單線雙方向自動閉塞軟件的分析與研究

馬滿玉 杜建樹

摘? 要：介紹了單線雙方向自動閉塞輔助設(shè)計(jì)軟件在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，對系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)功能和實(shí)現(xiàn)技術(shù)進(jìn)行了闡述。編數(shù)據(jù)時(shí)僅編一條線的數(shù)據(jù)，自動生成區(qū)間平面圖和區(qū)間電纜徑路圖及配線。圖框采用閉合多段線，采用最小包圍框計(jì)算端子組合號，通過連接的直線搜索連接關(guān)系，讀電路生成配線。詳細(xì)論述了這種算法，并給出了完整的描述。

關(guān)鍵詞：自動閉塞;單線雙方向;連接關(guān)系;讀電路

中圖分類號：TP39? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2096-4706（2022）01-0151-03

Abstract： This paper introduces the application of single track bidirectional automatic block auxiliary design software in the design， and expounds the basic structure， function and implementation technology of the system. When compiling data， only the data of one line is compiled， and the section plan， section cable route map and wiring are automatically generated. The figure frame uses closed polysegment lines. Terminal combination numbers are calculated by using the minimum enclosure box. It searches for the connected relation by straight line of the connection， and reads circuit to generate wiring. This algorithm is discussed in detail， and a complete description is given.

Keywords： automatic block; single track bidirectional; connected relation; reading circuit

0? 引? 言

區(qū)間信號控制自動控制是鐵路區(qū)間信號、閉塞及區(qū)段自動控制、遠(yuǎn)程控制技術(shù)的總稱。根據(jù)區(qū)間線路的數(shù)目，分為單線區(qū)間、雙線區(qū)間及多線區(qū)間。國內(nèi)的自動閉塞主要是雙線雙方向，單線雙方向很少。很多設(shè)計(jì)院都有成熟的雙線雙方向自閉軟件，遇到單線雙方向時(shí)都是靠虛擬雙線雙方向，再手工修改，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，準(zhǔn)確性還不高。因此需研發(fā)出一種只編一條線路的單線雙方向自閉軟件，具有軟件配線全、通用性強(qiáng)、易用性好、準(zhǔn)確性高的自動閉塞輔助設(shè)計(jì)軟件。本文將討論在autocad環(huán)境下，通過編制單線自閉數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)單線區(qū)間平面圖、區(qū)間電纜徑路及配線的軟件系統(tǒng)。

1? 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

提供界面設(shè)置單線雙方向自閉的參數(shù)，編制單線區(qū)間數(shù)據(jù)、橋、涵、隧道數(shù)據(jù)，生成區(qū)間平面圖、電纜徑路及配戲。軟件生成組合排列表，提供界面供人工修改，生成區(qū)間電路圖和自閉結(jié)合電路圖后，根據(jù)聯(lián)鎖圖紙進(jìn)行編碼條件，和聯(lián)鎖電碼化解和的修改。讀電路并完成錯誤檢查后生成對應(yīng)的配線文件，最后匯總配線文件后進(jìn)行配線和電源環(huán)線。如圖1所示。

1.1? 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

通過菜單、工具條、對話框等方式，完成區(qū)間參數(shù)設(shè)置，根據(jù)站場提供的行車數(shù)據(jù)、按照指定的數(shù)據(jù)格式，編制內(nèi)容主要進(jìn)站信號機(jī)、出站信號機(jī)、站中心、車站中心等的里程，長短鏈、橋梁、隧道。

1.2? 區(qū)間平面圖生成和調(diào)整

軟件根據(jù)設(shè)置的區(qū)間參數(shù)、里程順序、信號機(jī)名稱位數(shù)、電路制式、附加長度自動生成單線區(qū)間平面圖，設(shè)計(jì)人員根據(jù)需要可手工調(diào)整。

1.3? 區(qū)間電纜徑路生成

根據(jù)人工錄入的區(qū)間站場數(shù)據(jù)、自動生成車站中心里程，出站信號機(jī)、進(jìn)站信號機(jī)、標(biāo)志牌、電容頻率及長度數(shù)量。電纜長度、型號、接收、發(fā)送、備用芯線。

1.4? 區(qū)間電纜徑路配線生成

軟件生成和電纜徑路對應(yīng)區(qū)間電纜配線，內(nèi)容主要有發(fā)送、接收名稱、方向盒編號、電纜型號、長度及芯線、方向盒中的占用端子及過路端子。

2? 系統(tǒng)功能

人工編制接進(jìn)站信號機(jī)、出站信號機(jī)、站中心、車站中心等的里程，長短鏈、橋梁、隧道。自動生成區(qū)間平面圖、區(qū)間電纜徑路圖及配線。

2.1? 工程數(shù)量統(tǒng)計(jì)

