信號集中監(jiān)測站場圖數(shù)據(jù)快速配置的關(guān)鍵技術(shù)

楊云國，成 遠

(上海鐵大電信科技股份有限公司，上海 200070)

1 概述

站場圖繪制是信號集中監(jiān)測（包括TJWX系列、CSM-2010版、基于集中監(jiān)測的信號設(shè)備集中診斷及智能分析系統(tǒng)等）數(shù)據(jù)配置過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。除了依據(jù)設(shè)計部分提供的信號設(shè)備平面布置圖或聯(lián)鎖廠家提供的站場截圖，在站場CAD中布置、連接各類信號設(shè)備圖元外，還要將控制站場信號顯示（在終端CSDS中實現(xiàn)）的邏輯控制信息輸入到對應(yīng)設(shè)備的配置結(jié)構(gòu)中。邏輯控制信息主要包括開關(guān)量名稱和類型、邏輯開關(guān)量定義。設(shè)備名稱的輸入和校對要確保對應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)量大，容易出錯。由于配置原始數(shù)據(jù)主要來自第三方，往往不能自動轉(zhuǎn)換、批量輸入或批量粘貼，效率較低。針對上述問題，本文提到的站場圖工具CSMCAD-TD采用自動化技術(shù)和方案，有效的解決這些問題，極大地提高了數(shù)據(jù)配置的效率和確性。

2 開關(guān)量名稱生成算法

2.1 基于矩陣相乘的算法

在CSMCAD-TD中每個設(shè)備的顯示控制邏輯信息會包含多個開關(guān)量，每個開關(guān)量名（包括實際開關(guān)量名和邏輯開關(guān)量名）與其所屬信號設(shè)備的名稱存在高度依賴關(guān)系。

設(shè)di為待生成的開關(guān)量名稱, 則D為由di構(gòu)成的矩陣

設(shè)pj為控制設(shè)備顯示的開關(guān)量的名稱后綴名，則P為pj構(gòu)成的矩陣

設(shè)Sk站場圖上信號設(shè)備名稱，則S為Sk構(gòu)成的矩陣

2.2 基于拓撲連接的算法

如圖1所示以道岔區(qū)段為例，道岔區(qū)段由道岔基本原件如圖1（a）所示及與其連接的無岔區(qū)段組成如圖1（b）所示。通過圖元的幾何屬性（端點的坐標(biāo)、象限位置等）可以搜索出設(shè)備間的拓撲連接關(guān)系，從而找到無岔區(qū)段依附的道岔基本原件（道岔10、20），最后生成這些無岔區(qū)段的開關(guān)量名稱。

圖1 道岔區(qū)段的組成Fig.1 The composition of the turnout section

根據(jù)CSM監(jiān)測站場的顯示原理，依附于道岔基本原件的無岔區(qū)段（包括岔前、岔后定位和反位）的表示開關(guān)名稱量集合N定義如下：

N岔前= 道岔原件的岔前表示名稱集合；

N定位= 道岔原件的定位表示名稱集合；

N反位= 道岔原件的反位表示名稱集合。

同理，可以定義出由多個折線組成的無岔區(qū)段的表示開關(guān)量名稱集合。

2.3 邏輯開關(guān)量定義

信號集中監(jiān)測的開關(guān)量狀態(tài)信息來源于電氣集中、計算機聯(lián)鎖或CTC系統(tǒng)，不同廠家和制式提供實際開關(guān)量名稱(real-variable)表和配置往往不全統(tǒng)一。為消除這些差異造成的不便，根據(jù)原鐵道部集中監(jiān)測技術(shù)條件規(guī)定的信號表示狀態(tài)集合，定義了一種抽象數(shù)據(jù)變量——邏輯開關(guān)量(logicvariable)，使得數(shù)據(jù)配置過程層次化，更易理解，有利于配置數(shù)據(jù)批量生成。邏輯開關(guān)量定義的BNF定義如下：

logic-variable→real-variable|logicvariable logic-operator logic-variable

logic-operator→OR|AND|XOR|ORAND|NAND

操作符支持5種：或、與、異或、或反、與反。為簡化處理，邏輯開關(guān)量定義的中間變量也被定義為一個邏輯開關(guān)量，層層分解，直到邏輯開關(guān)量表達式的自變量都是實際開關(guān)量（不支持遞歸調(diào)用）。

對定義表達式格式相同的邏輯開關(guān)量D，也可采用2.1節(jié)的方式批量生成其定義：

其中

E為er構(gòu)成的矩陣，er為邏輯開關(guān)量的定義表達式，是實際開關(guān)量后綴名的函數(shù)。

3 快速配置實現(xiàn)

