信号集中监测站场图数据快速配置的关键技术

杨云国，成 远

(上海铁大电信科技股份有限公司，上海 200070)

1 概述

站场图绘制是信号集中监测（包括TJWX系列、CSM-2010版、基于集中监测的信号设备集中诊断及智能分析系统等）数据配置过程中的关键环节。除了依据设计部分提供的信号设备平面布置图或联锁厂家提供的站场截图，在站场CAD中布置、连接各类信号设备图元外，还要将控制站场信号显示（在终端CSDS中实现）的逻辑控制信息输入到对应设备的配置结构中。逻辑控制信息主要包括开关量名称和类型、逻辑开关量定义。设备名称的输入和校对要确保对应关系，数据量大，容易出错。由于配置原始数据主要来自第三方，往往不能自动转换、批量输入或批量粘贴，效率较低。针对上述问题，本文提到的站场图工具CSMCAD-TD采用自动化技术和方案，有效的解决这些问题，极大地提高了数据配置的效率和确性。

2 开关量名称生成算法

2.1 基于矩阵相乘的算法

在CSMCAD-TD中每个设备的显示控制逻辑信息会包含多个开关量，每个开关量名（包括实际开关量名和逻辑开关量名）与其所属信号设备的名称存在高度依赖关系。

设di为待生成的开关量名称, 则D为由di构成的矩阵

设pj为控制设备显示的开关量的名称后缀名，则P为pj构成的矩阵

设Sk站场图上信号设备名称，则S为Sk构成的矩阵

2.2 基于拓扑连接的算法

如图1所示以道岔区段为例，道岔区段由道岔基本原件如图1（a）所示及与其连接的无岔区段组成如图1（b）所示。通过图元的几何属性（端点的坐标、象限位置等）可以搜索出设备间的拓扑连接关系，从而找到无岔区段依附的道岔基本原件（道岔10、20），最后生成这些无岔区段的开关量名称。

图1 道岔区段的组成Fig.1 The composition of the turnout section

根据CSM监测站场的显示原理，依附于道岔基本原件的无岔区段（包括岔前、岔后定位和反位）的表示开关名称量集合N定义如下：

N岔前= 道岔原件的岔前表示名称集合；

N定位= 道岔原件的定位表示名称集合；

N反位= 道岔原件的反位表示名称集合。

同理，可以定义出由多个折线组成的无岔区段的表示开关量名称集合。

2.3 逻辑开关量定义

信号集中监测的开关量状态信息来源于电气集中、计算机联锁或CTC系统，不同厂家和制式提供实际开关量名称(real-variable)表和配置往往不全统一。为消除这些差异造成的不便，根据原铁道部集中监测技术条件规定的信号表示状态集合，定义了一种抽象数据变量——逻辑开关量(logicvariable)，使得数据配置过程层次化，更易理解，有利于配置数据批量生成。逻辑开关量定义的BNF定义如下：

logic-variable→real-variable|logicvariable logic-operator logic-variable

logic-operator→OR|AND|XOR|ORAND|NAND

操作符支持5种：或、与、异或、或反、与反。为简化处理，逻辑开关量定义的中间变量也被定义为一个逻辑开关量，层层分解，直到逻辑开关量表达式的自变量都是实际开关量（不支持递归调用）。

对定义表达式格式相同的逻辑开关量D，也可采用2.1节的方式批量生成其定义：

其中

E为er构成的矩阵，er为逻辑开关量的定义表达式，是实际开关量后缀名的函数。

3 快速配置实现

根据实际需要，开关量名称的快速生成也可分为联想、拓扑生成和批量生成3种方式，下面分别说明。

3.1 开关量名称的联想生成和拓扑生成

联想输入可用于各类设备（道岔、无岔区段、信号机、或按钮、道岔表示灯等）的开关量名称的生成。

以区段为例，根据CSM-TD的站场显示要求，区段包括无岔区段（包括股道、实际“无岔区段”、区间等）和道岔区段（道岔基本原件及其附属的岔前、岔后定位和反位部分）。其中无岔区段有3种显示状态：占用、锁闭和空闲；显示控制逻辑包含2个表示开关量：红光带和白光带，其后缀名可根据设备类型预先配置如图2（a）所示。如输入设备名称IIG如图2（b）所示，光带开关量名称的后缀名分别配置为_R和_W，按下“联想输入”按钮，采用2.1节算法自动生成开关量如下：IIG-R、IIG_W如图2（b）所示。

