饒 皓

（上海富欣智能交通控制有限公司，上海 201203）

軌道交通信號(hào)系統(tǒng)是對(duì)軌道交通信號(hào)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和行車作業(yè)指揮的安全系統(tǒng)[1]。站場(chǎng)平面圖描述了站場(chǎng)中信號(hào)機(jī)、道岔、區(qū)段等設(shè)備之間的聯(lián)鎖關(guān)系[2]和拓?fù)湫畔?，是軌道交通信?hào)系統(tǒng)能夠運(yùn)行的關(guān)鍵信息。因此在地鐵線路設(shè)計(jì)中，需要對(duì)站場(chǎng)圖進(jìn)行精確細(xì)致地刻畫，要求方便編輯且能夠通過(guò)站場(chǎng)圖界面方式對(duì)軌道線路上所有信號(hào)設(shè)備的工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)顯示和診斷維護(hù)，以保證整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。針對(duì)這種情況，國(guó)內(nèi)外對(duì)平面站場(chǎng)圖繪制都做了大量研究，并取得了一定的成果，目前，主要是利用ObjectArx、VBA、VLisp對(duì)AutoCAD進(jìn)行二次開發(fā)，來(lái)簡(jiǎn)化復(fù)雜的繪制過(guò)程，但是，這個(gè)開發(fā)過(guò)程非常復(fù)雜和極為繁瑣，并且，對(duì)VC++編程語(yǔ)言能力要求頗高。

本文提出了一種基于Visio二次開發(fā)的人機(jī)交互繪圖界面和基于Windows 用戶界面框架（WPF）的自動(dòng)繪圖界面，充分借鑒Visio形狀，利用 Visio程序創(chuàng)建圖形、分析圖形，使用簡(jiǎn)單易學(xué)的高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行編程。本文站場(chǎng)圖設(shè)計(jì)依托Visio繪圖軟件，可加載不同的站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)[3-4]，并顯示對(duì)應(yīng)站場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)和控制信息，設(shè)備動(dòng)態(tài)信息的變化通過(guò)所對(duì)應(yīng)站場(chǎng)圖的圖形顏色和形態(tài)變化來(lái)體現(xiàn)。該軟件基于面向?qū)ο笏枷隱5-6]，通過(guò)Visio模具來(lái)設(shè)計(jì)信號(hào)設(shè)備圖形，并與軌道交通信號(hào)系統(tǒng)數(shù)據(jù)融合一體，使用XML文件存儲(chǔ)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)[7-8]，易于擴(kuò)充，且能夠確保滿足站場(chǎng)平面圖的站場(chǎng)數(shù)據(jù)完整性、一致性和編輯方便性等方面的要求。

1 站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)分析

按照站場(chǎng)圖狀態(tài)顯示，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分為2部分：

（1）靜態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是Visio模具[9]，主要用于靜態(tài)站場(chǎng)圖的繪制和顯示[10]，人機(jī)交互繪圖界面屬于靜態(tài)的視覺(jué)圖形；

（2）動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是XML格式，主要用于動(dòng)態(tài)站場(chǎng)圖的顯示[10]，自動(dòng)繪圖界面又可以提供可視化交互的功能。

前者基于.Net，利用VBA對(duì)Visio進(jìn)行二次開發(fā)，完成信號(hào)機(jī)、道岔、區(qū)段、站臺(tái)、屏蔽門、按鈕等模具制作，通過(guò)這些模具來(lái)完成整個(gè)站場(chǎng)圖繪制。后者通過(guò)信號(hào)模具組合而成的靜態(tài)站場(chǎng)圖與CBTC系統(tǒng)數(shù)據(jù)（比如聯(lián)鎖表），生成XML文件，該文件包含各類信號(hào)設(shè)備的圖形坐標(biāo)以及初始化數(shù)據(jù)，根據(jù)實(shí)時(shí)收到計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖發(fā)送的設(shè)備狀態(tài)，動(dòng)態(tài)地更新并顯示到站場(chǎng)圖中。

1.1 靜態(tài)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)

靜態(tài)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)主要用來(lái)繪制站場(chǎng)圖，主要包括如下內(nèi)容：

（1）站場(chǎng)圖總體信息，包含站場(chǎng)圖名稱、整個(gè)站場(chǎng)圖的設(shè)備總數(shù)、信號(hào)機(jī)和道岔等設(shè)備數(shù)量；

（2）信號(hào)機(jī)信息，包含信號(hào)機(jī)名稱，信號(hào)機(jī)坐標(biāo)，信號(hào)機(jī)類型，信號(hào)機(jī)輸入輸出點(diǎn)；

（3）道岔信息，包含道岔名稱，道岔坐標(biāo)，岔芯長(zhǎng)度，道岔輸入輸出點(diǎn)；

（4）區(qū)段信息，包含區(qū)段名稱，區(qū)段坐標(biāo)，計(jì)軸復(fù)位類型，區(qū)段輸入輸出點(diǎn)。

1.2 動(dòng)態(tài)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)

動(dòng)態(tài)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)主要由靜態(tài)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)與聯(lián)鎖表構(gòu)成，兩者設(shè)備一一對(duì)應(yīng)。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口方式與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖交互，在站場(chǎng)圖中動(dòng)態(tài)顯示信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈狀態(tài)、軌道區(qū)段占用、道岔定反位等信息，實(shí)時(shí)反饋當(dāng)前聯(lián)鎖所管轄的設(shè)備狀態(tài)。

本系統(tǒng)中采用了Visio模具和XML文件的格式來(lái)存儲(chǔ)站場(chǎng)圖信息。具有以下優(yōu)勢(shì)：

（1）Visio繪圖控件運(yùn)行在應(yīng)用程序的進(jìn)程內(nèi)，并且不要求運(yùn)行Visio應(yīng)用程序的單獨(dú)實(shí)例；

