信號(hào)集中監(jiān)測(cè)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)快速配置的關(guān)鍵技術(shù)

楊云國(guó)，成 遠(yuǎn)

(上海鐵大電信科技股份有限公司，上海 200070)

1 概述

站場(chǎng)圖繪制是信號(hào)集中監(jiān)測(cè)（包括TJWX系列、CSM-2010版、基于集中監(jiān)測(cè)的信號(hào)設(shè)備集中診斷及智能分析系統(tǒng)等）數(shù)據(jù)配置過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。除了依據(jù)設(shè)計(jì)部分提供的信號(hào)設(shè)備平面布置圖或聯(lián)鎖廠家提供的站場(chǎng)截圖，在站場(chǎng)CAD中布置、連接各類(lèi)信號(hào)設(shè)備圖元外，還要將控制站場(chǎng)信號(hào)顯示（在終端CSDS中實(shí)現(xiàn)）的邏輯控制信息輸入到對(duì)應(yīng)設(shè)備的配置結(jié)構(gòu)中。邏輯控制信息主要包括開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)和類(lèi)型、邏輯開(kāi)關(guān)量定義。設(shè)備名稱(chēng)的輸入和校對(duì)要確保對(duì)應(yīng)關(guān)系，數(shù)據(jù)量大，容易出錯(cuò)。由于配置原始數(shù)據(jù)主要來(lái)自第三方，往往不能自動(dòng)轉(zhuǎn)換、批量輸入或批量粘貼，效率較低。針對(duì)上述問(wèn)題，本文提到的站場(chǎng)圖工具CSMCAD-TD采用自動(dòng)化技術(shù)和方案，有效的解決這些問(wèn)題，極大地提高了數(shù)據(jù)配置的效率和確性。

2 開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)生成算法

2.1 基于矩陣相乘的算法

在CSMCAD-TD中每個(gè)設(shè)備的顯示控制邏輯信息會(huì)包含多個(gè)開(kāi)關(guān)量，每個(gè)開(kāi)關(guān)量名（包括實(shí)際開(kāi)關(guān)量名和邏輯開(kāi)關(guān)量名）與其所屬信號(hào)設(shè)備的名稱(chēng)存在高度依賴(lài)關(guān)系。

設(shè)di為待生成的開(kāi)關(guān)量名稱(chēng), 則D為由di構(gòu)成的矩陣

設(shè)pj為控制設(shè)備顯示的開(kāi)關(guān)量的名稱(chēng)后綴名，則P為pj構(gòu)成的矩陣

設(shè)Sk站場(chǎng)圖上信號(hào)設(shè)備名稱(chēng)，則S為Sk構(gòu)成的矩陣

2.2 基于拓?fù)溥B接的算法

如圖1所示以道岔區(qū)段為例，道岔區(qū)段由道岔基本原件如圖1（a）所示及與其連接的無(wú)岔區(qū)段組成如圖1（b）所示。通過(guò)圖元的幾何屬性（端點(diǎn)的坐標(biāo)、象限位置等）可以搜索出設(shè)備間的拓?fù)溥B接關(guān)系，從而找到無(wú)岔區(qū)段依附的道岔基本原件（道岔10、20），最后生成這些無(wú)岔區(qū)段的開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)。

圖1 道岔區(qū)段的組成Fig.1 The composition of the turnout section

根據(jù)CSM監(jiān)測(cè)站場(chǎng)的顯示原理，依附于道岔基本原件的無(wú)岔區(qū)段（包括岔前、岔后定位和反位）的表示開(kāi)關(guān)名稱(chēng)量集合N定義如下：

N岔前= 道岔原件的岔前表示名稱(chēng)集合；

N定位= 道岔原件的定位表示名稱(chēng)集合；

N反位= 道岔原件的反位表示名稱(chēng)集合。

同理，可以定義出由多個(gè)折線組成的無(wú)岔區(qū)段的表示開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)集合。

