鐵路列流圖列流徑路自動(dòng)識(shí)別研究

邵文杰，翟鵬程

中交鐵道設(shè)計(jì)研究總院有限公司，北京 100088

列流圖是鐵路設(shè)計(jì)文件中的重要組成部分，該圖能直觀反映列出編組情況及開行方案。大型樞紐或運(yùn)輸量大的鐵路線路的編組繁多且復(fù)雜，通常包含大量列流線，設(shè)計(jì)人員手工繪制列流線需耗費(fèi)較多時(shí)間及精力，而且易出錯(cuò)。另外，設(shè)計(jì)外部條件的變動(dòng)又會(huì)引起列流圖的修改，從而增加了繪制列流圖的工作量。為實(shí)現(xiàn)列流圖的自動(dòng)繪制，文章在已有研究基礎(chǔ)上針對(duì)列流圖自動(dòng)繪系統(tǒng)中的列流徑路自動(dòng)識(shí)別進(jìn)行研究，并詳細(xì)介紹其實(shí)現(xiàn)算法。

1 列流徑路自動(dòng)識(shí)別方法

1.1 列流圖基本概念

列流圖主要由車站、銜接方向、鐵路網(wǎng)和列流線四個(gè)部分組成。一個(gè)典型的簡(jiǎn)略列流圖如圖1所示。

圖1 列流圖示意圖

1.2 列流徑路自動(dòng)識(shí)別方法

在列流圖繪制的過(guò)程中最復(fù)雜及煩瑣的是列流線的繪制，列流線如圖1中的箭頭線。列流圖中包含大量不同列車種類的列流線，列流線因車站或銜接方向的分布位置問(wèn)題可能導(dǎo)致大量列流線交叉重疊，影響圖形美觀及意義表達(dá)。因此在列流圖自動(dòng)繪制系統(tǒng)中，列流線的排列和布局是極其重要的關(guān)鍵性問(wèn)題。為方便計(jì)算機(jī)自動(dòng)對(duì)列流線進(jìn)行排列及布局，需對(duì)列流線進(jìn)行識(shí)別及分類。

列流線識(shí)別主要是對(duì)輸入列流圖自動(dòng)繪制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別，該識(shí)別主要包括列流徑路識(shí)別、列流線機(jī)車種類。列車線機(jī)車種類相對(duì)簡(jiǎn)單，根據(jù)輸入機(jī)車類型數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別分類即可，而列流徑路識(shí)別相對(duì)較復(fù)雜，該識(shí)別過(guò)程包含列流線起點(diǎn)位置、終點(diǎn)位置、列流線拐點(diǎn)、列流線流向和列流線通過(guò)車站等信息。文章對(duì)已開發(fā)的列流圖自動(dòng)繪制系統(tǒng)的列流線識(shí)別方法進(jìn)行詳細(xì)介紹。

列流徑路識(shí)別方法核心思想是根據(jù)列流線的起終點(diǎn)信息，確定其起終點(diǎn)所處的主鏈和支鏈，并由主鏈和支鏈的順序確定列流徑路拐點(diǎn)及流向。列流徑路識(shí)別方法示例圖如圖2所示。

圖2 列流徑路識(shí)別方法示例圖

首先，確定列流徑路的主鏈和支鏈，一般情況下以從左至右的路網(wǎng)連接的車站和方向?yàn)橹麈湥鐖D2中F5方向→A站→B站→C站→F4方向。不含主鏈的路網(wǎng)連接的車站和方向?yàn)橹ф湥ф湻较蛲ǔ６x為從上至下，例如圖2中有三個(gè)支鏈，分別為F3方向→C站支鏈、A站→F1方向支鏈和F2方向→D站→B站支鏈。

其次，確定列流徑路起點(diǎn)和終點(diǎn)在主鏈和支鏈中的位置。圖2中虛線列流徑路其起點(diǎn)和終點(diǎn)分別為F3方向和F1方向。由主鏈和支鏈定義可知，虛線列流徑路的終點(diǎn)都位于支鏈上。

最后，確定列流徑路經(jīng)過(guò)的車站、方向以及列流徑路的流向。該過(guò)程的具體步驟如下：

（1）確定列流徑路拐點(diǎn)。圖2中虛線列流徑路起點(diǎn)位于支鏈F3方向→C站上，該支鏈與主鏈相交的車站為C站，因此C站為拐點(diǎn)。終點(diǎn)位于支鏈A站→F1方向上，該支鏈與主鏈相交的車站為A站，因此A站為其另一個(gè)拐點(diǎn)。

（2）確定拐點(diǎn)在主鏈上位置及經(jīng)過(guò)車站。圖2中主鏈為F5方向→A站→B站→C站→F4方向，C站與A站之間在主鏈上只有B站，故主鏈上經(jīng)過(guò)的車站為B站。

（3）組合支鏈和主鏈形成列流徑路。根據(jù)第一步確定的兩條支鏈以及第二步確定的主鏈上經(jīng)過(guò)的車站，即可確定該列流徑路經(jīng)過(guò)的所有方向和車站以及流向，其列流徑路為F3方向→C站→B站→A站→F1方向。

2 列流徑路自動(dòng)識(shí)別算法實(shí)現(xiàn)

