鐵路信號(hào)一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

楊 帆

(中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300251)

鐵路信號(hào)一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)是中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司信號(hào)所基于早期輔助設(shè)計(jì)軟件間接口預(yù)留不足，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息量缺乏而僅完成部分圖紙?jiān)O(shè)計(jì)等問(wèn)題，對(duì)信號(hào)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行的重新規(guī)劃。為解決上述問(wèn)題，該平臺(tái)強(qiáng)調(diào)以數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)為基礎(chǔ)，參數(shù)化設(shè)計(jì)貫穿始終的理念完成構(gòu)建，進(jìn)而提高生產(chǎn)效率。其中，數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)作為平臺(tái)構(gòu)建的基礎(chǔ)尤為重要。

1 數(shù)據(jù)庫(kù)在鐵路信號(hào)一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)中的作用

當(dāng)前，鐵路信號(hào)工程輔助設(shè)計(jì)軟件多以“數(shù)據(jù)輸入-輔助設(shè)計(jì)–圖紙輸出”的操作模式建立，而數(shù)據(jù)的輸入也均具有獨(dú)立的格式。為實(shí)現(xiàn)輔助設(shè)計(jì)的輸入數(shù)據(jù)共享，應(yīng)開(kāi)發(fā)鐵路信號(hào)一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)。平臺(tái)劃分為室外圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與室內(nèi)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)兩大部分，即形成室外/室內(nèi)信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。數(shù)據(jù)庫(kù)在平臺(tái)中完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)校核及數(shù)據(jù)解析功能[1-2]。

（1）數(shù)據(jù)采集：錄入站場(chǎng)、線(xiàn)路、行車(chē)等專(zhuān)業(yè)數(shù)據(jù)用于平臺(tái)輔助設(shè)計(jì)；

（2）數(shù)據(jù)校核：校核采集數(shù)據(jù)主從表的一致性，提示設(shè)計(jì)者進(jìn)行修改；

（3）數(shù)據(jù)解析：將采集數(shù)據(jù)解析為各個(gè)輔助設(shè)計(jì)軟件自定義的數(shù)據(jù)格式，并以全局變量的方式為其他模塊提供數(shù)據(jù)接口。

2 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則

2.1 室外信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則

室外信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)是基于站場(chǎng)平面圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述。它提供線(xiàn)路、道岔、站臺(tái)等與信號(hào)平面圖設(shè)計(jì)相關(guān)的數(shù)據(jù)，剔除地形地貌 、排水溝、輔助線(xiàn)等與信號(hào)平面圖無(wú)關(guān)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)描述為各個(gè)節(jié)點(diǎn)屬性以及各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的連接關(guān)系，節(jié)點(diǎn)位置屬性則以二維坐標(biāo)形式表示。

2.2 室內(nèi)信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)原則

室內(nèi)信號(hào)工程圖紙僅反應(yīng)信號(hào)平面圖上信號(hào)設(shè)備的室內(nèi)電路及配線(xiàn)描述[4]，不包含信號(hào)設(shè)備在空間的位置信息。因此，室內(nèi)信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)中的信號(hào)機(jī)、軌道區(qū)段、轉(zhuǎn)轍機(jī)設(shè)備信息應(yīng)來(lái)自于室外信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)的解析，同時(shí)人工補(bǔ)充部分無(wú)法解析出的工程設(shè)計(jì)信息，如站間閉塞制式、電碼化進(jìn)路等。按照此設(shè)計(jì)原則，可最大限度地減少數(shù)據(jù)采集工作量，將室外與室內(nèi)工程設(shè)計(jì)結(jié)合，保證了工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的一致性。該設(shè)計(jì)模式下平臺(tái)的數(shù)據(jù)流圖如圖1所示。

圖1 信號(hào)一體化輔助設(shè)計(jì)平臺(tái)數(shù)據(jù)流圖

3 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

3.1 全局?jǐn)?shù)據(jù)的定義

除基礎(chǔ)數(shù)據(jù)外，還有一些平臺(tái)輸入的表單數(shù)據(jù)及后臺(tái)基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)，以全局?jǐn)?shù)據(jù)的方式定義，如表1所示。

3.2 室外信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

室外信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)以早期6502電氣集中工程輔助設(shè)計(jì)軟件中“信號(hào)平面圖CAD數(shù)據(jù)編制說(shuō)明”7段匯編風(fēng)格數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)思想為基礎(chǔ)[3]，結(jié)合當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)技術(shù)開(kāi)展數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)。7段數(shù)據(jù)說(shuō)明如表2所示。

從表2可以看出，信號(hào)平面圖數(shù)據(jù)主要描述了點(diǎn)與點(diǎn)之間的連接關(guān)系，基于此可建立關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型，其E-R關(guān)系圖如圖2所示。

表1 全局?jǐn)?shù)據(jù)

