基于列控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)研究

趙安安

（通號(hào)城市軌道交通技術(shù)有限公司，北京 100070）

1 概述

信號(hào)系統(tǒng)包含車載、列控中心、區(qū)域控制器（ZC）、聯(lián)鎖等多種產(chǎn)品。從產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)到集成實(shí)施全過(guò)程均涉及到列控?cái)?shù)據(jù)的加工處理。信號(hào)產(chǎn)品列控?cái)?shù)據(jù)的輸入是設(shè)計(jì)平面圖，根據(jù)設(shè)計(jì)平面圖生成基本數(shù)據(jù)，再由各個(gè)產(chǎn)品部門對(duì)基本數(shù)據(jù)進(jìn)行加工，生成適配各個(gè)子系統(tǒng)產(chǎn)品的列控?cái)?shù)據(jù)。因此研究設(shè)計(jì)一套同時(shí)能夠生產(chǎn)多種產(chǎn)品的數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)，提高信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)品集成的能力[1]。

城市軌道交通數(shù)據(jù)配置包含兩大生產(chǎn)環(huán)節(jié)：一是工程設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，二是產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置環(huán)節(jié)。

工程設(shè)計(jì)是數(shù)據(jù)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的第一環(huán)節(jié)，也是最為重要的環(huán)節(jié)，直接產(chǎn)生了80%以上的原始數(shù)據(jù)信息。工程數(shù)據(jù)環(huán)節(jié)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)主要包含線路平面圖、工程數(shù)據(jù)對(duì)照表、室內(nèi)配線圖、聯(lián)鎖表。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置是數(shù)據(jù)生產(chǎn)業(yè)務(wù)的第二環(huán)節(jié)，通過(guò)各個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)關(guān)注點(diǎn)和業(yè)務(wù)處理的數(shù)據(jù)側(cè)重方向不同的特點(diǎn)，補(bǔ)充各產(chǎn)品線的數(shù)據(jù)，完成數(shù)據(jù)配置。

地面產(chǎn)品包含聯(lián)鎖和ZC。聯(lián)鎖產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置幾乎不關(guān)心長(zhǎng)度，更為關(guān)心鏈接關(guān)系以及所屬關(guān)系。聯(lián)鎖數(shù)據(jù)聯(lián)鎖表的編制，需要遍歷所有的進(jìn)路組合配置成表。ZC數(shù)據(jù)以集中站為單位劃分，尤其需要關(guān)注的是集中站與集中站之間的跨區(qū)數(shù)據(jù)。地面產(chǎn)品聯(lián)鎖和ZC主要復(fù)用數(shù)據(jù)為軌旁設(shè)備的描述信息。車載產(chǎn)品包含列車自動(dòng)運(yùn)行（ATO）和列車自動(dòng)防護(hù)（ATP），二者的數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程完全統(tǒng)一，數(shù)據(jù)完全復(fù)用。

數(shù)據(jù)三大來(lái)源ATP、ZC、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖（CI）之間的比例關(guān)系如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)來(lái)源比例Fig.1 Data sources ratio

2 系統(tǒng)構(gòu)成

基于列控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)研究方案從業(yè)務(wù)層面包含設(shè)計(jì)部分和配置部分。設(shè)計(jì)部分主要生產(chǎn)工程設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)信息，配置部分主要生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置環(huán)節(jié)的產(chǎn)品化的數(shù)據(jù)[2]。

數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)包含輔助繪圖軟件、一體化工具平臺(tái)兩部分。輔助繪圖軟件是基于CAD二次開發(fā)完成，主要用于平面圖繪制，生成工程設(shè)計(jì)的初始數(shù)據(jù)。一體化工具平臺(tái)以工程設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，生成各個(gè)產(chǎn)品的適配數(shù)據(jù)。

3 總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)總體采用BS架構(gòu)設(shè)計(jì)，集成各個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)配置工具。

輔助設(shè)計(jì)繪圖模塊基于CAD二次開發(fā)，為設(shè)計(jì)繪圖用戶提供繪圖操作界面，同時(shí)集成了數(shù)據(jù)圖形化的組件[3]。

產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置模塊采用微服務(wù)[4]架構(gòu)搭建，包含用戶服務(wù)[5]、各產(chǎn)品規(guī)則服務(wù)、ATP數(shù)據(jù)配置工具服務(wù)、ZC數(shù)據(jù)配置工具服務(wù)、CI數(shù)據(jù)配置工具服務(wù)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)等[6]。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化業(yè)務(wù)邏輯服務(wù)采用python開發(fā)，將輔助繪圖業(yè)務(wù)邏輯、各個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)生成邏輯、數(shù)據(jù)配置文件導(dǎo)出邏輯都?xì)w攏到一起管理。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的整體架構(gòu)如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 System architecture

3.1 數(shù)據(jù)圖形化處理

數(shù)據(jù)圖形化的范圍是跨多個(gè)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)范圍，基本圖元應(yīng)包含跨產(chǎn)品的站臺(tái)、信號(hào)機(jī)、應(yīng)答器、道岔、臨時(shí)限速、停車標(biāo)、計(jì)軸、分界、折返軌和轉(zhuǎn)換軌等。

數(shù)據(jù)圖形化支持平面圖的持續(xù)化擴(kuò)展和修改。工程線路分期開通，數(shù)據(jù)配置分段推進(jìn)，在原有的線路圖上進(jìn)行可持續(xù)化繪制，確保工程實(shí)施穩(wěn)步推進(jìn)。