根據(jù)實際需要，開關(guān)量名稱的快速生成也可分為聯(lián)想、拓撲生成和批量生成3種方式，下面分別說明。

3.1 開關(guān)量名稱的聯(lián)想生成和拓撲生成

聯(lián)想輸入可用于各類設(shè)備（道岔、無岔區(qū)段、信號機、或按鈕、道岔表示燈等）的開關(guān)量名稱的生成。

以區(qū)段為例，根據(jù)CSM-TD的站場顯示要求，區(qū)段包括無岔區(qū)段（包括股道、實際“無岔區(qū)段”、區(qū)間等）和道岔區(qū)段（道岔基本原件及其附屬的岔前、岔后定位和反位部分）。其中無岔區(qū)段有3種顯示狀態(tài)：占用、鎖閉和空閑；顯示控制邏輯包含2個表示開關(guān)量：紅光帶和白光帶，其后綴名可根據(jù)設(shè)備類型預(yù)先配置如圖2（a）所示。如輸入設(shè)備名稱IIG如圖2（b）所示，光帶開關(guān)量名稱的后綴名分別配置為_R和_W，按下“聯(lián)想輸入”按鈕，采用2.1節(jié)算法自動生成開關(guān)量如下：IIG-R、IIG_W如圖2（b）所示。

圖2 區(qū)段開關(guān)量名稱的生成Fig.2 Generation for the name of digital signal of the section

對與道岔基本原件連接的無岔部分（岔前、岔后定位和反位），按下“拓撲輸入”按鈕則根據(jù)2.2的算法，自動生成對應(yīng)的開關(guān)量名稱。對于由多個折線組成的無岔區(qū)段，只要為其中一個錄入名稱，根據(jù)連接關(guān)系即可生成其他線段的表示開關(guān)量名稱（公享方式）。

3.2 開關(guān)量名稱的批量輸入

聯(lián)想和拓撲生成法面向獨立的設(shè)備，一次只能生成一個設(shè)備的開關(guān)量名稱，適用于零散的隨機輸入；批量生成技術(shù)則可將同類設(shè)備所有開關(guān)量的名稱一次全部生成，如圖3所示。

圖3 開關(guān)量名稱的生成Fig.3 Generation for the name of digital signal

采用類EXCEL的顯示方式如圖3（a）所示，“名稱”一列顯示某類（如道岔、無岔區(qū)段、信號機等）設(shè)備所有對象的名稱，其他列顯示每行對應(yīng)設(shè)備的開關(guān)量的名稱和類型（勾選方框表示是邏輯開關(guān)量）。打開“編輯數(shù)據(jù)自動生成格式”按鈕顯示如圖3（b）所示，每行顯示每個開關(guān)量名稱的默認生成格式，%s表示設(shè)備名稱，-R、-G等表示狀態(tài)開關(guān)量名的后綴名；可根據(jù)需要編輯修改，一般只需修改后綴名即可。點擊“打開表頭”，勾選（或去勾）表頭中的方框可以將本列的名稱全部置為邏輯開關(guān)量或?qū)嶋H開關(guān)量。

點擊“生成數(shù)據(jù)”按鈕如圖3（a）所示，可以批量生成該類設(shè)備的所有開關(guān)量名稱，如圖3（b）所示。如設(shè)備類型為進站信號機，其開關(guān)量生成格式為圖3（b）, 則生成信號機XF的開關(guān)量名稱為{XF_R、XF_G、XF_Y、XF_W，…,}，其余進站信號機設(shè)備的名稱也同法生成（采用2.1節(jié)算法）。該表還支持塊選操作，如拷貝、刪除、取消等。

3.3 邏輯開關(guān)量定義的批量生成

根據(jù)需要，邏輯開關(guān)量定義最多支持3變元，嵌套定義最多16層。以道岔表示名稱為例如圖4所示，首先輸入道岔邏輯開關(guān)量_DH的定義：_DH= _QH AND _L（如變量中包含邏輯開關(guān)量則勾選“邏輯開關(guān)量”），再選出符合這一定義的全部信號設(shè)備的名稱（道岔1、3、5、7）。點擊按鈕“生成邏輯開關(guān)量”（采用2.3節(jié)算法）則在右側(cè)生成這些個設(shè)備的邏輯開關(guān)量定義：1_DH、3_DH、5_DH、7_DH，其中1_DH = 1_QH AND 1 _L,其余類似。

圖4 邏輯開關(guān)量定義的批量生成Fig.4 Batch generation for the definition of logic digital signal

4 其他

為加快配置速度，邏輯開關(guān)量定義和開關(guān)量名稱輸入（聯(lián)想、拓撲、批量輸入）可以兩人同時進行，然后再合并到同一個配置文件中；為減少輸入和生成的差錯，最后需進行批量檢查，如圖5所示，以確保所有開關(guān)量名稱都是有效的。

5 結(jié)語

不同場家和制式的電氣集中、計算機聯(lián)鎖或CTC等系統(tǒng)提供的實際開關(guān)量表往往都具有自身的命名規(guī)律和法則?？筛鶕?jù)實際將開關(guān)量的后綴名、邏輯開關(guān)量生成規(guī)范等保存到配置選項文件中，根據(jù)需要加載調(diào)用。CSM-TD信號集中監(jiān)測系統(tǒng)（2010版）從2014年開始正式采用CSMCAD-TD制作配置數(shù)據(jù)，人為錯誤明顯減少，制作效率得到極大提升和改善。

圖5 開關(guān)量配置后的批量檢查Fig.5 Batch inspection after the configuration of digital signal