鐵路計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)視進(jìn)路相關(guān)設(shè)備從而完成進(jìn)路控制，是車(chē)站列車(chē)技術(shù)作業(yè)自動(dòng)化的前提。為保證計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠，北京交通大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院、軌道交通控制與安全國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、石家莊鐵道大學(xué)交通運(yùn)輸學(xué)院的研究人員史藝菡、徐杰、鄭建武，在2019年《電氣技術(shù)》增刊中撰文，基于面向?qū)ο笏枷脒M(jìn)行車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)建模，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)進(jìn)路控制的實(shí)例化。

首先，基于面向?qū)ο蠹夹g(shù)進(jìn)行車(chē)站聯(lián)鎖設(shè)備屬性和系統(tǒng)作業(yè)機(jī)理分析；在此基礎(chǔ)上分析不同車(chē)站技術(shù)作業(yè)的進(jìn)路需求，利用標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言描述關(guān)鍵車(chē)站聯(lián)鎖設(shè)備、設(shè)備間聯(lián)鎖關(guān)系、車(chē)站進(jìn)路控制業(yè)務(wù)邏輯以及與進(jìn)路的匹配關(guān)系；最后利用Python語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)車(chē)站進(jìn)路控制自動(dòng)化，以滿(mǎn)足車(chē)站設(shè)備狀態(tài)、業(yè)務(wù)約束及其效率需求，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖自動(dòng)化。

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、經(jīng)濟(jì)性、功能可擴(kuò)展性的特點(diǎn)，成為車(chē)站進(jìn)路自動(dòng)化控制所使用的主要技術(shù)手段。該系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算機(jī)程序?qū)φ緢?chǎng)設(shè)備的工作狀態(tài)和操作人員操作指令進(jìn)行邏輯運(yùn)算，完成對(duì)信號(hào)機(jī)、道岔和進(jìn)路的聯(lián)鎖及控制，保障列車(chē)在車(chē)站按照既定計(jì)劃安全通過(guò)或?？?。

隨著站場(chǎng)規(guī)模的擴(kuò)大，車(chē)站作業(yè)情況更加繁雜，在這種情況下進(jìn)行模塊化站場(chǎng)通信結(jié)構(gòu)、數(shù)字化建模對(duì)象、簡(jiǎn)潔化計(jì)算機(jī)程序等方面的研究，對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)降本增效具有重要的意義。

謝保峰提出計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)具有可編程進(jìn)路控制功能，以提高列車(chē)通過(guò)能力、快速運(yùn)算更大容量信息的能力、信息響應(yīng)更快速實(shí)時(shí)的控制能力。王峰采用Java語(yǔ)言編寫(xiě)了聯(lián)鎖控制軟件，提出在控制進(jìn)路時(shí)使用進(jìn)路搜索算法實(shí)現(xiàn)進(jìn)路選擇。Fatih Mecito?lu基于面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，通過(guò)創(chuàng)建軟件庫(kù)來(lái)開(kāi)發(fā)具有仿真、控制和監(jiān)視功能的車(chē)站信號(hào)控制系統(tǒng)。

采用標(biāo)準(zhǔn)建模語(yǔ)言（unified modeling language, UML）用例圖、類(lèi)圖、順序圖、狀態(tài)圖等建模圖形來(lái)描述系統(tǒng)的動(dòng)靜態(tài)元素及模型，以期客觀展現(xiàn)系統(tǒng)邏輯控制層的進(jìn)路控制業(yè)務(wù)，提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型的可讀性；嘗試使用Python語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)進(jìn)路控制的功能，并使用wxPython進(jìn)行系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)。

