新型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

馮 濤,鄭云水

(蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院,蘭州 730070)

新型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì)

馮 濤,鄭云水

(蘭州交通大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院,蘭州 730070)

以實(shí)現(xiàn)多個(gè)站場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真功能為目的,同時(shí)加入設(shè)備三維仿真模型,解決了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)只能模擬計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖操作,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備仿真能力不足的問(wèn)題。系統(tǒng)采用ASP.NET Web開(kāi)發(fā)技術(shù),使用C#編程語(yǔ)言完成系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì),同時(shí)運(yùn)用Web 3D技術(shù)加入設(shè)備三維仿真模型?？蓪?shí)現(xiàn)多個(gè)站場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)人機(jī)交互界面的Web訪問(wèn)及三維仿真模型在線瀏覽功能。新型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)可緩解計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖人員培訓(xùn)壓力,提高學(xué)員故障處理能力,帶來(lái)全新用戶體驗(yàn),值得推廣和使用。

網(wǎng)絡(luò);計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖;ASP.NET;Web 3D;數(shù)據(jù)庫(kù)

1 概述

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是鐵路重要的行車安全控制系統(tǒng),近年來(lái)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)得到廣泛應(yīng)用。隨著新技術(shù)新方法的引入,計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖培訓(xùn)的壓力逐漸增大,對(duì)于各種新技術(shù)方法的及時(shí)了解和掌握成了現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)需要迫切解決的問(wèn)題。然而傳統(tǒng)單機(jī)版計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)只能模擬單個(gè)站場(chǎng)且站場(chǎng)改建后無(wú)法對(duì)仿真系統(tǒng)及時(shí)修改,影響培訓(xùn)效果。沙盤仿真系統(tǒng)雖然能夠比較真實(shí)的反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀況,但由于造價(jià)昂貴,受經(jīng)濟(jì)條件限制,并沒(méi)有得到大面積推廣。于是,對(duì)于計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真培訓(xùn),需要一種可多人參與培訓(xùn),又能對(duì)多個(gè)站場(chǎng)進(jìn)行仿真,同時(shí)還能反映現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài),隨著站場(chǎng)改建的同時(shí)可做出相應(yīng)修改,部署和實(shí)施成本較低的仿真系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)介紹

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng),不同于傳統(tǒng)單機(jī)版和C/S模式或沙盤模擬的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真模式,其運(yùn)用新型的Web開(kāi)發(fā)技術(shù),建立一種網(wǎng)站模式的仿真系統(tǒng),可在用戶瀏覽器端生成計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖人機(jī)交互界面,模擬車站控制臺(tái)操作,完成聯(lián)鎖控制功能,滿足多人在線培訓(xùn)要求,同時(shí)納入Web 3D技術(shù),加入計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備及現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)設(shè)備三維仿真場(chǎng)景,模擬計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的采集和驅(qū)動(dòng)。

新型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)設(shè)計(jì)要達(dá)到以下功能:

(1)能夠仿真某電務(wù)段管轄范圍內(nèi)多個(gè)車站的人機(jī)交互界面,能夠?qū)Σ僮餍畔⑦M(jìn)行處理,形成有效的操作命令,同時(shí)對(duì)錯(cuò)誤的操作命令給予提示;

(2)具備基本的進(jìn)路控制功能,能夠完成進(jìn)路選出、進(jìn)路鎖閉、信號(hào)開(kāi)放、進(jìn)路正常解鎖、非正常解鎖、道岔單獨(dú)操作、進(jìn)路引導(dǎo)總鎖閉等功能;

(3)能夠?qū)φ緝?nèi)各類計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)常見(jiàn)故障及處理過(guò)程進(jìn)行仿真,加入實(shí)景圖片及仿真動(dòng)畫場(chǎng)景,提高直觀性和可交互性。

3 相關(guān)技術(shù)選擇

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng),可建設(shè)獨(dú)立的培訓(xùn)網(wǎng)站,也可在鐵路局內(nèi)部網(wǎng)站中建設(shè)此培訓(xùn)專欄,突破人員和地域的限制,方便維護(hù)和管理。

ASP.NET是微軟.NET框架下推出的功能強(qiáng)大的服務(wù)器應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)技術(shù),其運(yùn)用軟件開(kāi)發(fā)的思想進(jìn)行Web應(yīng)用程序開(kāi)發(fā),夠夠適應(yīng)和解決復(fù)雜的互聯(lián)網(wǎng)需求。

