基于列车运行图技术资料的LKJ数据编制技术及应用研究

雷丽萍，杨少彬，朱成建，邓 勇

（湖南中车时代通信信号有限公司，湖南 长沙 410005）

0 引言

列车运行监控记录装置（LKJ）是我国铁路部门经过多年研究不断发展和完善的一种非常重要的安全保障设备，其能够有效避免列车在运行过程中出现严重的安全事故，同时也可协助乘务员显著提升操纵水平［1］。线路基础设施数据是LKJ系统运行的要素之一［2］。随着铁路的发展，铁路线路旧线改造、新线开通、机车长交路运用等需求导致LKJ数据日益增多，致使数据的编制难度越来越大，任务越来越重。目前各路局基本采用参照运行图技术资料［3］，用手工录入的方式编制LKJ基础源数据。该种方式存在工作量大、过度依赖数据编制人员个人能力的缺点。本文研究基于运行图技术资料的LKJ数据编制技术，开发了一套LKJ数据编制系统，其可提高数据编制的自动化水平，具有极其重要的意义。

1 系统技术分析

LKJ基础数据源文件编制主要依据列车运行图技术资料中的LKJ基础数据［3］。本系统采用Excel智能化、规范化识别技术，识别和提取有效信息；采用数据库技术，将自动导入的运行图技术资料进行存储，以方便数据查询及筛选。为将LKJ基础数据内容快速转换为LKJ基础数据源文件，减少数据编制工作量，首先需要将运行图技术资料转换为工程数据，再将工程数据转换为LKJ基础源数据，数据转换流程如图1所示。

图1 数据流图Fig.1 Diagram of data flow

LKJ基础数据编制须符合《LKJ数据文件编制规范（2015）版》要求。该技术规范将LKJ基础数据按照铁路专业划分为工务、电务、机务、运输、供电和信息6大类［4］，采用36张表进行描述，如表1所示，并对各表格式进行了规范和统一，为软件自动导入运行图技术资料奠定了基础。LKJ基础源数据以数据交路方式进行组织［5-6］，以支线转移和交路转移方式实现数据交路间跳转。基于运行图技术资料的LKJ数据编制，通过采用自动转换以及人工编制相结合的方式可以实现LKJ基础数据源文件的编制。正线及站内股道数据以自动转换为主，线路交叉地点、复杂枢纽以及数据交路跳转以人工编制为主。本文重点描述工务类及电务类LKJ基础源数据的自动生成。

表1 LKJ基础数据表Tab.1 Basic data of LKJ

（1）LKJ基础源数据以信号机作为分区［7］，信号机的里程、长度作为数据制作的重要信息，能否准确生成信号机数据成为LKJ数据自动编制的关键。根据《LKJ数据文件编制规范（2015）版》要求，“LKJ数-14信号机和轨道电路分布表”主要描述信号机信息，路局通常按线路进行描述，即站内信号机和正线信号机融合描述，增加了数据自动编制的难度。为了更好地实现从工程数据转换为LKJ基础源数据，本系统导入“LKJ数-14信号机和轨道电路分布表”时，自动按规则识别并拆分为正线信号机数据表以及站内信号机数据表，同时将正线信号机和站内信号机分开存储。在LKJ数据自动生成时，以正线信号机数据表确定信号机编号、分区长度、里程以及车站号，通过站内信号机数据表确定车站股道以及股道长度［8］，从而构建线路数据框架。

（2）LKJ数据的限速由线路限速、区段限速和道岔限速组成。3种限速的编制依据为LKJ数-5线路允许速度表，即LKJ数-5线路允许速度表对3种限速进行了描述且方式不统一，计算机识别难度大。根据限速描述特点，导入LKJ数-5线路允许速度表时，会自动将其拆分为线路允许速度表、车站道岔限速表和车站股道限速表3张表。其中，线路允许速度表描述线路限速以及区段限速，车站道岔限速表以及车站股道限速表描述道岔限速。根据信号机分区里程信息，从线路允许速度表中查找满足条件的线路限速以及区段限速。从车站股道限速表中获取相应股道的股道限速。

（3）针对LKJ数-11线路里程断链明细表，按照断链制作管理办法，在确定信号机分区后，根据里程信息可准确识别出断链信息所属分区，并自动生成断链信息。

（4）针对LKJ数-6坡道表、LKJ数-7曲线表、LKJ数-8桥梁表、LKJ数-9隧道表、LKJ数-10道口表和LKJ数-13 I级防洪地点表，根据信号机分区起止里程，查找满足条件的数据，并自动生成LKJ数据，自动计算越过距离以及长度。

