楊 帆

(中國鐵路設計集團有限公司,天津 300251)

1 概述

列控數(shù)據(jù)是列控系統(tǒng)安全可靠運行的重要基礎(chǔ)，是保障列車安全運行的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。列控數(shù)據(jù)包括列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、列控工程數(shù)據(jù)及列控設備配置數(shù)據(jù)。其中，列控工程數(shù)據(jù)一般由設計院負責編制，鐵路局電務處、設備供應商等相關(guān)部門負責復核工作。列控工程數(shù)據(jù)根據(jù)列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)編制，是列控設備配置數(shù)據(jù)和工程數(shù)據(jù)參數(shù)化依據(jù)[1-2]。

就目前情況而言，列控工程數(shù)據(jù)的計算機輔助設計軟件仍有諸多不足，具體表現(xiàn)如下。

(1)輸入格式不統(tǒng)一

《列控數(shù)據(jù)管理暫行辦法》實行之前，列控工程數(shù)據(jù)的編制以CAD圖紙、多專業(yè)提供的設計資料及運營里程批復等文件作為數(shù)據(jù)輸入[3]，數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一且采集困難。早期的工具軟件雖然實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動編制，但基礎(chǔ)數(shù)據(jù)準備過程較長，準備過程易出現(xiàn)錯誤；同時由于資料來源于早期設計，現(xiàn)場定測完成后，經(jīng)常還需要人工修改數(shù)據(jù)?！读锌財?shù)據(jù)管理暫行辦法》的印發(fā)，規(guī)范了列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的格式與工程數(shù)據(jù)編制的流程。

(2)數(shù)據(jù)修改、校核效率較低

目前工具軟件以列控工程數(shù)據(jù)編制自動生成完畢為最終需求，數(shù)據(jù)的修改、校核(這里的校核主要指數(shù)據(jù)合理性與一致性)不在需求考慮范圍內(nèi)，而依托設計者人工修改、校核數(shù)據(jù)容易出現(xiàn)修改錯誤、校核遺漏等情況。

(3)人工化的數(shù)據(jù)管理模式

數(shù)據(jù)基于本地存儲的模式極大地依賴管理者的工作水平，特別是對于既有線工程數(shù)據(jù)表的管理，多人協(xié)作下，其版本號、更新記錄往往難以統(tǒng)一，特別是對改造設計造成極大不便。

(4)圖紙設計與數(shù)據(jù)隔離

當前的運營里程平面圖及碼序表輔助設計工具與列控工程數(shù)據(jù)編制工具相互獨立，分別以自定義格式數(shù)據(jù)作為輸入，且數(shù)據(jù)以人工采集為主，因此經(jīng)常出現(xiàn)圖紙與數(shù)據(jù)無法完全對應的情況，降低了設計質(zhì)量。以列控工程數(shù)據(jù)表作為輔助設計工具的輸入，輔以少量的人工采集數(shù)據(jù)(如信號樓運營里程表等)生成運營里程平面圖及碼序表的方式可解決上述問題。

基于上述原因，亟需開發(fā)一種設計管理平臺實現(xiàn)相關(guān)工作的高效集成化。列控工程數(shù)據(jù)綜合管理平臺不僅完成列控工程數(shù)據(jù)的編制、校核及修改工作，而且實現(xiàn)了利用已完成工程數(shù)據(jù)自動生成后續(xù)圖紙的功能。平臺以綜合管理與集成設計為目標，進行系統(tǒng)的總體規(guī)劃與實施，發(fā)揮計算機輔助設計的優(yōu)勢，高效準確地完成信號專業(yè)的相應設計業(yè)務。

2 平臺的設計與實現(xiàn)

2.1 平臺的總體結(jié)構(gòu)

結(jié)合設計院的工作特點，列控工程數(shù)據(jù)管理平臺按照C/S(服務器/客戶端)結(jié)構(gòu)架設[4-5]，在該結(jié)構(gòu)下，任何安裝有客戶端的人員均可實現(xiàn)對列控工程數(shù)據(jù)的管理，服務器對不同客戶端設置不同權(quán)限，保留舊版本及修改過程，最終實現(xiàn)列控工程數(shù)據(jù)表的透明化、專業(yè)化管理。C/S結(jié)構(gòu)利用工作局域網(wǎng)實現(xiàn)，以設計院信號專業(yè)所室為單位設置一臺服務器，設計人員安裝客戶端，將工程數(shù)據(jù)表存儲在服務器，其他功能需求由客戶端完成。

