泰國聯鎖數據自動生成工具的研究與實現

柳 新

（1.北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，北京 100070）

1 概述

配置數據作為鐵路信號安全控制系統的實現基礎，在整個技術流程中起到關鍵的作用。而現有的DS60 聯鎖配置數據自動生成方法均為面向國內的高鐵聯鎖系統，無法兼容東南亞泰國地區的輸入形式以及顯示規范。

而隨著高鐵技術的不斷發展，"一帶一路"倡議的大方向下，海外聯鎖設備功能不斷擴展，數據配置工作也日趨復雜、繁重，人工配置數據已無法滿足工期需求。為緩解人工配置工作量大、效率低、配置過程依賴人員技術水平等問題，實現一種可應用于泰國計算機聯鎖系統的配置數據自動生成方法，能夠兼容當地特有的復雜輸入形式并滿足顯示規范，自動生成泰國計算機聯鎖所需的配置數據。泰國聯鎖軟件編制過程如圖1 所示。

圖1 泰國聯鎖軟件編制過程Fig.1 Programming process of Thai interlocking software

2 工具總體設計

2.1 泰國聯鎖數據自動生成工具研發內容

工具以設計文件為輸入，采用可視化圖形編程思路，依照站場設計平面圖建立起以道岔、信號機、區段等基本圖形對象構成的站場圖形。用戶在軟件界面內實現繪制、儲存圖形單元功能；同時在后端建立拓撲模型，將圖形進行連接，加入聯鎖表的導入、解析模塊，將表內數據按數據結構需求分類進行解析，結合拓撲關系自動生成計算機聯鎖系統所需的聯鎖數據。

因此，分析出本工具軟件的基本功能如下。

1）圖形處理模塊及人機交互界面。實現站內設備圖元的繪制、拖動、翻轉等功能。并建立設備對象間的拓撲關系模型。

2）導入及解析功能。將泰國聯鎖表、道岔控制表、閉塞表、道口表、采驅表等導入，并對于每類數據需要的信息進行分類提取、存儲。

3）泰國聯鎖數據生成。根據已錄入的表信息、站場圖形對象及設備間的鏈表關系，以及各設備的屬性、初始化、配置文件等輸出聯鎖數據.c 以及.dat 文件。

4）控顯數據的生成。實現控顯軟件需要的數據文件，主要包括站場設備名稱、坐標、各類配置信息等。

工具總體流程如圖2 所示。

圖2 泰國聯鎖數據自動生成工具功能流程示意Fig.2 Functional flow of Thai interlocking data automatic generation tool

2.2 系統結構設計

面向泰國DS60 聯鎖的配置數據生成工具由若干個功能模塊組成，每個模塊負責實現自己的邏輯功能。軟件系統結構按功能分為前端和后端兩大部分，系統前端包括主框架、基本站場視圖、設備創建和繪制（標準圖元庫界面）；系統后端包括站場設備管理、圖形搜索、數據建模和數據輸出模塊，功能模塊結構如圖3 所示。設計采用面向對象的技術，從圖元的繪制到數據的生成采用類進行對象的封裝，各模塊間通過接口方法進行訪問。軟件架構如圖3所示。

