高速铁路信号施工图设计特点及辅助软件实现

张敏慧

（中铁第四勘察设计集团有限公司 通 号处， 武汉 4 30063）

随着高速铁路建设，铁路信号系统的技术装备标准也不断发展，目前开通的时速350 km/h及250 km/h的一批高速铁路，各车站、区间信号控制不再是孤立的设备，而是通过信号安全传输网络相互联动的网络设备，信号系统主要配置了计算机联锁、列控中心、LEU及应答器、自闭设备、CTC、微机监测等设备。

1 信号施工图设计特点

信号施工图设计的工作内容和工作重点，从以往单一关注车站联锁关系到关注系统设备的结合、信号区间设备布置、信号码序的设置方案、列控信息数据表等许多方面，从图纸数量和工作量来看，信号施工图设计任务依旧繁重。

高速铁路信号施工图室外部分的变化主要是数字电缆或内屏蔽数字电缆的使用方案及方式；而室内部分设计重心则发生较大变化。由于计算机联锁承担了联锁关系的检查和保证工作、列控中心完成了移频轨道电路的编码、区间方向控制、区间点灯控制等核心逻辑工作，工程设计中联锁、自闭设计重心从联锁关系设计转变为针对不同设备供应商、不同列控等级下不同电路要求和接口设计要求，完成车站和区间的信号、轨道、道岔的联锁和闭塞的接口设计。此外，列控系统为高速铁路新出现的设计内容，信号设计需要根据不同列控等级对应答器设置的不同要求，完成应答器布置方案、设计列控中心控制的发码码序、向列控中心提供列控运行控制所需要的进路长度、坡度、允许速度等基础数据。

2 信号施工图辅助设计软件特点

2.1 适应信号系统设备与技术要求

（1）结合移频轨道电路、大号码道岔、应答器电缆等新型设备要求对电缆使用要求，合理布设室外电缆径路、自动完成不同电缆型号下的电缆配线。（2）结合计算机联锁功能与接口要求，合理设计联锁组合、进行设备配置、架柜布置，自动完成与室外设备结合的控制电路图。（3）考虑信号常态灭灯的技术要求、道岔控制的特殊逻辑要求（例如下拉装置的控制），合理设计并自动完成信号点灯控制及道岔控制逻辑。（4）考虑列控中心方向控制、编码控制和点灯控制功能，合理设计闭塞组合、进行设备配置架柜布置，自动完成区间点灯及轨道电路图。（5）考虑不同列控等级下应答器布置的不同要求，自动完成各等级列控制式下应答器在区间、车站的布置方案。（6）根据车站、区间信号机及道岔布设情况，自动完成编码码序要求，提交给列控中心系统完成编码控制。

2.2 适应不同供货厂家接口要求

信号联锁系统设备、列控中心设备等均有多家设备，而供货商虽然系统设备完成的功能相同，但是在继电器的驱动、采集接口方式、接口内容和条件等方面均存在较大的差异，要求信号辅助设计软件具备多厂家的适应能力。

图1 信号辅助设计软件包模块划分

3 信号施工图辅助设计软件的实现

实现信号施工图辅助设计需要一个庞大的辅助设计软件包，从子系统设计角度看，该软件包可分为联锁、闭塞和列控等部分；从软件处理对象来看，该软件包可分为室内和室外设计部分；不同设计部分之间有着数据交互关系，最终通过ACAD图形或EXCEL表格形式输出设计成果。

3.1 总体规划及模块划分

从信号施工图纸工作量分析，信号辅助设计软件主要实现联锁、闭塞、列控系统的辅助设计工作，以减轻手工重复工作量、减少人为差错、提高设计工效。对各部分图纸工作量大的环节逐一分析，可以将辅助设计软件包分解为若干软件模块，针对各软件模块的输入、输出和限制条件进行分析，逐一形成辅助设计软件模块，如图1。

3.2 车站平面图、室外电缆径路及双线图的辅助设计模块

车站平面图的输入条件是站场平面图，输出为信号平面布置图。其设计原则为信号机布点原则、轨道电路设置原则、信号平面图反映的信息要素，包括信号设备距离信号楼距离、进站口坡度、道岔表、站台端位置、牵引变电所位置等。

