城市軌道交通聯鎖表自動生成軟件的開發與實現

于春花

（上海自儀泰雷茲交通自動化系統有限公司，上海 201206）

城市軌道交通聯鎖表自動生成軟件的開發與實現

于春花

（上海自儀泰雷茲交通自動化系統有限公司，上海 201206）

城市軌道交通聯鎖表自動生成軟件依據城市軌道交通信號系統既有的聯鎖表格式和編制原則，采用模塊化設計思想，利用現代化計算機技術，根據輸入的站場線路拓撲圖及相關軌旁設備數據，構建抽象的圖型數據結構信息，通過廣度圖論優先搜索算法遍歷全線站場線路拓撲，完成聯鎖表進路及進路相關信息的自動搜索，生成并且保存為標準格式的聯鎖表及進路圖。目前該軟件已在實際的工程項目中得到較好的應用。

城市軌道交通；聯鎖圖表；自動生成

聯鎖表是車站內信號設備之間的所有聯鎖關系的說明圖表，是信號工程設計的重要組成部分，是確保行車安全，提高運營效率的基礎。它是計算機聯鎖軟件編寫及測試評估的基本依據，其邏輯嚴密，隨站場變化而變化。表中詳盡嚴格地記錄了每條進路的聯鎖信息，包括進路、道岔、信號機之間的聯鎖邏輯關系及相關軌旁設備的相關信息，其內容龐雜，邏輯復雜。人工編制的聯鎖表，不僅需要大量的人工工時，且效率也不高。為了保證其編制的正確性，還需要再經過人工校對，如遇到線路站場情況復雜時，還存在一定程度漏編、錯編的情況。因此，實現聯鎖表的自動生成具有非常重要的意義。聯鎖表自動生成軟件在某種程度上可以防范因人為因素而導致的錯誤，且可以大大縮短編制時間，提高編制效率。

1 聯鎖表自動生成軟件總體架構

軟件總體設計按照業務邏輯不同，劃分為視圖層、業務邏輯層和數據存儲層3部分，如圖1所示。視圖層是為了呈現簡化的站場平面布置圖和生成的聯鎖進路圖及查看生成的聯鎖進路數據；業務邏輯層是確立軌旁設備間關系數據結構信息設計、聯鎖進路搜索算法設計、進路相關信息生成等；數據存儲層是將產生的聯鎖進路表按照標準、通用的Excel格式進行輸出，同時將生成的進路圖保存成圖片格式輸出。

采用Microsoft Visual Studio .NET 2003作為軟件開發平臺，利用Visual C++編程語言實現面向對象結構設計，通過用戶人工導入基礎站場數據文件UFT.txt及界面操作最終完成進路表ROUTE.xlsx數據生成輸出。以下將詳細描述幾個主要模塊的具體實現情況。

圖1 軟件總體設計層次結構圖

2 軟件主要功能模塊

軟件按照功能劃分，主要包括4大功能模塊，即：站場拓撲圖及相關數據輸入模塊，聯鎖進路及相關信息自動搜索模塊，聯鎖進路數據顯示模塊，聯鎖圖表輸出保存模塊。其中，聯鎖進路及相關信息自動搜索模塊按照固定閉塞進路和移動閉塞進路分別進行處理。

2.1 站場拓撲圖及相關數據輸入模塊

該模塊主要功能是導入站場線路拓撲圖數據和軌旁元素相關初始信息，根據拓撲圖的連接關系及拓撲圖的走向，結合軌旁元素信息，抽象出軟件所需要的設備數據結構對象，實現將信號平面布置圖轉化為相應的數據結構對象，為后續聯鎖進路的搜索做好充分準備。