數(shù)據(jù)圖形化支持?jǐn)?shù)據(jù)審核，跨產(chǎn)品線交叉互審，通過(guò)數(shù)據(jù)審核提前發(fā)現(xiàn)問題，提高數(shù)據(jù)生成階段的正確性[7]。列控系統(tǒng)中圖元的來(lái)源和構(gòu)成情況如表1所示。

表1 圖元構(gòu)成Tab.1 Graphic composition

3.2 數(shù)據(jù)建模

列控?cái)?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)圖形化審核后，通過(guò)數(shù)據(jù)建模將平面線路圖數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為軟件程序更易處理的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)模型根據(jù)平面圖的需要進(jìn)行抽象，包括軌道、站臺(tái)、車站設(shè)備，區(qū)間設(shè)備等。具體為站臺(tái)、信號(hào)機(jī)、應(yīng)答器、道岔、臨時(shí)限速、停車標(biāo)、計(jì)軸、分界、折返軌、轉(zhuǎn)換軌和公里標(biāo)等基本數(shù)據(jù)。通過(guò)抽象出來(lái)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，建立CAD圖塊和數(shù)據(jù)庫(kù)表格。

3.3 數(shù)據(jù)生成

生成各產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，是數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)最后環(huán)節(jié)。

根據(jù)產(chǎn)品數(shù)據(jù)特殊性的特點(diǎn)，對(duì)不同的產(chǎn)品進(jìn)行分庫(kù)，各產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫(kù)主要包含ZC產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、聯(lián)鎖產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、ATP產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)，以及未來(lái)還包含ATE產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)、ATS產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)等。

根據(jù)各產(chǎn)品的數(shù)據(jù)配置規(guī)范，采取配置文件的方式對(duì)各產(chǎn)品進(jìn)行定制處理，業(yè)務(wù)邏輯模塊讀取不同產(chǎn)品的配置文件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，輸入到各產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫(kù)中。各產(chǎn)品數(shù)據(jù)模塊通過(guò)導(dǎo)出功能，輸出符合各產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置規(guī)范的產(chǎn)品數(shù)據(jù)[8]。

輔助設(shè)計(jì)繪圖主要包含插入圖塊命令，可插入包含站臺(tái)、信號(hào)機(jī)、應(yīng)答器、道岔、臨時(shí)限速、停車標(biāo)、計(jì)軸、分界、折返軌、轉(zhuǎn)換軌和公里標(biāo)的圖塊。

AutoCAD以插件的方式調(diào)用輔助設(shè)計(jì)繪圖模塊，利用其中的插入圖塊命令繪制線路平面圖。繪制完成后，將平面圖上的設(shè)備數(shù)據(jù)格式化存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中。

各個(gè)子產(chǎn)品讀取平面圖數(shù)據(jù)庫(kù)，按照產(chǎn)品的適配規(guī)則，進(jìn)一步格式化生成產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

1）定義格式化模板，以信號(hào)機(jī)為例，如圖3所示。

圖3 格式化模板Fig.3 Format template

2）將格式化模板中的數(shù)據(jù)進(jìn)行替換，如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)替換Fig.4 Data replacement

3) 將格式化后的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)輸出到產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置文件中，如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)生成Fig.5 Data generation

3.4 子系統(tǒng)數(shù)據(jù)分庫(kù)

數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)由多用戶、多產(chǎn)品統(tǒng)一操作分配資源，用戶之間不能互相干擾，不同的用戶只能看到自己的數(shù)據(jù)，一個(gè)產(chǎn)品的用戶只能看到該產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，不同的子系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)完全分離。統(tǒng)一數(shù)據(jù)源與ATP、ZC、CI數(shù)據(jù)源之間的生成關(guān)系如圖6所示。

圖6 數(shù)據(jù)源生成關(guān)系Fig.6 Data sources generation relationship

3.5 持續(xù)集成

工程線路分期開通，數(shù)據(jù)配置分段推進(jìn)。因此數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)以工程為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)資源調(diào)配。工程內(nèi)部的數(shù)據(jù)可持續(xù)化繪制，可持續(xù)化生成，確保工程實(shí)施能夠穩(wěn)步推進(jìn)。

4 未來(lái)規(guī)劃

數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析是未來(lái)的方向，通過(guò)適當(dāng)?shù)姆治龇椒ê凸ぞ撸瑢?duì)列控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)狀分析、原因分析、預(yù)測(cè)分析，形成數(shù)據(jù)追溯和數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系。自發(fā)地挖掘數(shù)據(jù)流變化、產(chǎn)品間共用數(shù)據(jù)趨勢(shì)、潛伏的致命錯(cuò)誤數(shù)據(jù)報(bào)警、支持企業(yè)戰(zhàn)略決策、為新產(chǎn)品的研究尋找突破口等。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文所述的基于列控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)研究方案能夠提升工程數(shù)據(jù)實(shí)施效率，提升數(shù)據(jù)配置的自動(dòng)化水平，提高公司信號(hào)產(chǎn)品可持續(xù)集成的能力，并且在可預(yù)見的未來(lái)，發(fā)揮在大數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)挖掘方面更大的優(yōu)勢(shì)，促進(jìn)城市軌道交通信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)格局優(yōu)化。