列控工程数据模型化技术研究

2013-05-09朱青林刘鸿飞北京全路通信信号研究设计院有限公司北京100073

铁路通信信号工程技术 2013年1期

朱青林刘鸿飞（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

1 概述

工程中数据表[1]是目前列控系统各设备数据配置的唯一依据，电子版以EXCEL格式提供。它是编制应答器报文、列控中心控制轨道电路编码、临时限速服务器参数化和RBC设备工程数据参数化的基础性输入，加上各设备所需的固定参数配置数据，共同构成了进行列控配置的输入。现有的列控配置编制工作，以电子版EXCEL格式列控工程数据表为输入，通过数据辅助配置工具，在数据配置人员的参与下完成。由于这些列控数据以表格的形式进行描述，表格之间含大量重复信息且无图形拼接概念，这样当遇到复杂站场时配置工具就会很难处理，就完全依靠数据配置人员通过对站形的理解而对表进行拼接，从而导致数据配置过程中错误率高且效率低下。

由于列控数据以EXCEL的形式存在，列控数据配置工具需要建立数据模型，进而运算生成列控系统的配置。这就存在两个问题：首先，列控数据配置生成软件的建模结果是在软件内部，数据配置多是一次性输出结果，数据配置人员很难跟输入直接关联起来进行审核。其次，由于对复杂站场的工程数据表比较复杂，配置软件直接根据表进行逻辑运算是比较困难的，需要对软件进行大量的特殊处理。如果配置软件运算出现问题，需要由人工花费较大的工作量来完成且审核量极大。

本文提出对列控工程数据表进行模型文件化和图形化方法，工程数据作为原始输入导入配置软件后，生成列控配置模型数据，此模型可以图形的方式完整地描述线路数据。当遇到复杂站场时，数据配置人员可以根据数据表的输入情况进行分布导入，同时也可对图形进行人工处理与拼接。根据经过审核的模型数据，配置工具再生成所需的配置。这样生成数据模型后就可以进行一次数据的审核，同时数据配置软件以数据模型为输入进行运算，软件就可以很好地处理复杂站场。

2 列控配置数据模型化

列控配置主要为列控系统各设备提供配置数据，一般包括无线闭塞中心配置、列控中心配置、临时限速服务器配置，应答器报文、列控中心报文等。要生成这些数据，需要以工程数据为输入，建立描述线路的数据模型，然后通过软件逻辑实现配置数据生成。[2]借鉴图的定义，将铁路线路上的每个道岔抽象成一个点，将两个道岔之间相连的一条铁轨抽象成为图的一条边。建模是用轨道来描述道岔之间的铁轨，信号机、应答器组、绝缘节、轨道区段

朱青林，男，硕士毕业于北京航空航天大学，助理工程师，软件开发工程师。主要研究方向包括列控系统数据配置软件开发，曾参与YK-2010K06信号系统集成辅助设计工具研究与实现项目。都被抽象成一个点式设备，并归属于某一条轨道上，同时坡度速度信息都被描述成轨道上某一段的数据特性。

[2]的基础上，本文通过扩展列控系统配置相关的其他区域对象，以使模型定义满足列控系统配置需求。同时对列控模型进行图形化，向数据配置人员提供线路数据的展示。由于列控系统配置模型中对于图形的要求数据配置人员能够通过图形来编辑和审核线路数据，设备的图形形态、设备的位置和连接关系都是逻辑示意性的。对点式设备信号机、应答器组、绝缘节提供统图形对象，并与模型对象关联。对于道岔和端点，提供与模型对象相对应的图形，道岔和端头支持调整创建连接关系。对于轨道，提供机制能够实现轨道图形的形状可根据需要调整。

3 线路数据自动模型化

列控工程数据表是由设计单位提供的线路数据，它以表格的形式描述列车线路的基本信息。列控系统配置人员需要根据这些基础数据，编制配置数据。由于数据量较大，运算也较为复杂，一般由列控系统配置生成工具完成从列控数据生成列控系统配置的工作。

这种数据是一种简单描述线路数据的方法，不能够清晰的描述线路的细节，很多道岔的连接关系都隐含在进路表里的各条进路里。为了解决这个问题，我们研究了一种从工程数据表到列控模型数据的自动生成算法。这个过程里仅仅需要用户简单地配置一些表，附加一些简单操作就可以完成。

3.1 输入定义

线路数据的基本输入是列控工程数据表，一条线的列控数据表主要由线路数据表、应答器位置表、线路速度表、线路坡度表、道岔信息表、坐标信息表、断链表和车站进路表等构成。

在列控数据建模中，将道岔抽象成一个有3个分支的点式设备，通过道岔开向和道岔的转向来唯一确定道岔形态，由于列控工程数据表中并未描述道岔的形态，因此需要按车站配置道岔状态信息，如图1所示，格式如表 1所示。

