基于列控系統的數據配置系統研究

趙安安

（通號城市軌道交通技術有限公司，北京 100070）

1 概述

信號系統包含車載、列控中心、區域控制器（ZC）、聯鎖等多種產品。從產品的設計研發到集成實施全過程均涉及到列控數據的加工處理。信號產品列控數據的輸入是設計平面圖，根據設計平面圖生成基本數據，再由各個產品部門對基本數據進行加工，生成適配各個子系統產品的列控數據。因此研究設計一套同時能夠生產多種產品的數據配置系統，提高信號系統產品集成的能力[1]。

城市軌道交通數據配置包含兩大生產環節：一是工程設計環節，二是產品數據配置環節。

工程設計是數據生產業務的第一環節，也是最為重要的環節，直接產生了80%以上的原始數據信息。工程數據環節產生的數據主要包含線路平面圖、工程數據對照表、室內配線圖、聯鎖表。

產品數據配置是數據生產業務的第二環節，通過各個產品的數據關注點和業務處理的數據側重方向不同的特點，補充各產品線的數據，完成數據配置。

地面產品包含聯鎖和ZC。聯鎖產品數據配置幾乎不關心長度，更為關心鏈接關系以及所屬關系。聯鎖數據聯鎖表的編制，需要遍歷所有的進路組合配置成表。ZC數據以集中站為單位劃分，尤其需要關注的是集中站與集中站之間的跨區數據。地面產品聯鎖和ZC主要復用數據為軌旁設備的描述信息。車載產品包含列車自動運行（ATO）和列車自動防護（ATP），二者的數據生產過程完全統一，數據完全復用。

數據三大來源ATP、ZC、計算機聯鎖（CI）之間的比例關系如圖1所示。

圖1 數據來源比例Fig.1 Data sources ratio

2 系統構成

基于列控系統的數據配置系統研究方案從業務層面包含設計部分和配置部分。設計部分主要生產工程設計原始數據信息，配置部分主要生產產品數據配置環節的產品化的數據[2]。

數據配置系統包含輔助繪圖軟件、一體化工具平臺兩部分。輔助繪圖軟件是基于CAD二次開發完成，主要用于平面圖繪制，生成工程設計的初始數據。一體化工具平臺以工程設計初始數據為基礎，生成各個產品的適配數據。

3 總體設計

系統總體采用BS架構設計，集成各個產品的數據配置工具。

輔助設計繪圖模塊基于CAD二次開發，為設計繪圖用戶提供繪圖操作界面，同時集成了數據圖形化的組件[3]。

產品數據配置模塊采用微服務[4]架構搭建，包含用戶服務[5]、各產品規則服務、ATP數據配置工具服務、ZC數據配置工具服務、CI數據配置工具服務、數據轉化業務邏輯服務等[6]。

數據轉化業務邏輯服務采用python開發，將輔助繪圖業務邏輯、各個產品的數據生成邏輯、數據配置文件導出邏輯都歸攏到一起管理。

系統設計的整體架構如圖2所示。

圖2 系統架構Fig.2 System architecture

3.1 數據圖形化處理

數據圖形化的范圍是跨多個產品的數據范圍，基本圖元應包含跨產品的站臺、信號機、應答器、道岔、臨時限速、停車標、計軸、分界、折返軌和轉換軌等。

數據圖形化支持平面圖的持續化擴展和修改。工程線路分期開通，數據配置分段推進，在原有的線路圖上進行可持續化繪制，確保工程實施穩步推進。

數據圖形化支持數據審核，跨產品線交叉互審，通過數據審核提前發現問題，提高數據生成階段的正確性[7]。列控系統中圖元的來源和構成情況如表1所示。

表1 圖元構成Tab.1 Graphic composition

3.2 數據建模

列控數據經過圖形化審核后，通過數據建模將平面線路圖數據轉換為軟件程序更易處理的結構化數據。

數據模型根據平面圖的需要進行抽象，包括軌道、站臺、車站設備，區間設備等。具體為站臺、信號機、應答器、道岔、臨時限速、停車標、計軸、分界、折返軌、轉換軌和公里標等基本數據。通過抽象出來的結構化數據，建立CAD圖塊和數據庫表格。

3.3 數據生成

生成各產品的數據，是數據配置系統最后環節。

根據產品數據特殊性的特點，對不同的產品進行分庫，各產品的數據庫主要包含ZC產品數據庫、聯鎖產品數據庫、ATP產品數據庫，以及未來還包含ATE產品數據庫、ATS產品數據庫等。

根據各產品的數據配置規范，采取配置文件的方式對各產品進行定制處理，業務邏輯模塊讀取不同產品的配置文件進行數據轉換，輸入到各產品的數據庫中。各產品數據模塊通過導出功能，輸出符合各產品數據配置規范的產品數據[8]。

輔助設計繪圖主要包含插入圖塊命令，可插入包含站臺、信號機、應答器、道岔、臨時限速、停車標、計軸、分界、折返軌、轉換軌和公里標的圖塊。

AutoCAD以插件的方式調用輔助設計繪圖模塊，利用其中的插入圖塊命令繪制線路平面圖。繪制完成后，將平面圖上的設備數據格式化存儲到數據庫中。

各個子產品讀取平面圖數據庫，按照產品的適配規則，進一步格式化生成產品數據。

1）定義格式化模板，以信號機為例，如圖3所示。

圖3 格式化模板Fig.3 Format template

2）將格式化模板中的數據進行替換，如圖4所示。

圖4 數據替換Fig.4 Data replacement

3) 將格式化后的數據結構輸出到產品數據配置文件中，如圖5所示。

圖5 數據生成Fig.5 Data generation

3.4 子系統數據分庫

數據配置系統由多用戶、多產品統一操作分配資源，用戶之間不能互相干擾，不同的用戶只能看到自己的數據，一個產品的用戶只能看到該產品的數據，不同的子系統之間數據完全分離。統一數據源與ATP、ZC、CI數據源之間的生成關系如圖6所示。

圖6 數據源生成關系Fig.6 Data sources generation relationship

3.5 持續集成

工程線路分期開通，數據配置分段推進。因此數據配置系統以工程為單位進行數據資源調配。工程內部的數據可持續化繪制，可持續化生成，確保工程實施能夠穩步推進。

4 未來規劃

數據挖掘和數據分析是未來的方向，通過適當的分析方法和工具，對列控數據進行現狀分析、原因分析、預測分析，形成數據追溯和數據拓撲關系。自發地挖掘數據流變化、產品間共用數據趨勢、潛伏的致命錯誤數據報警、支持企業戰略決策、為新產品的研究尋找突破口等。

5 結語

綜上所述，本文所述的基于列控系統的數據配置系統研究方案能夠提升工程數據實施效率，提升數據配置的自動化水平，提高公司信號產品可持續集成的能力，并且在可預見的未來，發揮在大數據分析、數據挖掘方面更大的優勢，促進城市軌道交通信號系統產業格局優化。