聯鎖表自動生成軟件的設計與實現

王程

摘要：聯鎖表是車站信號設備之間聯鎖關系的說明，在保證車站列車運行安全中發揮著重要作用。本設計采用圖元的方式，利用現代計算機技術，先繪制出車站平面布置圖。利用站場設備靜態數據構建出站場型數據結構信息。采用深度優先搜索策略和聯鎖邏輯知識庫，對站場設備圖元進行遍歷，得到車站聯鎖表。該軟件在實際工程設計中有良好的應用。

關鍵詞：聯鎖表;圖元;站場型數據結構;深度優先搜索策略;知識庫

1引言

聯鎖表是記錄列車進路的圖表，其重要性不言而喻，目前聯鎖表的設計主要還是依靠人工編制審核，在新建車站或者車站站型改變后，聯鎖表的編制和審核過程復雜，效率低下[1]。因此，開發研究一套高可靠性，高安全性的聯鎖圖表自動生成軟件非常有必要。本設計通過圖元的方式拼接構建出站場圖，根據站場拓撲圖生成站場型數據結構信息，然后利用深度優先搜索策略和預先建立好的知識庫生成聯鎖圖表。

2系統框架

系統框架分為人機交互層，業務邏輯層，數據存儲層三部分。其中人機交互層主要利用設備圖元繪制站場平面圖，同時設置設備圖元屬性和確定聯鎖設備圖元的鄰接關系。業務邏輯層用來根據鄰接關系進行進路搜索，從而實現聯鎖表的自動生成。數據存儲層用以存儲站場設備信息，圖元鄰接關系信息，以及生成的聯鎖表信息。系統框架如圖1所示。

站場設備圖元包括四大類：軌道區段圖元，道岔圖元，信號機圖元和絕緣節圖元。系統的工作流程為：在站場圖繪制界面通過圖元貼圖拼接的方式，描述出站場平面布置圖。對設備圖元屬性進行設置，為聯鎖表生成提供車站站場靜態數據信息。根據車站設備的實際連接關系，確定圖元的鄰接關系。最后利用深度優先搜索策略和預先建立好的知識庫來進行進路搜索，生成聯鎖圖表。工作流程如圖2所示。

3 站場型數據結構

將車站站場設備抽象成圖的形式，其中站場設備圖元作為頂點，站場設備之間的連接關系作為圖中的邊[2]。車站站場靜態數據采用站場型數據結構存儲。對于每個站場設備數據頂點而言，站場型數據結構有兩部分組成：表示設備節點屬性的數據域和表示設備節點鄰接關系的指針域[3]。對于軌道區段圖元，信號機圖元和絕緣節圖元，其鄰接關系僅包括前節點，后節點。對道岔圖元而言，其設備鄰接關系還包括渡線節點（彎股節點）。

4算法流程

4.1? 深度優先搜索策略

本設計采用的進路搜索算法引入深度優先搜索策略[4]，分咽喉進行進路搜索。以下行咽喉列車接車進路為例說明進路搜索過程：判斷當前設備節點是否被遍歷，若沒有，在遍歷到信號機節點時，判斷當前信號機節點是否可以作為列車始端按鈕（在信號機設備圖元屬性中已設置）。若為列車始端按鈕，則根據深度優先策略向后進行進路搜索，直至搜索到列車終端按鈕，將進路搜索過程中遇到的所有節點保存在進路數組中。搜索過程中如若遇到道岔開口方向為右上或者右下方向的，將該道岔節點保存在道岔數組中。待當前進路搜索完畢，回溯到道岔數組中存放的道岔節點的彎股節點上，搜索下一條進路。道岔數組中道岔節點全部回溯完畢后，即表示以該信號機為始端按鈕的所有接車進路被搜索完畢。待所有設備節點被遍歷，下行咽喉所有接車進路被搜索出來。算法流程如圖3所示。