區(qū)間電纜徑路生成后，自動生成區(qū)間電纜的長度和芯線，進(jìn)樓的電纜因?yàn)槊總€(gè)站的中心和附加長度不一樣，軟件計(jì)算出來的長度可能需要修改，人工修改電纜的長度和芯線后，通過讀圖生成工程數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表。

2.2? 圖紙的生成

生成區(qū)間平面圖、電纜徑路及配線、組合柜、網(wǎng)絡(luò)接口柜、移頻柜布置圖、區(qū)間自閉電路、自閉結(jié)合電路圖。

2.3? 修改電路工具

提供各種朝向、勵磁、落下的繼電器模塊，圖塊打散功能，供人工修改編碼電路使用，設(shè)計(jì)人員可用復(fù)制粘貼模塊，修改端子、組合號完成自閉結(jié)合電路的修改。

2.4? 讀電路生配線

將電路分成二類，一類完全由軟件生成，人工無須修改電路，配線自動生成;一類軟件生成后需要人工修改，如自閉結(jié)合電路、站間聯(lián)系電路等。采用讀電路生成配線，每張電路都要進(jìn)行錯誤檢查，能給出組合號重復(fù)、連接關(guān)系找不到、端子找不到組合號等錯誤提示。每張電路都生成一個(gè)配線文件，匯總配線文件生成配線圖。

3? 實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

軟件生成各種工程設(shè)計(jì)圖是輔助設(shè)計(jì)軟件基本功能，本軟件和其他軟件的不同之處是通過讀電路生成配線圖，關(guān)鍵技術(shù)之一是通過軟件生成電路時(shí)要定義好圖塊的屬性，圖框的顏色形狀、端子、組合號的顏色和格式，實(shí)現(xiàn)讀電路生配線。關(guān)鍵技術(shù)之二是編一條線的數(shù)據(jù)生成區(qū)間平面圖和電纜徑路圖及配線。

3.1? 移頻柜、組合柜、網(wǎng)絡(luò)接口柜生成

根據(jù)用戶的參數(shù)設(shè)置、編制的數(shù)據(jù)文件文件，手工調(diào)整后的移頻柜、組合柜、網(wǎng)絡(luò)接口柜，通過插入圖塊和文字的方式生成。

3.2? 電路圖生成

為了實(shí)現(xiàn)讀電路出配線，生成電路時(shí)必須滿足端子能搜索到正確的組合號，搜索端子間的連接關(guān)系，電源要自動環(huán)線。下面以閉塞分區(qū)電路圖（9651G）為例進(jìn)行說明。采用插入圖版，替換區(qū)段名稱和組合號的方式。好處是圖版發(fā)生修改時(shí)無須修改軟件，無須計(jì)算插入圖塊的坐標(biāo)。運(yùn)行速度快。外框顏色采用品紅，端子的接點(diǎn)統(tǒng)一采用接點(diǎn)圖塊。需要雙芯絞型阻燃塑料線的地方統(tǒng)一插入表示線型號的圖塊。端子采用單行普通文字，必須配線的不規(guī)則端子采用青色，無須配線的端子刷成不配線的顏色。端子搜索組合號，端子先找到最小包圍框，再在最小包圍框找到組合號。

對無組合框的端子，在生成電路時(shí)將組合號、端子、繼電器做成一個(gè)整體，在設(shè)計(jì)圖快時(shí)將組合號、端子分別設(shè)置夾點(diǎn)。通過選擇模塊后再選夾點(diǎn)，可以移動組合號和端子。由于端子和組合號是一個(gè)整體，不需要通過算法搜索端子的組合號，不會出錯。由于是采用制作模板圖后整張圖塊插入，不需要計(jì)算坐標(biāo)，可選中夾點(diǎn)后移動位置。

采集驅(qū)動電路圖配線添加端子名稱處理如圖2所示，在制作圖板時(shí)需插入端子名稱圖塊，需要修改接口柜端子和名稱時(shí)，可直接修改。

端子通過搜索接點(diǎn)、直線、電源端子完成配線。連接關(guān)系的搜索：端子先找到距離最近的接點(diǎn)，接點(diǎn)通過和直線相交找到直線，再通過直線找到接點(diǎn)。如果找到多個(gè)接點(diǎn)，則通過比較距離找到連接最近的一個(gè)接點(diǎn)，再通過接點(diǎn)找到端子。