根據(jù)《鐵路車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)條件》等規(guī)范，進(jìn)行進(jìn)路控制作業(yè)機(jī)理與規(guī)則分析，利用UML用例圖描述鐵路車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的功能，構(gòu)建鐵路車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)模型以及聯(lián)鎖設(shè)備對(duì)象屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，設(shè)計(jì)信號(hào)機(jī)、道岔和軌道電路等聯(lián)鎖設(shè)備與絕緣節(jié)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系表，使用UML狀態(tài)圖描述進(jìn)路建立和進(jìn)路解鎖階段的動(dòng)態(tài)模型，給出基于絕緣節(jié)坐標(biāo)邏輯的聯(lián)鎖設(shè)備位置推斷算法。

1 鐵路車(chē)站面向?qū)ο蠼?/span>

1.1鐵路車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

監(jiān)視和控制進(jìn)路上相關(guān)設(shè)備按照一定約束和程序動(dòng)作進(jìn)而自動(dòng)完成進(jìn)路控制業(yè)務(wù)的設(shè)備分為室內(nèi)設(shè)備和室外設(shè)備。信號(hào)機(jī)、道岔、軌道電路為主要室外設(shè)備，室內(nèi)設(shè)備主要為人機(jī)交互層、聯(lián)鎖控制層以及I/O接口層，如圖1所示。進(jìn)路控制依靠信號(hào)機(jī)、道岔和軌道電路之間的聯(lián)鎖關(guān)系完成。

圖1  車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

人機(jī)交互層接收操作人員下達(dá)聯(lián)鎖命令，并實(shí)時(shí)顯示站場(chǎng)設(shè)備的位置和狀態(tài)。聯(lián)鎖控制層接收人機(jī)交互層的指令和來(lái)自I/O接口層所傳遞的關(guān)于室外設(shè)備的狀態(tài)信息，通過(guò)聯(lián)鎖機(jī)進(jìn)行邏輯運(yùn)算和發(fā)送控制指令。I/O接口層將電路板采集的繼電器電路工作狀態(tài)發(fā)送給聯(lián)鎖機(jī)，接收聯(lián)鎖機(jī)操作指令來(lái)驅(qū)動(dòng)繼電器，進(jìn)而控制電路的工作狀態(tài)。

1.2 進(jìn)路控制作業(yè)機(jī)理與規(guī)則

進(jìn)路控制分為進(jìn)路建立和進(jìn)路解鎖。進(jìn)路建立是系統(tǒng)根據(jù)操作人員所下達(dá)的指令，邏輯推斷進(jìn)路的類(lèi)型（調(diào)車(chē)或列車(chē)進(jìn)路）以及列車(chē)或車(chē)列行進(jìn)方向（上行或下行、到達(dá)或出發(fā)），由進(jìn)路選擇得到進(jìn)路上相關(guān)信號(hào)機(jī)、道岔和軌道電路區(qū)段等信息。轉(zhuǎn)轍機(jī)將相關(guān)道岔轉(zhuǎn)換到進(jìn)路所約束的狀態(tài)，確認(rèn)道岔的位置無(wú)誤后將其鎖閉，使進(jìn)路始端信號(hào)機(jī)開(kāi)放允許燈光，保持指示列車(chē)或車(chē)列的運(yùn)轉(zhuǎn)。

可將進(jìn)路解鎖階段分為多種情形：①列車(chē)或車(chē)列未進(jìn)入進(jìn)路階段，可以取消進(jìn)路或人工解鎖；②列車(chē)或車(chē)列進(jìn)入進(jìn)路階段，有正常解鎖和故障解鎖。其中，正常解鎖，即隨著列車(chē)或車(chē)列的向前并出清后方的軌道區(qū)段后，后方區(qū)段將自動(dòng)分段解鎖至整條進(jìn)路全部自動(dòng)解鎖完畢。車(chē)站聯(lián)鎖的進(jìn)路控制過(guò)程如圖2所示。

圖2  車(chē)站聯(lián)鎖的進(jìn)路控制過(guò)程

1.3 系統(tǒng)功能

鐵路車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)應(yīng)具有顯示并記錄站場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)和邏輯運(yùn)算并控制站場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)的功能。使用UML用例圖描述的聯(lián)鎖系統(tǒng)功能如圖3所示。