4.2 知識庫

在進路中所有設備節點被搜索出來后，要根據聯鎖邏輯建立相應的知識庫[5]，對進路信息進行分析拆解，然后生成聯鎖圖表。對其中的防護道岔信息、帶動道岔信息、敵對信號信息和侵限絕緣信息的獲取下面進行分類說明：

4.2.1????? 防護道岔、帶動道岔

防護道岔是出于安全方面的考慮，在排列本條進路時，把不在選排進路上的道岔防護到規定位置并予以鎖閉，以確保本條進路的安全。帶動道岔是為了滿足平行作業的需要，在排列進路時，需要將不在選排進路上的道岔帶動到規定位置并予以鎖閉[6]。

本設計中，在設置道岔設備圖元屬性時，可分別對防護道岔和帶動道岔進行設置，該屬性節點中包含了兩個信息：道岔所處位置信息，防護道岔或者帶動道岔的名稱。在對搜索出的進路節點分析時，對防護道岔和帶動道岔信息進行處理，如有防護道岔或者帶動道岔信息，判定其中當前道岔所處位置，若與存儲的防護道岔或帶動道岔信息一致時，將防護道岔信

息或帶動道岔信息寫入聯鎖表的當前進路的道岔一欄。

4.2.2????? 敵對信號

敵對信號是指與本進路構成敵對進路的始端信號機，其判定分列車進路敵對信號和調車進路敵對信號兩種情況說明：

1） 列車敵對信號

列車進路搜索過程中，搜索到的調車信號機除了作為變通按鈕的調車信號機外全部為敵對信號;在一個咽喉分區內，兩條對向重合的列車進路視為敵對進路，作為敵對進路的始端信號機為敵對信號。

2） 調車敵對信號

調車進路搜索過程中，除始終端調車信號機外，搜索到的調車信號機全部為敵對信號。若調車進路始端和終端信號機方向不一致，那么該調車終端信號機即為該調車進路的敵對信號。在同一個咽喉分區內，不論是對向或者順向有重合部分的列車進路和調車進路被視為敵對進路。因此，調車進路存在有條件的敵對進路。如果列車進路中包含了此調車進路，那個該列車進路的始端信號機為該調車進路的敵對信號。但是此始端信號機可能存在其他的列車進路不與此調車進路存在重合部分，故此敵對信號仍需二次判定是否為有條件敵對信號。

4.2.3 侵限絕緣

侵限絕緣是指絕緣節的設置位置距離道岔警沖標不足3.5米[7]。在絕緣節圖元中添加相應的侵限限絕緣區段信息，在相關的信號機圖元或者道岔和軌道區段圖元中關聯侵限絕緣圖元信息。在分解進路信息時，取出相應的侵限絕緣區段信息放在軌道區段欄中。

5結束語

本設計在進路搜索完畢后生成聯鎖表存放在Excel文件中，極大地方便了工程設計人員的編制審核聯鎖表。但聯鎖表生成過程中存在的特殊問題，需要根據具體的站場設計，信號設備之間的連接布置情況具體處理。

參考文獻：

[1].彭麗維，基于圖元模型的聯鎖表自動生成軟件實現，2019，西南交通大學.第74頁.

[2].肖蒙，寧海安與趙志榮，基于有向圖的進路搜索算法研究與設計.自動化與儀器儀表，2012（06）：第69-70+73頁.

[3].楊美娜與楊揚，基于二叉樹結構高速鐵路聯鎖系統設計與實現.鐵路計算機應用，2017.26（04）：第20-24頁.

[4].胡媛與魏宗壽，采用DFS策略的進路搜索算法研究.鐵路計算機應用，2007（09）：第4-6頁.

[5].白亞玲，微機聯鎖系統站場平面圖CAD的研究與開發，2008，西南交通大學.

[6].林炳龍，聯鎖表的帶動道岔、防護道岔設計方法.鐵路通信信號工程技術，2020.17（02）：第56-60頁.

[7].張帥，鐵路車站信號聯鎖圖表的智能化生成方法研究與實現，2012，北京交通大學.第87頁.