泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)自動生成工具的研究與實(shí)現(xiàn)

柳 新

（1.北京全路通信信號研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2.北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070）

1 概述

配置數(shù)據(jù)作為鐵路信號安全控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，在整個技術(shù)流程中起到關(guān)鍵的作用。而現(xiàn)有的DS60 聯(lián)鎖配置數(shù)據(jù)自動生成方法均為面向國內(nèi)的高鐵聯(lián)鎖系統(tǒng)，無法兼容東南亞泰國地區(qū)的輸入形式以及顯示規(guī)范。

而隨著高鐵技術(shù)的不斷發(fā)展，"一帶一路"倡議的大方向下，海外聯(lián)鎖設(shè)備功能不斷擴(kuò)展，數(shù)據(jù)配置工作也日趨復(fù)雜、繁重，人工配置數(shù)據(jù)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(shù)水平等問題，實(shí)現(xiàn)一種可應(yīng)用于泰國計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的配置數(shù)據(jù)自動生成方法，能夠兼容當(dāng)?shù)靥赜械膹?fù)雜輸入形式并滿足顯示規(guī)范，自動生成泰國計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖所需的配置數(shù)據(jù)。泰國聯(lián)鎖軟件編制過程如圖1 所示。

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

2 工具總體設(shè)計(jì)

2.1 泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)自動生成工具研發(fā)內(nèi)容

工具以設(shè)計(jì)文件為輸入，采用可視化圖形編程思路，依照站場設(shè)計(jì)平面圖建立起以道岔、信號機(jī)、區(qū)段等基本圖形對象構(gòu)成的站場圖形。用戶在軟件界面內(nèi)實(shí)現(xiàn)繪制、儲存圖形單元功能；同時在后端建立拓?fù)淠Ｐ停瑢D形進(jìn)行連接，加入聯(lián)鎖表的導(dǎo)入、解析模塊，將表內(nèi)數(shù)據(jù)按數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)需求分類進(jìn)行解析，結(jié)合拓?fù)潢P(guān)系自動生成計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)所需的聯(lián)鎖數(shù)據(jù)。

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(jī)交互界面。實(shí)現(xiàn)站內(nèi)設(shè)備圖元的繪制、拖動、翻轉(zhuǎn)等功能。并建立設(shè)備對象間的拓?fù)潢P(guān)系模型。

2）導(dǎo)入及解析功能。將泰國聯(lián)鎖表、道岔控制表、閉塞表、道口表、采驅(qū)表等導(dǎo)入，并對于每類數(shù)據(jù)需要的信息進(jìn)行分類提取、存儲。

3）泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)生成。根據(jù)已錄入的表信息、站場圖形對象及設(shè)備間的鏈表關(guān)系，以及各設(shè)備的屬性、初始化、配置文件等輸出聯(lián)鎖數(shù)據(jù).c 以及.dat 文件。

4）控顯數(shù)據(jù)的生成。實(shí)現(xiàn)控顯軟件需要的數(shù)據(jù)文件，主要包括站場設(shè)備名稱、坐標(biāo)、各類配置信息等。

工具總體流程如圖2 所示。

圖2 泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)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(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

面向泰國DS60 聯(lián)鎖的配置數(shù)據(jù)生成工具由若干個功能模塊組成，每個模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)自己的邏輯功能。軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)按功能分為前端和后端兩大部分，系統(tǒng)前端包括主框架、基本站場視圖、設(shè)備創(chuàng)建和繪制（標(biāo)準(zhǔn)圖元庫界面）；系統(tǒng)后端包括站場設(shè)備管理、圖形搜索、數(shù)據(jù)建模和數(shù)據(jù)輸出模塊，功能模塊結(jié)構(gòu)如圖3 所示。設(shè)計(jì)采用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)，從圖元的繪制到數(shù)據(jù)的生成采用類進(jìn)行對象的封裝，各模塊間通過接口方法進(jìn)行訪問。軟件架構(gòu)如圖3所示。