圖3  UML系統(tǒng)功能用例圖

計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的人機(jī)交互界面由元素圖標(biāo)標(biāo)識(shí)的鐵路站場(chǎng)設(shè)備圖、輸入/輸出文本框及進(jìn)路控制業(yè)務(wù)功能等部分組成。選擇建立進(jìn)路時(shí)，系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制層將接收到該指令，然后進(jìn)行進(jìn)路選擇等邏輯運(yùn)算，并給I/O接口層發(fā)送相應(yīng)的操作指令。

若是需要進(jìn)路解鎖，則選擇相應(yīng)功能按鈕，聯(lián)鎖控制層將會(huì)先根據(jù)站場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行邏輯判斷再去指令解鎖。而且，在人機(jī)交互界面的鐵路站場(chǎng)設(shè)備圖中，可以顯示站場(chǎng)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)，輸入/輸出文本框可以顯示當(dāng)前操作結(jié)果。

1.4 鐵路車(chē)站面向?qū)ο蠼?/span>

車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)是依靠正確地執(zhí)行進(jìn)路控制來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而進(jìn)路控制又是依靠信號(hào)機(jī)、道岔和軌道電路之間的聯(lián)鎖關(guān)系來(lái)完成的。因此，將面向鐵路車(chē)站聯(lián)鎖系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制層及三大關(guān)鍵聯(lián)鎖設(shè)備對(duì)象分別命名為interlocking system（聯(lián)鎖系統(tǒng)）、signal（信號(hào)機(jī)）、point（道岔）、track circuit（軌道電路），并分別命名進(jìn)路控制中的邏輯元素為joint（絕緣節(jié)）、route（進(jìn)路）、subroute（子進(jìn)路）。

signal指揮列車(chē)或車(chē)列在車(chē)站進(jìn)路上運(yùn)行，被設(shè)置在每段軌道區(qū)段始端，防護(hù)該段子進(jìn)路。車(chē)站內(nèi)signal分為列車(chē)signal和調(diào)車(chē)signal，具有開(kāi)放、關(guān)閉和滅燈3種狀態(tài)。在開(kāi)放狀態(tài)時(shí)，允許列車(chē)或車(chē)列進(jìn)入signal內(nèi)區(qū)段；在關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，禁止列車(chē)或車(chē)列進(jìn)入；在故障狀態(tài)時(shí)，signal必須滅燈。

signal處于開(kāi)放狀態(tài)時(shí)有多種情形，進(jìn)站signal的開(kāi)放狀態(tài)為綠燈（列車(chē)通過(guò)）、黃燈（正線到達(dá)）、雙黃燈（側(cè)線到達(dá)）。出站兼調(diào)車(chē)signal的開(kāi)放狀態(tài)為綠燈（允許列車(chē)出站）和月白燈（允許調(diào)車(chē)作業(yè)）。站內(nèi)signal關(guān)閉為定位狀態(tài)即默認(rèn)工作狀態(tài)，如出站signal定位狀態(tài)顯示紅燈，調(diào)車(chē)signal則顯示藍(lán)燈。

point確保列車(chē)或車(chē)列能夠進(jìn)入不同進(jìn)路狀態(tài)，包括正常工作和非正常工作狀態(tài)。正常狀態(tài)中經(jīng)常開(kāi)通的位置是定位，其他情況則為反位。非正常工作狀態(tài)是既不在定位也不在反位的四開(kāi)狀態(tài)。

track circuit包括不含point的無(wú)岔區(qū)段track circuit和包含point的道岔區(qū)段track circuit，其狀態(tài)包括調(diào)整狀態(tài)、分路狀態(tài)和斷軌狀態(tài)。調(diào)整狀態(tài)即為無(wú)車(chē)占用，而有列車(chē)或車(chē)列占用時(shí)則為分路狀態(tài)。對(duì)象的命名及其對(duì)應(yīng)屬性見(jiàn)表1。

