列控工程數據綜合管理平臺設計

楊 帆

(中國鐵路設計集團有限公司,天津 300251)

1 概述

列控數據是列控系統安全可靠運行的重要基礎，是保障列車安全運行的關鍵數據。列控數據包括列控基礎數據、列控工程數據及列控設備配置數據。其中，列控工程數據一般由設計院負責編制，鐵路局電務處、設備供應商等相關部門負責復核工作。列控工程數據根據列控基礎數據編制，是列控設備配置數據和工程數據參數化依據[1-2]。

就目前情況而言，列控工程數據的計算機輔助設計軟件仍有諸多不足，具體表現如下。

(1)輸入格式不統一

《列控數據管理暫行辦法》實行之前，列控工程數據的編制以CAD圖紙、多專業提供的設計資料及運營里程批復等文件作為數據輸入[3]，數據格式不統一且采集困難。早期的工具軟件雖然實現了數據自動編制，但基礎數據準備過程較長，準備過程易出現錯誤；同時由于資料來源于早期設計，現場定測完成后，經常還需要人工修改數據?！读锌財祿芾頃盒修k法》的印發，規范了列控基礎數據的格式與工程數據編制的流程。

(2)數據修改、校核效率較低

目前工具軟件以列控工程數據編制自動生成完畢為最終需求，數據的修改、校核(這里的校核主要指數據合理性與一致性)不在需求考慮范圍內，而依托設計者人工修改、校核數據容易出現修改錯誤、校核遺漏等情況。

(3)人工化的數據管理模式

數據基于本地存儲的模式極大地依賴管理者的工作水平，特別是對于既有線工程數據表的管理，多人協作下，其版本號、更新記錄往往難以統一，特別是對改造設計造成極大不便。

(4)圖紙設計與數據隔離

當前的運營里程平面圖及碼序表輔助設計工具與列控工程數據編制工具相互獨立，分別以自定義格式數據作為輸入，且數據以人工采集為主，因此經常出現圖紙與數據無法完全對應的情況，降低了設計質量。以列控工程數據表作為輔助設計工具的輸入，輔以少量的人工采集數據(如信號樓運營里程表等)生成運營里程平面圖及碼序表的方式可解決上述問題。

基于上述原因，亟需開發一種設計管理平臺實現相關工作的高效集成化。列控工程數據綜合管理平臺不僅完成列控工程數據的編制、校核及修改工作，而且實現了利用已完成工程數據自動生成后續圖紙的功能。平臺以綜合管理與集成設計為目標，進行系統的總體規劃與實施，發揮計算機輔助設計的優勢，高效準確地完成信號專業的相應設計業務。

2 平臺的設計與實現

2.1 平臺的總體結構

結合設計院的工作特點，列控工程數據管理平臺按照C/S(服務器/客戶端)結構架設[4-5]，在該結構下，任何安裝有客戶端的人員均可實現對列控工程數據的管理，服務器對不同客戶端設置不同權限，保留舊版本及修改過程，最終實現列控工程數據表的透明化、專業化管理。C/S結構利用工作局域網實現，以設計院信號專業所室為單位設置一臺服務器，設計人員安裝客戶端，將工程數據表存儲在服務器，其他功能需求由客戶端完成。

平臺開發環境采用Microsoft Visual Studio 2010+AutoCAD2008+VSTO組合的開發環境[6-8]，平臺體系總體架構如圖1所示。

圖1 列控工程數據綜合管理平臺體系總體架構

各模塊完成如下功能需求。

(1)數據管理模塊：完成列控基礎數據、聯鎖表等輸入量的采集；完成列控工程數據的更新；完成列控工程數據的權限管理、下載、更新與記錄。

(2)數據編制模塊：通過數據管理模塊下載的輸入數據、表單選擇項自動完成列控工程數據表的編制。

(3)數據校核模塊：校核數據管理模塊下載的列控工程數據表，包括本表邏輯性自查與多表邏輯性互查。

(4)數據修改模塊：通過表單輸入單個數據修改信息，除完成直接相關聯表數據修改外，自動完成其他相關聯表的數據修改，并由數據管理模塊更新列控工程數據表，生成更新記錄。例如，若移動某區間信號點，則應修改應答器位置表中對應的應答器里程；若移動某站內信號點，除了完成應答器位置表中對應的應答器里程的修改外，還應修改所在車站的進路信息表相關信息。

(5)碼序表生成模塊：通過數據管理模塊下載的列控工程數據表、表單選擇項自動生成全部或部分碼序表的圖紙。

(6)運營里程平面圖生成模塊：通過數據管理模塊下載的列控工程數據表、表單選擇項自動生成全線運營里程平面圖。

2.2 面向對象的列控基礎數據建模

平臺的各個功能模塊通過列控基礎數據的模型實現相互連接，建模以點元素模型數據結構為基礎，線模型數據結構為輔助[9-10]，列控工程數據表的逐行信息可對應一個點元素對象或線元素對象。平臺以列控基礎數據為數據源，數據流分析如圖2所示。點元素模型應包含名稱、里程等父屬性及計算插入坐標點、繪圖的父方法，其子元素根據自身特點定義子屬性、子方法以及對父方法的重寫。整個列控工程數據表、碼序表及運營里程平面圖的生成，則是對按照里程順序排列的對象屬性提取、重構及方法執行。列控基礎數據對象類圖建模如圖3所示。

