列控編碼區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)設(shè)計(jì)軟件研究

收稿日期：2024-03-18

作者簡(jiǎn)介：曾舒宇（1997—），男，碩士研究生，助理工程師，研究方向：鐵路信號(hào)工程設(shè)計(jì)。

基金項(xiàng)目：中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司科研課題“新型列控系統(tǒng)總體架構(gòu)及工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究”（KY20230

73S）。

摘要 為減少區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)圖紙的設(shè)計(jì)時(shí)間、降低設(shè)計(jì)人員勞動(dòng)強(qiáng)度、提高圖紙準(zhǔn)確度，文章通過分析軟件適用性、可維護(hù)性等需求，提出分層式三級(jí)軟件架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)圖紙的關(guān)鍵技術(shù)?；贛YSQL數(shù)據(jù)庫(kù)、CAD二次開發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了可滿足多列控廠家的列控編碼區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)設(shè)計(jì)軟件，并應(yīng)用于武荊、宜興等項(xiàng)目，結(jié)果表明軟件生成圖紙準(zhǔn)確、滿足設(shè)計(jì)要求，提高了設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率，具備可維護(hù)性高、適用性強(qiáng)的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 區(qū)間自動(dòng)閉塞；信號(hào)工程設(shè)計(jì)；輔助成圖；CAD二次開發(fā)

中圖分類號(hào) D631.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2024）11-0015-03

0 引言

區(qū)間自動(dòng)閉塞技術(shù)是一種用于鐵路系統(tǒng)的列車運(yùn)行控制技術(shù)，是保障行車安全和提高運(yùn)輸效率的重要手段[1]。目前我國(guó)高速鐵路達(dá)到45 000 km，預(yù)計(jì)2035年達(dá)到

70 000 km[2]，新建鐵路區(qū)間閉塞以自動(dòng)閉塞為主。對(duì)于鐵路信號(hào)設(shè)計(jì)人員來說，區(qū)間閉塞室內(nèi)圖紙存在數(shù)量多、質(zhì)量要求高等特點(diǎn)，需要消耗大量的時(shí)間和精力。

目前，現(xiàn)有軟件由于開發(fā)時(shí)間久遠(yuǎn)、針對(duì)不同的列控廠家需要單獨(dú)修改軟件，導(dǎo)致軟件維護(hù)工作多、難度大，且無法滿足鐵路信號(hào)發(fā)展過程中設(shè)計(jì)需要的變化。為解決以上問題，研究一款適應(yīng)性強(qiáng)、維護(hù)性高的區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)軟件很有必要。

1 軟件需求分析

在設(shè)計(jì)開發(fā)軟件前，對(duì)軟件的需求進(jìn)行分析以明確軟件需具備的功能及軟件的可靠性、可維護(hù)性等。軟件需求如下：

（1）區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)圖紙類型分為排列表圖、設(shè)備電路原理圖、配線圖、結(jié)配線圖4類，其中排列表包括組合排列表、移頻柜排列表、綜合柜排列表；設(shè)備電路原理圖包括區(qū)間信號(hào)機(jī)電燈電路圖、軌道電路原理圖；配線圖包括列控采集驅(qū)動(dòng)配線圖、分線柜配線圖、組合側(cè)面配線圖、移頻柜綜合柜零層配線圖。為減少設(shè)計(jì)人員工作量，軟件應(yīng)能生成以上類型的圖紙。

（2）由于國(guó)內(nèi)列控產(chǎn)品種類較多，常見列控廠家有通號(hào)、鐵科、和利時(shí)、卡斯柯、交大斯諾，而不同廠家間部分原理存在不同。為提高軟件的通用性，針對(duì)不同列控廠家，軟件應(yīng)準(zhǔn)確生成區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)圖紙。

（3）為應(yīng)對(duì)鐵路信號(hào)發(fā)展過程中的設(shè)計(jì)需求變化，對(duì)于業(yè)務(wù)相關(guān)的邏輯數(shù)據(jù)應(yīng)獨(dú)立于軟件編碼之外，使軟件具有易維護(hù)性。同時(shí)，為滿足用戶在使用過程中對(duì)排列表的調(diào)整，人機(jī)交互界面應(yīng)簡(jiǎn)潔易用。