（2）Visio繪圖控件對(duì)每個(gè)實(shí)例顯示單個(gè)Visio文檔和單個(gè)窗口，可以通過(guò)將多個(gè)控件實(shí)例嵌入到應(yīng)用程序中來(lái)顯示多個(gè)文檔；

（3）Visio繪圖控件提供用于加載現(xiàn)有Visio文件的方法，并公開Window和Document事件，可以通過(guò)程序捕捉；

（4）Visio繪圖可自主化程度高，可以自主繪制模具的形狀。

2 站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)生成

2.1 靜態(tài)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)生成

根據(jù)所設(shè)計(jì)的生成站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)繪制出信號(hào)設(shè)備模具，模具的繪制是在Visio繪圖軟件二次開發(fā)上，按照實(shí)際的站場(chǎng)圖繪制所需要的基本設(shè)備摸具，并存儲(chǔ)在相應(yīng)Visio模具的對(duì)應(yīng)目錄中，可以方便利用基于Visio的二次開發(fā)進(jìn)行站場(chǎng)圖繪制。

軌旁設(shè)備模具如圖1所示。

圖1 軌旁設(shè)備模具

單開道岔的直線模式和非直線模式分別如圖2和圖3所示。

圖2 直線模式

圖3 非直線模式

具體制造步驟如下：

（1）在道岔的Shape Data模塊中添加屬性 “左開道岔1直線模式”，Type單元格選3（布爾型）；

（2）在左開道岔1的Controls模塊添加“反位直線控制點(diǎn)”和“反位非直線控制點(diǎn)”，同時(shí)修改X、Y、X Behavior、Y Behavior的值，結(jié)果如圖4所示。

（3）修改Geometry3和Geometry4中“NoShow”單元格的值，與道岔屬性“左開道岔1直線模式”相關(guān)聯(lián)，如圖5所示。

當(dāng)所有信號(hào)模具全部繪制后，利用C#語(yǔ)言進(jìn)行基于Visio繪圖軟件二次開發(fā)[5]，根據(jù)信號(hào)設(shè)備模具繪制靜態(tài)站場(chǎng)圖，如圖6所示。

圖4 控制點(diǎn)屬性圖

圖5 幾何圖形屬性圖

圖6 靜態(tài)站場(chǎng)圖

2.2 動(dòng)態(tài)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)生成

動(dòng)態(tài)站場(chǎng)圖的數(shù)據(jù)由保存的靜態(tài)站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和聯(lián)鎖表進(jìn)行校驗(yàn)生成，將繪制好的站場(chǎng)圖信息按照各類模具的XML文件格式進(jìn)行生成存儲(chǔ)。以信號(hào)機(jī)為例，其XML文件格式如下：

從XML的樹形結(jié)構(gòu)，可以清晰地得出信號(hào)機(jī)所需的信息，包括線路名、信號(hào)機(jī)的數(shù)量、信號(hào)機(jī)名稱，信號(hào)機(jī)顯示的坐標(biāo)，其它信號(hào)設(shè)備，如道岔、信號(hào)機(jī)、軌道區(qū)段等，都有各自XML文件保存。此XML結(jié)構(gòu)中設(shè)備是針對(duì)之前的站場(chǎng)圖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行命名的，方便閱讀、XML解析及后續(xù)的顯示。

3 動(dòng)態(tài)站場(chǎng)圖顯示

3.1 軟件處理流程

動(dòng)態(tài)站場(chǎng)圖顯示簡(jiǎn)要步驟如下：

（1）啟動(dòng)軟件，讀取信號(hào)設(shè)備XML配置文件；

（2）解析XML文件，根據(jù)坐標(biāo)繪制直線、矩形、橢圓、曲線等圖形；

（3）在畫布上組合上述圖形，完成站場(chǎng)圖繪制顯示；

（4）網(wǎng)絡(luò)接口獲取信號(hào)設(shè)備實(shí)時(shí)信息來(lái)更新站場(chǎng)圖顯示。

具體軟件處理流程如圖7所示。

圖7 軟件處理流程圖

3.2 實(shí)現(xiàn)效果

該軟件根據(jù)圖7設(shè)計(jì)流程編寫整個(gè)程序的框架，程序設(shè)計(jì)軟件采用WPF框架，使用C#編程語(yǔ)言。以實(shí)際的車輛段站場(chǎng)圖為例，實(shí)現(xiàn)效果如圖8所示。

圖8 動(dòng)態(tài)站場(chǎng)圖顯示

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)Visio進(jìn)行二次開發(fā)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)人機(jī)繪圖界面和自動(dòng)繪圖界面的站場(chǎng)圖繪制軟件，為整個(gè)信號(hào)系統(tǒng)維護(hù)診斷提供了直接的頁(yè)面顯示，輔助故障應(yīng)急處理，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備維護(hù)，反映設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量及線路站場(chǎng)運(yùn)行情況，更加直觀地反映當(dāng)前軌旁設(shè)備的狀態(tài)，在發(fā)現(xiàn)設(shè)備隱患、提高維護(hù)水平、保證行車安全方面發(fā)揮著重要作用，對(duì)于整個(gè)軌道交通信號(hào)系統(tǒng)正常運(yùn)行維護(hù)診斷極具意義。本文提出的Visio二次開發(fā)的方法也為軌道交通信號(hào)系統(tǒng)站場(chǎng)圖的繪制提供了另一種思路，該成果已實(shí)際應(yīng)用于浦東機(jī)場(chǎng)捷運(yùn)線。該軟件可以在信號(hào)模具易用性和編輯效率等方面進(jìn)一步完善，以獲得更好的應(yīng)用效果。