联锁表自动生成软件的设计与实现

王程

摘要：联锁表是车站信号设备之间联锁关系的说明，在保证车站列车运行安全中发挥着重要作用。本设计采用图元的方式，利用现代计算机技术，先绘制出车站平面布置图。利用站场设备静态数据构建出站场型数据结构信息。采用深度优先搜索策略和联锁逻辑知识库，对站场设备图元进行遍历，得到车站联锁表。该软件在实际工程设计中有良好的应用。

关键词：联锁表;图元;站场型数据结构;深度优先搜索策略;知识库

1引言

联锁表是记录列车进路的图表，其重要性不言而喻，目前联锁表的设计主要还是依靠人工编制审核，在新建车站或者车站站型改变后，联锁表的编制和审核过程复杂，效率低下[1]。因此，开发研究一套高可靠性，高安全性的联锁图表自动生成软件非常有必要。本设计通过图元的方式拼接构建出站场图，根据站场拓扑图生成站场型数据结构信息，然后利用深度优先搜索策略和预先建立好的知识库生成联锁图表。

2系统框架

系统框架分为人机交互层，业务逻辑层，数据存储层三部分。其中人机交互层主要利用设备图元绘制站场平面图，同时设置设备图元属性和确定联锁设备图元的邻接关系。业务逻辑层用来根据邻接关系进行进路搜索，从而实现联锁表的自动生成。数据存储层用以存储站场设备信息，图元邻接关系信息，以及生成的联锁表信息。系统框架如图1所示。

站场设备图元包括四大类：轨道区段图元，道岔图元，信号机图元和绝缘节图元。系统的工作流程为：在站场图绘制界面通过图元贴图拼接的方式，描述出站场平面布置图。对设备图元属性进行设置，为联锁表生成提供车站站场静态数据信息。根据车站设备的实际连接关系，确定图元的邻接关系。最后利用深度优先搜索策略和预先建立好的知识库来进行进路搜索，生成联锁图表。工作流程如图2所示。

3 站场型数据结构

将车站站场设备抽象成图的形式，其中站场设备图元作为顶点，站场设备之间的连接关系作为图中的边[2]。车站站场静态数据采用站场型数据结构存储。对于每个站场设备数据顶点而言，站场型数据结构有两部分组成：表示设备节点属性的数据域和表示设备节点邻接关系的指针域[3]。对于轨道区段图元，信号机图元和绝缘节图元，其邻接关系仅包括前节点，后节点。对道岔图元而言，其设备邻接关系还包括渡线节点（弯股节点）。

4算法流程

4.1  深度优先搜索策略

本设计采用的进路搜索算法引入深度优先搜索策略[4]，分咽喉进行进路搜索。以下行咽喉列车接车进路为例说明进路搜索过程：判断当前设备节点是否被遍历，若没有，在遍历到信号机节点时，判断当前信号机节点是否可以作为列车始端按钮（在信号机设备图元属性中已设置）。若为列车始端按钮，则根据深度优先策略向后进行进路搜索，直至搜索到列车终端按钮，将进路搜索过程中遇到的所有节点保存在进路数组中。搜索过程中如若遇到道岔开口方向为右上或者右下方向的，将该道岔节点保存在道岔数组中。待当前进路搜索完毕，回溯到道岔数组中存放的道岔节点的弯股节点上，搜索下一条进路。道岔数组中道岔节点全部回溯完毕后，即表示以该信号机为始端按钮的所有接车进路被搜索完毕。待所有设备节点被遍历，下行咽喉所有接车进路被搜索出来。算法流程如图3所示。

4.2 知識库

在进路中所有设备节点被搜索出来后，要根据联锁逻辑建立相应的知识库[5]，对进路信息进行分析拆解，然后生成联锁图表。对其中的防护道岔信息、带动道岔信息、敌对信号信息和侵限绝缘信息的获取下面进行分类说明：

4.2.1      防护道岔、带动道岔

防护道岔是出于安全方面的考虑，在排列本条进路时，把不在选排进路上的道岔防护到规定位置并予以锁闭，以确保本条进路的安全。带动道岔是为了满足平行作业的需要，在排列进路时，需要将不在选排进路上的道岔带动到规定位置并予以锁闭[6]。

本设计中，在设置道岔设备图元属性时，可分别对防护道岔和带动道岔进行设置，该属性节点中包含了两个信息：道岔所处位置信息，防护道岔或者带动道岔的名称。在对搜索出的进路节点分析时，对防护道岔和带动道岔信息进行处理，如有防护道岔或者带动道岔信息，判定其中当前道岔所处位置，若与存储的防护道岔或带动道岔信息一致时，将防护道岔信

息或带动道岔信息写入联锁表的当前进路的道岔一栏。

4.2.2      敌对信号

敌对信号是指与本进路构成敌对进路的始端信号机，其判定分列车进路敌对信号和调车进路敌对信号两种情况说明：

1） 列车敌对信号

列车进路搜索过程中，搜索到的调车信号机除了作为变通按钮的调车信号机外全部为敌对信号;在一个咽喉分区内，两条对向重合的列车进路视为敌对进路，作为敌对进路的始端信号机为敌对信号。

2） 调车敌对信号

调车进路搜索过程中，除始终端调车信号机外，搜索到的调车信号机全部为敌对信号。若调车进路始端和终端信号机方向不一致，那么该调车终端信号机即为该调车进路的敌对信号。在同一个咽喉分区内，不论是对向或者顺向有重合部分的列车进路和调车进路被视为敌对进路。因此，调车进路存在有条件的敌对进路。如果列车进路中包含了此调车进路，那个该列车进路的始端信号机为该调车进路的敌对信号。但是此始端信号机可能存在其他的列车进路不与此调车进路存在重合部分，故此敌对信号仍需二次判定是否为有条件敌对信号。

4.2.3 侵限绝缘

侵限绝缘是指绝缘节的设置位置距离道岔警冲标不足3.5米[7]。在绝缘节图元中添加相应的侵限限绝缘区段信息，在相关的信号机图元或者道岔和轨道区段图元中关联侵限绝缘图元信息。在分解进路信息时，取出相应的侵限绝缘区段信息放在轨道区段栏中。

5结束语

本设计在进路搜索完毕后生成联锁表存放在Excel文件中，极大地方便了工程设计人员的编制审核联锁表。但联锁表生成过程中存在的特殊问题，需要根据具体的站场设计，信号设备之间的连接布置情况具体处理。

参考文献：

[1].彭丽维，基于图元模型的联锁表自动生成软件实现，2019，西南交通大学.第74页.

[2].肖蒙，宁海安与赵志荣，基于有向图的进路搜索算法研究与设计.自动化与仪器仪表，2012（06）：第69-70+73页.

[3].杨美娜与杨扬，基于二叉树结构高速铁路联锁系统设计与实现.铁路计算机应用，2017.26（04）：第20-24页.

[4].胡媛与魏宗寿，采用DFS策略的进路搜索算法研究.铁路计算机应用，2007（09）：第4-6页.

[5].白亚玲，微机联锁系统站场平面图CAD的研究与开发，2008，西南交通大学.

[6].林炳龙，联锁表的带动道岔、防护道岔设计方法.铁路通信信号工程技术，2020.17（02）：第56-60页.

[7].张帅，铁路车站信号联锁图表的智能化生成方法研究与实现，2012，北京交通大学.第87页.