基于VLisp开发车站信号计算机联锁辅助设计程序

邓伟龙

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

基于VLisp开发车站信号计算机联锁辅助设计程序

邓伟龙

(铁道第三勘察设计院集团有限公司，天津 300251)

针对目前完成计算机联锁图纸存在的困难，基于VLisp开发计算机辅助设计软件。分析该软件的系统结构，分析系统需要支持多种联锁制式、与电码化软件结合等难点，提供了有效的解决方案，同时提出了系统的改进方向。CBICAD的应用，大大方便了用户，提高了生产效率。

VLisp;计算机联锁;辅助设计;二次开发

1 研究背景

铁路信号联锁系统是行车安全的技术保障系统，就技术方面而言，铁路信号系统已经历了机械电锁器联锁、电气集中联锁等两个阶段［1］，随着计算机技术的迅速发展，尤其是对于可靠性技术和容错技术的深入研究，计算机联锁技术已日趋成熟，信号系统已全面进入计算机联锁阶段［2］。车站联锁图纸设计，为铁路信号设计的一项重要内容，目前联锁图纸的设计还是以联锁厂家提供版图，设计者手工整理、利用计算机拼图为主。但由于各联锁厂家提供的版图不一致，且与电码化图纸等结合困难，在AutoCAD里人工绘制不仅繁杂而且工作量巨大，设计人员劳动强度大，生产效率较低，而且错误率高。因此，研究一套基于计算机联锁的辅助设计软件(简称 CBICAD)是非常必要的［3－4］。

2 Visual LISP语言

AutoLISP是为二次开发AutoCAD而专门设计的编程语言，它起源于LISP语言，嵌入在AutoCAD的内部，是LISP语言和AutoCAD的有机结合产物。它既有LISP语言人工智能的特性，又具有AutoCAD强大的图形编辑功能，可实现对AutoCAD图形数据库的直接访问和修改。

Visual LISP简称VLisp，是为了加速AutoLISP程序开发而设计的软件工具，它完全兼容AutoLISP并提供了一个完整的集成开发环境(IDE)，包括编译器、调试器等工具，使编写、修改和调试程序更加容易［5］。

3 CBICAD系统架构及子系统划分

计算机联锁采用计算机软件来实现联锁关系，大大减少了6502电气集中联锁中网络图的设计图纸，工程设计中计算机联锁车站主要包含电路结线图和配线图两大部分。其中结线图包括原有的继电电路(如点灯电路、道岔控制电路、轨道电路、自动闭塞方向电路等)和计算机联锁的输入、输出接口电路(驱采电路)［6－7］;配线图包括各电路的组合内部配线图、室外分线盘配线图、接口架(驱采匣)配线图、组合侧面配线图等［8］。

根据计算机联锁图纸不同的类型，CBICAD系统分为轨道程序、点灯程序、道岔程序、自闭程序和侧面程序5个子系统，如图1所示。考虑到组合内部配线图与电路图的结合十分紧密，前4个子系统分别处理相应类型的继电电路图、驱采电路图和组合内部配线图，侧面程序处理分线盘配线图、接口架(驱采匣)配线图和组合侧面配线图。

图1 CBICAD系统架构

4 CBICAD主要难点及技术创新点

4.1 多联锁制式支持

若针对不同的联锁制式编制不同的软件、设定不同的图块和内部配线，对整个系统来说工作量将是巨大的，而且让使用者来掌握这一庞大的软件系统也相当不易。在实际应用中发现，各联锁厂家仅仅是在驱采电路上存在不同，其余继电电路是一致的，于是继电电路这部分的内部配线及电路图可以采用同样的配线及程序代码。

CBICAD系统创新地采用AutoCAD内部的图层控制来巧妙地解决不同联锁制式的问题。即针对与驱采电路的相关内部配线，不同联锁制式使用不同图层，根据用户选择的联锁制式开、关相应图层(同时设置关闭的图层为不打印)，从而达到各联锁厂家共用统一的内部配线，生成不同的驱采电路的目的。采用上述方法，可将各种联锁制式整合统一，整个系统仅需增加一个联锁制式判断的子程序，联锁制式选择界面如图2所示。

