基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法及装置与流程

技术特征：

1.一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，包括：

对于获取的站场蓝图进行分析，将蓝图提供的原始信息，用人机对话的交互方式，逐步提示，导航输入，将其转换成统一格式与统一编码的数据文件；

采用面向对象的方法，对各类对象进行图形建模，提取各对象的几何特征，并结合联锁逻辑生成各对象的链接关系，将对象的几何特征，转换为对象的联锁特征；

根据对象的链接关系，对站场蓝图进行站场局部特征的自动识别；

结合联锁特征设计自定义事实模板和类的结构，利用统一格式与统一编码的数据文件、获取的i/o表文件、以及站场局部特征识别结果将事实模板与类实例化，生成推理运算所需要的各种事实与对象实例；

利用各类事实与各类实例建立联锁数据的生成规则，采用正向链推理方法，自动匹配，生成联锁数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，所述对象至少包括：轨道对象、道岔对象、信号机对象与无岔区段对象；

轨道对象为线段形式，绝缘节将一条线段分割成若干节线段；信号机对象在图形上是由能够显示灯位的圆形区域、一个矩形的按钮区域、及绝缘节组成，绝缘节线段中点的坐标是信号机的点特征，信号机绝缘节线段中点和轨道相交，形成了信号机对象；

无岔区段对象在几何上是左边端点和右边端点相连形成的线段，表示联锁上的无岔、股道、尽头线、站联区段、半自动口、自闭闭塞区段及场联区段。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，提取对象的几何特征包括：

提取道岔对象的几何特征：由道岔对象的定位点和岔心点，岔心点和岔尖点直线的夹角，判定出定位直向或是反位直向；比较定位点的x坐标和岔心点的x坐标的大小，从而判断出道岔的左右方向；统计考察的岔心点的周围点的个数，如果等于4，则判定为是交叉渡线；如果道岔对象的反位也是道岔对象，并且反位最远点的坐标和本道岔对象最远点的坐标相等，则可判断当前道岔对象为双动道岔对象，反之为单动道岔对象；如果定位点的y坐标大于反位点的y坐标，则判定为定位在上；如果反位最远点的坐标和超限绝缘坐标重合，定位最远点的坐标处没有超限绝缘节，则判定为反位有超限；根据岔心点与岔前点组成的岔前线段和水平线的夹角，及单双动类型、左右方向、定位在上与定位直向的特征，将道岔对象分类为若干图形类型；

信号机对象的绝缘节中点是信号机的几何特征点，无岔区段对象左、右端点是它的几何特征点。

4.根据权利要求1所述的一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，生成各对象的链接关系是指，依照对象的几何特征与对象在联锁软件中的运算顺序来建立对象之间的联系，包括：

在考察信号机对象时，以信号机的绝缘节的中点为考察点，选出考察点左右的对象，确定信号机对象的左右链；在考察道岔对象时，以岔前点、岔后定位点及岔后反位点分别作为考察点，选出三个点的左右对象，确定道岔对象的岔前链、定位链与反位链；在考察无岔区段对象时，分别以左端点与右端点为考察点，选出考察点的左右对象，确定无岔区段对象的左右链。

5.根据权利要求1所述的一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，所述站场局部特征包括：道岔区段类型与四边形类型，其中，

道岔区段类型指的是根据区段内道岔对象的图形分类、岔前及岔后是否有绝缘节、岔前链、岔后定位、反位链、以及道岔对象的方向属性，给道岔对象定义一种区段类型；

四边形是进路选路时要考虑的特殊图形，采用二叉树的遍历，如果考察的道岔是顺向道岔，则从顺向道岔往回遍历，如果找到一个对象是初始道岔的反位，则识别出了一个四边形；根据初始道岔及顺向道岔的类型，确定四边形是平行四边形或是八字四边形。

6.根据权利要求1所述的一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，所述站场局部特征包括：进路；基于图形建模结果，采用站场遍历的方法，预先产生本站的全部列车进路及调车进路；

之后，由联锁表导出全部进路的始终端与道岔位置，形成文件，将文件中的进路和预先产生的进路对比，找出匹配的进路；或者，通过手工按压图形界面上的始端按钮、变更按钮、终端按钮，交互式选择经过进路的关键道岔，来确定符合联锁表走向的进路。

7.根据权利要求1所述的一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，自定义事实模板按功能分为八类：i/o转换、客专接口、非进路事实、信号显示、站场特征、另散信息、接近锁闭与通用记录；其中：

i/o转换包括：i/o事实模板；槽属性包括：原始i/o名、转换后的i/o名、采集或是驱动、机笼号、板子号、板子内序号、以及站号；除去转换后的i/o名是后续规则推理的结果，其余槽属性值皆来自i/o表文件；实例化后称为i/o事实，i/o事实记录了来自设计院的驱动和采集的继电器信息；

