列控系统数据校核技术研究

杨 韬

（北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073）

杨韬，男，硕士毕业于北京交通大学，工程师。主要研究方向:无线闭塞中心技术研究，曾参与“无线闭塞中心(RBC)的关键技术及装备”、“RBC系统国产化深化研究”和“列控系统优化技术研究”等科研项目。

我国高速铁路建设进入快速发展时期，随着高速铁路工程大规模铺开，列控设备应用数量急剧增加，工程化数据配置任务越发繁重和艰巨，同时也对线路数据校核提出了更严格要求。

线路数据作为列控设备进行逻辑运算的基础，它能够描述其控制范围内相关信息的静态数据，其准确性决定了设备的安全性和可靠性。如何制作并确保应用数据文件的正确性是工程化实施的重点。列控设备数据校核具有如下特点：

* 时间紧任务重：高速铁路建设时间紧迫，规模空前。这一方面要求缩短产品的生产周期，另一方面要提高单位时间内的产品产能。同时，工程化数据涉及到多种参数表格，形式多样、数量巨大，如何在短时间内完成海量数据校核任务已经成为一个困扰工程技术人员的重要问题。

* 数据变更频繁：无论是环境条件的优化、还是勘测误差的修正、亦或线路结构设计修改，都会导致参数表格内容变更，从而影响工程化数据配置，这种变更贯穿于线路设计、线路施工、线路调试、线路优化、线路变更的全过程，这使得本来就时间紧、任务重的工程化数据校核工作又要面临频繁变更的问题。

* 设备安全基础：工程化数据描述了设备控制线路范围内相关静态数据，是列控设备各种逻辑算法的前提和基础，其准确性决定了列控设备的安全性和可靠性。如应答器位置配置错误，可能导致链接信息错误；进路范围配置错误，可能导致列车移动授权范围错误；静态速度配置错误，可能最终导致列车超速，甚至颠覆的危险。

总之，工程化数据校核是一项时间紧、任务重、变更频繁，且又严重影响行车安全的工作。如果采用人工校核的方式，根本无法按时完成，而且处理海量数据，人工校核也无法保证数据的准确性。这就从客观上要求采用软件自动化处理，并不断提高自动化水平，不断解放生产力、提高生产力。

本文在深入研究列控数据制作过程的基础上，通过比较现行的数据校核方式的优劣，提出了基于数据表的自动化数据校核方法。

1 列控数据的制作过程

在研究数据校核技术之前，有必要介绍列控数据的制作过程。列控数据的源头一般是工程数据表或CAD工程图，因此数据制作也有两种不同的方式：

1.1 基于工程数据表的录入方式

此方式将工程数据表中的线路数据信息，转化为线路数据辅助工具能识别的格式，录入辅助工具的数据库，形成可视化图形界面，生成符合数据规范的应用数据文件，如图1所示。

1.2 基于CAD工程图的录入方式

此方式直接将设计单位提供的CAD工程图，录入基于图形化的线路数据辅助工具的数据库，形成可视化图形界面，生成符合数据规范的应用数据文件，如图2所示。

2 现有的数据校核方式

为了保证应用数据的正确性，目前各设备厂家存在以下几种数据校核方式：

2.1 传统的数据测试

此方式类似于集成测试，需要其他子系统的配合，配置完整的接口数据，逐条进路的完成测试，该方式虽然可以保证数据的正确性，但存在以下缺点：

1）需要其他子系统参与集成测试，花费巨大人力物力，费时费事。

2）无法直接发现错误源头，如果测试出现问题，短时间内无法定位是设备功能问题还是线路数据的问题。

2.2 基于中间数据库的数据校核

此方式是基于CAD图的录入方式和数据制作方法的数据校核方式，CAD图录入方式的数据源是图形，因此没有可以比对的数据源。数据校核工具只能将应用数据文件自动转换成中间数据库的形式，与数据制作过程中保存的原有中间数据库进行比对，以确保数据的正确性，但存在以下缺点：