图2 联锁制式选择界面

4.2 信息表获取后再生成

计算机联锁的驱采信息表由联锁厂家提供，如何获取厂家提供的信息表并与驱采电路结合，同时又能将驱采电路中的端子反填回信息表中，这成为本系统要解决的首要问题。CBICAD系统采用读取信息表→转换为程序使用数据→生成驱采电路→整合驱采数据→生成接口架(驱采匣)配线图的方式，所有数据均经过程序流程化的处理，同时也避开了反填信息表这一难题。

4.3 轨道电路与电码化程序完美结合

25Hz轨道电路图中，若车站电码化为两线制，则电码化区段(含陪绑区段)的接收器与室外分线盘间的配线间断开，中间接入电码化隔离盒;若车站电码化为四线制，则电码化电路图中需要示意轨道电路接收器的相关端子及配线［9－10］。这些配线若完全由人工来完成，不仅工作量大，而且容易出错。CBICAD系统在与电码化程序结合的过程中，采用如下的接口方式:

两线制电码化，由电码化程序分配电码化区段的室外分线盘端子，输出电码化数据文件;轨道程序读取该数据文件，电码化区段不再分配室外分线盘端子，填写相应的隔离盒端子，如图3所示。

图3 轨道程序与电码化程序结合流程

四线制电码化，由轨道程序分配轨道电路的室外分线盘端子，输出轨道数据文件;电码化程序分配电码化电路的室外分线盘端子，读取轨道程序输出的数据文件，填写相应的轨道接收器端子及配线。

4.4 组合内部配线端子转为点对表

针对不同信号机、道岔、轨道组合有不同的组合内部配线，其侧面配线端子均不一致，而整个CBICAD系统需要将这些信息统一分析，以完成电路图中表格端子的填写和室外分线盘、接口架、侧面配线的处理。CBICAD系统充分利用了VLISP是表处理语言的特性［11］，将所有与侧面相关的组合内部配线数字化，建立起以点对为元素的表，并形成对应的数据库，然后使用“(defun get(a b/)(cdr(assoc a b)))”子函数来处理表中的点对，获取具体的端子信息。点对表的应用大幅提高了系统运行速度，也便于内部配线有变化时进行修改。图4为某组合第1位继电器的点对表。

图4 点对表示例

4.5 侧面配线统筹整合

室外分线盘配线、接口柜(驱采匣)配线、组合侧面配线，这些配线图和各个电路图均有接口，需要对各电路子程序统筹考虑。侧面配线子系统将各电路子系统生成的数据统一整合，筛选去掉格式错误和重复的配线后输出对应分线盘、驱采匣和侧面配线的数据，既提高了设计效率，又可兼容其他软件(如电码化软件等)生成的或手工编制的数据。该子系统中还开发了侧面配线同一端子配线三次及以上紫色提示并输出提示文件、侧面配线电源环线、对09端子和12端子侧面配线处理等实用程序。相对于6502CAD系统中的侧面配线程序［12］，侧面配线子系统在效率和准确性方面都有极大的提升。

4.6 读取外部数据，便于类型扩展

以信号机点灯电路为例，由于信号机种类繁多，而且需要支持不同联锁制式的驱采电路，一次性将所有类型的信号机及其对应的联锁制式无一遗漏的列举出来是不现实的，只能先列举出最常用的信号机，然后在使用过程中不断地添加。然而，若每添加一个类型的信号机就修改一次程序，这将会导致程序混乱无序，版本无法管理等问题。因此，本系统中采用了读取外部数据的方式来解决这一难题，成功地将问题放到了程序以外，同时便于信号机类型的扩展。程序仅需读取外部的数据文件，了解该信号机的点灯电路图、室外分线盘端子、驱采电路图及驱采端子等信息，然后按程序流程(图5)生成该信号机的点灯电路图、驱采电路图及相关配线数据。这样，在添加一个新的信号机类型时，只需要按照定义的规则添加相关的电路图和外部数据即可实现，不再需要对程序进行修改。