2 軟件架構(gòu)及功能

該文研究的軟件總體架構(gòu)圖如圖1所示，按照分層式結(jié)構(gòu)[3]將軟件分為數(shù)據(jù)層、業(yè)務(wù)邏輯層、展現(xiàn)層三個(gè)部分。

（1）數(shù)據(jù)層：由數(shù)據(jù)表和Dwg版圖兩部分構(gòu)成。數(shù)據(jù)表按功能可分為設(shè)備數(shù)據(jù)生成組合、組合生成配線、生成圖紙三種類型；數(shù)據(jù)表存于MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)[4]，便于后期維護(hù)。CAD版圖采用Dwg格式存儲(chǔ)，便于CAD二次開發(fā)實(shí)現(xiàn)讀取寫入等操作[5-6]。

（2）業(yè)務(wù)邏輯層：完成區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求的業(yè)務(wù)邏輯處理。該部分按業(yè)務(wù)流程分為相關(guān)數(shù)據(jù)輸入、排列表生成、組合配線、Dwg格式圖紙生成。

（3）展現(xiàn)層：展現(xiàn)層用于接收用戶輸入的數(shù)據(jù)和顯示處理后用戶需要的數(shù)據(jù)。包括導(dǎo)入輸入數(shù)據(jù)、設(shè)置項(xiàng)目參數(shù)、調(diào)整排列表位置等。

3 軟件功能模塊

該文研究軟件的功能模塊如圖2所示，共有5個(gè)模塊：用戶輸入模塊、排列表生成模塊、人機(jī)交互模塊、組合配線模塊、圖紙生成模塊。

（1）用戶輸入模塊：實(shí)現(xiàn)區(qū)間信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)的導(dǎo)入與修改、項(xiàng)目參數(shù)的設(shè)置、列控采驅(qū)碼位信息導(dǎo)入。其中，區(qū)間信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)可通過既有區(qū)間平面輔助設(shè)計(jì)軟件接口數(shù)據(jù)獲取，提高用戶輸入效率。

（2）排列表生成模塊：由設(shè)備組合生成、相關(guān)排列表生成子模塊構(gòu)成。設(shè)備組合生成子模塊基于輸入的區(qū)間信號(hào)設(shè)備數(shù)據(jù)生成對(duì)應(yīng)的設(shè)備組合，如軌道區(qū)段設(shè)備生成GJ、FQJ組合等。相關(guān)排列表生成子模塊將設(shè)備組合按照設(shè)計(jì)習(xí)慣及要求（組合位、咽喉、設(shè)備類型等）進(jìn)行排列[7]，實(shí)現(xiàn)組合排列表的生成，基于軌道區(qū)段的上下行完成移頻柜和綜合柜的布置。

（3）人機(jī)交互模塊：在排列表生成后，用戶通過人機(jī)交互模塊對(duì)排列表進(jìn)行調(diào)整，如調(diào)整組合的位置、增刪組合柜、修改組合柜名稱、調(diào)整移頻柜或綜合柜設(shè)備的位置等。

（4）組合配線模塊：由GFJ組合配線、分線柜接口柜配線、組合及電源配線三個(gè)子模塊構(gòu)成。用戶調(diào)整排列表后，該模塊依次實(shí)現(xiàn)以下功能：首先GFJ組合配線子模塊基于列控制式及FQJ組合設(shè)備信息，依次完成軌道區(qū)段FQJ繼電器間配線，并由列控制式?jīng)Q定FQJ與GFJ組合是否配線；然后分線柜接口柜配線子模塊完成組合至分線柜配線，同時(shí)依據(jù)列控采驅(qū)碼位信息實(shí)現(xiàn)組合至接口柜配線；最后組合及電源配線子模塊實(shí)現(xiàn)組合間配線、基于組合電源信息生成對(duì)應(yīng)電源端子、基于電源端子類型及位置完成組合內(nèi)及組合間電源配線。

（5）圖紙生成模塊：實(shí)現(xiàn)Dwg格式相關(guān)圖紙的生成。首先基于圖紙類型生成圖紙寫入數(shù)據(jù)，接著應(yīng)用CAD二次開發(fā)技術(shù)基于圖紙配置信息及CAD版圖庫(kù)完成圖紙寫入，最后實(shí)現(xiàn)Dwg格式圖紙的生成。

4 關(guān)鍵技術(shù)

4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義

該文研究的軟件依據(jù)鐵路線路區(qū)間、電路原理圖等實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化，形成區(qū)間—設(shè)備—組合—端子四級(jí)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。區(qū)間信號(hào)設(shè)備、組合單元、配線端子數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如表1所示。

