聯(lián)鎖表自動生成軟件的設(shè)計與實現(xiàn)

王程

摘要：聯(lián)鎖表是車站信號設(shè)備之間聯(lián)鎖關(guān)系的說明，在保證車站列車運行安全中發(fā)揮著重要作用。本設(shè)計采用圖元的方式，利用現(xiàn)代計算機技術(shù)，先繪制出車站平面布置圖。利用站場設(shè)備靜態(tài)數(shù)據(jù)構(gòu)建出站場型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息。采用深度優(yōu)先搜索策略和聯(lián)鎖邏輯知識庫，對站場設(shè)備圖元進行遍歷，得到車站聯(lián)鎖表。該軟件在實際工程設(shè)計中有良好的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：聯(lián)鎖表;圖元;站場型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);深度優(yōu)先搜索策略;知識庫

1引言

聯(lián)鎖表是記錄列車進路的圖表，其重要性不言而喻，目前聯(lián)鎖表的設(shè)計主要還是依靠人工編制審核，在新建車站或者車站站型改變后，聯(lián)鎖表的編制和審核過程復(fù)雜，效率低下[1]。因此，開發(fā)研究一套高可靠性，高安全性的聯(lián)鎖圖表自動生成軟件非常有必要。本設(shè)計通過圖元的方式拼接構(gòu)建出站場圖，根據(jù)站場拓撲圖生成站場型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)信息，然后利用深度優(yōu)先搜索策略和預(yù)先建立好的知識庫生成聯(lián)鎖圖表。

2系統(tǒng)框架

系統(tǒng)框架分為人機交互層，業(yè)務(wù)邏輯層，數(shù)據(jù)存儲層三部分。其中人機交互層主要利用設(shè)備圖元繪制站場平面圖，同時設(shè)置設(shè)備圖元屬性和確定聯(lián)鎖設(shè)備圖元的鄰接關(guān)系。業(yè)務(wù)邏輯層用來根據(jù)鄰接關(guān)系進行進路搜索，從而實現(xiàn)聯(lián)鎖表的自動生成。數(shù)據(jù)存儲層用以存儲站場設(shè)備信息，圖元鄰接關(guān)系信息，以及生成的聯(lián)鎖表信息。系統(tǒng)框架如圖1所示。

站場設(shè)備圖元包括四大類：軌道區(qū)段圖元，道岔圖元，信號機圖元和絕緣節(jié)圖元。系統(tǒng)的工作流程為：在站場圖繪制界面通過圖元貼圖拼接的方式，描述出站場平面布置圖。對設(shè)備圖元屬性進行設(shè)置，為聯(lián)鎖表生成提供車站站場靜態(tài)數(shù)據(jù)信息。根據(jù)車站設(shè)備的實際連接關(guān)系，確定圖元的鄰接關(guān)系。最后利用深度優(yōu)先搜索策略和預(yù)先建立好的知識庫來進行進路搜索，生成聯(lián)鎖圖表。工作流程如圖2所示。

3 站場型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

將車站站場設(shè)備抽象成圖的形式，其中站場設(shè)備圖元作為頂點，站場設(shè)備之間的連接關(guān)系作為圖中的邊[2]。車站站場靜態(tài)數(shù)據(jù)采用站場型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲。對于每個站場設(shè)備數(shù)據(jù)頂點而言，站場型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有兩部分組成：表示設(shè)備節(jié)點屬性的數(shù)據(jù)域和表示設(shè)備節(jié)點鄰接關(guān)系的指針域[3]。對于軌道區(qū)段圖元，信號機圖元和絕緣節(jié)圖元，其鄰接關(guān)系僅包括前節(jié)點，后節(jié)點。對道岔圖元而言，其設(shè)備鄰接關(guān)系還包括渡線節(jié)點（彎股節(jié)點）。

4算法流程

4.1? 深度優(yōu)先搜索策略

本設(shè)計采用的進路搜索算法引入深度優(yōu)先搜索策略[4]，分咽喉進行進路搜索。以下行咽喉列車接車進路為例說明進路搜索過程：判斷當前設(shè)備節(jié)點是否被遍歷，若沒有，在遍歷到信號機節(jié)點時，判斷當前信號機節(jié)點是否可以作為列車始端按鈕（在信號機設(shè)備圖元屬性中已設(shè)置）。若為列車始端按鈕，則根據(jù)深度優(yōu)先策略向后進行進路搜索，直至搜索到列車終端按鈕，將進路搜索過程中遇到的所有節(jié)點保存在進路數(shù)組中。搜索過程中如若遇到道岔開口方向為右上或者右下方向的，將該道岔節(jié)點保存在道岔數(shù)組中。待當前進路搜索完畢，回溯到道岔數(shù)組中存放的道岔節(jié)點的彎股節(jié)點上，搜索下一條進路。道岔數(shù)組中道岔節(jié)點全部回溯完畢后，即表示以該信號機為始端按鈕的所有接車進路被搜索完畢。待所有設(shè)備節(jié)點被遍歷，下行咽喉所有接車進路被搜索出來。算法流程如圖3所示。

