王程
摘要:聯(lián)鎖表是車站信號設備之間聯(lián)鎖關系的說明,在保證車站列車運行安全中發(fā)揮著重要作用。本設計采用圖元的方式,利用現(xiàn)代計算機技術,先繪制出車站平面布置圖。利用站場設備靜態(tài)數(shù)據(jù)構建出站場型數(shù)據(jù)結構信息。采用深度優(yōu)先搜索策略和聯(lián)鎖邏輯知識庫,對站場設備圖元進行遍歷,得到車站聯(lián)鎖表。該軟件在實際工程設計中有良好的應用。
關鍵詞:聯(lián)鎖表;圖元;站場型數(shù)據(jù)結構;深度優(yōu)先搜索策略;知識庫
1引言
聯(lián)鎖表是記錄列車進路的圖表,其重要性不言而喻,目前聯(lián)鎖表的設計主要還是依靠人工編制審核,在新建車站或者車站站型改變后,聯(lián)鎖表的編制和審核過程復雜,效率低下[1]。因此,開發(fā)研究一套高可靠性,高安全性的聯(lián)鎖圖表自動生成軟件非常有必要。本設計通過圖元的方式拼接構建出站場圖,根據(jù)站場拓撲圖生成站場型數(shù)據(jù)結構信息,然后利用深度優(yōu)先搜索策略和預先建立好的知識庫生成聯(lián)鎖圖表。
2系統(tǒng)框架
系統(tǒng)框架分為人機交互層,業(yè)務邏輯層,數(shù)據(jù)存儲層三部分。其中人機交互層主要利用設備圖元繪制站場平面圖,同時設置設備圖元屬性和確定聯(lián)鎖設備圖元的鄰接關系。業(yè)務邏輯層用來根據(jù)鄰接關系進行進路搜索,從而實現(xiàn)聯(lián)鎖表的自動生成。數(shù)據(jù)存儲層用以存儲站場設備信息,圖元鄰接關系信息,以及生成的聯(lián)鎖表信息。系統(tǒng)框架如圖1所示。
站場設備圖元包括四大類:軌道區(qū)段圖元,道岔圖元,信號機圖元和絕緣節(jié)圖元。系統(tǒng)的工作流程為:在站場圖繪制界面通過圖元貼圖拼接的方式,描述出站場平面布置圖。對設備圖元屬性進行設置,為聯(lián)鎖表生成提供車站站場靜態(tài)數(shù)據(jù)信息。根據(jù)車站設備的實際連接關系,確定圖元的鄰接關系。最后利用深度優(yōu)先搜索策略和預先建立好的知識庫來進行進路搜索,生成聯(lián)鎖圖表。工作流程如圖2所示。
3 站場型數(shù)據(jù)結構
將車站站場設備抽象成圖的形式,其中站場設備圖元作為頂點,站場設備之間的連接關系作為圖中的邊[2]。車站站場靜態(tài)數(shù)據(jù)采用站場型數(shù)據(jù)結構存儲。對于每個站場設備數(shù)據(jù)頂點而言,站場型數(shù)據(jù)結構有兩部分組成:表示設備節(jié)點屬性的數(shù)據(jù)域和表示設備節(jié)點鄰接關系的指針域[3]。對于軌道區(qū)段圖元,信號機圖元和絕緣節(jié)圖元,其鄰接關系僅包括前節(jié)點,后節(jié)點。對道岔圖元而言,其設備鄰接關系還包括渡線節(jié)點(彎股節(jié)點)。
4算法流程
4.1? 深度優(yōu)先搜索策略
本設計采用的進路搜索算法引入深度優(yōu)先搜索策略[4],分咽喉進行進路搜索。以下行咽喉列車接車進路為例說明進路搜索過程:判斷當前設備節(jié)點是否被遍歷,若沒有,在遍歷到信號機節(jié)點時,判斷當前信號機節(jié)點是否可以作為列車始端按鈕(在信號機設備圖元屬性中已設置)。若為列車始端按鈕,則根據(jù)深度優(yōu)先策略向后進行進路搜索,直至搜索到列車終端按鈕,將進路搜索過程中遇到的所有節(jié)點保存在進路數(shù)組中。搜索過程中如若遇到道岔開口方向為右上或者右下方向的,將該道岔節(jié)點保存在道岔數(shù)組中。待當前進路搜索完畢,回溯到道岔數(shù)組中存放的道岔節(jié)點的彎股節(jié)點上,搜索下一條進路。道岔數(shù)組中道岔節(jié)點全部回溯完畢后,即表示以該信號機為始端按鈕的所有接車進路被搜索完畢。待所有設備節(jié)點被遍歷,下行咽喉所有接車進路被搜索出來。算法流程如圖3所示。