图2 区段开关量名称的生成Fig.2 Generation for the name of digital signal of the section

对与道岔基本原件连接的无岔部分（岔前、岔后定位和反位），按下“拓扑输入”按钮则根据2.2的算法，自动生成对应的开关量名称。对于由多个折线组成的无岔区段，只要为其中一个录入名称，根据连接关系即可生成其他线段的表示开关量名称（公享方式）。

3.2 开关量名称的批量输入

联想和拓扑生成法面向独立的设备，一次只能生成一个设备的开关量名称，适用于零散的随机输入；批量生成技术则可将同类设备所有开关量的名称一次全部生成，如图3所示。

图3 开关量名称的生成Fig.3 Generation for the name of digital signal

采用类EXCEL的显示方式如图3（a）所示，“名称”一列显示某类（如道岔、无岔区段、信号机等）设备所有对象的名称，其他列显示每行对应设备的开关量的名称和类型（勾选方框表示是逻辑开关量）。打开“编辑数据自动生成格式”按钮显示如图3（b）所示，每行显示每个开关量名称的默认生成格式，%s表示设备名称，-R、-G等表示状态开关量名的后缀名；可根据需要编辑修改，一般只需修改后缀名即可。点击“打开表头”，勾选（或去勾）表头中的方框可以将本列的名称全部置为逻辑开关量或实际开关量。

点击“生成数据”按钮如图3（a）所示，可以批量生成该类设备的所有开关量名称，如图3（b）所示。如设备类型为进站信号机，其开关量生成格式为图3（b）, 则生成信号机XF的开关量名称为{XF_R、XF_G、XF_Y、XF_W，…,}，其余进站信号机设备的名称也同法生成（采用2.1节算法）。该表还支持块选操作，如拷贝、删除、取消等。

3.3 逻辑开关量定义的批量生成

根据需要，逻辑开关量定义最多支持3变元，嵌套定义最多16层。以道岔表示名称为例如图4所示，首先输入道岔逻辑开关量_DH的定义：_DH= _QH AND _L（如变量中包含逻辑开关量则勾选“逻辑开关量”），再选出符合这一定义的全部信号设备的名称（道岔1、3、5、7）。点击按钮“生成逻辑开关量”（采用2.3节算法）则在右侧生成这些个设备的逻辑开关量定义：1_DH、3_DH、5_DH、7_DH，其中1_DH = 1_QH AND 1 _L,其余类似。

图4 逻辑开关量定义的批量生成Fig.4 Batch generation for the definition of logic digital signal

4 其他

为加快配置速度，逻辑开关量定义和开关量名称输入（联想、拓扑、批量输入）可以两人同时进行，然后再合并到同一个配置文件中；为减少输入和生成的差错，最后需进行批量检查，如图5所示，以确保所有开关量名称都是有效的。

5 结语

不同场家和制式的电气集中、计算机联锁或CTC等系统提供的实际开关量表往往都具有自身的命名规律和法则。可根据实际将开关量的后缀名、逻辑开关量生成规范等保存到配置选项文件中，根据需要加载调用。CSM-TD信号集中监测系统（2010版）从2014年开始正式采用CSMCAD-TD制作配置数据，人为错误明显减少，制作效率得到极大提升和改善。

图5 开关量配置后的批量检查Fig.5 Batch inspection after the configuration of digital signal