ZPW-2000A型軌道電路數(shù)據(jù)查詢計(jì)算軟件的研究

劉 繁

（中鐵三局集團(tuán)太原勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，太原 030001）

隨著列車運(yùn)營(yíng)速度的不斷加快，對(duì)鐵路信號(hào)設(shè)備的性能要求越來越嚴(yán)格。軌道電路是鐵路信號(hào)的重要基礎(chǔ)設(shè)備，軌道電路的性能直接影響行車安全和運(yùn)輸效率。ZPW-2000A型無絕緣移頻自動(dòng)閉塞是經(jīng)技術(shù)鑒定并被確定為全路推廣的自動(dòng)閉塞制式。

1 問題提出

近年來，國(guó)內(nèi)線路大量技術(shù)改造并投入運(yùn)用,ZPW-2000A型軌道電路安全可靠、便于維護(hù),為鐵路行車自動(dòng)化提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但在施工過程中技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)高、工藝嚴(yán)格，ZPW-2000A型軌道電路在傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)施工工序中，技術(shù)人員需要依據(jù)信號(hào)平面布置圖查詢《ZPW-2000A軌道電路調(diào)整表》,然后根據(jù)查詢數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果得出各種配線及數(shù)據(jù)。然而現(xiàn)代鐵路設(shè)計(jì)施工任務(wù)劃分往往是長(zhǎng)大標(biāo)段上百公里，ZPW-2000A型軌道電路數(shù)據(jù)信息量大，《ZPW-2000A軌道電路調(diào)整表》包含補(bǔ)償電容、電纜模擬網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送電平、接收電平等大量的配線及數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)方式查詢過程耗時(shí)，人工計(jì)算過程繁瑣極易出錯(cuò)，造成反復(fù)計(jì)算花費(fèi)大量時(shí)間，影響設(shè)計(jì)施工效率；技術(shù)人員對(duì)軌道電路傳輸特性的理解和《ZPW-2000A軌道電路調(diào)整表》的檔位選用,都會(huì)造成軌道電路調(diào)整不當(dāng)，影響設(shè)備安裝調(diào)試的電氣特性。

本文針對(duì)ZPW-2000A軌道電路相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析研究，以道床電阻小于1 Ω/km的有砟道床《ZPW-2000A軌道電路調(diào)整表》為依據(jù)，從而建立一種新型查詢計(jì)算方法：依托計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成ZPW-2000A型軌道電路數(shù)據(jù)的查詢計(jì)算結(jié)果，做到ZPW-2000A軌道電路一次調(diào)整。

2 功能分析

傳統(tǒng)的人工查表、手工計(jì)算的方式需要解決因數(shù)據(jù)量龐大導(dǎo)致設(shè)計(jì)施工效率低及計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性這兩個(gè)技術(shù)問題。研究設(shè)計(jì)思路是編制相關(guān)的軟件進(jìn)行查詢計(jì)算，運(yùn)用計(jì)算機(jī)程序運(yùn)算來代替人工計(jì)算，做到節(jié)省計(jì)算時(shí)間、提高計(jì)算的準(zhǔn)確率。

ZPW-2000A型軌道電路查詢計(jì)算軟件要解決的任務(wù)是利用軟件程序進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算，并生成配線及數(shù)據(jù)。ZPW-2000A型軌道電路查詢計(jì)算軟件功能目標(biāo)設(shè)定為計(jì)算準(zhǔn)確率100%，提高設(shè)計(jì)施工效率30%以上。

3 方案研究

在研究方法上充分運(yùn)用資料收集法、功能分析法、模擬試驗(yàn)法等科學(xué)的研究方法對(duì)研發(fā)項(xiàng)目進(jìn)行實(shí)踐論證，以提高研發(fā)質(zhì)量。

1）深入現(xiàn)場(chǎng)，對(duì)ZPW-2000A型軌道電路的相關(guān)數(shù)據(jù)信息生成現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查分析、資料收集，針對(duì)人工查詢計(jì)算的弊端查找問題所在，明確研究對(duì)象。

