趙安安

（通號城市軌道交通技術(shù)有限公司，北京 100070）

1 概述

信號系統(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)品的設計研發(fā)到集成實施全過程均涉及到列控數(shù)據(jù)的加工處理。信號產(chǎn)品列控數(shù)據(jù)的輸入是設計平面圖，根據(jù)設計平面圖生成基本數(shù)據(jù)，再由各個產(chǎn)品部門對基本數(shù)據(jù)進行加工，生成適配各個子系統(tǒng)產(chǎn)品的列控數(shù)據(jù)。因此研究設計一套同時能夠生產(chǎn)多種產(chǎn)品的數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)，提高信號系統(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)：一是工程設計環(huán)節(jié)，二是產(chǎn)品數(shù)據(jù)配置環(huán)節(jié)。

工程設計是數(shù)據(jù)生產(chǎn)業(yè)務的第一環(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)務的第二環(huán)節(jié)，通過各個產(chǎn)品的數(shù)據(jù)關(guān)注點和業(yè)務處理的數(shù)據(jù)側(cè)重方向不同的特點，補充各產(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主要復用數(shù)據(jù)為軌旁設備的描述信息。車載產(chǎn)品包含列車自動運行（ATO）和列車自動防護（ATP），二者的數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程完全統(tǒng)一，數(shù)據(jù)完全復用。

數(shù)據(jù)三大來源ATP、ZC、計算機聯(lián)鎖（CI）之間的比例關(guān)系如圖1所示。

圖1 數(shù)據(jù)來源比例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)務層面包含設計部分和配置部分。設計部分主要生產(chǎn)工程設計原始數(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，生成工程設計的初始數(shù)據(jù)。一體化工具平臺以工程設計初始數(shù)據(jù)為基礎，生成各個產(chǎn)品的適配數(shù)據(jù)。

3 總體設計

系統(tǒng)總體采用BS架構(gòu)設計，集成各個產(chǎn)品的數(shù)據(jù)配置工具。

輔助設計繪圖模塊基于CAD二次開發(fā)，為設計繪圖用戶提供繪圖操作界面，同時集成了數(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[4]架構(gòu)搭建，包含用戶服務[5]、各產(chǎn)品規(guī)則服務、ATP數(shù)據(jù)配置工具服務、ZC數(shù)據(jù)配置工具服務、CI數(shù)據(jù)配置工具服務、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化業(yè)務邏輯服務等[6]。

數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化業(yè)務邏輯服務采用python開發(fā)，將輔助繪圖業(yè)務邏輯、各個產(chǎn)品的數(shù)據(jù)生成邏輯、數(shù)據(jù)配置文件導出邏輯都歸攏到一起管理。

系統(tǒng)設計的整體架構(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產(chǎn)品的數(shù)據(jù)范圍，基本圖元應包含跨產(chǎn)品的站臺、信號機、應答器、道岔、臨時限速、停車標、計軸、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)化擴展和修改。工程線路分期開通，數(shù)據(jù)配置分段推進，在原有的線路圖上進行可持續(xù)化繪制，確保工程實施穩(wěn)步推進。

數(shù)據(jù)圖形化支持數(shù)據(jù)審核，跨產(chǎn)品線交叉互審，通過數(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

列控數(shù)據(jù)經(jīng)過圖形化審核后，通過數(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)平面圖的需要進行抽象，包括軌道、站臺、車站設備，區(qū)間設備等。具體為站臺、信號機、應答器、道岔、臨時限速、停車標、計軸、分界、折返軌、轉(zhuǎn)換軌和公里標等基本數(shù)據(jù)。通過抽象出來的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，建立CAD圖塊和數(shù)據(jù)庫表格。

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，對不同的產(chǎn)品進行分庫，各產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫主要包含ZC產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、聯(lián)鎖產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、ATP產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，以及未來還包含ATE產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫、ATS產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫等。

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各產(chǎn)品進行定制處理，業(yè)務邏輯模塊讀取不同產(chǎn)品的配置文件進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，輸入到各產(chǎn)品的數(shù)據(jù)庫中。各產(chǎn)品數(shù)據(jù)模塊通過導出功能，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]。

輔助設計繪圖主要包含插入圖塊命令，可插入包含站臺、信號機、應答器、道岔、臨時限速、停車標、計軸、分界、折返軌、轉(zhuǎn)換軌和公里標的圖塊。

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

各個子產(chǎn)品讀取平面圖數(shù)據(jù)庫，按照產(chǎn)品的適配規(guī)則，進一步格式化生成產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

1）定義格式化模板，以信號機為例，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

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。因此數(shù)據(jù)配置系統(tǒng)以工程為單位進行數(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，確保工程實施能夠穩(wěn)步推進。

4 未來規(guī)劃

數(shù)據(jù)挖掘和數(shù)據(jù)分析是未來的方向，通過適當?shù)姆治龇椒ê凸ぞ撸瑢α锌財?shù)據(jù)進行現(xiàn)狀分析、原因分析、預測分析，形成數(shù)據(jù)追溯和數(shù)據(jù)拓撲關(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、潛伏的致命錯誤數(shù)據(jù)報警、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

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)實施效率，提升數(shù)據(jù)配置的自動化水平，提高公司信號產(chǎn)品可持續(xù)集成的能力，并且在可預見的未來，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，促進城市軌道交通信號系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)格局優(yōu)化。