C#是微軟主推的編程語(yǔ)言,它簡(jiǎn)化了C++的諸多復(fù)雜性,同時(shí)具備更強(qiáng)大的功能。

盡管它不是一種無(wú)限制語(yǔ)言,不能開(kāi)發(fā)硬件驅(qū)動(dòng)程序,但在需要時(shí)仍可使用某些聲明為非安全的類或類的方法,如此可使用指針,靜態(tài)數(shù)組等,同時(shí)當(dāng)調(diào)用這些非安全代碼時(shí)不會(huì)產(chǎn)生其他任何問(wèn)題[3],因此用C#編寫的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真軟件可實(shí)現(xiàn)Web訪問(wèn)功能。

其次,還包括Web 3D技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)及ADO. NET數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)等。Web 3D技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)具有動(dòng)態(tài)效果并可實(shí)時(shí)交互的三維模型在線瀏覽技術(shù),采用基于幾何模型的三維建模技術(shù),打破傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖培訓(xùn)只能模擬控制臺(tái)顯示,無(wú)法模擬現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際設(shè)備的難題。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)不可或缺的一部分。ADO.NET數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)技術(shù)運(yùn)用了.NET Framework中的一些列類庫(kù),封裝了大量數(shù)據(jù)操作代碼,使得在應(yīng)用程序中使用和操作數(shù)據(jù)更加方便。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)多個(gè)站場(chǎng)仿真功能,需要繪制各個(gè)站場(chǎng)界面,同時(shí)還要進(jìn)行聯(lián)鎖控制程序設(shè)計(jì),對(duì)各個(gè)站場(chǎng)均能進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖操作,完成基本聯(lián)鎖控制功能,同時(shí)要建立聯(lián)鎖仿真數(shù)據(jù)庫(kù),添加聯(lián)鎖程序所需的各種數(shù)據(jù)以及三維仿真場(chǎng)景和動(dòng)畫等。

系統(tǒng)為邏輯上的三層體系結(jié)構(gòu),分別為:用戶界面層、聯(lián)鎖邏輯層、數(shù)據(jù)訪問(wèn)層,其結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng),為實(shí)現(xiàn)多個(gè)站場(chǎng)仿真功能,需要繪制各個(gè)站場(chǎng)界面,同時(shí)還要進(jìn)行聯(lián)鎖控制程序設(shè)計(jì),對(duì)各個(gè)站場(chǎng)均能進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖操作,完成基本聯(lián)鎖控制功能,同時(shí)要建立聯(lián)鎖仿真數(shù)據(jù)庫(kù),添加聯(lián)鎖程序所需的各種數(shù)據(jù)以及三維仿真場(chǎng)景和動(dòng)畫等。

4.1 用戶界面設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)使用ASP.NET GDI+中的Graphics類進(jìn)行計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖用戶界面繪制[3]。

首先,要進(jìn)行站場(chǎng)數(shù)據(jù)設(shè)置,包括車站名、道岔、信號(hào)機(jī)名稱,編號(hào),坐標(biāo)及類型、方向等,軌道區(qū)段名稱、長(zhǎng)度等設(shè)置相應(yīng)變量。其次,繪制信號(hào)設(shè)備及站場(chǎng)線路,主要是道岔、軌道區(qū)段、信號(hào)機(jī)、按鈕及絕緣節(jié)的繪制。

(1)道岔、軌道區(qū)段繪制及絕緣節(jié)繪制:使用Graphics類中的DrawLine方法繪制軌道區(qū)段,如繪制起點(diǎn)坐標(biāo)為(775,1 650),終點(diǎn)坐標(biāo)為(1 550,1 650)的一段軌道區(qū)段,使用語(yǔ)句gr.DrawLine(pen,775, 1 650,1 550,1 650)即可繪制,同時(shí)還可定義軌道區(qū)段的線條的寬度,使用Pen pen=new Pen(Color.Green, 20)即定義畫筆的線條寬度為20,顯示顏色為綠色。道岔和絕緣節(jié)的繪制方法與軌道區(qū)段相同。

(2)信號(hào)機(jī)繪制:使用Graphics類中的DrawLine方法繪制信號(hào)機(jī)機(jī)柱,即一條豎線,使用Graphics類中的DrawEllipse來(lái)繪制信號(hào)機(jī),如需在坐標(biāo)(2 325, 1 600)處繪制一架燈位直徑為120的信號(hào)機(jī),可使用語(yǔ)句gr.DrawEllipse(pen,2 325,1 600,120,120)。使用FillEllipse方法可填充信號(hào)機(jī)燈光顏色,如紅燈顯示的填充方法為:SolidBrush brush2=new SolidBrush (Color.Red);gr.FillEllipse(brush2,new Rectangle (2 325,1 600,120,120))。