2）對(duì)軟件進(jìn)行功能設(shè)定，軟件需能符合設(shè)計(jì)施工實(shí)際需求，包含10 km、12.5 km、15 km 3種不同長(zhǎng)度區(qū)間，能夠自行計(jì)算并生成數(shù)據(jù)，只需輸入相關(guān)坐標(biāo)里程等簡(jiǎn)單信息即可根據(jù)不同區(qū)段載頻、不同長(zhǎng)度自動(dòng)生成補(bǔ)償電容數(shù)據(jù)、模擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、發(fā)送接收電平數(shù)據(jù)等。

3）設(shè)計(jì)思路首先對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，即系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)軟件系統(tǒng)的功能進(jìn)行全面考慮，包括軟件格式、功能分配、運(yùn)行設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和出錯(cuò)處理設(shè)計(jì)等，為軟件的詳細(xì)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)，軟件設(shè)計(jì)編制流程如圖1所示。

4）軟件編寫:針對(duì)軟件的功能設(shè)定，結(jié)合Microsoft程序，在詳細(xì)設(shè)計(jì)中，為完成自動(dòng)生成補(bǔ)償長(zhǎng)度、電容數(shù)量、步長(zhǎng)、模擬網(wǎng)絡(luò)、發(fā)送接收電平等數(shù)據(jù)，所涉及到的主要技術(shù)是函數(shù)運(yùn)算。利用Microsoft程序的if函數(shù)（判斷函數(shù)），對(duì)數(shù)值和公式進(jìn)行條件檢測(cè)。補(bǔ)償電容的運(yùn)算函數(shù)為：“LOOKUP(lookup_value,lookup_vector,result_vector)”。例如：如果軌道區(qū)段載頻1 700 Hz、區(qū)段長(zhǎng)度1 000 m，使用if函數(shù)就會(huì)自動(dòng)做出相應(yīng)判斷。

在本軟件編制過程中人工錄入《ZPW-2000A軌道電路調(diào)整表》中的大量參數(shù)，錄入調(diào)整表信息如表1所示。作為數(shù)據(jù)庫(kù)，以《ZPW-2000A軌道電路調(diào)整表》為基礎(chǔ)，錄入10 km、12.5 km、15 km 3種情況數(shù)據(jù)參數(shù)。利用LOOKUP函數(shù)（查找篩選），對(duì)數(shù)組形式的LOOKUP函數(shù)在數(shù)組的行或列中查找指定值，然后返回該數(shù)組的最后一行或列中相同位置處的值。電平的函數(shù)運(yùn)算為：“VLOOKUP(lookup_value,table_array,col_index_num,range_lookup)”。例如：載頻2 300 Hz、區(qū)段長(zhǎng)度1 000 m，補(bǔ)償電容自動(dòng)篩選數(shù)量為10個(gè)。軟件根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)及每列表格需要生成的數(shù)據(jù)，對(duì)軟件系統(tǒng)各個(gè)執(zhí)行單元的每個(gè)單元格進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便進(jìn)行公式輸入和測(cè)試，保證軟件的需求完全分配給整個(gè)軟件。最后利用SetupFactory程序?qū)帉懙墓胶秃瘮?shù)進(jìn)行打包安裝。

5）軟件測(cè)試:軟件經(jīng)過編寫及ZPW-2000A軌道電路數(shù)據(jù)庫(kù)參數(shù)的錄入，最后一個(gè)步驟是對(duì)編寫好的軟件進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試過程中，首先對(duì)軟件的每個(gè)功能逐一試驗(yàn)，以檢驗(yàn)是否能夠到達(dá)設(shè)定的目標(biāo)功能；其次是對(duì)軟件生成數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行檢查，測(cè)試列舉不同頻率、不同長(zhǎng)度的軌道電路進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比。經(jīng)反復(fù)檢算試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，軟件生成的數(shù)據(jù)結(jié)果與《ZPW-2000A軌道電路調(diào)整表》計(jì)算得到的數(shù)據(jù)結(jié)果完全一致，達(dá)到預(yù)期設(shè)定的要求。