平臺開發(fā)環(huán)境采用Microsoft Visual Studio 2010+AutoCAD2008+VSTO組合的開發(fā)環(huán)境[6-8]，平臺體系總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 列控工程數(shù)據(jù)綜合管理平臺體系總體架構(gòu)

各模塊完成如下功能需求。

(1)數(shù)據(jù)管理模塊：完成列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、聯(lián)鎖表等輸入量的采集；完成列控工程數(shù)據(jù)的更新；完成列控工程數(shù)據(jù)的權(quán)限管理、下載、更新與記錄。

(2)數(shù)據(jù)編制模塊：通過數(shù)據(jù)管理模塊下載的輸入數(shù)據(jù)、表單選擇項自動完成列控工程數(shù)據(jù)表的編制。

(3)數(shù)據(jù)校核模塊：校核數(shù)據(jù)管理模塊下載的列控工程數(shù)據(jù)表，包括本表邏輯性自查與多表邏輯性互查。

(4)數(shù)據(jù)修改模塊：通過表單輸入單個數(shù)據(jù)修改信息，除完成直接相關(guān)聯(lián)表數(shù)據(jù)修改外，自動完成其他相關(guān)聯(lián)表的數(shù)據(jù)修改，并由數(shù)據(jù)管理模塊更新列控工程數(shù)據(jù)表，生成更新記錄。例如，若移動某區(qū)間信號點，則應修改應答器位置表中對應的應答器里程；若移動某站內(nèi)信號點，除了完成應答器位置表中對應的應答器里程的修改外，還應修改所在車站的進路信息表相關(guān)信息。

(5)碼序表生成模塊：通過數(shù)據(jù)管理模塊下載的列控工程數(shù)據(jù)表、表單選擇項自動生成全部或部分碼序表的圖紙。

(6)運營里程平面圖生成模塊：通過數(shù)據(jù)管理模塊下載的列控工程數(shù)據(jù)表、表單選擇項自動生成全線運營里程平面圖。

2.2 面向?qū)ο蟮牧锌鼗A(chǔ)數(shù)據(jù)建模

平臺的各個功能模塊通過列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的模型實現(xiàn)相互連接，建模以點元素模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，線模型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為輔助[9-10]，列控工程數(shù)據(jù)表的逐行信息可對應一個點元素對象或線元素對象。平臺以列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，數(shù)據(jù)流分析如圖2所示。點元素模型應包含名稱、里程等父屬性及計算插入坐標點、繪圖的父方法，其子元素根據(jù)自身特點定義子屬性、子方法以及對父方法的重寫。整個列控工程數(shù)據(jù)表、碼序表及運營里程平面圖的生成，則是對按照里程順序排列的對象屬性提取、重構(gòu)及方法執(zhí)行。列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)對象類圖建模如圖3所示。

2.3 應答器布置

由于列控基礎(chǔ)數(shù)據(jù)中不包含應答器信息，因此平臺在數(shù)據(jù)編制模塊中，根據(jù)應答器布置規(guī)范[11-13]自動布置全線應答器，生成應答器位置表，減少人工數(shù)據(jù)采集過程，而生成的應答器位置表應與設計圖紙的對照，可以作為設計圖紙中應答器布置方案的校核依據(jù)。全線的應答器布置按照兩個步驟進行。

圖2 平臺數(shù)據(jù)流分析

圖3 主要對象類圖建模

首先布置與信號點僅構(gòu)成簡單關(guān)聯(lián)的應答器組，這些應答器組對象與信號點對象僅存在簡單的距離屬性關(guān)系，可由單個信號點對象驅(qū)動生成關(guān)聯(lián)應答器對象。如表1所示。

表1 部分應答器組對象與相關(guān)信號點對象之間的簡單關(guān)聯(lián)規(guī)則

接下來，其他應答器組的布置應由多個信號點對象或已經(jīng)生成的應答器對象按照線路排序后，采用不同算法完成布置。算法統(tǒng)一表現(xiàn)為試算與驗證。這些應答器組包括區(qū)間定位(DW)、反向區(qū)間(FQ)、等級轉(zhuǎn)換(ZX/FZX)、RBC切換(ZX-R/FZX-R)、預告(YG/FYG)、大號碼道岔(DD)應答器組。例如，圖4為兩組區(qū)間應答器組之間的區(qū)間定位應答器組布置流程。

