列控编码区间自动闭塞室内设计软件研究

收稿日期：2024-03-18

作者简介：曾舒宇（1997—），男，硕士研究生，助理工程师，研究方向：铁路信号工程设计。

基金项目：中铁第四勘察设计院集团有限公司科研课题“新型列控系统总体架构及工程应用关键技术研究”（KY20230

73S）。

摘要 为减少区间自动闭塞室内图纸的设计时间、降低设计人员劳动强度、提高图纸准确度，文章通过分析软件适用性、可维护性等需求，提出分层式三级软件架构，实现了基于数据驱动图纸的关键技术。基于MYSQL数据库、CAD二次开发技术设计并实现了可满足多列控厂家的列控编码区间自动闭塞室内设计软件，并应用于武荆、宜兴等项目，结果表明软件生成图纸准确、满足设计要求，提高了设计质量和效率，具备可维护性高、适用性强的特点。

关键词 区间自动闭塞；信号工程设计；辅助成图；CAD二次开发

中图分类号 D631.5文献标识码 A文章编号 2096-8949（2024）11-0015-03

0 引言

区间自动闭塞技术是一种用于铁路系统的列车运行控制技术，是保障行车安全和提高运输效率的重要手段[1]。目前我国高速铁路达到45 000 km，预计2035年达到

70 000 km[2]，新建铁路区间闭塞以自动闭塞为主。对于铁路信号设计人员来说，区间闭塞室内图纸存在数量多、质量要求高等特点，需要消耗大量的时间和精力。

目前，现有软件由于开发时间久远、针对不同的列控厂家需要单独修改软件，导致软件维护工作多、难度大，且无法满足铁路信号发展过程中设计需要的变化。为解决以上问题，研究一款适应性强、维护性高的区间自动闭塞室内软件很有必要。

1 软件需求分析

在设计开发软件前，对软件的需求进行分析以明确软件需具备的功能及软件的可靠性、可维护性等。软件需求如下：

（1）区间自动闭塞室内图纸类型分为排列表图、设备电路原理图、配线图、结配线图4类，其中排列表包括组合排列表、移频柜排列表、综合柜排列表；设备电路原理图包括区间信号机电灯电路图、轨道电路原理图；配线图包括列控采集驱动配线图、分线柜配线图、组合侧面配线图、移频柜综合柜零层配线图。为减少设计人员工作量，软件应能生成以上类型的图纸。

（2）由于国内列控产品种类较多，常见列控厂家有通号、铁科、和利时、卡斯柯、交大斯诺，而不同厂家间部分原理存在不同。为提高软件的通用性，针对不同列控厂家，软件应准确生成区间自动闭塞室内图纸。

（3）为应对铁路信号发展过程中的设计需求变化，对于业务相关的逻辑数据应独立于软件编码之外，使软件具有易维护性。同时，为满足用户在使用过程中对排列表的调整，人机交互界面应简洁易用。

2 软件架构及功能

该文研究的软件总体架构图如图1所示，按照分层式结构[3]将软件分为数据层、业务逻辑层、展现层三个部分。

（1）数据层：由数据表和Dwg版图两部分构成。数据表按功能可分为设备数据生成组合、组合生成配线、生成图纸三种类型；数据表存于MYSQL数据库[4]，便于后期维护。CAD版图采用Dwg格式存储，便于CAD二次开发实现读取写入等操作[5-6]。

（2）业务逻辑层：完成区间自动闭塞室内图纸设计要求的业务逻辑处理。该部分按业务流程分为相关数据输入、排列表生成、组合配线、Dwg格式图纸生成。

（3）展现层：展现层用于接收用户输入的数据和显示处理后用户需要的数据。包括导入输入数据、设置项目参数、调整排列表位置等。

3 软件功能模块

该文研究软件的功能模块如图2所示，共有5个模块：用户输入模块、排列表生成模块、人机交互模块、组合配线模块、图纸生成模块。

（1）用户输入模块：实现区间信号设备数据的导入与修改、项目参数的设置、列控采驱码位信息导入。其中，区间信号设备数据可通过既有区间平面辅助设计软件接口数据获取，提高用户输入效率。

（2）排列表生成模块：由设备组合生成、相关排列表生成子模块构成。设备组合生成子模块基于输入的区间信号设备数据生成对应的设备组合，如轨道区段设备生成GJ、FQJ组合等。相关排列表生成子模块将设备组合按照设计习惯及要求（组合位、咽喉、设备类型等）进行排列[7]，实现组合排列表的生成，基于轨道区段的上下行完成移频柜和综合柜的布置。