(3)按鈕繪制:計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖人機(jī)界面按鈕一般設(shè)在信號(hào)機(jī)旁,多為填充顏色的矩形,繪制方法與信號(hào)機(jī)類似,用gr.DrawRectangle(pen,200,200,50,50)即可繪制一個(gè)起始坐標(biāo)為(200,200),長(zhǎng)度和寬度均為50的按鈕,對(duì)其填充顏色可使用語(yǔ)句SolidBrush brush3=new SolidBrush(Color.YellowGreen);gr. FillRectangle(brush3,new Rectangle(200,200,50, 50)。

此外,用戶界面上還有一些文字信息及特殊符號(hào),如用greenPen.EndCap=LineCap.ArrowAnchor可定義線尾箭頭,而使用文字處理語(yǔ)句:Font font=new Font (“楷體”,80);Brush brush5=new SolidBrush(Color. Red);gr.DrawString(“X1JG”,font,brush5,350, 1680)即可在(350,1680)處繪制"X1JG"軌道區(qū)段名稱。

4.2 聯(lián)鎖控制程序模塊設(shè)計(jì)

本仿真系統(tǒng)中的聯(lián)鎖控制程序主要包含操作輸入及操作命令形成模塊、操作命令執(zhí)行模塊、進(jìn)路處理模塊及采集驅(qū)動(dòng)模塊、常見(jiàn)故障處理模塊[4,5]。

操作輸入及操作命令形成模塊主要將用戶的鼠標(biāo)及鍵盤操作信息記錄下來(lái),判斷操作的合法性,若不合法則給出提示信息。如進(jìn)路操作命令、進(jìn)路取消命令等,需將這些操作命令存入操作日志。針對(duì)每一鼠標(biāo)操作或鍵盤操作,在其相應(yīng)的鼠標(biāo)點(diǎn)擊事件里添加記錄代碼及合法性檢查代碼。

操作命令執(zhí)行模塊完成操作命令的執(zhí)行過(guò)程,主要有進(jìn)路操作命令、進(jìn)路取消命令、人工延時(shí)解鎖命令、進(jìn)路故障解鎖命令、區(qū)段故障解鎖命令、重復(fù)開(kāi)放信號(hào)命令、非常關(guān)閉信號(hào)命令、開(kāi)放引導(dǎo)信號(hào)命令、引導(dǎo)鎖閉命令、引導(dǎo)解鎖命令、道岔單獨(dú)操作命令、道岔單獨(dú)鎖閉命令、道岔單獨(dú)解鎖命令[3]。進(jìn)路操作命令是在已建立的站場(chǎng)型數(shù)據(jù)庫(kù)中選出一組符合需要的數(shù)據(jù),形成一條進(jìn)路表,并將其存于總進(jìn)路表中,即完成進(jìn)路搜索功能[4]。使用深度優(yōu)先搜索算法,利用C#的堆棧操作完成進(jìn)路搜索。進(jìn)路選出后,利用畫筆函數(shù),在相應(yīng)軌道區(qū)段繪制白光帶。這些操作命令均涉及到C#鼠標(biāo)事件處理函數(shù),C#中的Control類提供了多種鼠標(biāo)事件,如按下始端按鈕和終端按鈕,需觸發(fā)Click事件。MouseEnter和MouseLeave表示鼠標(biāo)進(jìn)入和離開(kāi)對(duì)象的邊界區(qū)域時(shí)觸發(fā)事件,當(dāng)需在信號(hào)機(jī)或道岔處查看實(shí)物場(chǎng)景圖片時(shí),可使用此事件。MouseDown和MouseUp是鼠標(biāo)按下和松開(kāi)事件,它們構(gòu)成了Click事件,但有時(shí)需單獨(dú)使用,如道岔單獨(dú)操作命令執(zhí)行時(shí),需將道岔轉(zhuǎn)換函數(shù)捆綁到MouseUp事件,在道岔處松開(kāi)鼠標(biāo),即可完成道岔轉(zhuǎn)換的顯示。MouseWheel鼠標(biāo)滾輪事件,當(dāng)需要將顯示出的設(shè)備實(shí)景圖片放大或縮小時(shí),可設(shè)置MouseWheel事件。改變信號(hào)機(jī)燈光顯示時(shí)可使用DoubleClick事件。另外,由于網(wǎng)頁(yè)中的站場(chǎng)界面存在眾多自定義按鈕,為得到更好的用戶體驗(yàn),使用ASP.NET AJAX可實(shí)現(xiàn)頁(yè)面的無(wú)刷新操作。