表1 道岔信息描述格式

模型里的道岔和轨道区段是不同的对象，进路表里描述进路时也是将进路经过的道岔信息和轨道区段信息分两列描述。由于在分析进路时需要站内道岔区段和道岔的对应关系，因此需要配置站内轨道区段与道岔映射表，如表 2所示。

表2 站内轨道区段与道岔映射格式

道岔描述表按车站列出道岔区段的名称和其对应的道岔的名称，它用来确定道岔的状态，和站内轨道区段与道岔映射表一起，在通过遍历进路表中每条进路时，根据进路走向，确定道岔之间的连接关系。

3.2 正线模型构建

首先统一按照下行正向获取车站顺序，根据进路表分析每个这站正线经过的道岔和道岔的连接关系，确定了正线上的轨道的和道岔的连接。紧接着读取线路数据表，构造正线上所有的信号机、绝缘节、应答器组和轨道区段对象，并将这些设备按照公里标归属到相应的轨道上，整个过程如图2所示。

从坡度表中获取正反向坡度数据，并存储到轨道模型中。从速度表中获取正反向速度数据，并存入到轨道模型中，如图3所示。每个轨道对象里都需要从工程数据里提取坡度和速度正反方向数据，如果一个坡度或速度的长度超过轨道的长度，就需要对坡度或速度数据进行分解到其覆盖的轨道上。

3.3 车站站内侧线模型构建

对于每个车站独立计算，导入车站进路表，遍历车站的所有进路，通过进路经过的道岔，经过的轨道区段，道岔信息表，站内轨道区段与道岔映射表，共同实现道岔连接和设备自动创建和归属，整个过程如图 4所示。

通过两条接到同一股道的接车进路构造一条完整的通路。如图5的I图所示，通过进路表中的X→X3进路进行模型构造的结果，II图所示，通过进路SN→S3进行模型构造的结果。合并两条进路的结果，就可以完整形成正线到三股道的完整连接关系，包括进路所有的绝缘节、信号机和应答器的创建。

通过同向的同股道上的一条接车进路和发车进路构造一条完整通路。图6的I图中，通过进路表的X→X3进路进行模型构造的结果，II图是通过进路表的X3→SN发车进路进行模型构造的结果，III图是合并X→X3进路和X3→SN进路分别构造的站场，形成完整的三股道模型构造的结果。

利用进路数据表中进路经过的应答器一列提供的站内应答器编号和链接距离，使用应答器组编号查找应答器位置表中车站应答器组的信息，创建应答器对象；使用应答器组的链接距离来确定位置和距离关系。进路表里的始终端信号机用来创建侧线信号机对象。进路表里的经过的道岔列用来构建道岔之间的连接关系，形成轨道模型对象。在创建站内设备时，进路表里的轨道区段信息用来创建轨道区段模型对象。进路表里的线路速度一列用来形成轨道模型对象中的速度描述对象，它用来存在轨道上的双反向上的线路最大允许速度。

3.4 枢纽数据自动生成

标准站的自动生成只需要导入一套表即可完成，复杂枢纽涉及到多条线，需要选定一条线将站场模型文件形成，然后再根据情况，如三四线等，导入三四线的数据表，在既有站场的基础上完成模型对象和图形对象的附加。这样做的优点是，已有的站场经过自动生成以及人工审核后，在完成其它线导入之后，只需审核后来增加的模型数据和一些少量的相关部分数据，而无需对全部模型数据进行审核，简化了数据配置的工作量。

3.5 模型的图形化

图形化的主要工作就是通过站场中各设备的连接关系和归属信息，结合公里标信息，推算出每个设备的示意坐标。这样站场模型信息就可以以图形的方式显示出来，数据配置人员可以通过图形审核站场图形和属性信息。修改数据时可以直接在图形上进行，操作简单直观。模型和图形通过软件机制实现绑定，图形修改后，模型会立即得到更新，同时模型的修改，如果涉及图形变化也会刷新图形。另外，数据配置人员可以在图形界面上进行一些站场数据的审核。

由设备之间的连接关系复现图形的一个重要工作是推算站内道岔的位置坐标。图7是一个标准车站的道岔连接示意图，以站中心为原点将整个站场分割成4个象限，每个道岔都被划分到不同的象限之中。以每个象限的进站口处的道岔开始计算道岔所在层次。层次计算的原则是：直股相连的两个道岔在同一层；与低层道岔弯股相连的道岔至少比低层道岔多1层；直股相连的不同象限的道岔层次如不相同，两者的层次都取值其中的较大值。如象限II中的101道岔的层次首先被定为L0，与其直股相连的107道岔的层次为L0，与107直股相连的109道岔的层次为L0，与109弯股相连的111道岔的层次为L1。如果直接按照第II象限预算，道岔113的层次为L2，但因从第I象限推算出130道岔层次为L3，而113与130直股相连，道岔113和130的层次均为L3。