鐵路信號聯(lián)鎖邏輯形式化建模研究

楊國禮 馮海龍

中國鐵路呼和浩特局集團有限公司呼和浩特電務段 內(nèi)蒙古呼和浩特 010000

對于整個鐵路車站信號聯(lián)鎖邏輯形式化建模工作的執(zhí)行，無論是計算機聯(lián)鎖軟件，還是測試聯(lián)鎖軟件，均會對后續(xù)工作產(chǎn)生積極影響。但相比之下，這種邏輯關系顯得比較繁瑣，這也決定了形式化建模的復雜程度。隨著微電子技術(shù)的應用，鐵路車站信號聯(lián)鎖系統(tǒng)運行效率大幅提升，讓之前的電連鎖設備被計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)替代，成為了新的形式化建模途徑。

1 有色Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)內(nèi)容

1.1 非層次有色Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)

非層次有色Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)也被人們稱之為有色Petri網(wǎng)，具備明顯的理論基礎完善性特點，屬于是形式化語言，但也具備相應的圖形結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒅庇^性特點呈現(xiàn)出來，屬于是建模工具中的其中一種形式。一般情況下，Petri網(wǎng)能夠為多實踐應用領域提供幫助，有利于并行計算、柔性制造等工作的執(zhí)行。站在實際發(fā)展角度來說，有色Petri網(wǎng)定義還沒有得到完全統(tǒng)一，相關工作人員需要對其進行深入性研究[1]。另外，當顏色集合被確定之后，也會在相應運算之中呈現(xiàn)出來，倘若顏色集屬于是整數(shù)集范疇，此時，加法、減法和乘法均能在該顏色集中得到應用。如果需要進行特殊運算，工作人員需要將運算規(guī)則提前制定好，根據(jù)實際符號所呈現(xiàn)出的含義，做好相關對象的區(qū)分操作。

1.2 層次有色Petri網(wǎng)結(jié)構(gòu)

層次有色Petri網(wǎng)也被人們稱之為HGPN，能夠?qū)⑵鋵哟谓Y(jié)構(gòu)有效呈現(xiàn)出來，這其中也包含了很多非層次有色Petri網(wǎng)。反觀層次化有色Petri網(wǎng)，能夠?qū)⒑芏鄠€HGPN模型整合成一個整體，使其成為更大規(guī)模的模型，為后續(xù)系統(tǒng)描述工作的開展創(chuàng)造有利條件。從以往工作中能夠看出，實際有色Petri網(wǎng)概念的提出，要比高級Petri網(wǎng)的提出略晚一些，這也是目前鐵路信號聯(lián)鎖邏輯形式化的常見形式，將層次、模塊和方法等結(jié)合在一起?？v觀整個HCPN的應用，變遷內(nèi)容主要有源變遷和替代變遷，其中，CPN可以代替替代變遷，實現(xiàn)對變遷結(jié)構(gòu)和機理的充分描述。實際上，有色Petri網(wǎng)在使用時，具備一元多組特點，即HCPN=（S，SN，SA，PN，PT，F(xiàn)T，PP）。

2 鐵路信號聯(lián)鎖邏輯形式化建模研究

2.1 信號聯(lián)鎖邏輯屬性與特征

整個鐵路車站信號聯(lián)鎖系統(tǒng)的應用，主要作用就是維護行車安全，借助于現(xiàn)代化技術(shù)，強化進路控制操作，從而起到聯(lián)鎖的效果。在系統(tǒng)功能打造上，聯(lián)鎖系統(tǒng)的構(gòu)成屬于是重中之重，主要涉及到的內(nèi)容有信號機控制技術(shù)、進路空閑檢測技術(shù)以及故障安全技術(shù)等等。實際上，車站技術(shù)在實際作業(yè)過程中，還會涉及到兩種作業(yè)模式，即列車作業(yè)以及調(diào)車作業(yè)，但無論哪一種作業(yè)形式，工作人員均需要保證列車從指定地點向另外一個指定地點運行。實際運行時，人們還要保證列車操作的安全性不受任何影響，在進路路口處設置防護信號機設備，為后續(xù)聯(lián)鎖關系的設計創(chuàng)造有利條件。