實際的站場結構類似于圖的結構，由節點Node（信號機、道岔、區段）的集合以及邊Segment（每兩個節點Node之間的連線）的集合組成，對于已導入的軌旁元素（即信號設備）依照其位置邏輯關系被有序地放置在該樹型結構中，稱為設備節點。根據聯鎖表的編制原則，每條軌道交通運行線的聯鎖表均要按照聯鎖控區單獨輸出，故位于控區邊界的信號機和區段，被分別放置在每一個控區中。針對樹型結構中的每一種設備節點建立相應的包含位置等相關信息的數據結構，這樣就形成了站場拓撲圖到數據結構的轉化，搜索進路時按照從左到右的順序采用一種搜索策略依次遍歷所有Segment和Node及設備節點，生成進路數據。同時根據導入的軌旁元素信息生成相應的數據結構，主要包括ZC類、Switch類、Signal類、Block類、Platform類、Shunting類等等。

2.2 聯鎖進路及相關信息自動搜索模塊

進路是由信號機、道岔及道岔位置、軌道區段所組成的列車在車站內運行時所經過的路徑。進路搜索就是基于經過抽象處理后的信號平面布置圖的數據結構，采用相關的圖論路徑搜索算法，按照一定的順序搜索出由始端信號點到終端信號點這條進路上的所有設備節點。

基于實際運用的需求考慮，以及根據輸入數據所建立的站場信息數據結構，該軟件采用廣度優先搜索算法進行聯鎖進路搜索查找。該搜索算法遵循從始端節點開始一層層擴展直到找到目標點的搜索規則，類似于按照樹的層次進行遍歷的過程。現詳細介紹聯鎖進路及相關信息自動搜索模塊的處理過程。

2.2.1 固定閉塞進路及相關信息搜索

進路搜索算法描述如下：

（1）讀取聯鎖控區內的所有內部信號機，確定其為搜索路徑的起始端點；

（2）遍歷每一個控區內的每一個內部信號機；

（3）獲取信號機結構信息數據及其所在的拓撲位置和拓撲鏈接關系；

（4）從起始端點開始，沿著端點所在的Segment開始依次遍歷設備節點，同時記錄下設備節點的相關信息；

（5）如果當前的設備節點是信號機或者是停車牌，且與端點為同向，則完成一次主體進路的搜索；

（6）如果當前的Segment沒有找到符合條件的終端點，則按照Segment的鏈接關系開始分叉進行搜索，每個分叉的搜索重復執行（4）～（6）的搜索過程；

（7）如果搜索遇到拓撲結構圖的終點或者是控區邊界分割點，則終止該條進路搜索，返回（2）重新搜索新的進路；

（8）對于主體進路已經搜索成功的進路，執行防護進路（兩種模式，一種是到下一架同向信號機，一種是按照防護區段長度）的搜索，與搜索主體進路的邏輯類似，如果找到拓撲終點或者控區邊界點，則搜索終止，同時記錄搜索過程中遍歷的所有設備節點信息。當遇到進路方向與該拓撲圖上正常運營方向相反的情況，搜索的防護進路為該防護起始端點后的第一個無岔區段；如果遇到道岔區段，則防護進路延續到道岔區段后的無岔區段，若該無岔區段包含站臺區域，則應包含站臺區域作為防護區段。

進路搜索具體流程圖，如圖2所示。

圖2 進路搜索流程圖

當進路的主體和防護部分均已搜索完畢后，開始處理每條進路的相關邏輯數據，包括進路名稱、進路編號、所屬控區名稱編號、始端信號機名稱、進路方向、信號機顯示燈位、主體進路區段列表、防護進路區段列表、接近鎖閉區段、防護進路解鎖區段等區段數據，以及主體進路和防護進路中的道岔列表、相關側防道岔和其解鎖區段等進路表中所要求的信息。在計算完進路道岔的側防道岔和解鎖區段條件后，計算所有固定閉塞進路之間的沖突進路：對于某條進路來說，如果其他進路與其要求的進路道岔位置和要求的側防道岔位置不同，即為該進路的道岔位置沖突進路；如果其他進路與其要求的進路道岔位置和要求的側防道岔位置都相同，但主體進路或防護進路方向相反，即為該進路的方向敵對沖突進路。同時聯鎖表中的屏蔽門、站臺緊急關閉按鈕、防淹門和引導信息等相關內容也計算完畢。最后，針對所有搜索完整的進路進行排序處理后作為最終的顯示輸出。至此完成了進路及其相關信息的搜索工作。

