A/B型地鐵現場電聯接線表自動生成軟件設計

胡謙

（中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412001）

0 引言

軌道交通車輛電氣原理圖所采用的電氣設計軟件主要有ELCAD、Engineering Base等，此類軟件可自動生成電纜的連接點位、線號、電纜線型等信息[1]。但由于現代軌道交通裝備制造企業組織機構復雜，生產專業分工較為細化，導致上述電氣設計軟件自動生產的線表無法指導生產現場的實際生產。目前，A/B型地鐵生產制造單元所使用的電聯接線表是工藝技術人員根據ELCAD、Engineering Base等軟件生成的excel格式線表，手動添加下線工位、布線工位、接線工位、線號標簽等工藝信息而成。但由于城軌車輛電氣聯接使用了大量線纜，一個普通A/B型地鐵項目通常需要多名工藝技術人員花費一周以上的時間才能完成工藝信息的添加及整理。譚元冰等開發的線纜操作管理系統[2]可以實現線表制動轉換成下線表、布線表、接線表等。但在此之前，仍然需要工藝技術人員手動添加現場作業所需的班組等信息。本文主要研究目前手動添加電聯接線表工藝信息的方式。通過利用線表中已經存在的連接器點位等信息，設計了自動推導出所需的工藝信息的計算機算法。使用python語言中的pandas、xls等工具實現了一個可自動線表生成軟件。

1 軟件功能分析

1.1 現場電聯接線表制作流程

電氣設計人員在ELCAD、Engineering Base等電氣設計軟件進行原理設計后，可通過設計軟件自動導出車輛的初始布線總表。隨著軌道交通裝備制造行業四化（平臺化、模塊化、簡統化、標準化）平臺的建設，由電氣設計軟件進行二次開發所生成的A/B型地鐵項目初始布線總表的生成規則及格式已相對固定，如圖1所示。

圖1 某地鐵項目布線總表截圖

為服務現場制造，工藝技術人員需要在初始布線表的基礎上進行二次處理。根據現場作業流程，線纜的電氣聯接主要可分為下線、布線、接插件制作、校線等工序[3]。工藝技術人員則需根據初始布線表生成可指導現場作業的下線表、布線表、接線表、校線表、線號標簽打印表等。

在軌道交通裝備制造企業，電聯接各專業細分程度較高。同一主工序可分為多個作業工位。如接插件制作就可分為司機室工位、客室工位、底架工位等。作業工位的分配則需要依據線纜的布線路徑、連接器所在位置[4]等信息進行確定。

線纜和連接器所使用的線號標簽則需根據線纜的類型、線纜大小、線纜電壓等級來進行確定。

1.2 功能分析

通過上述分析，軟件需實現的功能主要分為三個部分：新增作業工位信息、新增線號標簽的類型及大小信息、對表格重新排序及篩選。

1.3 新增作業工位信息

作業工位的組織結構設計主要依據城軌車輛的幾個作業空間所確定。按照組織結構的分類依據，并結合初始布線表中已包含的信息可以對各線纜所配屬的工位進行總結。以布線工位分配為例，可根據布線路徑、連接器位置等進行確定，具體分配方式如下圖所示。

圖2 布線工位區分方式

1.3.1 新增線號標簽的類型及大小信息

連接器標簽的確定相對簡單，只需篩選出線表中所有連接器位置、代碼信息便可得出。線號則需要根據線纜的電壓等級來確定線號的顏色，然后通過線纜線徑的大小來確定。原始布線表中并不會直接給出多芯線線纜的線徑，而需要通過線纜線型，利用正則表達式的算法來進行提取。

1.3.2 表格重新排序及篩選

線表篩選是為了針對不同的作業工序，提取出作業所需的信息，簡化表格。如接線表僅僅提取線纜的連接點位，而忽略布線路徑等信息。

排序是為了方便員工作業時按照一定的順序進行布線或接線。布線表、接線表主要根據布線已提前的布線工位、線束號、線束數量（針對多芯線）來進行排序。校線表根據線纜連接點為的位置信息進行類，如：客室內對客室內、客室內對底架、底架對底架等。

1.4 圖形交互界面

本軟件所需要設計圖形交互界面相對簡單，主要需實現兩個功能。一是提供可選擇原始布線總表所在路徑的功能。二是針對MVB網絡線纜篩選功能，提供可輸入線纜線型的功能，供軟件識別不同項目的MVB線纜（MVB網絡線纜校線需做特殊處理）。

2 軟件功能設計

2.1 軟件設計語言及工具選擇

ELCAD、Engineering Base等電氣設計軟件生成的原始布線總表為EXCEL格式。眾多編程語言具備處理此格式文件類庫。如VBA語言可直接處理此格式文本，Python語言中有openpyxl、pandas等，Java中有POI庫等。因為Python語言和pandas庫的組合可快速高效地操作數據[5]，所以本軟件采用Python語言結合pandas庫進行設計。

2.2 功能設計

2.2.1 作業工位判斷

Pandas可方便地讀取excel格式中表頭信息，并自動轉換為DataFrame格式。而表頭信息也可自動轉換為index信息。根據1.2.1的分析，利用布線總表的布線路徑等信息定義對應的作業工位。如底架內聯線的布線工位可通過以下代碼實現。

2.2.2 線號大小識別

線號大小識別主要根據線纜的大小及是否為多芯線來判斷。目前各線纜廠商提供的線纜線型數據中通常包含了線芯大校的信息，使用正則表達式則可提取相關信息。如單芯線纜的大小可通過以下代碼識別。

2.2.3 數據篩選及排序

在pandas中，數據篩選和排序使用內置函數便可實現。如篩選排序底架對底架工位的校線表，可用以下代碼實現。

2.3 交互界面設計

Python中有眾多可實現圖形交互界面的庫，如Tkinter、wxPython等。由于本軟件交互界面相對簡單，采用Python的標準的GUI庫。創建的人機交互界面如下圖3所示。

圖3 軟件圖形交互界面

3 結語

文章通過研究現場電聯接線表制作的流程，把制作流程轉換為軟件算法。解決了A/B型地鐵現場電聯接線表編制周期長的問題，減少了各個項目的工藝準備周期。此外，采用統一的軟件算法，可有效避免了工藝技術人員在手動編制線表時產生的低級錯誤，提升了電連接線表編制質量。