2.2 聯(lián)鎖邏輯關系的形成

首先，工作人員需要根據(jù)實際情況，制定有效的結(jié)構(gòu)基礎理論，將鐵路信號系統(tǒng)所呈現(xiàn)出的特征明確出來，還要做好整個信號系統(tǒng)內(nèi)聯(lián)鎖邏輯關系結(jié)構(gòu)的抽象性概括，尤其是在聯(lián)鎖實體打造上，能夠成為后續(xù)HCPN模型的建設基礎。其次，在具體工作執(zhí)行之前，人們可以根據(jù)具體的HCPN理論，讓整個HCPN模型建設成為整個關系網(wǎng)絡的重要結(jié)構(gòu)，之后建立起新的模型研究體系。最后，在整個HCPN模型整合操作完成之后，聯(lián)鎖系統(tǒng)HCPN模型也會相應形成，為后續(xù)工作的開展創(chuàng)造有利條件[2]。除此之外，對于實際車站信號系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯形式化建模工作的執(zhí)行，主要工作目標就是讓聯(lián)鎖設備變化規(guī)律和邏輯關系更加明顯。為了達到上述目標，人們應做好車站信號聯(lián)鎖系統(tǒng)層次的全面劃分，其中，第一層結(jié)構(gòu)為聯(lián)鎖設備層，第二層結(jié)構(gòu)為聯(lián)鎖設備的邏輯關系層，從而構(gòu)成完善的聯(lián)鎖邏輯關系。

2.3 設備對象的類圖表示

鐵路車站信號系統(tǒng)的運行，主要涉及到的內(nèi)容有信號機、道岔以及軌道區(qū)段的聯(lián)鎖關系，而且不同結(jié)構(gòu)之中的內(nèi)在運行規(guī)律存在較大差異性。一般來說，車站信號系統(tǒng)聯(lián)鎖邏輯化描述，應該以形式化方式為主，將自身變化規(guī)律以及聯(lián)鎖設備聯(lián)鎖關系呈現(xiàn)出來，這也是后續(xù)工作執(zhí)行的基礎所在。例如，在進路中上軌道區(qū)段研究之中，大多數(shù)情況之下均會處于“空閑”狀態(tài)，為了方便研究，工作人員可以使用“s-Empty”進行表示，如果出現(xiàn)故障問題，軌道區(qū)段也會轉(zhuǎn)變?yōu)椤肮收稀睜顟B(tài)，表示形式為“S-Fault”。反觀區(qū)段狀態(tài)變化和聯(lián)鎖邏輯關系層所發(fā)出的命令，基本上均與列車行車狀態(tài)存在直接關系。為此，HCPN模型的制作顯得尤為重要[3]。

2.4 后續(xù)工作的重點

為了完善實際工作效果，相關部門和工作人員應該以之前鐵路信號聯(lián)鎖形式化建模工作為基礎，維護其他系統(tǒng)的逐步成熟?，F(xiàn)階段，我國鐵路信號聯(lián)鎖設備中的邏輯系統(tǒng)已經(jīng)顯得十分完善，作用極為明顯，但該系統(tǒng)的應用領域依然十分局限。為此，在后續(xù)發(fā)展過程中，工作人員需要將該研究操作與智能技術(shù)結(jié)合在一起，強化鐵路信號聯(lián)鎖設備的運行效率，讓信號機與信號機、進路和進路等聚能產(chǎn)生聯(lián)鎖關系，在穩(wěn)固系統(tǒng)的同時，為我國后續(xù)鐵路行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展創(chuàng)造有利條件。

3 結(jié)語

綜上所述，整個鐵路信號聯(lián)鎖邏輯系統(tǒng)的設計過程十分復雜，相關部門和工作人員為了確保鐵路信號聯(lián)鎖設備運行更加暢通，實現(xiàn)鐵路信號聯(lián)鎖邏輯形式化建模操作十分重要。也正是由于上述過程中的執(zhí)行，模型的清晰性才會越來越強。但站在總體角度來說，該類研究依舊處于初級階段，人們還需要對其進行合理化完善。