列控系統(tǒng)數(shù)據(jù)校核技術(shù)研究

楊 韜

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院有限公司，北京 100073）

楊韜，男，碩士畢業(yè)于北京交通大學(xué)，工程師。主要研究方向:無線閉塞中心技術(shù)研究，曾參與“無線閉塞中心(RBC)的關(guān)鍵技術(shù)及裝備”、“RBC系統(tǒng)國(guó)產(chǎn)化深化研究”和“列控系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)研究”等科研項(xiàng)目。

我國(guó)高速鐵路建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，隨著高速鐵路工程大規(guī)模鋪開，列控設(shè)備應(yīng)用數(shù)量急劇增加，工程化數(shù)據(jù)配置任務(wù)越發(fā)繁重和艱巨，同時(shí)也對(duì)線路數(shù)據(jù)校核提出了更嚴(yán)格要求。

線路數(shù)據(jù)作為列控設(shè)備進(jìn)行邏輯運(yùn)算的基礎(chǔ)，它能夠描述其控制范圍內(nèi)相關(guān)信息的靜態(tài)數(shù)據(jù)，其準(zhǔn)確性決定了設(shè)備的安全性和可靠性。如何制作并確保應(yīng)用數(shù)據(jù)文件的正確性是工程化實(shí)施的重點(diǎn)。列控設(shè)備數(shù)據(jù)校核具有如下特點(diǎn)：

* 時(shí)間緊任務(wù)重：高速鐵路建設(shè)時(shí)間緊迫，規(guī)?？涨?。這一方面要求縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，另一方面要提高單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)品產(chǎn)能。同時(shí)，工程化數(shù)據(jù)涉及到多種參數(shù)表格，形式多樣、數(shù)量巨大，如何在短時(shí)間內(nèi)完成海量數(shù)據(jù)校核任務(wù)已經(jīng)成為一個(gè)困擾工程技術(shù)人員的重要問題。

* 數(shù)據(jù)變更頻繁：無論是環(huán)境條件的優(yōu)化、還是勘測(cè)誤差的修正、亦或線路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)修改，都會(huì)導(dǎo)致參數(shù)表格內(nèi)容變更，從而影響工程化數(shù)據(jù)配置，這種變更貫穿于線路設(shè)計(jì)、線路施工、線路調(diào)試、線路優(yōu)化、線路變更的全過程，這使得本來就時(shí)間緊、任務(wù)重的工程化數(shù)據(jù)校核工作又要面臨頻繁變更的問題。

* 設(shè)備安全基礎(chǔ)：工程化數(shù)據(jù)描述了設(shè)備控制線路范圍內(nèi)相關(guān)靜態(tài)數(shù)據(jù)，是列控設(shè)備各種邏輯算法的前提和基礎(chǔ)，其準(zhǔn)確性決定了列控設(shè)備的安全性和可靠性。如應(yīng)答器位置配置錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致鏈接信息錯(cuò)誤；進(jìn)路范圍配置錯(cuò)誤，可能導(dǎo)致列車移動(dòng)授權(quán)范圍錯(cuò)誤；靜態(tài)速度配置錯(cuò)誤，可能最終導(dǎo)致列車超速，甚至顛覆的危險(xiǎn)。

總之，工程化數(shù)據(jù)校核是一項(xiàng)時(shí)間緊、任務(wù)重、變更頻繁，且又嚴(yán)重影響行車安全的工作。如果采用人工校核的方式，根本無法按時(shí)完成，而且處理海量數(shù)據(jù)，人工校核也無法保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。這就從客觀上要求采用軟件自動(dòng)化處理，并不斷提高自動(dòng)化水平，不斷解放生產(chǎn)力、提高生產(chǎn)力。

本文在深入研究列控?cái)?shù)據(jù)制作過程的基礎(chǔ)上，通過比較現(xiàn)行的數(shù)據(jù)校核方式的優(yōu)劣，提出了基于數(shù)據(jù)表的自動(dòng)化數(shù)據(jù)校核方法。

1 列控?cái)?shù)據(jù)的制作過程

在研究數(shù)據(jù)校核技術(shù)之前，有必要介紹列控?cái)?shù)據(jù)的制作過程。列控?cái)?shù)據(jù)的源頭一般是工程數(shù)據(jù)表或CAD工程圖，因此數(shù)據(jù)制作也有兩種不同的方式：

1.1 基于工程數(shù)據(jù)表的錄入方式

此方式將工程數(shù)據(jù)表中的線路數(shù)據(jù)信息，轉(zhuǎn)化為線路數(shù)據(jù)輔助工具能識(shí)別的格式，錄入輔助工具的數(shù)據(jù)庫，形成可視化圖形界面，生成符合數(shù)據(jù)規(guī)范的應(yīng)用數(shù)據(jù)文件，如圖1所示。