表1  對(duì)象命名及其對(duì)應(yīng)屬性

joint位于track circuit兩端，起絕緣作用。一般在出站信號(hào)機(jī)處設(shè)置joint，而joint之間是無(wú)岔區(qū)段或是含有point的道岔區(qū)段。為使聯(lián)鎖設(shè)備繼承絕緣節(jié)的坐標(biāo)屬性，定義Joint作為基類(lèi)。

基于進(jìn)路控制作業(yè)機(jī)理，系統(tǒng)的聯(lián)鎖控制層能夠?qū)崟r(shí)獲取三大設(shè)備對(duì)象的工作狀態(tài)、指令鎖閉和解鎖，由此設(shè)計(jì)了設(shè)備對(duì)象的功能和方法。UML類(lèi)圖如圖4所示。

圖4  UML類(lèi)圖

其中，currentState（id）表示可獲取對(duì)象當(dāng)前工作狀態(tài)，setState（newstate，list）為進(jìn)路建立階段根據(jù)指令將對(duì)象狀態(tài)屬性鎖定到newstate，在進(jìn)路解鎖階段可使用unsetState（list）將設(shè)備對(duì)象恢復(fù)至默認(rèn)工作狀態(tài)。利用設(shè)備聯(lián)鎖關(guān)系UML序列圖描述進(jìn)路控制過(guò)程中有關(guān)設(shè)備對(duì)象的行為，如圖5所示。

在interlocking system的聯(lián)鎖控制層中，基于始終端signal與其父類(lèi)joint之間的繼承關(guān)系，邏輯判斷signal所防護(hù)的route類(lèi)型，即droute（調(diào)車(chē)進(jìn)路）還是lroute（列車(chē)進(jìn)路），若是lroute再作進(jìn)一步類(lèi)型判斷，結(jié)果包含ddroute（到達(dá)）、cfroute（出發(fā)）或tgroute（通過(guò)）。

在進(jìn)路建立階段，使用currentState()方法對(duì)有關(guān)設(shè)備對(duì)象的工作狀態(tài)進(jìn)行判斷，若該route同時(shí)滿(mǎn)足point未被鎖閉、track circuit空閑和signal conflicted（敵對(duì)信號(hào)機(jī)）當(dāng)前未開(kāi)放，則選擇該條route。當(dāng)所排進(jìn)路被確定時(shí)，利用方法setState()，將point轉(zhuǎn)換到規(guī)定的位置并鎖閉、切換track circuit的工作狀態(tài)并將敵對(duì)進(jìn)路鎖閉，最后開(kāi)放signal并顯示相應(yīng)的顏色和數(shù)目，以實(shí)現(xiàn)route setting。

進(jìn)路解鎖階段，在列車(chē)或車(chē)列前進(jìn)方向上，在其出清后方track circuit后，使用方法unsetState()關(guān)閉signal、解鎖track circuit即route，并將point恢復(fù)至定位，以完成route release。

圖5  UML進(jìn)路控制序列圖

2 鐵路車(chē)站數(shù)字化

基于面向?qū)ο蟮慕＿^(guò)程，將室外設(shè)備對(duì)象signal、point、track circuit、joint、route的屬性和關(guān)系分別進(jìn)行數(shù)字化建庫(kù)，以此為接下來(lái)的車(chē)站業(yè)務(wù)實(shí)例化提供數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)聯(lián)鎖關(guān)系。