2.2.2 移動閉塞進路及 相關信息搜索

移動閉塞進路沒有防護進路，其進路的搜索邏輯同固定閉塞進路類似，只是搜索的起始端點為道岔防護聯鎖信號機，而不是所有的信號機，終點為跨越道岔的每條路徑方向相反的信號機。其進路相關信息數據不包含防護進路的相關數據，其他的與固定閉塞進路相同，在此不作詳述。

2.3 聯鎖進路數據顯 示模塊

聯鎖進路數據顯示包括兩種模式：（1）數據格式顯示，是將搜索完畢的進路及進路相關信息一并顯示在表格中，按照聯鎖表的不同內容顯示在不同的數據表項中，如同Excel，運行界面如圖3所示；（2）圖形化界面顯示，包括進路起點、終點及進路中所包含的設備節點，這種方式比較直觀，但是只能逐條進路進行瀏覽查看，運行界面如圖4所示，其中，紅色帶箭頭的折線表示主體進路部分，藍色折線表示防護進路部分。兩種查看方式結合，相輔相成，可以完整且直觀地表達一條聯鎖進路。

圖3 聯鎖表數據查看界面運行圖

圖4 聯鎖進路圖

2.4 聯鎖圖表輸出保存模塊

該軟件可以將生成的聯鎖表數據直接保存為Excel格式的數據文件，為后續人工再處理提供便利。同時，該軟件還提供對已生成的聯鎖表數據的增加、刪除、修改、恢復、排序、沖突進路計算等輔助操作。點擊SaveRMap可以直接將聯鎖進路圖保存為*.JPEG或者是*.gif格式的圖片。

3 結束語

該軟件通過將站場拓撲圖抽象成數據結構，采用路徑圖論算法搜索進路，遍歷出所有的基本進路，同時，根據軌道交通聯鎖表的編制原則，對所得的進路及進路相關信息進行處理生成聯鎖表，達到了不重復、不遺漏的設計要求，實現了聯鎖進路數據的自動生成。

目前，該軟件可以涵蓋項目中所涉及到的各種站場結構，且已真正應用于實際項目中。通過該軟件編制聯鎖表，可以縮短編制時間，提高信號系統設計工效，簡化聯鎖表的審核，同時，在保證聯鎖表內容的完整性及正確性方面，起到了很好的促進作用。

[1]梅 松. 基于ActiveX技術的聯鎖表自動生成軟件[J]. 鐵道通信信號, 2007，43（6）：9-10.

[2]高利民, 李文慧, 孫 慧. 雙向廣度搜索算法在聯鎖進路自動生成中的應用[J]. 鐵路計算機應用, 2007，16（5）：43-45.

[3]陳 光, 楊 揚. 計算機聯鎖系統進路表自動生成算法[J].鐵路計算機應用，2015，24（5）：5-8.

[4] 林瑜筠. 城市軌道交通信號[M]. 2版.北京：中國鐵道出版社, 2010.

[5]陸振朋. 計算機聯鎖圖表的作用及改進探討[J]. 鐵路通信信號工程技術, 2012, 9（4）：20-21.

責任編輯付 思

Automatic generation software of interlocking table for Urban Transit

YU Chunhua
( Thales Saic Transportation System Limited Company, Shanghai 201206, China )

On the basis of the existing interlocking table format and preparation principle of Urban Transit Signal System, the automatic generation software of interlocking table for Urban Transit was adopted the idea of modular design, used the modern computer technology, based on the imported data of the station track layout topology and related wayside equipment,constructed the abstract graph data structure information, traversed the station track layout topology by using the breadth of graph theory first search algorithm, implemented automatic search for interlocking route and related route information, generated and saved the interlocking table and route map for the standard format. At present, this software was applied in practical engineering projects.

Urban Transit; interlocking table; automatic generating

U239.5∶TP311

A

1005-8451（2016）12-0065-04

2016-05-22

于春花，工程師 。