的無岔區段，只要為其中一個錄入名稱，根據連接關系即可生成其他線段的表示開關量名稱（公享方式）。

3.2 開關量名稱的批量輸入

聯想和拓撲生成法面向獨立的設備，一次只能生成一個設備的開關量名稱，適用于零散的隨機輸入；批量生成技術則可將同類設備所有開關量的名稱一次全部生成，如圖3所示。

圖3 開關量名稱的生成Fig.3 Generation for the name of digital signal

采用類EXCEL的顯示方式如圖3（a）所示，“名稱”一列顯示某類（如道岔、無岔區段、信號機等）設備所有對象的名稱，其他列顯示每行對應設備的開關量的名稱和類型（勾選方框表示是邏輯開關量）。打開“編輯數據自動生成格式”按鈕顯示如圖3（b）所示，每行顯示每個開關量名稱的默認生成格式，%s表示設備名稱，-R、-G等表示狀態開關量名的后綴名；可根據需要編輯修改，一般只需修改后綴名即可。點擊“打開表頭”，勾選（或去勾）表頭中的方框可以將本列的名稱全部置為邏輯開關量或實際開關量。

點擊“生成數據”按鈕如圖3（a）所示，可以批量生成該類設備的所有開關量名稱，如圖3（b）所示。如設備類型為進站信號機，其開關量生成格式為圖3（b）, 則生成信號機XF的開關量名稱為{XF_R、XF_G、XF_Y、XF_W，…,}，其余進站信號機設備的名稱也同法生成（采用2.1節算法）。該表還支持塊選操作，如拷貝、刪除、取消等。

3.3 邏輯開關量定義的批量生成

根據需要，邏輯開關量定義最多支持3變元，嵌套定義最多16層。以道岔表示名稱為例如圖4所示，首先輸入道岔邏輯開關量_DH的定義：_DH= _QH AND _L（如變量中包含邏輯開關量則勾選“邏輯開關量”），再選出符合這一定義的全部信號設備的名稱（道岔1、3、5、7）。點擊按鈕“生成邏輯開關量”（采用2.3節算法）則在右側生成這些個設備的邏輯開關量定義：1_DH、3_DH、5_DH、7_DH，其中1_DH = 1_QH AND 1 _L,其余類似。

圖4 邏輯開關量定義的批量生成Fig.4 Batch generation for the definition of logic digital signal

4 其他

為加快配置速度，邏輯開關量定義和開關量名稱輸入（聯想、拓撲、批量輸入）可以兩人同時進行，然后再合并到同一個配置文件中；為減少輸入和生成的差錯，最后需進行批量檢查，如圖5所示，以確保所有開關量名稱都是有效的。

5 結語

不同場家和制式的電氣集中、計算機聯鎖或CTC等系統提供的實際開關量表往往都具有自身的命名規律和法則。可根據實際將開關量的后綴名、邏輯開關量生成規范等保存到配置選項文件中，根據需要加載調用。CSM-TD信號集中監測系統（2010版）從2014年開始正式采用CSMCAD-TD制作配置數據，人為錯誤明顯減少，制作效率得到極大提升和改善。

圖5 開關量配置后的批量檢查Fig.5 Batch inspection after the configuration of digital signal