图5 点灯电路流程

4.7 采用VLisp编制，兼容AutoCAD各个版本

本系统完全采用 VLISP语言编制，如前所述，VLISP可直接操作AutoCAD底层命令，兼容AutoCAD的各个版本。

5 系统改进方向

5.1 增加菜单

目前，CBICAD系统虽然提供运行时的对话框，但没有提供菜单操作方式，整个系统20余个命令均需用户记忆或对照系统说明书来进行操作。若能为该系统建立AutoCAD标准的下拉菜单，将更便于用户的使用。

5.2 增加组合排列功能

采用CBICAD系统来完成计算机联锁图纸的设计，需要用户提前做好组合排列表并转换为程序能够识别的数据，而CBICAD系统在运行的过程中已经处理了包括整个车站的信号机、轨道电路、道岔型号、自闭(半自动)类型等所有信息，若能将这些信息整合，自动完成组合排列表，将大幅减少系统的数据输入。

6 结语

随着该系统的研究和应用，使计算机联锁的辅助设计上了一个新的台阶。由于系统采用了各子系统模块化的设计，系统易于扩展，便于其他类型信号机、道岔类型等的添加，甚至对于其他的计算机联锁制式也可以添加。该系统已初步在哈大客运专线、邯长、邯济等工程项目投入试用，极大地提高了生产效率和准确率，达到了预期的成效。

［1］王秉文．6502电气集中工程设计［M］．北京:中国铁道出版社，2005．

［2］铁道部．铁运函［2007］1124号 关于计算机联锁设备技术装备有关问题的通知［S］．北京:2007．

［3］铁道第三勘察设计院集团有限公司．车站信号冗余型计算机联锁辅助设计软件研制报告［R］．天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2013．

［4］铁道第三勘察设计院集团有限公司．计算机联锁计算机辅助设计程序使用手册V1.208［Z］．天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2013．

［5］李学志．Visual Lisp程序设计［M］．清华大学出版社，2006．

［6］铁道第三勘察设计院集团有限公司．信号机点灯电路图册［Z］．天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2000．

［7］铁道第三勘察设计院集团有限公司．道岔控制电路图册［Z］．天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2009．

［8］铁道第三勘察设计院集团有限公司．信号室外设备配线图册［Z］．天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2006．

［9］铁道第三勘察设计院集团有限公司．ZPW-2000A电码化计算机辅助设计软件研制报告［R］．天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2010．

［10］铁道第三勘察设计院集团有限公司．ZPW-2000A型站内电码化图册［Z］．天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2005．

［11］ Autodesk，Inc．．AutoCAD2000 VISUAL LISP 开发人员手册［Z］．Autodesk，Inc．1999．

［12］铁道第三勘察设计院集团有限公司．6502CAD系统用户手册R3.8［Z］．天津:铁道第三勘察设计院集团有限公司，2012．

Secondary Development of Com puter-aided Design Program Base on VLisp for Railway Station Signal Com puter-based Interlocking

DENGWei-long

(The Third Railway Survey and Design Institute Group Corporation，Tianjin 300251，China)

In view of the difficulty in preparing the drawings of railway station signal computer-based interlocking at present，a computer-aided design program base on VLisp was developed in this paper．This paper analyzed the system architecture of this program，and also analyzed the keystones of this program，such as how to satisfy the need of supporting a variety of interlocking systems，and how to combine with the coding softwares．Finally，this paper put forward an effective solution，and suggested the improvement direction of this program．It can be seen that the application of this program has greatly facilitated the users and improved the production efficiency．

Visual Lisp;computer-based interlocking;computer-aided design;secondary development

U284.3

A

10．13238/j．issn．1004－2954．2014．03．030

1004－2954(2014)03－0127－03

2013－11－28

铁三院科研项目“车站信号冗余型计算机联锁辅助设计软件”(921119)

邓伟龙(1983—)，男，工程师，2006年毕业于北京交通大学自动化专业，工学学士，E-mail:13602015156@126．com。