2.1 設(shè)備對(duì)象屬性數(shù)據(jù)表

對(duì)象signal、point、track circuit、joint都有對(duì)應(yīng)的ID及name屬性。根據(jù)signal的顯示類(lèi)別，設(shè)計(jì)狀態(tài)字段stateS。設(shè)定signal在開(kāi)放綠燈時(shí)stateS為1、開(kāi)放黃燈時(shí)為2、開(kāi)放雙黃燈時(shí)為3、顯示白燈時(shí)為4、滅燈時(shí)為5。由于不同性質(zhì)的signal顯示的燈光顏色和數(shù)目不同，所以需設(shè)計(jì)性質(zhì)字段property。又由于信號(hào)燈所防護(hù)的進(jìn)路分方向，所以需設(shè)計(jì)字段direction。

signal數(shù)字化建庫(kù)見(jiàn)表2。point的位置狀態(tài)用stateP標(biāo)識(shí)，設(shè)定其處于定位狀態(tài)時(shí)，stateP取0；反位狀態(tài)時(shí)，取1；四開(kāi)狀態(tài)時(shí)，取2。point數(shù)字化建庫(kù)見(jiàn)表3。stateTC代表track circuit的工作狀態(tài)，設(shè)定其調(diào)整狀態(tài)時(shí)，取值0；分路狀態(tài)時(shí)，取值1；斷軌狀態(tài)時(shí)，取2。track circuit數(shù)字化建庫(kù)見(jiàn)表4。為了在三大聯(lián)鎖設(shè)備之間建立位置上的關(guān)聯(lián)，數(shù)字化基類(lèi)即設(shè)定PositionJx表示joint的坐標(biāo)，以作為進(jìn)路分析過(guò)程中邏輯推斷的依據(jù)。joint數(shù)字化建庫(kù)見(jiàn)表5。

表2  對(duì)象屬性表signallist

表3  對(duì)象屬性表pointlist

表4  對(duì)象屬性表trackcircuitlist

表5  對(duì)象屬性表jointlist

2.2 設(shè)備對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)表

為避免列車(chē)或車(chē)列在敵對(duì)進(jìn)路中發(fā)生正面或尾部撞車(chē)，signal、point、track circuit必須按照相關(guān)的程序以及制約條件進(jìn)行聯(lián)鎖。joint的坐標(biāo)對(duì)聯(lián)鎖設(shè)備構(gòu)成了位置上的約束，因此首先分別數(shù)字化joint與signal、point、track circuit聯(lián)鎖設(shè)備間的關(guān)系。

根據(jù)signal與joint的對(duì)應(yīng)關(guān)系（表6）表jslist，若選排進(jìn)路上包含某joint，則通過(guò)jslist可找到該進(jìn)路上相關(guān)的signal。當(dāng)point處于定位時(shí)，道岔區(qū)段始末端對(duì)應(yīng)兩個(gè)joint，分別是jIDStart和jIDEnd；而point處于反位時(shí)，對(duì)應(yīng)另一對(duì)jIDStart和jIDEnd，由此建立jplist關(guān)系表（表7）。

若作業(yè)所選排進(jìn)路上包含道岔區(qū)段的jIDStart、jIDEnd，則通過(guò)jplist可推斷該道岔區(qū)段的point處于定位還是反位。由各個(gè)track circuit始末端對(duì)應(yīng)兩個(gè)joint，建立jtclist關(guān)系表（表8），通過(guò)jtclist可找到該進(jìn)路上相關(guān)的track circuit。

表6  joint與signal的位置約束關(guān)系表

表7  joint與point的位置約束關(guān)系表

表8  joint與track circuit的位置約束關(guān)系表

route為列車(chē)走行的路徑，包括lroute（列車(chē)進(jìn)路）和droute（調(diào)車(chē)進(jìn)路）。每條route的始端有一架signal防護(hù)進(jìn)路；route由至少一段的track circuit組成，且包括含有point的track circuit。lroute數(shù)字化庫(kù)見(jiàn)表9，記錄了車(chē)站作業(yè)所排每一條列車(chē)進(jìn)路上相關(guān)設(shè)備的ID及其聯(lián)鎖關(guān)系。