6）軟件使用:首先選用正確的區(qū)間長(zhǎng)度類型，使用時(shí)需要輸入信號(hào)樓中心里程、ZPW-2000A軌道電路送端里程、受端里程，因考慮到區(qū)間線路長(zhǎng)短鏈及電纜備用量和自然彎曲還需輸入修正長(zhǎng)度即允許誤差。以上幾項(xiàng)內(nèi)容輸入后，軟件自行進(jìn)行計(jì)算，得出送、受端電纜長(zhǎng)度，補(bǔ)償長(zhǎng)度和模擬網(wǎng)絡(luò)端子配線連接，同時(shí)自動(dòng)生成電容容量、電容數(shù)量、步長(zhǎng)、半步長(zhǎng)、功出電平、主軌接收電平等數(shù)據(jù)和端子配線連接。軟件使用操作簡(jiǎn)單、便于上手，軟件使用界面如圖2所示。

4 研究效果

1）提高效率：如對(duì)長(zhǎng)度100 km區(qū)間線路統(tǒng)計(jì)配線數(shù)據(jù)，采用傳統(tǒng)人工查表、手工計(jì)算的方式，ZPW-2000A軌道電路相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算周期需投入4人，在5天左右完成，利用本軟件計(jì)算周期僅投入2人，在2天左右即可完成，經(jīng)測(cè)算查詢計(jì)算效率提高50%以上，同時(shí)避免了因人工計(jì)算錯(cuò)誤而出現(xiàn)的返工現(xiàn)象和延誤施工進(jìn)度等問題。

2）經(jīng)濟(jì)效益：利用軟件計(jì)算的方法進(jìn)行ZPW-2000A軌道電路相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算與采用傳統(tǒng)人工查表、手工計(jì)算的方式相比，可減少一半人員投入，節(jié)省人工費(fèi)用。

3）社會(huì)效益：有效控制ZPW-2000A軌道電路設(shè)計(jì)施工周期，取消了人工繁瑣的計(jì)算過程，軟件計(jì)算準(zhǔn)確率為100%，軌道電路調(diào)整及電氣特性也有所提高，保證了工程質(zhì)量。

在某區(qū)間ZPW-2000自閉工程中，運(yùn)用本軟件完成50 km區(qū)間的計(jì)算，針對(duì)93個(gè)軌道區(qū)段測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)檢查，經(jīng)過與《ZPW-2000A軌道電路調(diào)整表》對(duì)比發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)結(jié)果一致，計(jì)算準(zhǔn)確率達(dá)到100%。

5 結(jié)論

ZPW-2000A型軌道電路查詢計(jì)算軟件符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求，包含10 km、12.5 km、15 km 3種不同長(zhǎng)度區(qū)間，能夠自行計(jì)算并生成數(shù)據(jù)，只需輸入相關(guān)坐標(biāo)里程即可根據(jù)不同區(qū)段載頻、不同長(zhǎng)度自動(dòng)生成電氣絕緣節(jié)或機(jī)械絕緣節(jié)的補(bǔ)償電容數(shù)據(jù)、模擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、發(fā)送接收電平數(shù)據(jù)。在研究過程中還存在一些不足，比如研發(fā)技術(shù)還應(yīng)繼續(xù)學(xué)習(xí)、軟件使用的安全性及著作權(quán)保護(hù)等問題，采取在軟件安裝過程中增加序列號(hào)的措施進(jìn)行識(shí)別未注冊(cè)用戶以保證軟件安全，在軟件安全性方面建議安裝正版殺毒軟件來防范病毒。

本軟件適用于目標(biāo)速度160 km/h區(qū)段、道床電阻小于1 Ω/km的有砟道床軌道電路，具有安裝便捷、操作簡(jiǎn)單、提高效率等優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)大區(qū)間尤為明顯，大大加快了設(shè)計(jì)施工進(jìn)度，計(jì)算準(zhǔn)確率達(dá)到100%。ZPW-2000A型軌道電路查詢計(jì)算軟件，可替代鐵道信號(hào)技術(shù)人員采用人工查表、手工計(jì)算的傳統(tǒng)方式。本軟件作為一款實(shí)用型小工具，深受廣大技術(shù)人員歡迎。