單軌車載控制器線路數(shù)據(jù)文件設(shè)計(jì)及快速驗(yàn)證方法

桂愛剛 何偉挺 鄭康生 高旻戈 鐘 珅

（通號(hào)萬全信號(hào)設(shè)備有限公司，杭州 310000）

1 概述

隨著我國城市軌道交通日新月異的發(fā)展，一種新的軌道交通方式—單軌（Monorail）開始進(jìn)入人們的視線。單軌是一種輕型、中等速度的城市軌道交通工具，相比于傳統(tǒng)的地鐵、輕軌、磁懸浮等交通方式，其具有建設(shè)周期短、造價(jià)成本低、不占用地面交通資源、低碳環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，特別適宜于中小城市作為軌道交通發(fā)展，亦可在大城市作為地鐵的延伸，是一種極具潛力的城市軌道交通發(fā)展模式[1]。

線路數(shù)據(jù)文件是車載控制器（Carbone Controller，CC）系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，更是列車運(yùn)營安全的重要保障。線路數(shù)據(jù)文件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不光要考慮線路數(shù)據(jù)的安全保障措施，同時(shí)還需考慮線路數(shù)據(jù)檢索效率。線路數(shù)據(jù)文件生成后其數(shù)據(jù)本身的正確性必須通過各種驗(yàn)證方法去保證，多數(shù)情況下需要通過人工校驗(yàn)方式去驗(yàn)證數(shù)據(jù)的正確性。由于人工校驗(yàn)的方式工作量大、過程繁瑣且容易產(chǎn)生錯(cuò)誤，因此通過各種輔助方法簡化人工校驗(yàn)的繁瑣程度和工作量從而實(shí)現(xiàn)快速驗(yàn)證是必不可少的。

2 線路數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

線路數(shù)據(jù)庫是CC系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，提供區(qū)段、信號(hào)機(jī)、道岔、應(yīng)答器、坡度等各類設(shè)備的位置、限速等信息?？紤]到城市軌道交通互聯(lián)互通需求，使用一種公用的數(shù)據(jù)格式是大勢所趨。本文所述方案以RailML數(shù)據(jù)格式為基礎(chǔ)，并基于單軌車載控制器CC的業(yè)務(wù)需求，增加若干自定義數(shù)據(jù)內(nèi)容。RailML是以XMLSchema為基礎(chǔ)，對鐵路上基礎(chǔ)設(shè)施、車輛、時(shí)刻表3方面的數(shù)字軌道地圖進(jìn)行定義的數(shù)據(jù)描述格式[2]。由于鐵路上各業(yè)務(wù)系統(tǒng)主要的運(yùn)營任務(wù)是圍繞這3個(gè)方面進(jìn)行，因此，RailML也被視為鐵路中通用的數(shù)字軌道地圖格式。

本文所述方案主體數(shù)據(jù)以進(jìn)路為基本單位，每條進(jìn)路都是由區(qū)段組成，而每個(gè)區(qū)段都是由結(jié)點(diǎn)組成。結(jié)點(diǎn)類型有3種，分別是計(jì)軸、道岔以及軌道終端結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)之間就是區(qū)段，1個(gè)或多個(gè)區(qū)段組成了一條進(jìn)路。

本文所述線路數(shù)據(jù)總體結(jié)構(gòu)如圖 1所示。

在圖 1中，線路數(shù)據(jù)主要由3部分內(nèi)容組成:文件信息、文件索引和數(shù)據(jù)，同時(shí)數(shù)據(jù)中又包含進(jìn)路索引，通過文件索引和進(jìn)路索引兩級(jí)索引模式，CC可以快速檢索當(dāng)前狀態(tài)下所需的所有數(shù)據(jù)。

文件信息由數(shù)據(jù)版本、MD5校驗(yàn)碼、數(shù)據(jù)生成時(shí)間和數(shù)據(jù)區(qū)字節(jié)數(shù)組成，MD5校驗(yàn)碼校驗(yàn)整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域。數(shù)據(jù)版本、MD5校驗(yàn)碼和數(shù)據(jù)生成日期皆用于CC運(yùn)行時(shí)校驗(yàn)，以保障數(shù)據(jù)文件匹配性和正確性。文件信息結(jié)構(gòu)如表 1所示。