4.2 知識庫
在進路中所有設備節(jié)點被搜索出來后,要根據(jù)聯(lián)鎖邏輯建立相應的知識庫[5],對進路信息進行分析拆解,然后生成聯(lián)鎖圖表。對其中的防護道岔信息、帶動道岔信息、敵對信號信息和侵限絕緣信息的獲取下面進行分類說明:
4.2.1????? 防護道岔、帶動道岔
防護道岔是出于安全方面的考慮,在排列本條進路時,把不在選排進路上的道岔防護到規(guī)定位置并予以鎖閉,以確保本條進路的安全。帶動道岔是為了滿足平行作業(yè)的需要,在排列進路時,需要將不在選排進路上的道岔帶動到規(guī)定位置并予以鎖閉[6]。
本設計中,在設置道岔設備圖元屬性時,可分別對防護道岔和帶動道岔進行設置,該屬性節(jié)點中包含了兩個信息:道岔所處位置信息,防護道岔或者帶動道岔的名稱。在對搜索出的進路節(jié)點分析時,對防護道岔和帶動道岔信息進行處理,如有防護道岔或者帶動道岔信息,判定其中當前道岔所處位置,若與存儲的防護道岔或帶動道岔信息一致時,將防護道岔信
息或帶動道岔信息寫入聯(lián)鎖表的當前進路的道岔一欄。
4.2.2????? 敵對信號
敵對信號是指與本進路構成敵對進路的始端信號機,其判定分列車進路敵對信號和調(diào)車進路敵對信號兩種情況說明:
1) 列車敵對信號
列車進路搜索過程中,搜索到的調(diào)車信號機除了作為變通按鈕的調(diào)車信號機外全部為敵對信號;在一個咽喉分區(qū)內(nèi),兩條對向重合的列車進路視為敵對進路,作為敵對進路的始端信號機為敵對信號。
2) 調(diào)車敵對信號
調(diào)車進路搜索過程中,除始終端調(diào)車信號機外,搜索到的調(diào)車信號機全部為敵對信號。若調(diào)車進路始端和終端信號機方向不一致,那么該調(diào)車終端信號機即為該調(diào)車進路的敵對信號。在同一個咽喉分區(qū)內(nèi),不論是對向或者順向有重合部分的列車進路和調(diào)車進路被視為敵對進路。因此,調(diào)車進路存在有條件的敵對進路。如果列車進路中包含了此調(diào)車進路,那個該列車進路的始端信號機為該調(diào)車進路的敵對信號。但是此始端信號機可能存在其他的列車進路不與此調(diào)車進路存在重合部分,故此敵對信號仍需二次判定是否為有條件敵對信號。
4.2.3 侵限絕緣
侵限絕緣是指絕緣節(jié)的設置位置距離道岔警沖標不足3.5米[7]。在絕緣節(jié)圖元中添加相應的侵限限絕緣區(qū)段信息,在相關的信號機圖元或者道岔和軌道區(qū)段圖元中關聯(lián)侵限絕緣圖元信息。在分解進路信息時,取出相應的侵限絕緣區(qū)段信息放在軌道區(qū)段欄中。
5結束語
本設計在進路搜索完畢后生成聯(lián)鎖表存放在Excel文件中,極大地方便了工程設計人員的編制審核聯(lián)鎖表。但聯(lián)鎖表生成過程中存在的特殊問題,需要根據(jù)具體的站場設計,信號設備之間的連接布置情況具體處理。
參考文獻:
[1].彭麗維,基于圖元模型的聯(lián)鎖表自動生成軟件實現(xiàn),2019,西南交通大學.第74頁.
[2].肖蒙,寧海安與趙志榮,基于有向圖的進路搜索算法研究與設計.自動化與儀器儀表,2012(06):第69-70+73頁.
[3].楊美娜與楊揚,基于二叉樹結構高速鐵路聯(lián)鎖系統(tǒng)設計與實現(xiàn).鐵路計算機應用,2017.26(04):第20-24頁.
[4].胡媛與魏宗壽,采用DFS策略的進路搜索算法研究.鐵路計算機應用,2007(09):第4-6頁.
[5].白亞玲,微機聯(lián)鎖系統(tǒng)站場平面圖CAD的研究與開發(fā),2008,西南交通大學.
[6].林炳龍,聯(lián)鎖表的帶動道岔、防護道岔設計方法.鐵路通信信號工程技術,2020.17(02):第56-60頁.
[7].張帥,鐵路車站信號聯(lián)鎖圖表的智能化生成方法研究與實現(xiàn),2012,北京交通大學.第87頁.