基于列車運(yùn)行圖技術(shù)資料的LKJ數(shù)據(jù)編制技術(shù)及應(yīng)用研究

雷麗萍，楊少彬，朱成建，鄧 勇

（湖南中車時(shí)代通信信號(hào)有限公司，湖南 長沙 410005）

0 引言

列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置（LKJ）是我國鐵路部門經(jīng)過多年研究不斷發(fā)展和完善的一種非常重要的安全保障設(shè)備，其能夠有效避免列車在運(yùn)行過程中出現(xiàn)嚴(yán)重的安全事故，同時(shí)也可協(xié)助乘務(wù)員顯著提升操縱水平［1］。線路基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)是LKJ系統(tǒng)運(yùn)行的要素之一［2］。隨著鐵路的發(fā)展，鐵路線路舊線改造、新線開通、機(jī)車長交路運(yùn)用等需求導(dǎo)致LKJ數(shù)據(jù)日益增多，致使數(shù)據(jù)的編制難度越來越大，任務(wù)越來越重。目前各路局基本采用參照運(yùn)行圖技術(shù)資料［3］，用手工錄入的方式編制LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)。該種方式存在工作量大、過度依賴數(shù)據(jù)編制人員個(gè)人能力的缺點(diǎn)。本文研究基于運(yùn)行圖技術(shù)資料的LKJ數(shù)據(jù)編制技術(shù)，開發(fā)了一套LKJ數(shù)據(jù)編制系統(tǒng)，其可提高數(shù)據(jù)編制的自動(dòng)化水平，具有極其重要的意義。

1 系統(tǒng)技術(shù)分析

LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件編制主要依據(jù)列車運(yùn)行圖技術(shù)資料中的LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)［3］。本系統(tǒng)采用Excel智能化、規(guī)范化識(shí)別技術(shù)，識(shí)別和提取有效信息；采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，將自動(dòng)導(dǎo)入的運(yùn)行圖技術(shù)資料進(jìn)行存儲(chǔ)，以方便數(shù)據(jù)查詢及篩選。為將LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)內(nèi)容快速轉(zhuǎn)換為LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件，減少數(shù)據(jù)編制工作量，首先需要將運(yùn)行圖技術(shù)資料轉(zhuǎn)換為工程數(shù)據(jù)，再將工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換流程如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)流圖Fig.1 Diagram of data flow

LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編制須符合《LKJ數(shù)據(jù)文件編制規(guī)范（2015）版》要求。該技術(shù)規(guī)范將LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)按照鐵路專業(yè)劃分為工務(wù)、電務(wù)、機(jī)務(wù)、運(yùn)輸、供電和信息6大類［4］，采用36張表進(jìn)行描述，如表1所示，并對(duì)各表格式進(jìn)行了規(guī)范和統(tǒng)一，為軟件自動(dòng)導(dǎo)入運(yùn)行圖技術(shù)資料奠定了基礎(chǔ)。LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)交路方式進(jìn)行組織［5-6］，以支線轉(zhuǎn)移和交路轉(zhuǎn)移方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交路間跳轉(zhuǎn)?；谶\(yùn)行圖技術(shù)資料的LKJ數(shù)據(jù)編制，通過采用自動(dòng)轉(zhuǎn)換以及人工編制相結(jié)合的方式可以實(shí)現(xiàn)LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件的編制。正線及站內(nèi)股道數(shù)據(jù)以自動(dòng)轉(zhuǎn)換為主，線路交叉地點(diǎn)、復(fù)雜樞紐以及數(shù)據(jù)交路跳轉(zhuǎn)以人工編制為主。本文重點(diǎn)描述工務(wù)類及電務(wù)類LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)的自動(dòng)生成。

表1 LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表Tab.1 Basic data of LKJ

（1）LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)以信號(hào)機(jī)作為分區(qū)［7］，信號(hào)機(jī)的里程、長度作為數(shù)據(jù)制作的重要信息，能否準(zhǔn)確生成信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)成為LKJ數(shù)據(jù)自動(dòng)編制的關(guān)鍵。根據(jù)《LKJ數(shù)據(jù)文件編制規(guī)范（2015）版》要求，“LKJ數(shù)-14信號(hào)機(jī)和軌道電路分布表”主要描述信號(hào)機(jī)信息，路局通常按線路進(jìn)行描述，即站內(nèi)信號(hào)機(jī)和正線信號(hào)機(jī)融合描述，增加了數(shù)據(jù)自動(dòng)編制的難度。為了更好地實(shí)現(xiàn)從工程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)，本系統(tǒng)導(dǎo)入“LKJ數(shù)-14信號(hào)機(jī)和軌道電路分布表”時(shí)，自動(dòng)按規(guī)則識(shí)別并拆分為正線信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)表以及站內(nèi)信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)表，同時(shí)將正線信號(hào)機(jī)和站內(nèi)信號(hào)機(jī)分開存儲(chǔ)。在LKJ數(shù)據(jù)自動(dòng)生成時(shí)，以正線信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)表確定信號(hào)機(jī)編號(hào)、分區(qū)長度、里程以及車站號(hào)，通過站內(nèi)信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)表確定車站股道以及股道長度［8］，從而構(gòu)建線路數(shù)據(jù)框架。