區(qū)間信號(hào)設(shè)備具有設(shè)備名稱、設(shè)備咽喉、設(shè)備代碼、設(shè)備類型、設(shè)備行別、區(qū)段頻率及所有組合單元等屬性。其中，設(shè)備咽喉、類型、行別用于設(shè)備的分類，設(shè)備代碼決定設(shè)備具有哪些組合。

組合單元除基礎(chǔ)屬性外，還具有分組、分類、排序、占用層數(shù)等屬性，這些屬性在組合生成排列表時(shí)，按組合所屬的組、類及排列順序?qū)M合進(jìn)行排列。

配線端子除基礎(chǔ)屬性外，還具有去向配線類型、去向組合名、線型等屬性。其中，去向配線類型用于在生成圖紙寫入數(shù)據(jù)時(shí)區(qū)分配線類型，去向組合名用于獲取對(duì)應(yīng)組合的配線，線型表示電纜的類型。

4.2 基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖紙生成

區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)圖紙種類較多，不同類型版圖寫入數(shù)據(jù)內(nèi)容大不相同，既有軟件針對(duì)每一類版圖單獨(dú)編碼以輸出寫入數(shù)據(jù)，該文提出基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖紙生成方法解決單獨(dú)編碼痛點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的圖紙，對(duì)各類版圖寫入內(nèi)容進(jìn)行代碼定義，軟件對(duì)代碼譯碼后輸出相應(yīng)寫入數(shù)據(jù)，代碼定義如表2所示。NAME、ZW、Q、DZ依次表示設(shè)備名稱、組合位置、配線去向、端子名稱，配線去向Q共有CJ、QD、Z、F、YPG、ZHG六類，表示列控采集、列控驅(qū)動(dòng)、組合柜、分線柜、移頻柜、綜合柜配線，Zname、Dname表示組合名稱和端子名稱，應(yīng)用以上代碼定義可完整表明需向圖紙寫入的內(nèi)容。

4.3 軟件開發(fā)及驗(yàn)證

該文應(yīng)用c#高級(jí)編程語(yǔ)言，基于WinForm開發(fā)框架、CAD二次開發(fā)技術(shù)及MYSQL數(shù)據(jù)庫(kù)開發(fā)了列控編碼區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)設(shè)計(jì)軟件。軟件設(shè)計(jì)成項(xiàng)目管理區(qū)、窗口切換區(qū)、參數(shù)設(shè)置及排列表調(diào)整區(qū)。項(xiàng)目管理區(qū)負(fù)責(zé)項(xiàng)目的新建、打開、保存等。窗口切換區(qū)負(fù)責(zé)線路各個(gè)區(qū)間的切換。參數(shù)設(shè)置及排列表調(diào)整區(qū)進(jìn)行項(xiàng)目相關(guān)參數(shù)如列控制式、設(shè)計(jì)階段等參數(shù)的設(shè)置。同時(shí)，該顯示排列表、移頻柜、綜合柜、接口柜等界面。

該軟件在杭溫高鐵項(xiàng)目進(jìn)行了測(cè)試，并應(yīng)用于武荊高鐵、宜昌至鄭萬聯(lián)絡(luò)線等項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證，應(yīng)用結(jié)果表明軟件適用于通號(hào)、鐵科、和利時(shí)、卡斯柯、交大斯諾列控廠家，可準(zhǔn)確生成區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)排列表、電路圖、采驅(qū)圖、配線圖紙。

5 結(jié)論

該文基于分層式三級(jí)結(jié)構(gòu)完成了列控編碼區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)設(shè)計(jì)軟件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)基于區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)圖紙需求設(shè)計(jì)了相應(yīng)的軟件功能模塊與軟件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，針對(duì)業(yè)務(wù)需求的難點(diǎn)提出了基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)圖紙生成。通過在多個(gè)鐵路項(xiàng)目實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用表明，該文研究的軟件可生成不同的列控制式下區(qū)間自動(dòng)閉塞室內(nèi)圖紙，具有較高的可維護(hù)度。軟件生成的圖紙內(nèi)容準(zhǔn)確，提高了圖紙準(zhǔn)確度的同時(shí)減少了設(shè)計(jì)時(shí)間以及降低了設(shè)計(jì)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

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