圖3 軟件架構(gòu)Fig.3 Software architecture

各模塊功能如下。

1） 主框架模塊：是聯(lián)鎖數(shù)據(jù)配置軟件的主框架模塊，實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互界面功能。

2） 基本站場視圖：實(shí)現(xiàn)了基本站場的繪制和顯示，實(shí)現(xiàn)了站場的拖動、縮放等功能。

3） 標(biāo)準(zhǔn)圖元庫界面：實(shí)現(xiàn)了各類設(shè)備的圖形化顯示，完全遵從泰國地區(qū)的顯示規(guī)范。

4） 站場設(shè)備管理：完成圖紙中各圖元對象的存儲、管理，實(shí)現(xiàn)圖元的增、刪、改、查等操作。

5） 圖形搜索模塊：根據(jù)坐標(biāo)位置信息搜索圖元，建立各設(shè)備圖元的鏈接關(guān)系。

6） 數(shù)據(jù)建模模塊：按聯(lián)鎖業(yè)務(wù)搜索建立聯(lián)鎖表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型。

7） 數(shù)據(jù)配置輸出：根據(jù)數(shù)據(jù)模型完成聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的輸出功能。

下面重點(diǎn)介紹圖形及用戶交互界面設(shè)計(jì)、輸入文件導(dǎo)入處理、數(shù)據(jù)輸出模塊設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思路。

2.2.1 圖形及用戶交互界面設(shè)計(jì)

主框架界面基于windows 系統(tǒng)開發(fā)，包含框架主窗口、視圖、菜單工具欄、設(shè)備的屬性對話框等。主框架負(fù)責(zé)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(tǒng)主框架是多文檔結(jié)構(gòu)，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(biāo)準(zhǔn)圖庫創(chuàng)建的11 類設(shè)備對象，包括信號機(jī)、道岔、區(qū)段、區(qū)間口、道口、限界、按鈕、站臺、信號樓、信息窗、文本、健康燈和系統(tǒng)時間等，并實(shí)現(xiàn)了站場的縮放、拖拽、設(shè)備的復(fù)制創(chuàng)建等，軟件每一類設(shè)備的圖元繪制風(fēng)格都完全契合泰國地區(qū)的顯示規(guī)范要求，并精確到像素級，保證生成坐標(biāo)數(shù)據(jù)與控顯顯示規(guī)范相契合。基本圖元如圖4 所示。

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

2.2.2 數(shù)據(jù)生成模塊設(shè)計(jì)

1）輸入文件導(dǎo)入處理、數(shù)據(jù)輸出模塊設(shè)計(jì)

泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)生成的許多信息都在泰版聯(lián)鎖表中，因此工具需要將其導(dǎo)入并解析、處理，得到關(guān)鍵信息。工具導(dǎo)入各類表單、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)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(lián)鎖輸入的大類；CInputTOOL 是軟件實(shí)現(xiàn)輸入需要的方法類；CTLLsOutput 是實(shí)現(xiàn)輸出的大類；CDrawmanager 是軟件實(shí)現(xiàn)繪圖、管理圖中設(shè)備對象的大類。聯(lián)鎖表等文件導(dǎo)入后以字符串形式存儲在內(nèi)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(guān)鍵信息，并存儲進(jìn)相應(yīng)的結(jié)構(gòu)體對象中。在用戶交互界面收到輸出數(shù)據(jù)命令后，再從結(jié)構(gòu)體對象組中輸出為數(shù)據(jù)文件的格式。

圖5 導(dǎo)入表單、數(shù)據(jù)建模、數(shù)據(jù)輸出流程Fig.5 Form importing, data modeling and data output process