圖3 軟件架構Fig.3 Software architecture

各模塊功能如下。

1） 主框架模塊：是聯鎖數據配置軟件的主框架模塊，實現了人機交互界面功能。

2） 基本站場視圖：實現了基本站場的繪制和顯示，實現了站場的拖動、縮放等功能。

3） 標準圖元庫界面：實現了各類設備的圖形化顯示，完全遵從泰國地區的顯示規范。

4） 站場設備管理：完成圖紙中各圖元對象的存儲、管理，實現圖元的增、刪、改、查等操作。

5） 圖形搜索模塊：根據坐標位置信息搜索圖元，建立各設備圖元的鏈接關系。

6） 數據建模模塊：按聯鎖業務搜索建立聯鎖表等數據結構模型。

7） 數據配置輸出：根據數據模型完成聯鎖數據的輸出功能。

下面重點介紹圖形及用戶交互界面設計、輸入文件導入處理、數據輸出模塊設計的設計思路。

2.2.1 圖形及用戶交互界面設計

主框架界面基于windows 系統開發，包含框架主窗口、視圖、菜單工具欄、設備的屬性對話框等。主框架負責處理用戶的各種輸入消息，并將各種請求分派給自己或者其他模塊。系統主框架是多文檔結構，具備同時打開顯示多個站場圖形文件功能。

站場圖可以顯示通過標準圖庫創建的11 類設備對象，包括信號機、道岔、區段、區間口、道口、限界、按鈕、站臺、信號樓、信息窗、文本、健康燈和系統時間等，并實現了站場的縮放、拖拽、設備的復制創建等，軟件每一類設備的圖元繪制風格都完全契合泰國地區的顯示規范要求，并精確到像素級，保證生成坐標數據與控顯顯示規范相契合?；緢D元如圖4 所示。

圖4 基本圖元繪制要求Fig.4 Basic primitive drawing requirements

2.2.2 數據生成模塊設計

1）輸入文件導入處理、數據輸出模塊設計

泰國聯鎖數據生成的許多信息都在泰版聯鎖表中，因此工具需要將其導入并解析、處理，得到關鍵信息。工具導入各類表單、數據建模、數據輸出的流程如圖5 所示。其中CMainView 是軟件的主體顯示框架類；CTLLsIntput 是軟件聯鎖輸入的大類；CInputTOOL 是軟件實現輸入需要的方法類；CTLLsOutput 是實現輸出的大類；CDrawmanager 是軟件實現繪圖、管理圖中設備對象的大類。聯鎖表等文件導入后以字符串形式存儲在內存中。而由于表中的信息繁雜，且每列格式均不同，需要對每一列分別處理以提取關鍵信息，并存儲進相應的結構體對象中。在用戶交互界面收到輸出數據命令后，再從結構體對象組中輸出為數據文件的格式。

圖5 導入表單、數據建模、數據輸出流程Fig.5 Form importing, data modeling and data output process

2）泰國聯鎖表特點分析及具體數據解析方法

泰版聯鎖表（部分）如圖6 所示，其中每行對應一條進路，每列則對應不同的信息，且其格式往往繁瑣、奇特，需要根據每一列的不同情況設計不同的解析邏輯。圖6 中包含了接近延長（K 列）、區間側防（U 列）等信息，以K 列表示的接近延長信息為例，其有帶多層嵌套括號表達式的接近延長信息，需要根據由外至內、由右向左的規則依次配置設備代碼及狀態，如有并列括號的情況還需由并列項開始拆分為兩條接近延長信息；其他進路還具有帶“WHEN CLEARED WITH”字樣的描述字符串等，且僅此一列信息就有3 類情況需要分別進行特殊處理。再以U 列的區間側防數據為例，其中包含多層括號嵌套的復雜字符串及等號分割的情況，也需特殊處理。

圖6 泰國聯鎖表Fig.6 Thai interlocking table

由于篇幅原因，在此只以K 列數據（接近延長）為例詳細說明數據解析邏輯設計。其所需的信息為進路中接近延長區段以及包含的道岔、信號機設備代碼及狀態。對應區段狀態分為空閑、占用；道岔分為定位、反位；信號機狀態分為YES 及NO。具體狀態在圖6 中有所表示，道岔名后帶有“N”即為定位，“R”為反位；信號機名稱后帶有“N”即為NO，否則為YES；區段均為空閑。其在表中一共可分為3 大類情況進行處理，具體解析邏輯設計如下。