文件索引包括應(yīng)答器組、車站和進(jìn)路索引結(jié)構(gòu)體，用于快速檢索應(yīng)答器組數(shù)據(jù)、車站數(shù)據(jù)和進(jìn)路索引數(shù)據(jù)。文件索引結(jié)構(gòu)如表 2所示。

圖1 線路數(shù)據(jù)總體結(jié)構(gòu)Fig.1 Line data architecture

表1 文件信息結(jié)構(gòu)表Tab.1 Files information structure

表2 文件索引結(jié)構(gòu)表Tab.2 Files indexes structure

數(shù)據(jù)包括應(yīng)答器組信息、車站信息、進(jìn)路索引信息和進(jìn)路數(shù)據(jù)信息，其中應(yīng)答器組信息和車站信息用于描述工程中的所有應(yīng)答器組和車站的相關(guān)信息（信息結(jié)構(gòu)體根據(jù)實(shí)際所需信息內(nèi)容定義）；進(jìn)路索引用于快速定位指定進(jìn)路號(hào)所對應(yīng)的進(jìn)路數(shù)據(jù)，進(jìn)路索引結(jié)構(gòu)如表 3所示。進(jìn)路數(shù)據(jù)信息包括該進(jìn)路所有的物理設(shè)備或?qū)傩孕畔?，即信?hào)機(jī)、應(yīng)答器、坡度、限速、站臺(tái)和特殊區(qū)段等（信息結(jié)構(gòu)體根據(jù)實(shí)際所需信息內(nèi)容定義）。

表3 進(jìn)路索引結(jié)構(gòu)表Tab.3 Route indexes structure

3 線路數(shù)據(jù)文件快速驗(yàn)證方法

線路數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及線路數(shù)據(jù)文件生成屬于CC產(chǎn)品研發(fā)階段的重要任務(wù)，保障線路數(shù)據(jù)檢索效率以及線路數(shù)據(jù)文件生成過程安全性是其重要衡量指標(biāo)。在工程實(shí)施階段，采用什么驗(yàn)證手段保證線路數(shù)據(jù)文件源數(shù)據(jù)本身的正確性，則是必須去面對的問題。

在軌道交通行業(yè)，線路數(shù)據(jù)文件驗(yàn)證必須有人工參與，通常情況下一人負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)錄入和生成，另外一人負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)校驗(yàn)。由于線路數(shù)據(jù)校驗(yàn)工作量大、過程繁瑣且容易產(chǎn)生人為錯(cuò)誤，因此開發(fā)輔助工具或采用輔助手段簡化人工校驗(yàn)的繁瑣程度和工作量，從而實(shí)現(xiàn)快速且安全的數(shù)據(jù)驗(yàn)證是必不可少的。

本文將介紹一種快速驗(yàn)證方法，即基于第三方工具010Editor腳本語言定制適配的線路數(shù)據(jù)文件解析腳本。人工驗(yàn)證時(shí)只需運(yùn)行腳本，腳本運(yùn)行后自動(dòng)解析線路數(shù)據(jù)文件，解析后的數(shù)據(jù)明確直觀且顯示的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與方案中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全一致，驗(yàn)證人員只需逐項(xiàng)確認(rèn)即可。

3.1 定制解析腳本

010Editor是一個(gè)全新的十六進(jìn)位文件編輯器，它有別于傳統(tǒng)的十六進(jìn)位編輯器在于它可用腳本來解析二進(jìn)位文件, 從而讀懂和編輯它。它還可用來比較一切可視的二進(jìn)位文件。同時(shí)010Editor腳本語言功能強(qiáng)大、自帶大量標(biāo)準(zhǔn)格式文件解析腳本，且腳本語言與C語言類似，非常方便定制開發(fā)。

依照010Editor腳本語言規(guī)則，首先在腳本中編寫各數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，以進(jìn)路索引和進(jìn)路數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體為 例， 如STROUTEREF和STDATAOFROUTE結(jié)構(gòu)體定義所示。

typedef struct

{

UINT32 RouteID;

UINT16 SignalNo;

UINT16 Reserve1;

UINT32 SignalAddress;

UINT16 BaliseNo;

UINT16 Reserve2;

UINT32 BaliseAddress;

UINT16 GradientNo;

UINT16 Reserve3;

UINT32 GradientAddress;