2）泰國聯(lián)鎖表特點(diǎn)分析及具體數(shù)據(jù)解析方法

泰版聯(lián)鎖表（部分）如圖6 所示，其中每行對應(yīng)一條進(jìn)路，每列則對應(yīng)不同的信息，且其格式往往繁瑣、奇特，需要根據(jù)每一列的不同情況設(shè)計(jì)不同的解析邏輯。圖6 中包含了接近延長（K 列）、區(qū)間側(cè)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(dá)式的接近延長信息，需要根據(jù)由外至內(nèi)、由右向左的規(guī)則依次配置設(shè)備代碼及狀態(tài)，如有并列括號的情況還需由并列項(xiàng)開始拆分為兩條接近延長信息；其他進(jìn)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(jìn)行特殊處理。再以U 列的區(qū)間側(cè)防數(shù)據(jù)為例，其中包含多層括號嵌套的復(fù)雜字符串及等號分割的情況，也需特殊處理。

圖6 泰國聯(lián)鎖表Fig.6 Thai interlocking table

由于篇幅原因，在此只以K 列數(shù)據(jù)（接近延長）為例詳細(xì)說明數(shù)據(jù)解析邏輯設(shè)計(jì)。其所需的信息為進(jìn)路中接近延長區(qū)段以及包含的道岔、信號機(jī)設(shè)備代碼及狀態(tài)。對應(yīng)區(qū)段狀態(tài)分為空閑、占用；道岔分為定位、反位；信號機(jī)狀態(tài)分為YES 及NO。具體狀態(tài)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(jī)名稱后帶有“N”即為NO，否則為YES；區(qū)段均為空閑。其在表中一共可分為3 大類情況進(jìn)行處理，具體解析邏輯設(shè)計(jì)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(shè)備名后在圖中遍歷尋找設(shè)備代碼，并將設(shè)備代碼、設(shè)備對應(yīng)狀態(tài)依次填入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(shè)備名，將其在圖中搜索，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中填寫設(shè)備代碼及其對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)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(shè)備名，將其在圖中搜索，在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中填寫設(shè)備代碼及其對應(yīng)的設(shè)備狀態(tài)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(jìn)路只有一條接近延長信息，需按照括號由外向內(nèi)，先右后左的順序進(jìn)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(guān)系的兩條接近數(shù)據(jù)，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(shù)據(jù)輸出部分則按照接近延長數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的定義依次輸出。將解析出的設(shè)備名在圖形庫中遍歷搜索器設(shè)備代碼、所屬進(jìn)路代碼、設(shè)備狀態(tài)等信息，并輸出為標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式。

3 應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)

按設(shè)計(jì)思路進(jìn)行工具開發(fā)，泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)自動生成工具可實(shí)現(xiàn)泰國站場圖的構(gòu)建、聯(lián)鎖表導(dǎo)入以及聯(lián)鎖、控顯數(shù)據(jù)的自動生成。本文以泰國BBU 站的聯(lián)鎖數(shù)據(jù)為例，介紹工具在數(shù)據(jù)生成中的應(yīng)用。

3.1 站場模型構(gòu)建

以泰國BBU 站為例，以站場設(shè)計(jì)藍(lán)圖為輸入，在工具中繪制設(shè)備、構(gòu)建站場模型，并顯示設(shè)備拓?fù)溥B接關(guān)系，如圖7 所示。

圖7 BBU站拓?fù)潢P(guān)系Fig.7 BBU station topology relationship

3.2 輸入文件導(dǎo)入、數(shù)據(jù)自動生成

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

4 結(jié)論

泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)自動生成工具主要實(shí)現(xiàn)站場模型構(gòu)建，泰版聯(lián)鎖表、閉塞表、道岔控制表等輸入文件的導(dǎo)入解析以及泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的自動生成功能。解決人工配置泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的難題，提高編制聯(lián)鎖數(shù)據(jù)的自動化程度與效率。目前泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)自動生成工具已投入使用，隨著工具功能的不斷完善，數(shù)據(jù)配置人員工作效率明顯提高，現(xiàn)已成為泰國聯(lián)鎖數(shù)據(jù)配置環(huán)節(jié)不可缺少的關(guān)鍵部分。