進(jìn)路處理模塊主要對(duì)操作命令執(zhí)行模塊中搜索出來(lái)的進(jìn)路進(jìn)行處理,主要包括選排一致性檢查及道岔控制模塊、進(jìn)路鎖閉模塊、信號(hào)開(kāi)放模塊、信號(hào)保持開(kāi)放模塊、進(jìn)路自動(dòng)解鎖模塊[6]。在服務(wù)器端使用C#編寫應(yīng)用程序,以選排一致性檢查及道岔控制命令執(zhí)行模塊為例,其流程如圖2所示,當(dāng)進(jìn)路搜索程序搜索出進(jìn)路之后,需將此進(jìn)程標(biāo)志設(shè)置成選排標(biāo)志,當(dāng)程序開(kāi)始執(zhí)行選排模塊時(shí),首先將道岔所處狀態(tài)與進(jìn)路表道岔狀態(tài)相比較,檢查選排一致性,若選排一致則直接執(zhí)行道岔鎖閉模塊,若選排不一致則繼續(xù)檢查進(jìn)路表進(jìn)路。在進(jìn)路范圍內(nèi)先檢查道岔區(qū)段是否空閑,若空閑,則需檢查道岔是否單鎖。在道岔未單鎖情況下,開(kāi)始執(zhí)行道岔轉(zhuǎn)向定位或反位的命令,否則將直接轉(zhuǎn)出。在程序編寫過(guò)程中,需使用到C#中的垃圾回收機(jī)制,它不像C++的析構(gòu)函數(shù)那樣顯式的釋放資源,而能夠監(jiān)視對(duì)象的生存周期,當(dāng)對(duì)象沒(méi)有被應(yīng)用程序使用時(shí)就會(huì)自動(dòng)釋放對(duì)象的內(nèi)存及資源,因此使用更加方便。

圖2 選排一致性檢查及道岔控制命令執(zhí)行流程

采集驅(qū)動(dòng)模塊采集現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài),同時(shí)驅(qū)動(dòng)設(shè)備動(dòng)作,可通過(guò)已建立的信號(hào)設(shè)備三維仿真模型的動(dòng)作及聯(lián)鎖機(jī)模型采集驅(qū)動(dòng)板指示燈的狀態(tài)來(lái)形象地模擬對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)和采集。轉(zhuǎn)轍機(jī)三維仿真模型如圖3所示。

圖3 轉(zhuǎn)轍機(jī)三維仿真模型

故障處理模塊針對(duì)某些常見(jiàn)故障現(xiàn)象如道岔擠岔或四開(kāi)、信號(hào)機(jī)燈絲斷絲等情況能在用戶界面給出表示,同時(shí)給出現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備、計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖機(jī)柜、信號(hào)機(jī)械室繼電器組合的故障場(chǎng)景,使培訓(xùn)人員熟悉常見(jiàn)故障情況,了解故障處理流程。

4.3 聯(lián)鎖仿真數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)針對(duì)當(dāng)前計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖培訓(xùn)只針對(duì)個(gè)別車站,對(duì)學(xué)員指導(dǎo)性差的缺點(diǎn),提出了多站場(chǎng)模擬仿真培訓(xùn)模式,使學(xué)員能夠熟悉各自工作車站內(nèi)的各種特殊操作,以應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況,出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)處理。

要實(shí)現(xiàn)多站場(chǎng)模擬,可通過(guò)GDI+方式繪制站場(chǎng)界面,而聯(lián)鎖功能的實(shí)現(xiàn)需建立專門的數(shù)據(jù)庫(kù)存放和調(diào)用靜態(tài)及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)。當(dāng)辦理進(jìn)路時(shí),調(diào)用可供各個(gè)站場(chǎng)使用的進(jìn)路搜索程序生成一個(gè)與進(jìn)路操作命令相符的進(jìn)路表,供聯(lián)鎖程序使用。參與聯(lián)鎖運(yùn)算的靜態(tài)數(shù)據(jù)采用站場(chǎng)型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),主要包括信號(hào)機(jī)、道岔、軌道區(qū)段等元素的名稱、性質(zhì)等信息。動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)主要包括操作輸入變量、狀態(tài)輸入變量和中間變量等。操作輸入變量用于形成操作命令,主要是按鈕操作變量等。狀態(tài)輸入變量對(duì)應(yīng)信號(hào)狀態(tài)、軌道區(qū)段狀態(tài)、道岔狀態(tài)建立信號(hào)控制表、道岔控制表和區(qū)段狀態(tài)表,信號(hào)控制表又包括信號(hào)狀態(tài)、鎖閉標(biāo)志、燈絲狀態(tài)、曾開(kāi)放信息等變量;道岔控制表包括道岔狀態(tài)、鎖閉變量、征用標(biāo)志等變量;區(qū)段狀態(tài)表包含區(qū)段狀態(tài)、鎖閉變量、曾占用變量、征用標(biāo)志等變量[7,8]。中間變量是指程序執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生的變量,可存放在動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)表中。