客专接口主要包括：rbc进路事实模板、联锁站间接口的cbi-to-cbi事实模板；rbc进路事实模板的槽属性包括：起点名称、起点性质、终点名称与终点性质；cbi-to-cbi事实记录了联锁站间接口接收或发送的所有信息；实例化后称为rbc进路事实与cbi-to-cbi事实，其中，rbc进路事实的槽属性值来自rbc厂家制定的文件，cbi-to-cbi事实的槽属性值来自统一格式与统一编码的数据文件；

非进路事实模板的槽属性包括：非进路始端、非进路终端、特殊属性、所有道岔、道岔的位置、对向道岔、出发场驱动的非进路锁闭继电器、以及出发场驱动的总轨继电器；实例化后称为非进路事实，其中，非进路始端、非进路终端、以及特殊属性来自统一格式与统一编码的数据文件，记录了原始的设计要求，如果是出发场的非进路，在特殊属性中有出发场的标识；所有道岔、道岔的位置、对向道岔的槽属性值则是非进路类规则的中间结果；出发场驱动的非进路锁闭继电器以及出发场驱动的总轨继电器的驱动逻辑是联锁数据的一部分；

信号显示部分包括：信号显示事实模板、发车口-发车方向事实模板、以及记录通过按钮的终端信号事实模板；实例化后称为信号显示事实、发车口-发车方向事实与记录通过按钮的终端信号事实；信号显示事实由统一格式与统一编码的数据文件产生，它记录了本信号、以及前方信号的显示及条件；发车口-发车方向事实记录了发车口无岔、发车口的设计方向、出站信号名称、以及联锁软件中实际方向，是形成出站信号显示数据的必要条件；记录通过按钮的终端信号事实其槽属性有：通过进路的始端信号、下一条进路的始端、以及终端按钮；

站场特征部分的事实模板包括：道岔区段事实模板、以及防护道岔事实模板；道岔区段事实模板的槽属性包括：本区段的所有道岔、联锁区段名、区段类型、从左至右的道岔1、道岔2、道岔3、以及道岔4；防护道岔事实模板记录了防护道岔的类型、防护的主动道岔及被动道岔；实例化后称为道岔区段事实与防护道岔事实，其中，道岔区段事实中的联锁区段名是最终要产生的联锁数据，其余的槽属性值来自站场局部特征识别结果；防护道岔事实的槽属性值来自统一格式与统一编码的数据文件；

另散信息部分主要包括：表示信息打包事实模板及打包的每一个值的事实模板；表示信息打包事实模板的槽属性包括：顺序打包的采集码位、以及格式化后的全体打包值，这两个槽属性记录推理的中间结果；打包的每一个值的事实模板的槽属性包括：采集信息表达式expression，用来记录i/o的采集码位，实例化时的槽属性值来源于统一格式与统一编码的数据文件；以及包的坐标，记录在打包中位置，是推理的中间结果；实例化后称为表示信息打包事实与打包的每一个值的事实；

接近锁闭事实模板，使用统一格式与统一编码的数据文件实例化后称为接近锁闭事实，记录接近锁闭的信号机名、接近锁闭的类型、以及本信号接近延长的站内的最远区段；

通用记录事实模板，实例化后称为通用记录事实，起中间变量的作用，记录中间推理的结果，包括：记录出站信号绿显示的继电器、绿黄显示的继电器数量的事实，以及记录交叉渡线左上角道岔的定位链的事实。

8.根据权利要求1所述的一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，自定义的类结构包括：道岔类、信号类、进路类、四边形类、无岔区段类、以及辅助对象类；其中：

道岔类的槽属性包括：图形类型、岔前绝缘、岔后上绝缘、岔后下绝缘、是否定位在上、定位链、反位链、岔前链、是否交叉渡线、方向、以及所在区段类型；实例化后称为道岔实例，其中，所在区段类型来自站场局部特征识别结果，其余槽属性值来自联锁特征；

信号类分为进站信号、出站信号及其它信号类；进站信号类记录了前方直向进路、前方侧向进路、有无通过按钮、有无正线继电器、绿黄信号继电器与通过信号继电器的驱动；出站信号类记录了前方直向的进路、前方侧向进路、所有的发车口、发车方向总数、以及点灯电路类型；实例化后统称为信号实例，具体细分为进站信号实例、出站信号实例及其它信号实例，进站及出站信号的槽属性中，前方直向与前方侧向的进路来源于接近锁闭数据推理的中间数据，其余槽属性来自统一格式与统一编码的数据文件；；

进路类的槽属性有：所有道岔名、所有道岔位置、所有直向的道岔、进路特征、始端信号、终端信号、进路性质、以及下一条进路的始端；实例化后称为进路实例，进路类的进路特征在推理中产生，其它槽属性值来自站场局部特征识别结果；