a.形如：1-1BT 1-1AT 151-2T 139-1T

此情況最為簡單，按空格劃分設備名后在圖中遍歷尋找設備代碼，并將設備代碼、設備對應狀態依次填入數據結構中。

b.帶有“WHEN CLEARED WITH”字樣

* 形如WHEN CLEARED WITH 1-1AT OR 1-1BT OCC 60S。

此情況需要去除“WITH”前的所有字符，去除“OR”后方的所有字符，余下部分字符串即為設備名，將其在圖中搜索，在數據結構中填寫設備代碼及其對應的設備狀態即可。

*形如WHEN CLEARED WITH 61T OCC 60S%B[2-4T 2-72T102BT(61T OR 61T OCC 60S) AFTER 2-4(8M)] 。

此情況較前種情況多了“%B”以及方括號“[] ”。需將去除“WITH”前的所有字符，將括號中信息去除，并將自“OCC”以后的字符串去除，余下部分即為設備名，將其在圖中搜索，在數據結構中填寫設備代碼及其對應的設備狀態即可。

c.括號嵌套字符串

*無并列括號的情況，形如：62T ((102B(( 2-2T OR 2-4N) 2-4T 2-72T OR 302N) OR R102) OR R114)。

此情況的進路只有一條接近延長信息，需按照括號由外向內，先右后左的順序進行填寫。括號外的62T 不配置。

*有并列括號的情況，如62T(101AT((1-1BT OR 1-3N)1-3T 1-71T OR 301N)OR R101)(101BT((3-1BT OR 3-3N)3-3T 3-71T OR 303N)OR N103) OR R113 OR R101)。

此情況需將((1-1BT OR 1-3N)1-3T 1-71T OR 301N)OR R101) 及(101BT((3-1BT OR 3-3N)3-3T 3-71T OR 303N)OR N103)拆分成兩條并列關系的兩條接近數據，再分別加上共享的外層(101AT OR R101)。即：101 道岔、113 道岔、101AT、101 道岔、301 信號、1-71T、1-3T、1-3 信號、1-1BT 以及101 道岔、113 道岔、101AT、103 道岔、101BT，303 信號、3-3T、3-71T、3-3 信號和3-1BT。

數據輸出部分則按照接近延長數據結構的定義依次輸出。將解析出的設備名在圖形庫中遍歷搜索器設備代碼、所屬進路代碼、設備狀態等信息，并輸出為標準數據格式。

3 應用與實現

按設計思路進行工具開發，泰國聯鎖數據自動生成工具可實現泰國站場圖的構建、聯鎖表導入以及聯鎖、控顯數據的自動生成。本文以泰國BBU 站的聯鎖數據為例，介紹工具在數據生成中的應用。

3.1 站場模型構建

以泰國BBU 站為例，以站場設計藍圖為輸入，在工具中繪制設備、構建站場模型，并顯示設備拓撲連接關系，如圖7 所示。

圖7 BBU站拓撲關系Fig.7 BBU station topology relationship

3.2 輸入文件導入、數據自動生成

使用工具將聯鎖表、道岔控制表、閉塞表、道口控制表等輸入文件導入到上文3.1 中繪制的站場模型中，文件可以正常導入。使用工具生成泰國聯鎖數據。生成的泰國BBU 站聯鎖數據共17 716 行，將工具自動生成的數據與人工配置的樣例數據對比，數據無差異，編譯聯鎖軟件進行功能測試，功能正常。并已應用該工具進行泰國其他站場聯鎖數據的配置工作。

4 結論

泰國聯鎖數據自動生成工具主要實現站場模型構建，泰版聯鎖表、閉塞表、道岔控制表等輸入文件的導入解析以及泰國聯鎖數據的自動生成功能。解決人工配置泰國聯鎖數據的難題，提高編制聯鎖數據的自動化程度與效率。目前泰國聯鎖數據自動生成工具已投入使用，隨著工具功能的不斷完善，數據配置人員工作效率明顯提高，現已成為泰國聯鎖數據配置環節不可缺少的關鍵部分。