1.2 基于CAD工程圖的錄入方式

此方式直接將設(shè)計(jì)單位提供的CAD工程圖，錄入基于圖形化的線路數(shù)據(jù)輔助工具的數(shù)據(jù)庫，形成可視化圖形界面，生成符合數(shù)據(jù)規(guī)范的應(yīng)用數(shù)據(jù)文件，如圖2所示。

2 現(xiàn)有的數(shù)據(jù)校核方式

為了保證應(yīng)用數(shù)據(jù)的正確性，目前各設(shè)備廠家存在以下幾種數(shù)據(jù)校核方式：

2.1 傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)測(cè)試

此方式類似于集成測(cè)試，需要其他子系統(tǒng)的配合，配置完整的接口數(shù)據(jù)，逐條進(jìn)路的完成測(cè)試，該方式雖然可以保證數(shù)據(jù)的正確性，但存在以下缺點(diǎn)：

1）需要其他子系統(tǒng)參與集成測(cè)試，花費(fèi)巨大人力物力，費(fèi)時(shí)費(fèi)事。

2）無法直接發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤源頭，如果測(cè)試出現(xiàn)問題，短時(shí)間內(nèi)無法定位是設(shè)備功能問題還是線路數(shù)據(jù)的問題。

2.2 基于中間數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)校核

此方式是基于CAD圖的錄入方式和數(shù)據(jù)制作方法的數(shù)據(jù)校核方式，CAD圖錄入方式的數(shù)據(jù)源是圖形，因此沒有可以比對(duì)的數(shù)據(jù)源。數(shù)據(jù)校核工具只能將應(yīng)用數(shù)據(jù)文件自動(dòng)轉(zhuǎn)換成中間數(shù)據(jù)庫的形式，與數(shù)據(jù)制作過程中保存的原有中間數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對(duì)，以確保數(shù)據(jù)的正確性，但存在以下缺點(diǎn)：

1）中間數(shù)據(jù)庫是基于軟件識(shí)別的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)校核人員對(duì)中間數(shù)據(jù)庫較為陌生，一旦遇到復(fù)雜的線路需要人工干預(yù)校核時(shí)，中間數(shù)據(jù)庫對(duì)用戶處于不可見狀態(tài)，無法有效的校核。

2）一旦數(shù)據(jù)制作工具和數(shù)據(jù)校核工具發(fā)生同樣的邏輯算法錯(cuò)誤，用戶無法發(fā)現(xiàn)。

3 基于數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)校核技術(shù)

為了提高數(shù)據(jù)校核的自動(dòng)化水平，確保應(yīng)用數(shù)據(jù)的正確性，本文提出基于數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)校核方式，此方式適用于數(shù)據(jù)源為工程數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)制作模式。

3.1 設(shè)計(jì)思路

確保應(yīng)用數(shù)據(jù)的正確性，即保證應(yīng)用數(shù)據(jù)文件描述的線路信息符合真實(shí)的線路布置，基于數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)校核技術(shù)是按照數(shù)據(jù)制作的逆過程，生成與原始工程數(shù)據(jù)表格式相同的數(shù)據(jù)表，比對(duì)兩者之間的差異來確保應(yīng)用數(shù)據(jù)文件正確性。雖然數(shù)據(jù)表校核方式承擔(dān)了80%以上的工作量，但為了數(shù)據(jù)校核的完整性僅僅依靠數(shù)據(jù)表校核方式是不夠的，應(yīng)用數(shù)據(jù)文件擁有其特定的內(nèi)部數(shù)據(jù)組織結(jié)構(gòu)，例如設(shè)備之間的鏈接關(guān)系，線路信息的重復(fù)使用等，因此需要增加其他形式的校核方式，如圖3所示。

3.2 設(shè)計(jì)方案

1）總體設(shè)計(jì)如圖4所示

2）應(yīng)用數(shù)據(jù)文件自動(dòng)導(dǎo)入

數(shù)據(jù)校核工具提供應(yīng)用數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入功能，實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的自動(dòng)導(dǎo)入，并映射為工具的內(nèi)部對(duì)象，便于后續(xù)的邏輯處理。

3）圖形化界面方式校核

應(yīng)用數(shù)據(jù)文件中有一套為應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)描述了線路基礎(chǔ)對(duì)象，如道岔、應(yīng)答器等設(shè)備，設(shè)備之間存在著鏈接關(guān)系，這些信息不具備外部表現(xiàn)性，無法通過表格的形式進(jìn)行校核。因此，校核工具將基礎(chǔ)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與設(shè)備坐標(biāo)信息結(jié)合還原成圖形界面，達(dá)到校核鏈接關(guān)系的目的，如圖5所示。