2.3 邏輯開(kāi)關(guān)量定義

信號(hào)集中監(jiān)測(cè)的開(kāi)關(guān)量狀態(tài)信息來(lái)源于電氣集中、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖或CTC系統(tǒng)，不同廠家和制式提供實(shí)際開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)(real-variable)表和配置往往不全統(tǒng)一。為消除這些差異造成的不便，根據(jù)原鐵道部集中監(jiān)測(cè)技術(shù)條件規(guī)定的信號(hào)表示狀態(tài)集合，定義了一種抽象數(shù)據(jù)變量——邏輯開(kāi)關(guān)量(logicvariable)，使得數(shù)據(jù)配置過(guò)程層次化，更易理解，有利于配置數(shù)據(jù)批量生成。邏輯開(kāi)關(guān)量定義的BNF定義如下：

logic-variable→real-variable|logicvariable logic-operator logic-variable

logic-operator→OR|AND|XOR|ORAND|NAND

操作符支持5種：或、與、異或、或反、與反。為簡(jiǎn)化處理，邏輯開(kāi)關(guān)量定義的中間變量也被定義為一個(gè)邏輯開(kāi)關(guān)量，層層分解，直到邏輯開(kāi)關(guān)量表達(dá)式的自變量都是實(shí)際開(kāi)關(guān)量（不支持遞歸調(diào)用）。

對(duì)定義表達(dá)式格式相同的邏輯開(kāi)關(guān)量D，也可采用2.1節(jié)的方式批量生成其定義：

其中

E為er構(gòu)成的矩陣，er為邏輯開(kāi)關(guān)量的定義表達(dá)式，是實(shí)際開(kāi)關(guān)量后綴名的函數(shù)。

3 快速配置實(shí)現(xiàn)

根據(jù)實(shí)際需要，開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)的快速生成也可分為聯(lián)想、拓?fù)渖珊团可?種方式，下面分別說(shuō)明。

3.1 開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)的聯(lián)想生成和拓?fù)渖?/h3>

聯(lián)想輸入可用于各類(lèi)設(shè)備（道岔、無(wú)岔區(qū)段、信號(hào)機(jī)、或按鈕、道岔表示燈等）的開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)的生成。

以區(qū)段為例，根據(jù)CSM-TD的站場(chǎng)顯示要求，區(qū)段包括無(wú)岔區(qū)段（包括股道、實(shí)際“無(wú)岔區(qū)段”、區(qū)間等）和道岔區(qū)段（道岔基本原件及其附屬的岔前、岔后定位和反位部分）。其中無(wú)岔區(qū)段有3種顯示狀態(tài)：占用、鎖閉和空閑；顯示控制邏輯包含2個(gè)表示開(kāi)關(guān)量：紅光帶和白光帶，其后綴名可根據(jù)設(shè)備類(lèi)型預(yù)先配置如圖2（a）所示。如輸入設(shè)備名稱(chēng)IIG如圖2（b）所示，光帶開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)的后綴名分別配置為_(kāi)R和_W，按下“聯(lián)想輸入”按鈕，采用2.1節(jié)算法自動(dòng)生成開(kāi)關(guān)量如下：IIG-R、IIG_W如圖2（b）所示。

圖2 區(qū)段開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)的生成Fig.2 Generation for the name of digital signal of the section

對(duì)與道岔基本原件連接的無(wú)岔部分（岔前、岔后定位和反位），按下“拓?fù)漭斎搿卑粹o則根據(jù)2.2的算法，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)。對(duì)于由多個(gè)折線組成的無(wú)岔區(qū)段，只要為其中一個(gè)錄入名稱(chēng)，根據(jù)連接關(guān)系即可生成其他線段的表示開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)（公享方式）。

3.2 開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)的批量輸入

聯(lián)想和拓?fù)渖煞嫦颡?dú)立的設(shè)備，一次只能生成一個(gè)設(shè)備的開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)，適用于零散的隨機(jī)輸入；批量生成技術(shù)則可將同類(lèi)設(shè)備所有開(kāi)關(guān)量的名稱(chēng)一次全部生成，如圖3所示。

圖3 開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)的生成Fig.3 Generation for the name of digital signal