UINT16 LimitedSpeedNo;

UINT16 Reserve4;

UINT32 LimitedSpeedAddress;

UINT16 StationNo;

UINT16 Reserve5;

UINT32 StationAddress;

UINT16 SpTrackNo;

UINT16 Reserve6;

UINT32 SpTrackAddress;

} STROUTEREF;

typedef struct

{

STSIGNAL Signal[SIGNAL_CNT];

STBALISE Balise[BALISE_CNT];

STGRADIENT Gradient[GRADIENT_CNT];

STLIMITEDSPEED LimitedSpeed[LIMI TEDSPEED_CNT];

STPLATFORM Station[STATION_CNT];

STSPECIALSECTION SpecialSection[SPTRACK_CNT];

} STDATAOFROUTE;

各數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體定義完成后，腳本中依據(jù)線路數(shù)據(jù)總體結(jié)構(gòu)增加整體數(shù)據(jù)解析過程，腳本代碼如下所示。

//變量定義

local int nIndex = 0;

local int SIGNAL_CNT = 0;

local int BALISE_CNT = 0;

local int GRADIENT_CNT = 0;

local int LIMITEDSPEED_CNT = 0;

local int STATION_CNT = 0;

local int SPTRACK_CNT = 0;

//數(shù)據(jù)解析

STFILEINFO FileInfo;

STFILEREF FileRef;

STBALISEGRP BaliseGrp[FileRef.BlsNo];

STSTATION StationRef[FileRef.StationNo];

STROUTEREF RouteRef[FileRef.RouteIndex-No];

//解析進(jìn)路數(shù)據(jù)

for(nIndex=0; nIndex < FileRef.RouteIndexNo; nIndex++)

{

SIGNAL_CNT=RouteRef[nIndex].SignalNo;

BALISE_CNT= RouteRef[nIndex].BaliseNo;

GRADIENT_CNT=RouteRef[nIndex].GradientNo;

LIMITEDSPEED_CNT=RouteRef[nIndex].LimitedSpeedNo;

STATION_CNT=RouteRef[nIndex].StationNo;

SPTRACK_CNT=RouteRef[nIndex].SpTrackNo;

STDATAOFROUTE DataOfRoute；

}

3.2 線路數(shù)據(jù)解析測試

根據(jù)線路數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)生成一個(gè)測試用線路數(shù)據(jù)文件LineData.bin，將該文件加載到010Editor軟件中，運(yùn)行定制腳本文件，線路數(shù)據(jù)自動(dòng)解析并正常顯示解析結(jié)果。解析后的總體數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)顯示與方案設(shè)計(jì)中保持一致，如圖2所示。文件信息、文件索引、應(yīng)答器組、車站及進(jìn)路索引解析結(jié)果如圖3所示，進(jìn)路數(shù)據(jù)解析結(jié)果如圖4所示。從解析結(jié)果圖中可以看出，使用010Editor腳本解析出的結(jié)果顯示層次分明、數(shù)據(jù)直觀清晰且包含相關(guān)注釋，非常易于驗(yàn)證人員使用。使用該方法可以很大程度提高驗(yàn)證效率，同時(shí)大幅降低工作量。

4 結(jié)語

本文提出一種線路數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，該方案采用的兩級(jí)索引模式可以提升CC程序檢索效率，同時(shí)文件信息中包含數(shù)據(jù)版本、MD5碼和數(shù)據(jù)生成時(shí)間，為CC提供數(shù)據(jù)匹配性和安全性的校驗(yàn)信息。最后文中介紹了一種基于第三方軟件腳本語言快速驗(yàn)證線路數(shù)據(jù)文件的方法，該方法降低了線路數(shù)據(jù)文件驗(yàn)證的工作量和繁瑣程度，大幅提高了線路數(shù)據(jù)文件驗(yàn)證效率。

圖2 線路數(shù)據(jù)解析后總體結(jié)果圖Fig.2 General results diagram of parsed line data

圖3 文件信息、文件索引、應(yīng)答器組、車站及進(jìn)路索引解析結(jié)果圖Fig.3 Results diagram of parsed data of files information，files indexes， balise groups， stations and routes

圖4 進(jìn)路數(shù)據(jù)解析結(jié)果圖Fig.4 Results diagram of parsed routes data

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