同時(shí)，應(yīng)用數(shù)據(jù)文件還描述了災(zāi)害區(qū)、分相區(qū)、調(diào)車區(qū)等區(qū)域信息，區(qū)域信息往往是二維信息，通過一維的表格形式無法準(zhǔn)確反映區(qū)域信息，而且即便是同一種類型的區(qū)域信息也會(huì)存在相互重合的情況，這更增加了校核的難度。因此，校核工具采用了更為直觀的圖形界面的校核方式。這些區(qū)域信息分別依附在基礎(chǔ)線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上，根據(jù)此特點(diǎn)可以在繪制站場(chǎng)圖形界面時(shí)，按照數(shù)據(jù)校核人員的輸入指令對(duì)單個(gè)區(qū)域信息屬性進(jìn)行激活，以不同顏色的顯示區(qū)域信息，如圖6所示。

4）內(nèi)部規(guī)則校核

應(yīng)用數(shù)據(jù)文件存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)具有相關(guān)性和耦合度，形成相關(guān)制約和約束。這種結(jié)構(gòu)不具備可輸出性，但又是整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一部分，對(duì)數(shù)據(jù)的安全性有很大影響，這就要求工具進(jìn)行自動(dòng)化的內(nèi)部校核。例如，冗余數(shù)據(jù)的一致性校核；線路基礎(chǔ)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)描述的進(jìn)路、臨時(shí)限速范圍等對(duì)象的內(nèi)部校核。

5）數(shù)據(jù)表的自動(dòng)化生成

應(yīng)用數(shù)據(jù)文件中很大一部分?jǐn)?shù)據(jù)的原始輸入是工程數(shù)據(jù)表，海量的數(shù)據(jù)在應(yīng)用數(shù)據(jù)文件中的表現(xiàn)形式各異，基本不具備可校核性。校核工具將按照工程數(shù)據(jù)表的方式對(duì)應(yīng)用數(shù)據(jù)文件的相關(guān)信息進(jìn)行輸出，如圖7所示。

6）數(shù)據(jù)表與原始工程數(shù)據(jù)表的自動(dòng)化比對(duì)

校核工具生成的數(shù)據(jù)表與原始工程數(shù)據(jù)表格式雖然相同，但是僅僅靠人工通過Excel表格比對(duì)效率偏低，工具通過導(dǎo)入原始工程數(shù)據(jù)表和生成的數(shù)據(jù)表并進(jìn)行自動(dòng)化比對(duì)，形成比對(duì)報(bào)告。

7）新舊版本數(shù)據(jù)表之間的自動(dòng)化比對(duì)

列控?cái)?shù)據(jù)變更頻繁，變動(dòng)一個(gè)設(shè)備數(shù)據(jù)便需要重新制作數(shù)據(jù)，重走校核流程，這加大了校核人員的工作量，在確保舊版數(shù)據(jù)表正確的前提下，生成的新版數(shù)據(jù)表只需要與舊版數(shù)據(jù)表自動(dòng)化比對(duì)變動(dòng)的小部分就可以完成校核工作。

3.3 方案特點(diǎn)

1）該校核方式是基于源頭管理的模式，相比基于中間數(shù)據(jù)庫的校核，該方式能直接將應(yīng)用數(shù)據(jù)文件轉(zhuǎn)化成原始數(shù)據(jù)，避免了數(shù)據(jù)制作工具生成中間數(shù)據(jù)庫時(shí)出錯(cuò)帶來的安全隱患。

2）工程人員對(duì)數(shù)據(jù)表的形式更為熟悉，如果出現(xiàn)某些特殊的站場(chǎng)數(shù)據(jù)，可以人工校核一部分。

3）以更直觀、更形象的顯示線路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和二維信息達(dá)到校核的目的。

4）支持復(fù)雜的線路結(jié)構(gòu)，如多里程標(biāo)系、斷鏈標(biāo)志的復(fù)雜線路里程參數(shù)，具有多個(gè)場(chǎng)的大型鐵路樞紐站場(chǎng)結(jié)構(gòu)，以及動(dòng)車所、線路所、聯(lián)絡(luò)線縱橫交織的鐵路網(wǎng)。

5）盡量減少邏輯運(yùn)算避免校核工具本身的錯(cuò)誤，大大提高了校核效率，保證了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

4 總結(jié)

本文在介紹列控?cái)?shù)據(jù)制作過程的基礎(chǔ)上，通過對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)校核方式的缺點(diǎn)分析，提出了基于數(shù)據(jù)表的數(shù)據(jù)校核方式，并簡(jiǎn)析了設(shè)計(jì)思路，詳細(xì)闡述了設(shè)計(jì)方案，最后歸納了該方案的特點(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)在CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)核心設(shè)備無線閉塞中心工程化實(shí)施中廣泛采用，不僅提高了數(shù)據(jù)校核的自動(dòng)化水平，也縮短了工程實(shí)施的周期。本文提出的方案可以為其他的列控設(shè)備的數(shù)據(jù)校核提供借鑒。

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