調車監控系統站場繪制與數據處理一體化軟件的設計與開發

譚在龍，楊 揚，田曉莉

（西南交通大學 信息科學與技術學院，成都 610031）

調車監控系統站場繪制與數據處理一體化軟件的設計與開發

譚在龍，楊 揚，田曉莉

（西南交通大學 信息科學與技術學院，成都 610031）

無線調車監控系統是由站場繪制與數據處理一體化軟件、地面安全監控子系統、車載安全監控子系統構成。數據自動處理軟件可以方便、高效地處理調車監控系統中車載和地面子系統所需要的大量的站場靜態數據，有利于調車監控系統的推廣。本文詳細介紹站場繪制與數據處理一體化軟件的設計思路與方法。

調車監控系統；站場繪制；數據處理；自動生成

調車作業受到軌道電路的制約，無法將地面調車信號傳送到機車上，監控裝置無法實行有效的安全控制。在調車過程中，作業人員操作失誤，易造成“沖、擠、脫”等事故。當調車機車進行作業時，行車事故也時有發生。為有效解決上述問題，調車監控系統能保證站內調車作業安全的作用。監控系統分別通過地面設備接收、車載無線設備接收維修機里的聯鎖設備和列車信息，無線通信設備交互信息，實現對調車機車的安全走行聯控。實際工程中需要數據自動快速、高效生成，便于現場大規模的實施，在這種現實需求的前提下，站場繪制及數據處理一體化的軟件必不可少。

1 系統架構

站場繪制與數據處理一體化軟件主要為機車車載設備、地面監控設備提供站場控制數據，主要包含設備相關靜態信息，如信號機屬性（類型、方向）、區段特性（長度、類型）、道岔屬性（所屬區段、類型）、設備鏈接關系。為了方便使用，設備鏈接關系的數據（信號機的接近區段和防護區段）為程序自動識別，不需要人工手動輸入。根據不同站場所需數據及格式的不同，不同系統所需數據內容和格式的不同，該數據對于控制數據輸出部分做了相應的控制模塊。站場繪制與數據處理一體化軟件是由3個主要部分構成。

1.1 站場CAD繪制

繪制站場圖形，包括信號機、軌道電路、道岔、絕緣節和自由文本，及其編輯基本屬性，為了使繪圖操作方便，所有的信號元件均采用左鍵點擊選中，右鍵設置屬性，單個設備及其塊選設備任意拖放，對不同類型的信號設備增加了不同的操作以方便快速繪圖，便于大規模開展項目。涉及的操作如下：

（1）道岔以及軌道區段上的點均為熱點編輯，可以隨意拖動；

（2）道岔和絕緣節（包括一般絕緣節、盡頭線絕緣節、超限絕緣節和牽出線絕緣節）通過點擊選中后，為了滿足不同方向的需求，采用空格鍵完成4個方向的旋轉；

（3）道岔延長線可以完成道岔結點任意的添加和刪除，以繪制不同形狀的道岔；

（4）由于道岔和軌道區段繪制較為復雜，所以對兩個信號設備增加了復制粘貼功能。

1.2 設備自動識別和數據自動鏈接

整個站場繪制后，對3種基本的信號設備（道岔、軌道電路、信號機）設置基本屬性（設備名稱、設備ID），程序通過自動識別完成其它的設備屬性，如信號機類型（差置、并置、盡頭、單置），道岔類型（單動、雙動、交叉渡線），在自動鏈接部分，自動搜索信號設備的左右坐標關系完成鏈接關系。

1.3 控制數據輸出

控制文件包括內部站場碼位數據表、所需信號設備靜態數據的種類和順序表，根據該控制文件，生成相應的碼位映射站場數據文件。

1.4 模塊劃分思路

程序的模塊劃分應體現功能高內聚性，使程序各自的擴展變化相互影響最小。站場繪制和數據處理應該分開，使程序內聚。站場繪制部分作為整個程序的載體，將畫圖部分分割開，隨著繪圖技術的提高，不影響繪制部分的完善，適用于多個站場；設備自動識別和自動鏈接部分將所有的設備屬性識別后依次關聯，可以降低實施人員的工作量，為以后添加進路信息生成做好準備；依據不同站場提供碼位表及其所需數據，控制數據的輸出，增加了軟件的拓展性。

圖1 各信號元件關系類圖

2 軟件設計

2.1 站場CAD繪制

站場CAD繪制采用了面向對象的設計方式，將軟件結構中各個信號設備用對象描述，將具有一定屬性和操作對象聚合成類。系統中各個對象通過消息激活機制動態的聯系在一起。利用面向對象建模中類的繼承性，簡化類和對象的生成。根據不同的類有共同的屬性和方法，依據類的層次把這些共同性概括為總類（圖形基礎類）。

基于以上原則，圖形基礎類包含信號機、道岔、軌道電路、絕緣節、自由文本5個子類。這5個子類通過重載獲得各自的功能，用Rational Rose中類圖描述上述的關系，如圖1所示。

點選工具欄的信號設備圖標后，可以繪制信號設備，每個信號設備都有屬于自己的矩形區域，采取信號設備點和矩形區域綁定的方式。所有的信號設備依次存放在元素鏈式結構數組“CTypedP trArray m_FigArray”中。

設備操作流程：設備的選擇->操作指令的下達->執行指令->結果反饋。

（1）設備選擇。將DownPos遍歷所有信號設備的最小矩形區域，若選中則返回設備的索引號m_FigureSelected，通過CFigure->DrawDefined()重繪選中設備。