（3）人机交互模块：在排列表生成后，用户通过人机交互模块对排列表进行调整，如调整组合的位置、增删组合柜、修改组合柜名称、调整移频柜或综合柜设备的位置等。

（4）组合配线模块：由GFJ组合配线、分线柜接口柜配线、组合及电源配线三个子模块构成。用户调整排列表后，该模块依次实现以下功能：首先GFJ组合配线子模块基于列控制式及FQJ组合设备信息，依次完成轨道区段FQJ继电器间配线，并由列控制式决定FQJ与GFJ组合是否配线；然后分线柜接口柜配线子模块完成组合至分线柜配线，同时依据列控采驱码位信息实现组合至接口柜配线；最后组合及电源配线子模块实现组合间配线、基于组合电源信息生成对应电源端子、基于电源端子类型及位置完成组合内及组合间电源配线。

（5）图纸生成模块：实现Dwg格式相关图纸的生成。首先基于图纸类型生成图纸写入数据，接着应用CAD二次开发技术基于图纸配置信息及CAD版图库完成图纸写入，最后实现Dwg格式图纸的生成。

4 关键技术

4.1 数据结构定义

该文研究的软件依据铁路线路区间、电路原理图等实现结构化，形成区间—设备—组合—端子四级数据结构。区间信号设备、组合单元、配线端子数据结构如表1所示。

区间信号设备具有设备名称、设备咽喉、设备代码、设备类型、设备行别、区段频率及所有组合单元等属性。其中，设备咽喉、类型、行别用于设备的分类，设备代码决定设备具有哪些组合。

组合单元除基础属性外，还具有分组、分类、排序、占用层数等属性，这些属性在组合生成排列表时，按组合所属的组、类及排列顺序对组合进行排列。

配线端子除基础属性外，还具有去向配线类型、去向组合名、线型等属性。其中，去向配线类型用于在生成图纸写入数据时区分配线类型，去向组合名用于获取对应组合的配线，线型表示电缆的类型。

4.2 基于数据驱动的图纸生成

区间自动闭塞室内图纸种类较多，不同类型版图写入数据内容大不相同，既有软件针对每一类版图单独编码以输出写入数据，该文提出基于数据驱动的图纸生成方法解决单独编码痛点。

为实现基于数据驱动的图纸，对各类版图写入内容进行代码定义，软件对代码译码后输出相应写入数据，代码定义如表2所示。NAME、ZW、Q、DZ依次表示设备名称、组合位置、配线去向、端子名称，配线去向Q共有CJ、QD、Z、F、YPG、ZHG六类，表示列控采集、列控驱动、组合柜、分线柜、移频柜、综合柜配线，Zname、Dname表示组合名称和端子名称，应用以上代码定义可完整表明需向图纸写入的内容。

4.3 软件开发及验证

该文应用c#高级编程语言，基于WinForm开发框架、CAD二次开发技术及MYSQL数据库开发了列控编码区间自动闭塞室内设计软件。软件设计成项目管理区、窗口切换区、参数设置及排列表调整区。项目管理区负责项目的新建、打开、保存等。窗口切换区负责线路各个区间的切换。参数设置及排列表调整区进行项目相关参数如列控制式、设计阶段等参数的设置。同时，该显示排列表、移频柜、综合柜、接口柜等界面。

该软件在杭温高铁项目进行了测试，并应用于武荆高铁、宜昌至郑万联络线等项目进行验证，应用结果表明软件适用于通号、铁科、和利时、卡斯柯、交大斯诺列控厂家，可准确生成区间自动闭塞室内排列表、电路图、采驱图、配线图纸。

5 结论

该文基于分层式三级结构完成了列控编码区间自动闭塞室内设计软件的结构设计，同时基于区间自动闭塞室内图纸需求设计了相应的软件功能模块与软件数据结构，针对业务需求的难点提出了基于数据驱动图纸生成。通过在多个铁路项目实际生产中的应用表明，该文研究的软件可生成不同的列控制式下区间自动闭塞室内图纸，具有较高的可维护度。软件生成的图纸内容准确，提高了图纸准确度的同时减少了设计时间以及降低了设计人员的劳动强度。

参考文献

[1]开祥宝， 张淼， 王琳. 铁路区间闭塞技术的发展与研究[J]. 铁道通信信号， 2019（S1）： 60-67.

[2]王召杰. 我国高铁运营里程达到4.5万公里[N]. 人民铁道， 2024-01-12（001）.

[3] Kleppmann M . Designing Data-Intensive Applications： The Big Ideas Behind Reliable， Scalable， and Maintainable Systems[M]. 2017.

[4]李艳杰. 基于MySQL数据库的数据安全应用设计[J]. 现代信息科技， 2023（12）： 151-154.

[5]张敏慧. ZPW-2000R自动闭塞辅助设计软件开发[J]. 铁路计算机应用， 2016（6）： 52-54+69.

[6]杨瑞宇. CAD二次开发及其在铁路信号施工图设计中的应用[J]. 铁道标准设计， 2012（2）： 115-117.

[7]刘国升. 计算机联锁室内工程自动设计与验证研究[D]. 成都：西南交通大学， 2022.