根據(jù)列流徑路自動(dòng)識(shí)別方法的核心思想是利用計(jì)算機(jī)語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)列流徑路自動(dòng)識(shí)別。在詳細(xì)介紹算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程之前，以圖2中列流圖為例簡(jiǎn)要介紹列流圖自動(dòng)編制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)。在已完成開發(fā)的列流圖自動(dòng)編制系統(tǒng)中，利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)存儲(chǔ)繪制列流圖所需的基本數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)記錄字段為車站編號(hào)（StationID）、車站名稱（StationName）、屬性（StationAttr）、鄰居車站（relStation）、鄰居方向（relLocation）。

車站編號(hào)字段記錄了車站的編號(hào)，車站名稱字段記錄了對(duì)應(yīng)車站編號(hào)的車站名，屬性字段表示該項(xiàng)屬于車站還是銜接方向，鄰居車站記錄了相鄰車站信息，鄰居方向記錄了相鄰車站上下左右相對(duì)關(guān)系。用戶輸入基本的車站或銜接方向數(shù)據(jù)后，只需要輸入列流線起點(diǎn)和終點(diǎn)的名稱即可由文章提供的列流徑路自動(dòng)識(shí)別算法得到起點(diǎn)至終點(diǎn)的列流徑路，其詳細(xì)的算法步驟如下。

第一步：輸入列流線的起點(diǎn)和終點(diǎn)信息，及起終點(diǎn)名稱。

第二步：針對(duì)已輸入系統(tǒng)的車站或銜接方向數(shù)據(jù)，查詢篩選鄰居方向（relLocation），將具有左右關(guān)系的車站篩選出來(lái)，并由左右相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行從左至右排序，生成主鏈。

第三步：根據(jù)主鏈車站或銜接方向，篩選車站名稱（StationName），得到非主鏈的車站或銜接方向信息，并篩選鄰居方向（relLocation）具有上下關(guān)系的車站或銜接方向，并由上下相對(duì)位置關(guān)系進(jìn)行從上至下排序，生成支鏈。

第四步：根據(jù)輸入的起終點(diǎn)信息，判斷起終點(diǎn)位于主鏈還是支鏈，并進(jìn)行分類。根據(jù)該列流圖自動(dòng)繪制系統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，起終點(diǎn)相互對(duì)應(yīng)位置只存在四種情況，分別如下：起點(diǎn)位于主鏈，終點(diǎn)位于主鏈；起點(diǎn)位于主鏈，終點(diǎn)位于支鏈；起點(diǎn)位于支鏈，終點(diǎn)位于主鏈；起點(diǎn)位于支鏈，終點(diǎn)位于支鏈。

第五步：根據(jù)第四步中判定的情況，進(jìn)行列流徑路的求解，并存儲(chǔ)。

第六步：繼續(xù)輸入列流線數(shù)據(jù)，跳轉(zhuǎn)至第一步，直至輸入完所有列流線數(shù)據(jù)。

上述列流徑路自動(dòng)識(shí)別算法步驟最核心的部分是第四步，下面對(duì)第四步中四種情況的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行詳述。

第一種情況：起點(diǎn)位于主鏈，終點(diǎn)位于主鏈。只需要在主鏈中查找起終點(diǎn)位置，由主鏈中各個(gè)車站相對(duì)關(guān)系即可確定列流徑路。

第二種情況：起點(diǎn)位于主鏈，終點(diǎn)位于支鏈。只需要根據(jù)終點(diǎn)車站在支鏈中查找，并確定終點(diǎn)所在支鏈與主鏈的拐點(diǎn)（共同車站），并在主鏈中查找起點(diǎn)站至該拐點(diǎn)的主鏈車站，即可確定列流徑路。

第三種情況：起點(diǎn)位于支鏈，終點(diǎn)位于主鏈。只需要根據(jù)起點(diǎn)車站在支鏈中查找，并確定起點(diǎn)所在支鏈與主鏈的拐點(diǎn)（共同車站），并在主鏈中查找該拐點(diǎn)與終點(diǎn)站之間的主鏈車站，即可確定列流徑路。

第四種情況：起點(diǎn)位于支鏈，終點(diǎn)位于支鏈。先根據(jù)起點(diǎn)車站查找起點(diǎn)車站所在支鏈與主鏈的拐點(diǎn)1，再根據(jù)終點(diǎn)車站查找終點(diǎn)車站所在支鏈與主鏈的拐點(diǎn)2，最后在主鏈上查找拐點(diǎn)1至拐點(diǎn)2的車站，即可確定列流徑路。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章根據(jù)列流圖的特點(diǎn)，結(jié)合計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪圖系統(tǒng)，針對(duì)列流圖自動(dòng)繪制系統(tǒng)的核心問(wèn)題——列流徑路的識(shí)別，提供了一種簡(jiǎn)便快速的自動(dòng)識(shí)別方法，并針對(duì)該列流徑路自動(dòng)識(shí)別方法進(jìn)行了算法實(shí)現(xiàn)分析，通過(guò)分析驗(yàn)證了列流圖列流徑路自動(dòng)識(shí)別方法能根據(jù)用戶輸入的列流起終點(diǎn)基本信息，快速生成列流徑路，并根據(jù)列車種類對(duì)列流徑路進(jìn)行分類排序，有利于列流圖自動(dòng)繪制的實(shí)現(xiàn)。