信號設計輔助產品研究與實現

王英波

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

城市軌道交通迅猛發(fā)展，地鐵信號系統(tǒng)應用越來越廣，對于系統(tǒng)集成實施效率提出更高要求。目前，城軌信號系統(tǒng)集成實施過程存在相關工具少，人工工作量大，生產壓力日益增大等問題，且由于無統(tǒng)一的數據平臺導致各產品單獨配置數據，重復工作量大，自動化效率低下等一系列問題持續(xù)發(fā)生，進而導致系統(tǒng)集成實施周期長，復雜度高。為此，急需研制一套能夠為城軌信號產品集成過程設計、配置、測試驗證等環(huán)節(jié)提供全面數據支撐的服務平臺，實現設計階段數據源規(guī)范化、標準化，減少重復的制圖及數據處理等工作，從根源上解決集成效率低下的問題。

信號設計輔助產品（CASD）為信號設計過程提供輔助繪圖及設計資料的輔助生成功能，包括信號平面圖、ATP 工程數據圖的輔助繪制，以及相關電路圖，室內配線圖，聯鎖表，采驅對位表，設備編號表，LEU-應答器關系表，設備統(tǒng)計表等設計資料的輔助生成，并形成統(tǒng)一的設計數據庫。

2 CASD設計實現

圖1 CASD功能流程示意圖Fig.1 CASD function flow diagram

圖2 系統(tǒng)功能結構圖Fig.2 System function structure diagram

2.1 CASD研發(fā)內容

CASD 的研發(fā)內容如下。

1）輔助設計繪圖功能：提供信號設計輔助繪圖客戶端界面，完成人工繪圖；提供部分設備的自動布置功能。

2）設計數據建模及導出功能需求：根據設計繪圖階段的成果建立設計數據模型，通過緩存存儲設計數據模型作為設計數據生成的來源；同時提供數據持久化功能，完成設計數據的存儲，形成設計數據庫，作為系統(tǒng)集成下游配置，測試驗證等環(huán)節(jié)的統(tǒng)一輸入源。

3）設計數據生成：配線數據生成功能；設計圖紙組成及輸出功能；設計數據表生成功能。

CASD 功能流程如圖1 所示。

2.2 CASD系統(tǒng)結構設計

CASD 分為客戶端及服務器兩部，客戶端與服務器之間采用http 協議通信，實現設計過程的交互式數據處理，系統(tǒng)功能結構如圖2 所示。

CASD 總體技術方案以平臺化、模塊化為基本原則，拆分產品業(yè)務邏輯模塊、基礎平臺模塊，本系統(tǒng)基于如下方案開展系統(tǒng)（軟件）設計和實現。

系統(tǒng)基于C/S 架構設計，客戶端（C 端）基于AutoCad2013 開發(fā)，通過插件方式增加信號設計輔助繪圖功能等。基于AutoCad2013 實現信號設計輔助繪圖功能，完成信號圖元及設備的人工繪制、自動輔助繪制及設備圖元識別，完成設計數據模型的建立及設計數據的輸出；基于AutoCad2013 進行設計輔助平臺客戶端界面開發(fā)，主界面如圖3 所示。

圖庫管理、屬性編輯、設備顯示控制的界面如圖4 所示。

客戶端（C 端）增加基于web 的數據管理功能，能夠對設計過程數據，配置，模板等信息進行總覽和基本管理。

服務端（S 端）統(tǒng)一部署設計輔助應用，完成關鍵的自動布置圖計算、室內配線及電路圖生成邏輯計算、設計數據表生成計算等功能，同時服務端應用對接規(guī)則引擎及綜合數據平臺，分別完成設計服務的規(guī)則執(zhí)行以及設計數據的存儲。

圖3 軟件主界面Fig.3 Main interface of software

圖4 圖庫管理界面Fig.4 Gallery management interface

3 CASD應用舉例

對于設計繪圖輔助功能，基于信號平面圖，ATP工程數據圖，通過提供符合企業(yè)標準的信號設備圖元，同時結合設備布置原則實現部分設備的自動繪圖功能，主要包括協助設計人員快速布置折返軌、轉換軌，同時對區(qū)間軌道自動部署應答器的操作。本文以位于存車線上的折返軌自動布置應用為例。

3.1 位于存車線上的折返軌自動布置功能需求

輔助設計繪圖功能實現了位于存車線的折返軌上，應答器、信號機、停車標、計軸等設備自動布置的功能。折返軌位于存車線上，即在不覆蓋站臺的側線、場段線或聯絡線上、及非存車線上的折返軌道。

位于存車線上的折返軌自動布置功能具體說明如下。

1) CASD 通過輸入工程ID、集中區(qū)ID、配置文件所在路徑、配置文件的文件名，由設計人員選擇對應的線路和版本信息，將yml 格式的配置文件導入redis。

2) 根據設備所屬線路下行、上行、側線下行、側線上行、聯絡線下行、聯絡線上行、場段線下行、場段線上行的順序，從左到右（或從右到左），將計軸、信號機、應答器、道岔、車擋、主區(qū)段、子區(qū)段、RRU、車站排序，排序結果寫回緩存原位置。

3) 由設計人員選擇需要自動部署的軌道，可選擇一條或多條。

4) 在上述數據進入配置數據庫前，需同數據庫中同類數據內容進行檢查，判斷是否已存在相應該數據，如存在，則由設計人員選擇是否重新導入或繼續(xù)使用既有數據。

5) 基于上述數據內容，調用輔助繪圖服務，根據上傳的數據模型和配置文件中的編組配置，判斷所選折返軌前后是否有道岔，生成對應型號的信號機、主應答器、精確停車應答器、快速停車應答器、停車標、計軸。

6) 提供可視化的數據查看功能，自動生成的信號機、應答器、停車標、計軸等各個設備信息，經設計人員確認、審核無誤后，將存儲至數據庫，為下一步的配置和分析功能做準備。

3.2 折返軌自動布置功能實現

CASD 的自動布置功能實現對應答器、信號機、計軸、停車標等設備的自動布置，并在圖中正確顯示設備停車標與圖元信息，如圖5 所示，紅框部分為位于存車線上的折返軌自動布置后的效果圖。

圖5 折返軌自動布置示意圖Fig.5 Schematic diagram of automatic layout of turnback rail

4 結論

CASD 已開始投入使用，各子系統(tǒng)設計工作效率顯著提高。目前CASD 已成功支撐西安機場線、長沙5 號線、長春北湖線、合肥3 號線、重慶5 號線等多條工程線路的設計輔助工作。以西安機場線的設計繪圖工作為例，人工繪圖需要1 周/人，通過CASD 自動繪圖功能，包括人工審核結果情況下只需要2 天/人，提高至少50%以上，滿足結題要求。隨著功能的進一步完善，基于該工具的設計輔助工作也將在各個產品的集成過程中發(fā)揮更大的作用，確保各產品集成、研發(fā)過程的順利進行。