（2）LKJ數(shù)據(jù)的限速由線路限速、區(qū)段限速和道岔限速組成。3種限速的編制依據(jù)為LKJ數(shù)-5線路允許速度表，即LKJ數(shù)-5線路允許速度表對(duì)3種限速進(jìn)行了描述且方式不統(tǒng)一，計(jì)算機(jī)識(shí)別難度大。根據(jù)限速描述特點(diǎn)，導(dǎo)入LKJ數(shù)-5線路允許速度表時(shí)，會(huì)自動(dòng)將其拆分為線路允許速度表、車站道岔限速表和車站股道限速表3張表。其中，線路允許速度表描述線路限速以及區(qū)段限速，車站道岔限速表以及車站股道限速表描述道岔限速。根據(jù)信號(hào)機(jī)分區(qū)里程信息，從線路允許速度表中查找滿足條件的線路限速以及區(qū)段限速。從車站股道限速表中獲取相應(yīng)股道的股道限速。

（3）針對(duì)LKJ數(shù)-11線路里程斷鏈明細(xì)表，按照斷鏈制作管理辦法，在確定信號(hào)機(jī)分區(qū)后，根據(jù)里程信息可準(zhǔn)確識(shí)別出斷鏈信息所屬分區(qū)，并自動(dòng)生成斷鏈信息。

（4）針對(duì)LKJ數(shù)-6坡道表、LKJ數(shù)-7曲線表、LKJ數(shù)-8橋梁表、LKJ數(shù)-9隧道表、LKJ數(shù)-10道口表和LKJ數(shù)-13 I級(jí)防洪地點(diǎn)表，根據(jù)信號(hào)機(jī)分區(qū)起止里程，查找滿足條件的數(shù)據(jù)，并自動(dòng)生成LKJ數(shù)據(jù)，自動(dòng)計(jì)算越過距離以及長度。

2 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

本LKJ數(shù)據(jù)編制系統(tǒng)采用C/S架構(gòu)，主要包括接口層、業(yè)務(wù)層、數(shù)據(jù)訪問及服務(wù)層，如圖2所示。對(duì)未保存的客戶端數(shù)據(jù)采取內(nèi)存方式存儲(chǔ)，支持用戶以文件方式暫存到本地，并將保存到服務(wù)端的數(shù)據(jù)采取數(shù)據(jù)庫方式進(jìn)行存儲(chǔ)。建立工程數(shù)據(jù)庫以及LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)庫，其中工程數(shù)據(jù)庫存儲(chǔ)自動(dòng)導(dǎo)入的運(yùn)行圖技術(shù)資料，LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)庫主要存儲(chǔ)編制的LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)。按照不同版本對(duì)工程數(shù)據(jù)和LKJ源數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，并建立工程數(shù)據(jù)庫以及LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)庫的版本關(guān)聯(lián)關(guān)系。

圖2 LKJ數(shù)據(jù)編制系統(tǒng)架構(gòu)Fig.2 Architecture of the LKJ data preparation system

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)主要包括運(yùn)行圖資料導(dǎo)入、工程數(shù)據(jù)管理、LKJ數(shù)據(jù)編制及LKJ數(shù)據(jù)更新功能。

3.1 運(yùn)行圖資料導(dǎo)入設(shè)計(jì)

系統(tǒng)導(dǎo)入“LKJ數(shù)-14信號(hào)機(jī)和軌道電路分布表”時(shí)，按照正線貫通信號(hào)機(jī)特點(diǎn)識(shí)別正線信號(hào)機(jī)，并將識(shí)別出的正線信號(hào)機(jī)進(jìn)行勾選；同時(shí)支持用戶二次干預(yù)，以提高復(fù)雜樞紐站場的正線信號(hào)機(jī)識(shí)別正確率。

系統(tǒng)導(dǎo)入LKJ數(shù)-5線路允許速度表時(shí)，根據(jù)其“地點(diǎn)”的描述內(nèi)容，采用正則表達(dá)式，提取并分析關(guān)鍵信息，判斷其限速類型，自動(dòng)將信息存入對(duì)應(yīng)的線路允許速度表、車站道岔限速表和車站股道限速表。

3.2 工程數(shù)據(jù)管理設(shè)計(jì)

運(yùn)行圖技術(shù)資料中的各類LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)表采取日常增量發(fā)布、年度匯總的方式，由鐵路局總工室公布，供LKJ專業(yè)機(jī)構(gòu)使用［4］。為了更好地管理及利用工程數(shù)據(jù)，采用版本管理方式，版本號(hào)可直接以電報(bào)號(hào)命名；同時(shí)，每張工程數(shù)據(jù)表增加一列電報(bào)號(hào)，用以描述每條記錄所屬電報(bào)號(hào)，從而建立電報(bào)與記錄的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