采用類(lèi)EXCEL的顯示方式如圖3（a）所示，“名稱(chēng)”一列顯示某類(lèi)（如道岔、無(wú)岔區(qū)段、信號(hào)機(jī)等）設(shè)備所有對(duì)象的名稱(chēng)，其他列顯示每行對(duì)應(yīng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)量的名稱(chēng)和類(lèi)型（勾選方框表示是邏輯開(kāi)關(guān)量）。打開(kāi)“編輯數(shù)據(jù)自動(dòng)生成格式”按鈕顯示如圖3（b）所示，每行顯示每個(gè)開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)的默認(rèn)生成格式，%s表示設(shè)備名稱(chēng)，-R、-G等表示狀態(tài)開(kāi)關(guān)量名的后綴名；可根據(jù)需要編輯修改，一般只需修改后綴名即可。點(diǎn)擊“打開(kāi)表頭”，勾選（或去勾）表頭中的方框可以將本列的名稱(chēng)全部置為邏輯開(kāi)關(guān)量或?qū)嶋H開(kāi)關(guān)量。

點(diǎn)擊“生成數(shù)據(jù)”按鈕如圖3（a）所示，可以批量生成該類(lèi)設(shè)備的所有開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)，如圖3（b）所示。如設(shè)備類(lèi)型為進(jìn)站信號(hào)機(jī)，其開(kāi)關(guān)量生成格式為圖3（b）, 則生成信號(hào)機(jī)XF的開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)為{XF_R、XF_G、XF_Y、XF_W，…,}，其余進(jìn)站信號(hào)機(jī)設(shè)備的名稱(chēng)也同法生成（采用2.1節(jié)算法）。該表還支持塊選操作，如拷貝、刪除、取消等。

3.3 邏輯開(kāi)關(guān)量定義的批量生成

根據(jù)需要，邏輯開(kāi)關(guān)量定義最多支持3變?cè)?，嵌套定義最多16層。以道岔表示名稱(chēng)為例如圖4所示，首先輸入道岔邏輯開(kāi)關(guān)量_DH的定義：_DH= _QH AND _L（如變量中包含邏輯開(kāi)關(guān)量則勾選“邏輯開(kāi)關(guān)量”），再選出符合這一定義的全部信號(hào)設(shè)備的名稱(chēng)（道岔1、3、5、7）。點(diǎn)擊按鈕“生成邏輯開(kāi)關(guān)量”（采用2.3節(jié)算法）則在右側(cè)生成這些個(gè)設(shè)備的邏輯開(kāi)關(guān)量定義：1_DH、3_DH、5_DH、7_DH，其中1_DH = 1_QH AND 1 _L,其余類(lèi)似。

圖4 邏輯開(kāi)關(guān)量定義的批量生成Fig.4 Batch generation for the definition of logic digital signal

4 其他

為加快配置速度，邏輯開(kāi)關(guān)量定義和開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)輸入（聯(lián)想、拓?fù)洹⑴枯斎耄┛梢詢(xún)扇送瑫r(shí)進(jìn)行，然后再合并到同一個(gè)配置文件中；為減少輸入和生成的差錯(cuò)，最后需進(jìn)行批量檢查，如圖5所示，以確保所有開(kāi)關(guān)量名稱(chēng)都是有效的。

5 結(jié)語(yǔ)

不同場(chǎng)家和制式的電氣集中、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖或CTC等系統(tǒng)提供的實(shí)際開(kāi)關(guān)量表往往都具有自身的命名規(guī)律和法則?？筛鶕?jù)實(shí)際將開(kāi)關(guān)量的后綴名、邏輯開(kāi)關(guān)量生成規(guī)范等保存到配置選項(xiàng)文件中，根據(jù)需要加載調(diào)用。CSM-TD信號(hào)集中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（2010版）從2014年開(kāi)始正式采用CSMCAD-TD制作配置數(shù)據(jù)，人為錯(cuò)誤明顯減少，制作效率得到極大提升和改善。

圖5 開(kāi)關(guān)量配置后的批量檢查Fig.5 Batch inspection after the configuration of digital signal