設備點選流程圖如圖2所示。

圖2 設備點選流程圖

（2）操作指令的下達及其執行操作。選中信號設備后，程序中利用鼠標或鍵盤決定指令類型，并執行相應的操作。操作主要是針對信號設備內部數據結構進行的。主要操作的程序設計如下：

a.旋轉：選中信號設備后，通過MFC中KeyDown()函數捕獲鍵盤相應空格鍵，通過旋轉函數完成道岔或絕緣節坐標的變換，原則就是響應空格鍵時，如果選中的設備是絕緣節，就通過點擊空格的次數來決定旋轉角度；如果選中的設備是道岔，就通過記下空格鍵的次數來決定道岔的坐標是按X軸還是Y軸旋轉。

b.復制：選中設備后，通過MFC中的Pre-TranslateMessage()函數捕獲Ctrl+C以及Ctrl+V鍵，再響應函數KeyCopyOrPasteFigure()，在nChar = ‘C’時，判斷選中圖形類型，保存道岔或軌道區段的結點；在nChar=‘V’時，捕獲當前鼠標點DownPos，在該點的基礎上，圖形繪制后將兩個部分進行局部刷新。

c.刪除：選中信號設備后，通過MFC中的KeyDown()函數捕獲鍵盤刪除鍵，遍歷所有信號設備矩形區域，找到信號設備索引，先獲取信號設備以及名稱所在矩形區域，在屏幕上重新刷新，消除該區域，在元素鏈式數組中將該信號設備刪除m_FigArray.RemoveAt(DelIndex)，最終達到刪除的效果。

（3）結果反饋。局部區域刷新、添加定時器響應函數以及雙緩存技術，有效地解決了界面閃爍和拖延等問題，將圖形結果反饋給實施人員，實現了界面友好。

2.2 設備識別和自動鏈接

站場設備拼接，就是分別對信號機、道岔、無岔區段和道岔區段進行相互關聯，根據各個設備的端點尋找相互之間的關系，由于程序采取了網格的屏幕，所有的操作均是以網格間距為基本單位，以任一設備端點為初始點，去遍歷其它的信號設備的端點，繼而完成設備屬性的識別，以及建立相互鏈接關系。

由于道岔區段和其它信號設備不同，不是由CAD站場繪制部分繪制，而是由程序自動識別，道岔類型、岔尖排放不同會導致道岔區段的位置和名稱不同，從而影響設備關聯關系，如圖3所示。

圖3 不同類型的道岔

所以本軟件分別以道岔區段和無岔區段為基點依次遍歷，完成設備鏈接關系。

設計流程為遍歷所有的道岔，將具有相同道岔區段的道岔存到同一個道岔數組的對象中去→對每一個道岔區段數組中的對象，根據岔尖的類型以及道岔類型進行分析（區段位于岔尖處，交叉渡線區段道岔需要交叉換位）→以道岔區段和無岔區段為基點遍歷其左右設備→以道岔反位結點為基點遍歷與其相鄰的信號設備。這樣所有的信號設備就完成自動關聯。

2.3 控制數據輸出

控制數據輸出部分主要是讀入碼位初始化文件（.INI文件）和輸出格式文件（.INI文件），尋找設備類型的鍵值對比，確定碼位映射文件的內容。為了應對不同聯鎖類型的碼位格式和輸出格式，程序采用人機交互的方式來設定相應的聯鎖類型和輸出格式。程序按照要求依次輸出為Excel、文本文件或TXT文件。

3 數據制作流程及其應用實例

數據的制作首先是圖形編輯，主要功能分為數據編輯和圖面編輯兩部分。

圖5 西區煉鐵站部分站場圖

圖形編輯后，完成自動識別和自動鏈接，最后通過控制文件控制數據的生成。數據制作的整體框架圖，如圖4所示。計和流程做了詳細闡述，以邯鄲鋼鐵場中的西區煉鐵站為例，通過程序實現數據自動快速的生成，檢驗了方案的正確性和分析方法的可行性。

站場繪制與數據處理一體化軟件的使用，減輕了實施人員的工作，較好地避免了由人為帶來的監測系統在進路搜索時發生的錯誤。縮短了調車監控系統部署站場所用的周期，隨著整個系統的不斷完善和升級，站場繪制與數據處理一體化軟件將會更快捷、更高效、更成熟。

圖4 數據制作框架圖

[1] 唐 雯， 羅 安， 唐 杰．電力監控系統圖形繪制及數據處理一體化平臺[J]. 自動化儀表，2007，28（8）：56-58.

[2] 李 鐵， 張弘志， 楊華昌. 調車監控系統數據自動生成軟件的研究和開發[J]. 鐵道通信信號，2011，47（6）：76-78.

[3] 侯俊杰. 深入淺出MFC[M]. 2版.武漢：華中科技大學出版社， 2001.

責任編輯 陳 蓉

圖5為實施人員根據圖紙使用站場繪制與數據處理一體化軟件為邯鄲鋼鐵廠中西區煉鐵站繪制的部分站場圖形。

4 結束語

本文深入分析了調車監控系統站場繪制與數據處理一體化軟件功能需求和設計過程，利用Microsoft visual C++ 6.0語言面向對象的方式分析和設計程序，并使用UML和Visio對系統的設

Software of station drawing and integrated data processing for Shunting Monitoring System

TAN Zailong, YANG Yang, TIAN Xiaoli
( School of Information Science and Technology, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China )

The Wireless Monitoring System was made of software station drawing and integrated data processing, Ground Safety Monitoring Subsystem, Vehicle Safety Monitoring Subsystem. Automatic data processing software could easily and eff i ciently handle a number of station static data for Shunting Monitoring Systems and Ground Subsystems, helped to popularize the Shunting Monitoring System. This article introduced the design ideas and methods for software of station drawing and data processing.

Shunting Monitoring Systems; station drawing; data processing; automatic generation

U291∶TP39

A

1005-8451（2014）07-0005-04

2014-01-02

譚在龍， 在讀碩士研究生；楊 揚，副教授。