列控工程數據模型化技術研究

朱青林 劉鴻飛（北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073）

1 概述

工程中數據表[1]是目前列控系統各設備數據配置的唯一依據，電子版以EXCEL格式提供。它是編制應答器報文、列控中心控制軌道電路編碼、臨時限速服務器參數化和RBC設備工程數據參數化的基礎性輸入，加上各設備所需的固定參數配置數據，共同構成了進行列控配置的輸入。現有的列控配置編制工作，以電子版EXCEL格式列控工程數據表為輸入，通過數據輔助配置工具，在數據配置人員的參與下完成。由于這些列控數據以表格的形式進行描述，表格之間含大量重復信息且無圖形拼接概念，這樣當遇到復雜站場時配置工具就會很難處理，就完全依靠數據配置人員通過對站形的理解而對表進行拼接，從而導致數據配置過程中錯誤率高且效率低下。

由于列控數據以EXCEL的形式存在，列控數據配置工具需要建立數據模型，進而運算生成列控系統的配置。這就存在兩個問題：首先，列控數據配置生成軟件的建模結果是在軟件內部，數據配置多是一次性輸出結果，數據配置人員很難跟輸入直接關聯起來進行審核。其次，由于對復雜站場的工程數據表比較復雜，配置軟件直接根據表進行邏輯運算是比較困難的，需要對軟件進行大量的特殊處理。如果配置軟件運算出現問題，需要由人工花費較大的工作量來完成且審核量極大。

本文提出對列控工程數據表進行模型文件化和圖形化方法，工程數據作為原始輸入導入配置軟件后，生成列控配置模型數據，此模型可以圖形的方式完整地描述線路數據。當遇到復雜站場時，數據配置人員可以根據數據表的輸入情況進行分布導入，同時也可對圖形進行人工處理與拼接。根據經過審核的模型數據，配置工具再生成所需的配置。這樣生成數據模型后就可以進行一次數據的審核，同時數據配置軟件以數據模型為輸入進行運算，軟件就可以很好地處理復雜站場。

2 列控配置數據模型化

列控配置主要為列控系統各設備提供配置數據，一般包括無線閉塞中心配置、列控中心配置、臨時限速服務器配置，應答器報文、列控中心報文等。要生成這些數據，需要以工程數據為輸入，建立描述線路的數據模型，然后通過軟件邏輯實現配置數據生成。[2]借鑒圖的定義，將鐵路線路上的每個道岔抽象成一個點，將兩個道岔之間相連的一條鐵軌抽象成為圖的一條邊。建模是用軌道來描述道岔之間的鐵軌，信號機、應答器組、絕緣節、軌道區段

朱青林，男，碩士畢業于北京航空航天大學，助理工程師，軟件開發工程師。主要研究方向包括列控系統數據配置軟件開發，曾參與YK-2010K06信號系統集成輔助設計工具研究與實現項目。都被抽象成一個點式設備，并歸屬于某一條軌道上，同時坡度速度信息都被描述成軌道上某一段的數據特性。

[2]的基礎上，本文通過擴展列控系統配置相關的其他區域對象，以使模型定義滿足列控系統配置需求。同時對列控模型進行圖形化，向數據配置人員提供線路數據的展示。由于列控系統配置模型中對于圖形的要求數據配置人員能夠通過圖形來編輯和審核線路數據，設備的圖形形態、設備的位置和連接關系都是邏輯示意性的。對點式設備信號機、應答器組、絕緣節提供統圖形對象，并與模型對象關聯。對于道岔和端點，提供與模型對象相對應的圖形，道岔和端頭支持調整創建連接關系。對于軌道，提供機制能夠實現軌道圖形的形狀可根據需要調整。

3 線路數據自動模型化

列控工程數據表是由設計單位提供的線路數據，它以表格的形式描述列車線路的基本信息。列控系統配置人員需要根據這些基礎數據，編制配置數據。由于數據量較大，運算也較為復雜，一般由列控系統配置生成工具完成從列控數據生成列控系統配置的工作。

這種數據是一種簡單描述線路數據的方法，不能夠清晰的描述線路的細節，很多道岔的連接關系都隱含在進路表里的各條進路里。為了解決這個問題，我們研究了一種從工程數據表到列控模型數據的自動生成算法。這個過程里僅僅需要用戶簡單地配置一些表，附加一些簡單操作就可以完成。

3.1 輸入定義

線路數據的基本輸入是列控工程數據表，一條線的列控數據表主要由線路數據表、應答器位置表、線路速度表、線路坡度表、道岔信息表、坐標信息表、斷鏈表和車站進路表等構成。

在列控數據建模中，將道岔抽象成一個有3個分支的點式設備，通過道岔開向和道岔的轉向來唯一確定道岔形態，由于列控工程數據表中并未描述道岔的形態，因此需要按車站配置道岔狀態信息，如圖1所示，格式如表 1所示。

表1 道岔信息描述格式

模型里的道岔和軌道區段是不同的對象，進路表里描述進路時也是將進路經過的道岔信息和軌道區段信息分兩列描述。由于在分析進路時需要站內道岔區段和道岔的對應關系，因此需要配置站內軌道區段與道岔映射表，如表 2所示。

表2 站內軌道區段與道岔映射格式

道岔描述表按車站列出道岔區段的名稱和其對應的道岔的名稱，它用來確定道岔的狀態，和站內軌道區段與道岔映射表一起，在通過遍歷進路表中每條進路時，根據進路走向，確定道岔之間的連接關系。