每一版本都包含完整的數(shù)據(jù)，可以某個(gè)版本作為基準(zhǔn)版本進(jìn)行新建，將基準(zhǔn)版本完整復(fù)制一份，作為本版數(shù)據(jù)，再更新本版電報(bào)資料公布的內(nèi)容，如圖3所示；也可新建空版本，從電報(bào)資料導(dǎo)入數(shù)據(jù)。

3.3 LKJ數(shù)據(jù)編制設(shè)計(jì)

從工程表中導(dǎo)入LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)，包括信號(hào)機(jī)、坡道、橋梁、隧道及限速等信息。系統(tǒng)根據(jù)“正線信號(hào)機(jī)”確定線路所含車站，并查找出相應(yīng)正線信號(hào)機(jī)，確定待導(dǎo)入數(shù)據(jù)分區(qū)；再根據(jù)信號(hào)機(jī)分區(qū)的起止里程、線路信息，從曲線、橋梁及隧道等表格的信息中獲取本分區(qū)數(shù)據(jù)。選擇某個(gè)交路集的位置，啟動(dòng)工程數(shù)據(jù)導(dǎo)入模塊，由用戶指定本次導(dǎo)入的線路范圍，主要包括線路號(hào)、線別及行別。根據(jù)線路范圍，先在信號(hào)機(jī)表中查找滿足此線路范圍的所有信號(hào)機(jī)，再由用戶指定本次要導(dǎo)入的信號(hào)機(jī)分區(qū)。確認(rèn)分區(qū)后，根據(jù)分區(qū)范圍，依次從坡道、曲線及橋梁等表中查找相應(yīng)數(shù)據(jù)并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將完成轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)插入已選定的交路集位置，從而完成LKJ基礎(chǔ)源數(shù)據(jù)的編制。數(shù)據(jù)導(dǎo)入流程如圖4所示。

圖4 數(shù)據(jù)導(dǎo)入流程Fig.4 Flow chart of data import

3.4 LKJ數(shù)據(jù)更新設(shè)計(jì)

LKJ數(shù)據(jù)更新主要是針對(duì)已有的LKJ數(shù)據(jù)，包括信號(hào)機(jī)、坡道、橋梁、隧道及限速等信息。為便于用戶直觀確認(rèn)數(shù)據(jù)更新的具體內(nèi)容，將原數(shù)據(jù)以及待更新數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)顯示，以不同顏色渲染差異數(shù)據(jù)。

選擇交路集的某段范圍，并指定本次要更新的數(shù)據(jù)類型。獲取信號(hào)機(jī)分區(qū)后，根據(jù)分區(qū)范圍，依次從坡道、曲線及橋梁等表中查找相應(yīng)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行轉(zhuǎn)換。將完成轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，與原有數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比差異顯示，并支持用戶更新數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)更新流程如圖5所示。

圖5 數(shù)據(jù)更新流程Fig.5 Flow chart of data update

4 LKJ數(shù)據(jù)編制試驗(yàn)情況

為驗(yàn)證基于列車運(yùn)行圖技術(shù)資料的LKJ數(shù)據(jù)編制技術(shù)的有效性，以張吉懷線路為例進(jìn)行測試。在LKJ基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源文件編制數(shù)據(jù)中，坡道、曲線、橋梁、隧道及道口等相關(guān)顯示數(shù)據(jù)占全部數(shù)據(jù)的50%，信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)（正線和側(cè)線）約占40%，其他數(shù)據(jù)約占10%［7］。通過試驗(yàn)結(jié)果可知，基于列車運(yùn)行圖技術(shù)資料的LKJ數(shù)據(jù)編制系統(tǒng)能夠完成顯示數(shù)據(jù)以及信號(hào)機(jī)數(shù)據(jù)的初步編制，有效降低了數(shù)據(jù)編制的工作強(qiáng)度。

5 結(jié)語

列車運(yùn)行圖技術(shù)資料是LKJ數(shù)據(jù)編制的重要依據(jù)，研究基于運(yùn)行圖技術(shù)資料的LKJ數(shù)據(jù)編制技術(shù)，對(duì)提高數(shù)據(jù)編制效率以及準(zhǔn)確率，降低LKJ數(shù)據(jù)編制的難度具有重要意義。為此，本文提出了基于運(yùn)行圖技術(shù)資料的LKJ數(shù)據(jù)編制技術(shù)方案，實(shí)現(xiàn)了信號(hào)機(jī)、車站、坡道、橋梁、隧道及限速等數(shù)據(jù)的自動(dòng)編制與同步更新，基于張吉懷線路進(jìn)行測試，結(jié)果顯示可完成近90%的數(shù)據(jù)制作，提升了數(shù)據(jù)制作的效率，緩解了LKJ數(shù)據(jù)制作的壓力。后續(xù)，還需加強(qiáng)對(duì)線路交叉地點(diǎn)、復(fù)雜樞紐及信號(hào)機(jī)等控制標(biāo)志相關(guān)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換研究，以減少人工干預(yù)，進(jìn)一步提升LKJ數(shù)據(jù)制作的自動(dòng)化程度。