2 系统架构设计

本LKJ数据编制系统采用C/S架构，主要包括接口层、业务层、数据访问及服务层，如图2所示。对未保存的客户端数据采取内存方式存储，支持用户以文件方式暂存到本地，并将保存到服务端的数据采取数据库方式进行存储。建立工程数据库以及LKJ基础源数据库，其中工程数据库存储自动导入的运行图技术资料，LKJ基础源数据库主要存储编制的LKJ基础源数据。按照不同版本对工程数据和LKJ源数据进行管理，并建立工程数据库以及LKJ基础源数据库的版本关联关系。

图2 LKJ数据编制系统架构Fig.2 Architecture of the LKJ data preparation system

3 系统功能设计

本系统主要包括运行图资料导入、工程数据管理、LKJ数据编制及LKJ数据更新功能。

3.1 运行图资料导入设计

系统导入“LKJ数-14信号机和轨道电路分布表”时，按照正线贯通信号机特点识别正线信号机，并将识别出的正线信号机进行勾选；同时支持用户二次干预，以提高复杂枢纽站场的正线信号机识别正确率。

系统导入LKJ数-5线路允许速度表时，根据其“地点”的描述内容，采用正则表达式，提取并分析关键信息，判断其限速类型，自动将信息存入对应的线路允许速度表、车站道岔限速表和车站股道限速表。

3.2 工程数据管理设计

运行图技术资料中的各类LKJ基础数据表采取日常增量发布、年度汇总的方式，由铁路局总工室公布，供LKJ专业机构使用［4］。为了更好地管理及利用工程数据，采用版本管理方式，版本号可直接以电报号命名；同时，每张工程数据表增加一列电报号，用以描述每条记录所属电报号，从而建立电报与记录的对应关系。

每一版本都包含完整的数据，可以某个版本作为基准版本进行新建，将基准版本完整复制一份，作为本版数据，再更新本版电报资料公布的内容，如图3所示；也可新建空版本，从电报资料导入数据。

3.3 LKJ数据编制设计

从工程表中导入LKJ基础源数据，包括信号机、坡道、桥梁、隧道及限速等信息。系统根据“正线信号机”确定线路所含车站，并查找出相应正线信号机，确定待导入数据分区；再根据信号机分区的起止里程、线路信息，从曲线、桥梁及隧道等表格的信息中获取本分区数据。选择某个交路集的位置，启动工程数据导入模块，由用户指定本次导入的线路范围，主要包括线路号、线别及行别。根据线路范围，先在信号机表中查找满足此线路范围的所有信号机，再由用户指定本次要导入的信号机分区。确认分区后，根据分区范围，依次从坡道、曲线及桥梁等表中查找相应数据并进行转换。将完成转换后的数据插入已选定的交路集位置，从而完成LKJ基础源数据的编制。数据导入流程如图4所示。

图4 数据导入流程Fig.4 Flow chart of data import

3.4 LKJ数据更新设计

LKJ数据更新主要是针对已有的LKJ数据，包括信号机、坡道、桥梁、隧道及限速等信息。为便于用户直观确认数据更新的具体内容，将原数据以及待更新数据进行比对显示，以不同颜色渲染差异数据。

选择交路集的某段范围，并指定本次要更新的数据类型。获取信号机分区后，根据分区范围，依次从坡道、曲线及桥梁等表中查找相应数据，并进行转换。将完成转换后的数据，与原有数据进行对比差异显示，并支持用户更新数据。数据更新流程如图5所示。

图5 数据更新流程Fig.5 Flow chart of data update

4 LKJ数据编制试验情况

为验证基于列车运行图技术资料的LKJ数据编制技术的有效性，以张吉怀线路为例进行测试。在LKJ基础数据源文件编制数据中，坡道、曲线、桥梁、隧道及道口等相关显示数据占全部数据的50%，信号机数据（正线和侧线）约占40%，其他数据约占10%［7］。通过试验结果可知，基于列车运行图技术资料的LKJ数据编制系统能够完成显示数据以及信号机数据的初步编制，有效降低了数据编制的工作强度。

5 结语

列车运行图技术资料是LKJ数据编制的重要依据，研究基于运行图技术资料的LKJ数据编制技术，对提高数据编制效率以及准确率，降低LKJ数据编制的难度具有重要意义。为此，本文提出了基于运行图技术资料的LKJ数据编制技术方案，实现了信号机、车站、坡道、桥梁、隧道及限速等数据的自动编制与同步更新，基于张吉怀线路进行测试，结果显示可完成近90%的数据制作，提升了数据制作的效率，缓解了LKJ数据制作的压力。后续，还需加强对线路交叉地点、复杂枢纽及信号机等控制标志相关数据转换研究，以减少人工干预，进一步提升LKJ数据制作的自动化程度。