1）中间数据库是基于软件识别的数据格式，数据校核人员对中间数据库较为陌生，一旦遇到复杂的线路需要人工干预校核时，中间数据库对用户处于不可见状态，无法有效的校核。

2）一旦数据制作工具和数据校核工具发生同样的逻辑算法错误，用户无法发现。

3 基于数据表的数据校核技术

为了提高数据校核的自动化水平，确保应用数据的正确性，本文提出基于数据表的数据校核方式，此方式适用于数据源为工程数据表的数据制作模式。

3.1 设计思路

确保应用数据的正确性，即保证应用数据文件描述的线路信息符合真实的线路布置，基于数据表的数据校核技术是按照数据制作的逆过程，生成与原始工程数据表格式相同的数据表，比对两者之间的差异来确保应用数据文件正确性。虽然数据表校核方式承担了80%以上的工作量，但为了数据校核的完整性仅仅依靠数据表校核方式是不够的，应用数据文件拥有其特定的内部数据组织结构，例如设备之间的链接关系，线路信息的重复使用等，因此需要增加其他形式的校核方式，如图3所示。

3.2 设计方案

1）总体设计如图4所示

2）应用数据文件自动导入

数据校核工具提供应用数据文件导入功能，实现海量数据的自动导入，并映射为工具的内部对象，便于后续的逻辑处理。

3）图形化界面方式校核

应用数据文件中有一套为应用软件设计的基础线路拓扑结构，该结构描述了线路基础对象，如道岔、应答器等设备，设备之间存在着链接关系，这些信息不具备外部表现性，无法通过表格的形式进行校核。因此，校核工具将基础线路拓扑结构与设备坐标信息结合还原成图形界面，达到校核链接关系的目的，如图5所示。

同时，应用数据文件还描述了灾害区、分相区、调车区等区域信息，区域信息往往是二维信息，通过一维的表格形式无法准确反映区域信息，而且即便是同一种类型的区域信息也会存在相互重合的情况，这更增加了校核的难度。因此，校核工具采用了更为直观的图形界面的校核方式。这些区域信息分别依附在基础线路拓扑结构上，根据此特点可以在绘制站场图形界面时，按照数据校核人员的输入指令对单个区域信息属性进行激活，以不同颜色的显示区域信息，如图6所示。

4）内部规则校核

应用数据文件存在内部结构，这些结构具有相关性和耦合度，形成相关制约和约束。这种结构不具备可输出性，但又是整个数据结构的一部分，对数据的安全性有很大影响，这就要求工具进行自动化的内部校核。例如，冗余数据的一致性校核；线路基础拓扑结构描述的进路、临时限速范围等对象的内部校核。

5）数据表的自动化生成

应用数据文件中很大一部分数据的原始输入是工程数据表，海量的数据在应用数据文件中的表现形式各异，基本不具备可校核性。校核工具将按照工程数据表的方式对应用数据文件的相关信息进行输出，如图7所示。

6）数据表与原始工程数据表的自动化比对

校核工具生成的数据表与原始工程数据表格式虽然相同，但是仅仅靠人工通过Excel表格比对效率偏低，工具通过导入原始工程数据表和生成的数据表并进行自动化比对，形成比对报告。

7）新旧版本数据表之间的自动化比对

列控数据变更频繁，变动一个设备数据便需要重新制作数据，重走校核流程，这加大了校核人员的工作量，在确保旧版数据表正确的前提下，生成的新版数据表只需要与旧版数据表自动化比对变动的小部分就可以完成校核工作。

3.3 方案特点

1）该校核方式是基于源头管理的模式，相比基于中间数据库的校核，该方式能直接将应用数据文件转化成原始数据，避免了数据制作工具生成中间数据库时出错带来的安全隐患。

2）工程人员对数据表的形式更为熟悉，如果出现某些特殊的站场数据，可以人工校核一部分。

3）以更直观、更形象的显示线路拓扑结构和二维信息达到校核的目的。

4）支持复杂的线路结构，如多里程标系、断链标志的复杂线路里程参数，具有多个场的大型铁路枢纽站场结构，以及动车所、线路所、联络线纵横交织的铁路网。

5）尽量减少逻辑运算避免校核工具本身的错误，大大提高了校核效率，保证了数据的准确性。

4 总结

本文在介绍列控数据制作过程的基础上，通过对现有数据校核方式的缺点分析，提出了基于数据表的数据校核方式，并简析了设计思路，详细阐述了设计方案，最后归纳了该方案的特点。该项技术已经在CTCS-3级列控系统核心设备无线闭塞中心工程化实施中广泛采用，不仅提高了数据校核的自动化水平，也缩短了工程实施的周期。本文提出的方案可以为其他的列控设备的数据校核提供借鉴。

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