利用站场平面数据，进行道岔坐标换算；根据进站、出站、调车信号机布置原则，警冲标计算方法进行信号机的布设；根据轨道电路长度、分支情况的制约条件进行轨道区段的布置；根据信号平面图要求，收集线路、牵引变电的相关资料形成有关表格、完成最终的信号平面图设计。

室外电缆径路及双线图的辅助设计模块输入条件是信号平面图、站场平面图，输出为信号电缆径路图及包含极性交叉的双线轨道电路图。其设计原则是按照各信号设备的电缆使用情况，包括站内移频轨道电路的电缆型号及分频使用要求、新点灯逻辑要求、道岔控制逻辑的电缆使用要求、站场电缆沟槽情况、电缆引入室内通道等约束条件，布置各设备干线、支线电缆的走行情况，计算各根电缆长度及芯线使用情况；根据轨道电路制式、移频信息传输要求对道岔直股、侧股切割予以判定，并完成非移频轨道电路区段的极性交叉工作。

由于这些软件模块主要针对ACAD图纸进行处理，可考虑采用对ACAD的二次开发手段，例如VisualLisp、VBA和ObjectARX等，其中Object-ARX基于VC平台，在C++的支持下，功能强大，可以很好地运用各种面向对象技术，有利于信号平面图功能的完成。

3.3 车站室外电缆配线辅助设计模块

该模块输入条件是车站电缆径路图，输出为各根电缆详细的起至长度、分段电缆芯线使用情况、接线盒内端子分配情况。

模块由车站电缆输入的信息较全，主要任务是建立设备芯线使用、箱盒端子使用库即可进行相应数据处理，进而完成图面布置生成图形，可利用高级语言的数据库处理能力，使用其与ACAD的接口对象生成最终图纸。

3.4 车站联锁表设计模块

该模块输入信息为信号平面图，输出为反映所有列车、调车进路情况、敌对条件、轨道占用条件及其他联锁关系的进路表。设计原则主要是依据平面信号接发车的道岔开向，遍历所有可开通进路，并依照信号敌对条件及进路开通情况，找出敌对信号和轨道占用条件，同时找出区间或站间的特殊联锁约束条件。

3.5 车站联锁电路、区间自动闭塞辅助设计模块

联锁、闭塞电路输入条件为车站、区间信号平面图，输出为整套的信号联锁、闭塞室内设计图纸，包括排列表、控制逻辑电路图、采集驱动电路、内部接配线、侧面接配线、分线盘配线等。软件针对设备要求的控制逻辑，配置相应组合，形成相应的排列表；根据组合间相互关系、与联锁、列控中心系统接口关系、与室外电缆连接关系，形成相应的设备配线；根据设备控制类型形成相应电路图纸。

由于联锁系统、闭塞依赖的列控中心设备供应商众多，其对采集驱动的具体结合方式、回线方式都有所不同，需要该软件模块能进行多厂家信息处理，考虑同软件平台、分数据库管理方式对数据进行处理。可利用高级语言的数据库处理能力，使用其与ACAD的接口对象生成最终图纸。

设备要求的控制逻辑需要根据设备最新发展情况确定，包括移频轨道电路对架柜、组合的使用要求、客专特殊点灯逻辑对组合配置和点灯电路的新要求、带下拉装置的道岔控制电路要求。这些新要求带来组合间接线关系的变化，需要有针对性的不断修改和完善软件模块。该软件主要使用数据遍历技术，同时辅助以信号敌对关系寻找策略。该软件模块可将图形关系抽象为数据关系，也可利用图形软件提供的关系处理逻辑，使用高级语言进行数据处理，再使用其与ACAD的接口对象生成最终图纸。

3.6 车站电码化电缆辅助设计模块

该设计模块的输入是信号平面布置图，输出的是成套的轨道电路电码化相关图纸、配线。设计原则是根据电码化制式形成移频信息叠加的电码化组合配置、排列表、电码化及相关配线图。