2.3 應答器布置

由于列控基礎數據中不包含應答器信息，因此平臺在數據編制模塊中，根據應答器布置規范[11-13]自動布置全線應答器，生成應答器位置表，減少人工數據采集過程，而生成的應答器位置表應與設計圖紙的對照，可以作為設計圖紙中應答器布置方案的校核依據。全線的應答器布置按照兩個步驟進行。

圖2 平臺數據流分析

圖3 主要對象類圖建模

首先布置與信號點僅構成簡單關聯的應答器組，這些應答器組對象與信號點對象僅存在簡單的距離屬性關系，可由單個信號點對象驅動生成關聯應答器對象。如表1所示。

表1 部分應答器組對象與相關信號點對象之間的簡單關聯規則

接下來，其他應答器組的布置應由多個信號點對象或已經生成的應答器對象按照線路排序后，采用不同算法完成布置。算法統一表現為試算與驗證。這些應答器組包括區間定位(DW)、反向區間(FQ)、等級轉換(ZX/FZX)、RBC切換(ZX-R/FZX-R)、預告(YG/FYG)、大號碼道岔(DD)應答器組。例如，圖4為兩組區間應答器組之間的區間定位應答器組布置流程。

2.4 數據協同管理與共享

平臺建立了“用戶/角色/權限”模型，通過網絡安全技術，在服務器端除了存儲工作數據外，還記錄了用戶軟件口令及用戶權限劃分[14-15]。用戶在各自權限內共同完成列控工程數據項目，用戶群體根據設計院當前職責分工劃分為所室負責人、專業負責人、設計復核人員、其他人員四類生產人員，按圖5數據管理模塊用例圖設置用戶角色、管理職責與操作權限，共同完成列控工程數據表編制及其他相關工作。

圖4 區間定位應答器組布置流程

圖5 數據管理模塊用戶用例

3 結語

平臺采用面向對象的開發方法，實現了列控工程數據表的高效、準確編制，并且同步完成了其他相關圖紙的設計，擺脫了傳統的一份標準格式資料完成一類設計的生產模式，提高了生產效率。平臺自使用以來，同期在石濟客專、長白鐵路、京沈客專等項目設計中得到應用，設計效率、質量都有極大提升。

[1] 中國鐵路總公司.鐵總運[2014]246號 列控數據管理暫行辦法[S].北京:中國鐵路總公司，2014.

[2] 中國鐵路總公司.鐵總運[2016]222號 列控系統相關規范補充規定[S].北京:中國鐵路總公司,2016.

[3] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司電化電信處.普速、高速鐵路四電各專業設計復核要點:第四分冊·信號[Z].天津:鐵道第三勘察設計院集團有限公司電化電信處，2017.

[4] DINO ESPRESSO.Microsoft.NET企業應用架構設計[M].陳黎夫，譯.北京:人民郵電出版社，2010.

[5] 高波.公路隧道控制中心集成軟件平臺設計及應用[J].鐵道標準設計，2012(3):84-87.

[6] Randolph.N.Visual Studio 2010高級編程[M].任鴻，普杰，高宇輝，等，譯.北京:清華大學出版社，2011.

[7] 李冠億.深入淺出AutoCAD.NET二次開發[M].北京:中國建筑工業出版社，2012.

[8] Kathleen M， Paul.S.VSTO開發者指南[M].李永倫 譯.北京:機械工業出版社，2009.

[9] Hutchison D， Kanade T， Kittler J， et al. The Common Component Modeling Example[M]. Springer Berlin Heidelberg， 2008.

[10] Hassan Gomaa.軟件建模與設計:UML、用例、模式和軟件體系結構[M].彭鑫，吳毅堅，趙文耘，譯.北京：機械工業出版社，2014.

[11] 鐵道部運輸局.科技運[2010]21號 CTCS-3級列控系統應答器應用原則(V2.0)[S].北京:鐵道部運輸局，2010.

[12] 鐵道部運輸局.科技運[2010]136號 CTCS-2級列控系統應答器應用原則(V2.0)[S].北京:鐵道部運輸局，2010.

[13] 國家鐵路局.TB10621—2014 高速鐵路設計規范[S].北京:中國鐵道出版社，2015.

[14] Thomas C， Carolyn B著.數據庫系統:設計、實現與管理[M].6版.寧洪，賈麗麗，張元昭，譯.北京:機械工業出版社，2016.

[15] 曹小明.接觸網設計平臺及基礎數據庫系統的設計與實現[J].鐵道標準設計，2016，60(10)：113-117.