基于E-R模型的數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)方法是目前廣泛采用的一種行之有效的一種數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型設(shè)計(jì)方法[9],它能夠明確反映現(xiàn)實(shí)世界實(shí)體之間的相互關(guān)系,通過(guò)確定實(shí)體類型,實(shí)體之間的聯(lián)系,實(shí)體及聯(lián)系的屬性,可以畫出E-R圖,進(jìn)而設(shè)計(jì)出符合規(guī)范的數(shù)據(jù)庫(kù)。網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)體類型及屬性如下。

(1)車站:包括車站名,車站編號(hào)。

(2)進(jìn)路:包括進(jìn)路的性質(zhì)、方向、進(jìn)路的范圍(始終端以及變更點(diǎn))。

(3)信號(hào)機(jī):信號(hào)機(jī)的性質(zhì)、名稱、編號(hào)、信號(hào)狀態(tài)、鎖閉標(biāo)志、信號(hào)控制、燈絲狀態(tài)、允許燈絲狀態(tài)、曾開(kāi)放信息、實(shí)物場(chǎng)景圖片及三維仿真場(chǎng)景。

(4)道岔:道岔名稱、編號(hào)、方向、性質(zhì)、所屬區(qū)段號(hào)、道岔狀態(tài)、鎖閉變量、控制進(jìn)路號(hào)、征用標(biāo)志、延時(shí)參數(shù)、實(shí)物場(chǎng)景圖片實(shí)物場(chǎng)景圖片及三維仿真場(chǎng)景。

(5)軌道區(qū)段:區(qū)段名稱、編號(hào)、性質(zhì)、類型、狀態(tài)、鎖閉變量、保護(hù)區(qū)段號(hào)、曾占用信息、控制進(jìn)路號(hào)、征用標(biāo)志等。

(6)按鈕:按鈕名稱,編號(hào)。

其主體E-R圖如圖4所示。

4.4 數(shù)據(jù)訪問(wèn)機(jī)制

要在Web中仿真多個(gè)站場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖基本操作功能,同時(shí)顯示現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備仿真場(chǎng)景,必須要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)的使用、查詢、更改、刪除等操作。如當(dāng)按下始端按鈕和終端按鈕辦理進(jìn)路時(shí),必須查詢數(shù)據(jù)庫(kù),得到信號(hào)機(jī)、道岔及軌道區(qū)段的狀態(tài)信息,如果信號(hào)開(kāi)放,道岔位置正確,軌道區(qū)段未征用,則可辦理進(jìn)路,即在執(zhí)行操作命令和聯(lián)鎖程序時(shí)需要調(diào)用和查詢數(shù)據(jù)庫(kù)信息。而在故障處理模塊中,必須將故障信息存放在數(shù)據(jù)庫(kù)中,當(dāng)進(jìn)行故障查找時(shí),與數(shù)據(jù)庫(kù)信息比對(duì),使用故障數(shù)據(jù)即產(chǎn)生故障信息,同時(shí)還需在數(shù)據(jù)庫(kù)中添加三維仿真場(chǎng)景。