由于电码化的种类制式分为叠加、预叠加；室外布线方式分为二线制、四线制；设备供应商分为ZPW200A、ZPW2000R；移频设备放置方式也有所不同；因此电码化软件需要适应不同厂家、不同制式的不同要求，可考虑同软件平台、分数据库管理方式对数据进行处理，利用高级语言的数据库处理能力，使用其与ACAD的接口对象生成最终图纸。

3.7 区间平面图、室外电缆径路及配线辅助设计模块

区间平面图辅助设计模块的输入是信号区间布点信息、线路上桥隧状况、中继站设置情况；输出包括信号布置、区间轨道电路分割在内的信号区间平面图。其主要处理要求为轨道电路极限长度的需求，同时对图纸图面进行合理长度的处理。

室外电缆径路则在平面图基础上，考虑电缆型号、分频率使用的原则对信号、区段的控制电缆进行布设。由于设备种类较为单一，配线关系较为简捷，因此考虑区间平面图、室外电缆径路图和配线统一平台开发。

该模块的数据处理集中在图面桥隧布置、图纸长度合理化处理方面，可优先考虑采用Visual-Lisp，VC等手段对ACAD进行二次开发。

3.8 信号码序设置辅助设计模块

该软件模块的输入是车站和区间的信号平面布置图，输出是列车从任一进路运行时不同追踪情况的编码序列。该软件要考虑区间占用和站内列车进路遍历情况，通过判定道岔辙叉号、前方轨道空闲个数分别推出各种进路条件下的编码序列。

该软件在数据遍历处理方面与车站联锁表有类似的处理，但两者处理对象、处理原则和输出结果并不相同，可比照联锁表软件的利用图形软件提供的关系处理逻辑，使用高级语言进行数据处理，再使用其与ACAD的接口对象生成最终图纸。

3.9 应答器布置辅助设计模块

该软件模块的输入是车站和区间的信号平面布置图，输出是应答器布置图，设计原则是根据CTCS-2、CTCS-3级列控系统应答器设置原则进行应答器布置，涉及进站口、反向运行等应答器组内个数时则需要进行应答器报文容量计算、制动距离计算等，此外该软件还需要计算应答器的里程，同时对应答器根据车站和里程进行命名。

该辅助设计模块的数据处理与计算可考虑使用高级语言实现，但在处理应答器布置平面图时则可优先考虑采用VisualLisp、VC等手段对ACAD进行二次开发。

3.1 0 列控数据编制辅助设计模块

该软件模块的输入是车站和区间的信号应答器布置图、包括车站进路表的信息、进路信息源、站场、线路提供的线路信息等，输出是车站与区间的列控数据工程表。该软件处理模块要参照相关部文对列控数据编码要求、线路坡度、线路限速、道岔直侧向限速情况确定各列车进路上与控车有关的信息表，按照部文相关格式规定形成最终的EXCEL报表。

该辅助设计模块可从车站联锁表辅助设计模块中提取相关进路信息，并从区间、站内应答器布置辅助设计模块获取相关行，利用高级语言的数据处理能力完成相关设计。

3.11 模块间相互关系

各辅助设计模块间实际有着数据流结合的前后关系，例如平面图是各项软件设计模块的基础；各模块间有必要的数据交流与接口，例如联锁电路模块、电码化、区间自动闭塞模块间关于排列表与分线盘的分配关系；因此如果要形成一个大的自动数据流动的软件包，需要在模块间数据接口内容、接口格式等方面做好先期策划和规定。

4 结束语

目前，我们与有关合作单位按照划分的软件模块分布，完成了除车站信号平面布置图外的其他各相关部分的辅助设计软件，运用在目前开通的合武铁路、甬台温/温福铁路、武广高速铁路、郑西高速铁路的信号施工图设计中，取得了很好的使用效果，在设计周期短的形势下，按时保质供图，受到各建设指挥部门的好评，并为各线路按时开通运行奠定基础。

模块间的互动接口还需要人工参与，信息交互设计有待完善和加强，在今后的过程中要加强接口方面的问题处理，期望各模块间的无缝连接。