端子間的連接關(guān)系如圖3所示，如圖中的05-3和B-03-D屬于通過直線直接連接，一個(gè)點(diǎn)對一個(gè)點(diǎn)的連接。一個(gè)點(diǎn)對一個(gè)點(diǎn)存儲比較簡單，如圖中05-6和08-7、B-12-D屬于一個(gè)點(diǎn)對兩個(gè)點(diǎn)的連接，需要采用非線性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的二叉樹，二叉樹在存儲時(shí)，采用多重鏈表結(jié)構(gòu)，其節(jié)點(diǎn)由1個(gè)數(shù)據(jù)元素和分別指向其左右子樹的2個(gè)分支組成，表示二叉樹的鏈表至少有3個(gè)域：數(shù)據(jù)域和左，右指針域，采用遞歸的方法遍歷二叉樹，信號配線的特點(diǎn)，點(diǎn)對點(diǎn)的占大多數(shù)，比較后采用中序遍歷。

電路圖端子搜索組合號，為了能準(zhǔn)確搜索到組合號，采用閉合的多段線。如圖端子05-3，通過包圍框搜索到的組合號可以是QZ2-4和QY2-3，采用計(jì)算包圍框的面積、比較和包圍框位置關(guān)系，搜索的結(jié)果是包圍框的面積對應(yīng)的組合為QZ2-4，即最小包圍框法計(jì)算組合號。

國內(nèi)的鐵路主要是雙線雙方向自動閉塞，設(shè)計(jì)院編制的軟件只能處理雙線雙方向自閉，原因是處理下行線的進(jìn)站里程時(shí)需要用到上行線的數(shù)據(jù)，采用雙線雙方向的軟件生成單線雙方向只能虛擬另一條線。等生出來圖后刪除一條線的圖，再手改。本軟件主要針對的是國外鐵路的單線雙方向，將所有需要的數(shù)據(jù)全部編制在一條線的數(shù)據(jù)中。出來的全部是需要的圖紙，無須手工刪除。

3.3? 讀電路生配線

電路生成后，自閉電路的特點(diǎn)是中間的大部分電路無須修改，U點(diǎn)、自閉結(jié)合電路、站間聯(lián)系電路需要設(shè)計(jì)人員根據(jù)聯(lián)鎖圖紙修改和聯(lián)鎖的結(jié)合條件、進(jìn)站組合號、和電碼化的結(jié)合電路。只要不改端子的顏色，可以手改端子、組合號。采用“錯誤檢查及讀電路配線”命令，電路圖中如果出現(xiàn)端子找不到組合，找到多個(gè)組合號，找不到連接關(guān)系時(shí)，會在電路圖中會插入錯誤提示模塊。當(dāng)沒有錯誤后，在配線界面采用另存為，按照一張電路一個(gè)配線文件的方式存儲。運(yùn)行“生成配線”命令先將配線文件匯總，再生成配線。

3.4? 配線成圖

軟件自動生成自閉電路圖后，設(shè)計(jì)者手工修改編碼電路、自閉結(jié)合電路、特殊電路，添加和聯(lián)鎖的接口條件。采用文件夾配線，會自動將每張電路生成一個(gè)對應(yīng)的配線文件。讀取組合排列表，按照組合類型生成電源文件。點(diǎn)“生成配線圖”命令，先將配線文件夾內(nèi)的所有文件合并成一個(gè)總配線文件，進(jìn)行配線。

配線圖生成，按照組合柜、移頻柜、網(wǎng)絡(luò)接口柜等類型自動配線，讀取配線文件的電源文件和電路配線，進(jìn)行組合間電源還線，組合內(nèi)部電源還線。

4? 結(jié)? 論

通過對自動閉塞工程設(shè)計(jì)電路特點(diǎn)的分析，在制作模板時(shí)通過設(shè)計(jì)圖框的形狀、顏色，文字的顏色。滿足讀電路配線的要求，采用插入模板后替換區(qū)段名稱和組合號的方式生成電路。實(shí)現(xiàn)電路配線100%軟件完成，突破了以前的自閉結(jié)合部分、站間聯(lián)系電路、U點(diǎn)都需要部分手工配線的模式。大幅度提高了設(shè)計(jì)效率和圖紙的準(zhǔn)確性、規(guī)范性。本軟件已經(jīng)在幾條線的施工圖中正式使用，效果良好。

參考文獻(xiàn)：

[1] 嚴(yán)蔚敏，吳偉民.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) [M].北京：清華大學(xué)出版社，2004.

[2] 劉利芳.區(qū)間信號自動控制 [M].北京：科學(xué)出版社，2014.

[3] 張擎.電氣集中工程設(shè)計(jì)指導(dǎo) [M].北京：中國鐵道出版社，1989.

[4] 張帆，朱文俊.AutoCAD ObjectARX（VC）開發(fā)基礎(chǔ)與實(shí)例教程 [M].北京：中國電力出版社，2014.

[5] 趙志熙.計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)技術(shù) [M].北京：中國鐵道出版社，1999.

作者簡介：馬滿玉（1976—）男，漢族，湖北武漢人，工程師，本科，研究方向：鐵路信號輔助設(shè)計(jì)軟件的開發(fā)。