表9  對(duì)象屬性表lrlist

3 鐵路車(chē)站業(yè)務(wù)實(shí)例化

3.1 鐵路車(chē)站示例

一個(gè)單線雙向半自動(dòng)閉塞的小型鐵路車(chē)站的信號(hào)設(shè)備平面布置示意圖如圖6所示，圖中圓圈序號(hào)代表signal的ID，三角序號(hào)代表track circuit的ID，序號(hào)代表point的ID。

圖6  鐵路車(chē)站信號(hào)設(shè)備平面布置示意圖

依據(jù)此示例，將鐵路車(chē)站對(duì)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)中聯(lián)鎖控制層的進(jìn)路業(yè)務(wù)程序?qū)嵗?/p>

3.2 進(jìn)路業(yè)務(wù)實(shí)例化

構(gòu)建進(jìn)路建立和進(jìn)路解鎖業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)模型，使用UML狀態(tài)圖描述，依此模型編寫(xiě)Python程序。

1）進(jìn)路業(yè)務(wù)的動(dòng)態(tài)建模

進(jìn)路建立階段的動(dòng)態(tài)模型如圖7所示。首先記錄起止端signal的ID即myslist，查詢(xún)數(shù)據(jù)庫(kù)中jslist表所對(duì)應(yīng)joint的ID，根據(jù)對(duì)應(yīng)的jID推斷route的xors（上下行方向）及其類(lèi)型0（到達(dá)）、1（出發(fā)）或2（通過(guò)）。

圖7  UML進(jìn)路建立狀態(tài)圖

由于joint對(duì)point和track circuit有位置約束，方法panduanjinluxiangguanshebei（slist）獲得與該route相關(guān)的設(shè)備ID，即pID和tcID。方法panduanzhuangtai（id）將route中相關(guān)設(shè)備ID的列表放在數(shù)據(jù)庫(kù)中，以檢驗(yàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)是否滿(mǎn)足進(jìn)路建立的條件。

若滿(mǎn)足，則在方法startSet（routename，target1，target2，target3）中實(shí)現(xiàn)進(jìn)路鎖閉并完成進(jìn)路建立。方法panduanjinlumingcheng（jid，sid，pid，tcid，xors）推斷routeName，并在表9中將所有routeName行數(shù)字化激活。

進(jìn)路解鎖階段的動(dòng)態(tài)模型如圖8所示。記錄需要解鎖的進(jìn)路得到routenamelist，先判斷該進(jìn)路是否處于激活狀態(tài)，連接數(shù)據(jù)庫(kù)的表9找到對(duì)應(yīng)的routeName行，獲取stateRoute值，若該值為1，則記錄相關(guān)設(shè)備的ID列表，即listSet，分別在表2—表4中對(duì)應(yīng)設(shè)備對(duì)象ID，利用方法unsetRoute()將設(shè)備狀態(tài)恢復(fù)至其定位狀態(tài)，同時(shí)恢復(fù)該route至未激活狀態(tài)，即stateRoute值取0，完成解鎖工作。

圖8  UML進(jìn)路解鎖狀態(tài)圖

2）基于面向?qū)ο蟮臉I(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)

基于絕緣節(jié)的坐標(biāo)positionJx，可以查詢(xún)與route相關(guān)的三大聯(lián)鎖設(shè)備的ID，即sid、pid、tcid，從而在Signal類(lèi)、Point類(lèi)、TrackCircuit類(lèi)中進(jìn)行對(duì)象狀態(tài)設(shè)置，也可以在表2—表4中進(jìn)行對(duì)象狀態(tài)獲取。因此，關(guān)于由絕緣節(jié)的坐標(biāo)邏輯推斷三大聯(lián)鎖設(shè)備位置的算法是核心內(nèi)容，程序偽碼如圖9所示。