圖4 聯(lián)鎖仿真數(shù)據(jù)庫(kù)主體E-R圖

本系統(tǒng)采用SQL數(shù)據(jù)庫(kù),使用ADO.NET實(shí)現(xiàn)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)的各種操作。使用ADO.NET操作數(shù)據(jù)庫(kù),首先需要?jiǎng)?chuàng)建連接,然后執(zhí)行并顯示命令對(duì)象,最后關(guān)閉連接。ADO.NET提供了數(shù)據(jù)源綁定控件,也可編程實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)源的訪問(wèn)。在應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)中,使用ADO.NET中的一些常用對(duì)象能夠方便對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的操作,例如使用Connection對(duì)象中的System.Data. SqlClient.SqlConnection對(duì)象就可以連接SQL數(shù)據(jù)庫(kù),而當(dāng)插入或刪除數(shù)據(jù)時(shí),就需要使用Command對(duì)象。DataSet數(shù)據(jù)集對(duì)象是ADO.NET的核心,它包括DataSet基本對(duì)象、DataTable數(shù)據(jù)表對(duì)象、DataRow數(shù)據(jù)行對(duì)象和DataView數(shù)據(jù)視圖對(duì)象,當(dāng)向道岔數(shù)據(jù)集“dc”中添加多個(gè)表時(shí),可使用DataSet中的Add方法,將DataTable表填充到“dc”中,其句法為:DataSet dc= new DataSet();dc.Tables.Add(Table),其次還包括DataRader數(shù)據(jù)訪問(wèn)對(duì)象。

三維模型在數(shù)據(jù)庫(kù)中存儲(chǔ)主要包含三方面數(shù)據(jù),即幾何實(shí)體、平面簡(jiǎn)略圖及實(shí)體信息(文件格式,源文件名等)[10]。在數(shù)據(jù)庫(kù)中不僅存放三維模型的文件信息,還要記錄源文件的路徑,通過(guò)此路徑即可在服務(wù)器上查找到源文件,從而實(shí)現(xiàn)三維模型的瀏覽。

5 系統(tǒng)顯示

新型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)在瀏覽器端顯示站場(chǎng)界面,完成各種進(jìn)路操作,同時(shí)可查看各種設(shè)備狀態(tài),建立直觀映像。用戶登陸后,主頁(yè)顯示各個(gè)站場(chǎng)名,點(diǎn)擊某個(gè)站場(chǎng)名即進(jìn)入該站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖人機(jī)交互界面,可進(jìn)行各種進(jìn)路操作。在站場(chǎng)關(guān)鍵設(shè)備處設(shè)置設(shè)備場(chǎng)景按鈕,點(diǎn)擊按鈕即可顯示設(shè)備圖片或三維仿真場(chǎng)景,同時(shí)每個(gè)站場(chǎng)還設(shè)有一個(gè)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備按鈕和一個(gè)信號(hào)機(jī)械室設(shè)備按鈕,可查看聯(lián)鎖機(jī)柜及機(jī)械室繼電器組合架等設(shè)備的仿真場(chǎng)景。在故障處理中,如設(shè)置某轉(zhuǎn)轍機(jī)故障則需查看站場(chǎng)界面顯示、機(jī)械室繼電器、聯(lián)鎖機(jī)及室外轉(zhuǎn)轍機(jī)等設(shè)備的仿真場(chǎng)景。其故障顯示界面見(jiàn)圖5。

圖5 系統(tǒng)故障處理顯示

6 推廣應(yīng)用前景

新型網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖仿真系統(tǒng)以《鐵路信號(hào)設(shè)備三維仿真培訓(xùn)系統(tǒng)》為背景,在豐富三維仿真模型的基礎(chǔ)上產(chǎn)生。其不僅可以仿真多個(gè)站場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖人機(jī)交互界面,而且能夠聯(lián)系現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,模擬計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖各種常見(jiàn)故障。帶來(lái)全新的用戶體驗(yàn),有著廣泛的推廣應(yīng)用前景。

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Research and Design on New Network Computer Interlocking Simulation System

FENG Tao,ZHENG Yun-shui
(School of Automation and Electrical Engineering,Lanzhou Jiaotong University,Lanzhou 730070,China)

Thenewnetworkcomputerinterlockingsimulationsystemtakesaimatachieving computer-based interlocking simulation function among multiple stations and yards.At the same time,it adopts 3D simulation models,successfully solves the problem that traditional interlocking simulation system could only simulate the interlocking operation but cannot fully simulate the real equipment in stations and yards.The new system uses ASP.NET Web development technology,utilizes C# programming language to design the system function models,and also adopts 3D simulation models with Web 3D technology.The new network computer interlocking simulation system can realize Web access ofhuman-computer interaction interface and can realize online browsing of 3D simulation models among multiple stations and yards.The new network computer interlocking simulation system,which makes it more easier for the training of operation staff,thus improves the trainee's ability to solve common faults, and also brings new experience for users,should be widely used.

network;computer interlocking;ASP.NET;Web 3D;database

U284

A

1004-2954(2013)03-0133-05

2012-07-13

馮 濤(1987—),男,碩士研究生,E-mail:ft10512@126.com。