3.2 正線模型構建

首先統一按照下行正向獲取車站順序，根據進路表分析每個這站正線經過的道岔和道岔的連接關系，確定了正線上的軌道的和道岔的連接。緊接著讀取線路數據表，構造正線上所有的信號機、絕緣節、應答器組和軌道區段對象，并將這些設備按照公里標歸屬到相應的軌道上，整個過程如圖2所示。

從坡度表中獲取正反向坡度數據，并存儲到軌道模型中。從速度表中獲取正反向速度數據，并存入到軌道模型中，如圖3所示。每個軌道對象里都需要從工程數據里提取坡度和速度正反方向數據，如果一個坡度或速度的長度超過軌道的長度，就需要對坡度或速度數據進行分解到其覆蓋的軌道上。

3.3 車站站內側線模型構建

對于每個車站獨立計算，導入車站進路表，遍歷車站的所有進路，通過進路經過的道岔，經過的軌道區段，道岔信息表，站內軌道區段與道岔映射表，共同實現道岔連接和設備自動創建和歸屬，整個過程如圖 4所示。

通過兩條接到同一股道的接車進路構造一條完整的通路。如圖5的I圖所示，通過進路表中的X→X3進路進行模型構造的結果，II圖所示，通過進路SN→S3進行模型構造的結果。合并兩條進路的結果，就可以完整形成正線到三股道的完整連接關系，包括進路所有的絕緣節、信號機和應答器的創建。

通過同向的同股道上的一條接車進路和發車進路構造一條完整通路。圖6的I圖中，通過進路表的X→X3進路進行模型構造的結果，II圖是通過進路表的X3→SN發車進路進行模型構造的結果，III圖是合并X→X3進路和X3→SN進路分別構造的站場，形成完整的三股道模型構造的結果。

利用進路數據表中進路經過的應答器一列提供的站內應答器編號和鏈接距離，使用應答器組編號查找應答器位置表中車站應答器組的信息，創建應答器對象；使用應答器組的鏈接距離來確定位置和距離關系。進路表里的始終端信號機用來創建側線信號機對象。進路表里的經過的道岔列用來構建道岔之間的連接關系，形成軌道模型對象。在創建站內設備時，進路表里的軌道區段信息用來創建軌道區段模型對象。進路表里的線路速度一列用來形成軌道模型對象中的速度描述對象，它用來存在軌道上的雙反向上的線路最大允許速度。

3.4 樞紐數據自動生成

標準站的自動生成只需要導入一套表即可完成，復雜樞紐涉及到多條線，需要選定一條線將站場模型文件形成，然后再根據情況，如三四線等，導入三四線的數據表，在既有站場的基礎上完成模型對象和圖形對象的附加。這樣做的優點是，已有的站場經過自動生成以及人工審核后，在完成其它線導入之后，只需審核后來增加的模型數據和一些少量的相關部分數據，而無需對全部模型數據進行審核，簡化了數據配置的工作量。

3.5 模型的圖形化

圖形化的主要工作就是通過站場中各設備的連接關系和歸屬信息，結合公里標信息，推算出每個設備的示意坐標。這樣站場模型信息就可以以圖形的方式顯示出來，數據配置人員可以通過圖形審核站場圖形和屬性信息。修改數據時可以直接在圖形上進行，操作簡單直觀。模型和圖形通過軟件機制實現綁定，圖形修改后，模型會立即得到更新，同時模型的修改，如果涉及圖形變化也會刷新圖形。另外，數據配置人員可以在圖形界面上進行一些站場數據的審核。

由設備之間的連接關系復現圖形的一個重要工作是推算站內道岔的位置坐標。圖7是一個標準車站的道岔連接示意圖，以站中心為原點將整個站場分割成4個象限，每個道岔都被劃分到不同的象限之中。以每個象限的進站口處的道岔開始計算道岔所在層次。層次計算的原則是：直股相連的兩個道岔在同一層；與低層道岔彎股相連的道岔至少比低層道岔多1層；直股相連的不同象限的道岔層次如不相同，兩者的層次都取值其中的較大值。如象限II中的101道岔的層次首先被定為L0，與其直股相連的107道岔的層次為L0，與107直股相連的109道岔的層次為L0，與109彎股相連的111道岔的層次為L1。如果直接按照第II象限預算，道岔113的層次為L2，但因從第I象限推算出130道岔層次為L3，而113與130直股相連，道岔113和130的層次均為L3。

所有道岔的所在層次確定之后，設定每層之間的固定間隔為L,如某道岔的層次數為N，則該道岔的縱坐標相對偏移量為L×N。每個道岔的橫坐標的偏移根據道岔實際距離按比例運算得出。軌道的軌跡由道岔的開口方向和轉向運算得出，軌道上所有點式設備的坐標的都參考設備的實際位置進行計算。

4 總結

本文提出的以列控工程數據表為基本輸入，進行自動模型化和圖形化的實現方法，經驗證可以很好地進行列控系統數據配置生成，能夠提高數據配置的準確性和數據配置人員的工作效率，可以有效降低數據配置工作的復雜度。

參考文獻

[1]運基信號[2010]346號 關于印發《列控系統工程數據表編制規定V2.0》的通知[S].

[2]溫抿雄、江明、吳永. 無線閉塞中心數據配置建模技術研究[J]. 鐵路通信信號工程技術，2011,8(4)：1-5.