圖9  判斷進(jìn)路相關(guān)設(shè)備的算法

變量start-signal和end-signal代表著起始信號(hào)機(jī)和終止信號(hào)機(jī)的ID。查詢(xún)jslist關(guān)系表可得到對(duì)應(yīng)位置的jid[0]和jid[-1]。由于track circuit兩端對(duì)應(yīng)兩個(gè)joint，每處joint有一架signal，所以基于joint的坐標(biāo)查找和記錄start-signal與end-signal之間所有與進(jìn)路相關(guān)的joint及其對(duì)應(yīng)的signal、track circuit的ID，得到j(luò)id、sid和tcid列表。

4 系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試與結(jié)果分析

4.1 系統(tǒng)運(yùn)行測(cè)試

車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的人機(jī)交互界面如圖10所示，共有5項(xiàng)業(yè)務(wù)功能選項(xiàng)：①排列車(chē)進(jìn)路；②排調(diào)車(chē)進(jìn)路；③解鎖列車(chē)進(jìn)路；④取消列車(chē)進(jìn)路；⑤車(chē)站狀態(tài)查詢(xún)。

圖10  人機(jī)交互界面

以排下行接車(chē)至1股道為例，說(shuō)明聯(lián)鎖控制層執(zhí)行建立列車(chē)進(jìn)路業(yè)務(wù)流程：當(dāng)前處于待排進(jìn)路狀態(tài)，收到起始信號(hào)機(jī)sid為1、終止信號(hào)機(jī)sid為3的進(jìn)路請(qǐng)求，連接jslist關(guān)系列表查詢(xún)對(duì)應(yīng)位置的jStartID=2和jEndID=3，對(duì)應(yīng)的position（坐標(biāo)）分別為100和300，通過(guò)邏輯判斷出列車(chē)運(yùn)行方向?yàn)橄滦?，進(jìn)路上相關(guān)的設(shè)備ID是，tcID為1和5、pID為1以及signalID為1，所以根據(jù)聯(lián)鎖程序。

先在表3中將ID為1的stateP轉(zhuǎn)換至1（反位）并鎖定，再在表4中將ID為1和5的stateTC更新至1（分路狀態(tài)）并鎖閉，最后在表2中將ID為1的stateS開(kāi)放且顯示3（雙黃燈）；同時(shí)根據(jù)表2判斷終端信號(hào)機(jī)X1的類(lèi)型是出站信號(hào)機(jī)，推出進(jìn)路名稱(chēng)為1xdd（下行1股道到達(dá)），再在表9中數(shù)字化激活該stateRoute以作標(biāo)識(shí)。進(jìn)路建立如圖11所示。

圖11  系統(tǒng)建立1xdd列車(chē)進(jìn)路的測(cè)試結(jié)果

以解鎖1股道下行接車(chē)進(jìn)路為例，說(shuō)明聯(lián)鎖控制層解鎖列車(chē)進(jìn)路業(yè)務(wù)流程：系統(tǒng)當(dāng)前處于待解鎖進(jìn)路狀態(tài)，收到交互層解鎖指令，連接表9，由routeName判斷該進(jìn)路處于激活狀態(tài)，然后根據(jù)查詢(xún)到的相關(guān)設(shè)備ID：tcID為1和5、pID為1以及signalID為1，同樣根據(jù)聯(lián)鎖程序，先在表2中將ID為1的stateS關(guān)閉且顯示0（紅燈），再在表4中將ID為1、5的stateTC更新至0（調(diào)整狀態(tài)），最后在表3中將ID為1的stateP轉(zhuǎn)換至0（定位）；同時(shí)在表9中恢復(fù)該route至未激活，完成解鎖動(dòng)作。進(jìn)路解鎖如圖12所示。