2.4 數(shù)據(jù)協(xié)同管理與共享

平臺建立了“用戶/角色/權(quán)限”模型，通過網(wǎng)絡安全技術(shù)，在服務器端除了存儲工作數(shù)據(jù)外，還記錄了用戶軟件口令及用戶權(quán)限劃分[14-15]。用戶在各自權(quán)限內(nèi)共同完成列控工程數(shù)據(jù)項目，用戶群體根據(jù)設計院當前職責分工劃分為所室負責人、專業(yè)負責人、設計復核人員、其他人員四類生產(chǎn)人員，按圖5數(shù)據(jù)管理模塊用例圖設置用戶角色、管理職責與操作權(quán)限，共同完成列控工程數(shù)據(jù)表編制及其他相關(guān)工作。

圖4 區(qū)間定位應答器組布置流程

圖5 數(shù)據(jù)管理模塊用戶用例

3 結(jié)語

平臺采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)方法，實現(xiàn)了列控工程數(shù)據(jù)表的高效、準確編制，并且同步完成了其他相關(guān)圖紙的設計，擺脫了傳統(tǒng)的一份標準格式資料完成一類設計的生產(chǎn)模式，提高了生產(chǎn)效率。平臺自使用以來，同期在石濟客專、長白鐵路、京沈客專等項目設計中得到應用，設計效率、質(zhì)量都有極大提升。

[1] 中國鐵路總公司.鐵總運[2014]246號 列控數(shù)據(jù)管理暫行辦法[S].北京:中國鐵路總公司，2014.

[2] 中國鐵路總公司.鐵總運[2016]222號 列控系統(tǒng)相關(guān)規(guī)范補充規(guī)定[S].北京:中國鐵路總公司,2016.

[3] 鐵道第三勘察設計院集團有限公司電化電信處.普速、高速鐵路四電各專業(yè)設計復核要點:第四分冊·信號[Z].天津:鐵道第三勘察設計院集團有限公司電化電信處，2017.

[4] DINO ESPRESSO.Microsoft.NET企業(yè)應用架構(gòu)設計[M].陳黎夫，譯.北京:人民郵電出版社，2010.

[5] 高波.公路隧道控制中心集成軟件平臺設計及應用[J].鐵道標準設計，2012(3):84-87.

[6] Randolph.N.Visual Studio 2010高級編程[M].任鴻，普杰，高宇輝，等，譯.北京:清華大學出版社，2011.

[7] 李冠億.深入淺出AutoCAD.NET二次開發(fā)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[8] Kathleen M， Paul.S.VSTO開發(fā)者指南[M].李永倫 譯.北京:機械工業(yè)出版社，2009.

[9] Hutchison D， Kanade T， Kittler J， et al. The Common Component Modeling Example[M]. Springer Berlin Heidelberg， 2008.

[10] Hassan Gomaa.軟件建模與設計:UML、用例、模式和軟件體系結(jié)構(gòu)[M].彭鑫，吳毅堅，趙文耘，譯.北京：機械工業(yè)出版社，2014.

[11] 鐵道部運輸局.科技運[2010]21號 CTCS-3級列控系統(tǒng)應答器應用原則(V2.0)[S].北京:鐵道部運輸局，2010.

[12] 鐵道部運輸局.科技運[2010]136號 CTCS-2級列控系統(tǒng)應答器應用原則(V2.0)[S].北京:鐵道部運輸局，2010.

[13] 國家鐵路局.TB10621—2014 高速鐵路設計規(guī)范[S].北京:中國鐵道出版社，2015.

[14] Thomas C， Carolyn B著.數(shù)據(jù)庫系統(tǒng):設計、實現(xiàn)與管理[M].6版.寧洪，賈麗麗，張元昭，譯.北京:機械工業(yè)出版社，2016.

[15] 曹小明.接觸網(wǎng)設計平臺及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)[J].鐵道標準設計，2016，60(10)：113-117.