4.2 知識庫

在進路中所有設(shè)備節(jié)點被搜索出來后，要根據(jù)聯(lián)鎖邏輯建立相應(yīng)的知識庫[5]，對進路信息進行分析拆解，然后生成聯(lián)鎖圖表。對其中的防護道岔信息、帶動道岔信息、敵對信號信息和侵限絕緣信息的獲取下面進行分類說明：

4.2.1????? 防護道岔、帶動道岔

防護道岔是出于安全方面的考慮，在排列本條進路時，把不在選排進路上的道岔防護到規(guī)定位置并予以鎖閉，以確保本條進路的安全。帶動道岔是為了滿足平行作業(yè)的需要，在排列進路時，需要將不在選排進路上的道岔帶動到規(guī)定位置并予以鎖閉[6]。

本設(shè)計中，在設(shè)置道岔設(shè)備圖元屬性時，可分別對防護道岔和帶動道岔進行設(shè)置，該屬性節(jié)點中包含了兩個信息：道岔所處位置信息，防護道岔或者帶動道岔的名稱。在對搜索出的進路節(jié)點分析時，對防護道岔和帶動道岔信息進行處理，如有防護道岔或者帶動道岔信息，判定其中當前道岔所處位置，若與存儲的防護道岔或帶動道岔信息一致時，將防護道岔信

息或帶動道岔信息寫入聯(lián)鎖表的當前進路的道岔一欄。

4.2.2????? 敵對信號

敵對信號是指與本進路構(gòu)成敵對進路的始端信號機，其判定分列車進路敵對信號和調(diào)車進路敵對信號兩種情況說明：

1） 列車敵對信號

列車進路搜索過程中，搜索到的調(diào)車信號機除了作為變通按鈕的調(diào)車信號機外全部為敵對信號;在一個咽喉分區(qū)內(nèi)，兩條對向重合的列車進路視為敵對進路，作為敵對進路的始端信號機為敵對信號。

2） 調(diào)車敵對信號

調(diào)車進路搜索過程中，除始終端調(diào)車信號機外，搜索到的調(diào)車信號機全部為敵對信號。若調(diào)車進路始端和終端信號機方向不一致，那么該調(diào)車終端信號機即為該調(diào)車進路的敵對信號。在同一個咽喉分區(qū)內(nèi)，不論是對向或者順向有重合部分的列車進路和調(diào)車進路被視為敵對進路。因此，調(diào)車進路存在有條件的敵對進路。如果列車進路中包含了此調(diào)車進路，那個該列車進路的始端信號機為該調(diào)車進路的敵對信號。但是此始端信號機可能存在其他的列車進路不與此調(diào)車進路存在重合部分，故此敵對信號仍需二次判定是否為有條件敵對信號。

4.2.3 侵限絕緣

侵限絕緣是指絕緣節(jié)的設(shè)置位置距離道岔警沖標不足3.5米[7]。在絕緣節(jié)圖元中添加相應(yīng)的侵限限絕緣區(qū)段信息，在相關(guān)的信號機圖元或者道岔和軌道區(qū)段圖元中關(guān)聯(lián)侵限絕緣圖元信息。在分解進路信息時，取出相應(yīng)的侵限絕緣區(qū)段信息放在軌道區(qū)段欄中。

5結(jié)束語

本設(shè)計在進路搜索完畢后生成聯(lián)鎖表存放在Excel文件中，極大地方便了工程設(shè)計人員的編制審核聯(lián)鎖表。但聯(lián)鎖表生成過程中存在的特殊問題，需要根據(jù)具體的站場設(shè)計，信號設(shè)備之間的連接布置情況具體處理。

參考文獻：

[1].彭麗維，基于圖元模型的聯(lián)鎖表自動生成軟件實現(xiàn)，2019，西南交通大學(xué).第74頁.

[2].肖蒙，寧海安與趙志榮，基于有向圖的進路搜索算法研究與設(shè)計.自動化與儀器儀表，2012（06）：第69-70+73頁.

[3].楊美娜與楊揚，基于二叉樹結(jié)構(gòu)高速鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).鐵路計算機應(yīng)用，2017.26（04）：第20-24頁.

[4].胡媛與魏宗壽，采用DFS策略的進路搜索算法研究.鐵路計算機應(yīng)用，2007（09）：第4-6頁.

[5].白亞玲，微機聯(lián)鎖系統(tǒng)站場平面圖CAD的研究與開發(fā)，2008，西南交通大學(xué).

[6].林炳龍，聯(lián)鎖表的帶動道岔、防護道岔設(shè)計方法.鐵路通信信號工程技術(shù)，2020.17（02）：第56-60頁.

[7].張帥，鐵路車站信號聯(lián)鎖圖表的智能化生成方法研究與實現(xiàn)，2012，北京交通大學(xué).第87頁.