表2 早期信號(hào)平面圖CAD各段數(shù)據(jù)編制說(shuō)明

點(diǎn)類(lèi)型包括道岔點(diǎn)、進(jìn)出站點(diǎn)、盡頭點(diǎn)、股道點(diǎn)和特殊交點(diǎn)。各個(gè)表中以“對(duì)應(yīng)點(diǎn)的ID”作為外鍵在點(diǎn)表中的點(diǎn)類(lèi)型應(yīng)有所限制，該種限制應(yīng)作為數(shù)據(jù)校核的依據(jù)之一。例如“對(duì)應(yīng)點(diǎn)的ID”作為道岔表的主鍵與外鍵，在點(diǎn)表中的點(diǎn)類(lèi)型應(yīng)為道岔點(diǎn)；同理，線(xiàn)間距表中的外鍵“對(duì)應(yīng)點(diǎn)1的ID”、“對(duì)應(yīng)點(diǎn)2的ID”在點(diǎn)表中的點(diǎn)類(lèi)型應(yīng)為股道點(diǎn)；而進(jìn)路表中的外鍵在點(diǎn)表中的點(diǎn)類(lèi)型則不限。

圖2 室外信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)E-R關(guān)系圖

3.3 室內(nèi)信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

平臺(tái)依據(jù)輸入的室外信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)平面圖、雙線(xiàn)及電纜平面布置圖、室外電纜配線(xiàn)圖等設(shè)計(jì)，完成信號(hào)機(jī)、絕緣節(jié)、轉(zhuǎn)轍機(jī)的自動(dòng)布置。平臺(tái)保證信號(hào)設(shè)備調(diào)整結(jié)果與室外信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)同步更新，并根據(jù)最終結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，結(jié)合人工補(bǔ)充的數(shù)據(jù)共同形成室內(nèi)信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而使用平臺(tái)以此為輸入開(kāi)展室內(nèi)聯(lián)鎖圖、自動(dòng)閉塞/列控圖的設(shè)計(jì)。室內(nèi)信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 室內(nèi)信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)

室內(nèi)信號(hào)工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)在各個(gè)表之間建立外鍵，使兩張表之間形成關(guān)聯(lián)，只能使用引用外表中列的值或使用空值，保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。例如，道岔表中的“一啟動(dòng)區(qū)段名”及“二啟動(dòng)區(qū)段名”只能來(lái)自軌道表中“區(qū)段名稱(chēng)”列的值；信號(hào)機(jī)表中“類(lèi)型”只能來(lái)自后臺(tái)基礎(chǔ)知識(shí)庫(kù)中信號(hào)機(jī)類(lèi)型表中的“類(lèi)型”列。

4 實(shí)際應(yīng)用

目前，鐵路信號(hào)一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)作為中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司信號(hào)專(zhuān)業(yè)主要輔助設(shè)計(jì)軟件，采用Oracle+ Microsoft Visual Studio 2010+AutoCAD2008組合開(kāi)發(fā)環(huán)境[5-7]，其數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)反映了工程圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的基礎(chǔ)信息，其數(shù)據(jù)處理速度、數(shù)據(jù)正確性及數(shù)據(jù)共享的并發(fā)處理能力較傳統(tǒng)的文本數(shù)據(jù)有較大提高。數(shù)據(jù)庫(kù)建立過(guò)程中以車(chē)站為劃分單元，分別建立室內(nèi)外工程基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)。在輔助設(shè)計(jì)過(guò)程中，充分發(fā)揮后臺(tái)知識(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)作用，特別是在室內(nèi)圖紙機(jī)柜組合排列布置設(shè)計(jì)方面，設(shè)計(jì)者只需對(duì)各個(gè)組合位置稍作調(diào)整即可完成，極大地提高了效率和準(zhǔn)確度。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文從信號(hào)專(zhuān)業(yè)工程設(shè)計(jì)角度總結(jié)分析了室內(nèi)外工程圖紙?zhí)攸c(diǎn)，提出了一種用于鐵路信號(hào)一體化設(shè)計(jì)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方案，期望對(duì)其他相關(guān)專(zhuān)業(yè)輔助設(shè)計(jì)軟件開(kāi)發(fā)提供參考。未來(lái)的研究方向則是數(shù)據(jù)采集過(guò)程中與其他專(zhuān)業(yè)的接口方法研究，以期減少源數(shù)據(jù)采集工作量，提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。

[1]杜菡萏, 焦萬(wàn)立. 基于有向圖的CBTC仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)[J].鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2012， 21（1）：49-51.

[2]Paulraj Ponniah. 數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.

[3]王秉文. 6502電氣集中工程設(shè)計(jì)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1997.

[4]鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司電化電信處.普速、高速鐵路四電各專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)復(fù)核要點(diǎn)：第四分冊(cè)信號(hào)[Z].天津：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司電化電信處，2017.

[5]ThoamsKyte. Oracle編程藝術(shù)深入理解數(shù)據(jù)庫(kù)體系結(jié)構(gòu)[M].3版.北京：人民郵電出版社，2016.

[6]Randolph.N. Visual Studio 2010高級(jí)編程[M].任 鴻，普 杰，高宇輝，等，譯.北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[7]李冠億.深入淺出AutoCAD.NET二次開(kāi)發(fā)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2012.