圖12  系統(tǒng)解鎖1xdd列車(chē)進(jìn)路的測(cè)試結(jié)果

4.2 結(jié)果分析

判斷鐵路車(chē)站計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)是否安全可靠，就要確保其他列車(chē)或車(chē)列不會(huì)從正面、尾部或側(cè)面闖入該進(jìn)路而發(fā)生撞車(chē)事故。因此，需要根據(jù)該鐵路車(chē)站模型繪制聯(lián)鎖表，并在系統(tǒng)中進(jìn)行逐一測(cè)驗(yàn)。表10所示是本文鐵路車(chē)站模型的列車(chē)進(jìn)路聯(lián)鎖表。

表10  列車(chē)進(jìn)路聯(lián)鎖表

為了敘述方便，假設(shè)車(chē)站下行方向是指北京方向至天津方向。

當(dāng)兩條進(jìn)路存在共用道岔或是共用股道時(shí)，會(huì)存在敵對(duì)或是抵觸關(guān)系，在同一咽喉區(qū)中，對(duì)向重疊的列車(chē)進(jìn)路、順向或是對(duì)向重疊的列車(chē)和調(diào)車(chē)進(jìn)路、對(duì)向重疊的調(diào)車(chē)進(jìn)路之間存在敵對(duì)關(guān)系；迎面咽喉區(qū)中，同一到發(fā)線上對(duì)向的列車(chē)與列車(chē)進(jìn)路、同一到發(fā)線上對(duì)向的列車(chē)與調(diào)車(chē)進(jìn)路、信號(hào)機(jī)設(shè)在侵限絕緣處時(shí)禁止同時(shí)開(kāi)放的進(jìn)路構(gòu)成敵對(duì)進(jìn)路。

以“當(dāng)同一到發(fā)線上對(duì)向的列車(chē)進(jìn)路與調(diào)車(chē)進(jìn)路構(gòu)成敵對(duì)關(guān)系”為例。鍵入編號(hào)1、3排下行接車(chē)至1股道的列車(chē)進(jìn)路，再鍵入編號(hào)2、8排停車(chē)至1股道的調(diào)車(chē)進(jìn)路，得到系統(tǒng)提示：“No.1股道正被占用，請(qǐng)稍后再排！”如圖13所示，說(shuō)明該系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確可靠地判斷敵對(duì)進(jìn)路。

圖13  當(dāng)列車(chē)進(jìn)路與調(diào)車(chē)進(jìn)路構(gòu)成敵對(duì)時(shí)的系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果

5 結(jié)論

基于UML描述鐵路車(chē)站面向?qū)ο髷?shù)字化建模過(guò)程；定義絕緣節(jié)作為基類(lèi)，使三大聯(lián)鎖設(shè)備對(duì)象能夠繼承其坐標(biāo)屬性；利用Python程序?qū)嵗?lián)鎖控制層中進(jìn)路控制業(yè)務(wù)模型；使用數(shù)據(jù)庫(kù)模擬I/O接口層信息的輸入輸出；基于wxPython設(shè)計(jì)人機(jī)交互層可視化界面。

其中，在進(jìn)路建立階段，系統(tǒng)能夠根據(jù)操作人員的指令，準(zhǔn)確快速地查詢(xún)對(duì)應(yīng)絕緣節(jié)的坐標(biāo)，進(jìn)一步邏輯推斷出進(jìn)路的類(lèi)型、進(jìn)路的方向及進(jìn)路的相關(guān)設(shè)備等信息；在進(jìn)路解鎖階段，同樣基于父類(lèi)絕緣節(jié)的坐標(biāo)屬性，最終成功實(shí)現(xiàn)解鎖業(yè)務(wù)。

在系統(tǒng)測(cè)驗(yàn)時(shí)，是通過(guò)聯(lián)鎖表仿真部分重要的進(jìn)路作業(yè)進(jìn)行結(jié)果測(cè)評(píng)的，缺少說(shuō)服力。因此，在今后的學(xué)習(xí)研究中，將繼續(xù)改進(jìn)該系統(tǒng)，使其能夠被放入模型檢驗(yàn)工具當(dāng)中，以證明它所建立的每條進(jìn)路都是安全可靠的。