四边形类的槽属性有：四边形的类型、四边形首道岔、四边形的对角道岔、左边进路、右边进路等；实例化后称为四边形实例，其中左边进路和右边进路产生于有进路实例后的中间推理过程，其余槽属性值来自站场局部特征识别结果；

无岔区段类根据不同的联锁性质，分为半自动、自动闭塞、场联、推峰、以及站联；其中，自动闭塞类的槽属性包括：接车或发车口、以及区间的其它区间点，记录了接车或时发车口，区间所管辖的其它通过信号机；半自动类记录了半自动的类型、以及接车口的进站信号机；场联类记录了本方信号名称、对方场信号名称、以及场联的性质；推峰与站联类记录了接车口的进站信号机及接车口的朝向；实例化后统称为无岔区段实例，槽属性值来自统一格式与统一编码的数据文件；具体细分为半自动实例、自动闭塞实例、场联实例、推峰实例与站联实例；

辅助对象类包括：生成报警、预警、表示灯、声音提示打包条件的类show-pack-conditi/on-one-con及信号复示器的打包条件的类；类show-pack-conditi/on-one-con槽属性包括：类型、条件与报警时机；类型属性记录了报警、预警、表示灯、以及声音提示分类后的标识符；条件属性记录了打包的这一位具体的条件表达式，它能够和打包的每一个值的事实相匹配；报警时机属性记录了继电器是吸起报警或是落下报警；信号复示器打包条件类的槽属性是复示器点灯的各种条件；实例化后统称为辅助对象实例，具体细分为生成报警、预警、表示灯、声音提示打包条件的show-pack-conditi/on-one-con实例及信号复示器数据的打包条件类实例。

9.根据权利要求7～8任一项所述的一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法，其特征在于，所述利用各类事实与各类实例建立联锁数据的生成规则，采用正向链推理方法，自动匹配，生成联锁数据包括：

i/o转换的规则；根据半自动实例、出站信号实例、自动闭塞实例、场联实例、推峰实例、以及站联实例，将i/o事实中驱动和采集的原始名字转换为联锁软件要求的名字；

客专接口类规则；根据rbc进路事实中的起点名称、起点性质、终点名称与终点性质，以及自动闭塞实例中接车或发车口及区间的其它区间点的槽属性值，自动匹配区间方向与区间名称，形成无线闭塞中心接口联锁数据文件；其次，根据cbi-to-cbi事实、无岔区段实例、进路实例、以及信号实例，自动生成站间接口的联锁数据文件；

非进路类规则；根据非进路事实的非进路始端与非进路终端槽属性值，形成非进路始终端信号的数据；根据非进路始端与非进路终端之间的调车进路实例，获取非进路经过的所有道岔及对向道岔；根据对向道岔的槽属性值，生成切断选路消息的数据；根据非进路所经过的道岔、道岔所在的位置槽以及道岔相邻的信号实例，自动生成非进路解锁不检查轨道继电器的数据；根据特殊属性的值，自动生成和出发场结合的驱动继电器数据；

信号显示类的规则包括进站及出站信号的显示；对列车进路首先进行初始化处理，根据进路实例的所有的道岔位置，计算出该进路是否全部直向，或是否满足uus特征，满足uus特征的进路实例和信号显示事实自动匹配，产生进路始端信号的uus数据；对于有通过进路的进站信号，首先，由通过进路的始端，匹配前方的直向列车进路实例，找到通过进路的终端按钮，然后进行始端、接车进路、发车进路及相关的信号显示事实的匹配，产生通过进路的联锁数据；对于出站信号，由通用记录事实中记录的lj\luj关键字数量、出站信号为始端的进路实例、及此进路的下一条进路始端，以及和这个始端匹配的信号实例，自动产生出站信号的显示关系数据；对于出站点灯电路为两个方向，而发车口多于两个的情况，根据出站信号的对象实例与发车口-发车方向的事实，自动匹配，产生出站信号关于发车口多于点灯电路要求的联锁数据；

自动识别特殊的局部站场，并自动生成相关联锁数据；其中，所述特殊的局部站场包含交叉渡线，交叉渡线的推理是从左上角道岔开始的，用通用记录事实记录其定位链，匹配条件向前，直到找到右上角道岔，并将记录事实槽属性值修改为起始道岔加上右下角道岔，再用这两个道岔的对象模式匹配，自动产生交叉渡线数据；道岔区段名称是一种关键的联锁数据，道岔区段事实的所有道岔和道岔实例中的名字匹配，再根据站场图形中道岔对象的名字及i/o表中区段的名字，采用绝对值模糊匹配法自动修正道岔所在区段的名称；

根据道岔区段事实中的区段类型值，以及本区段的所有道岔，自动生成道岔的带动数据；

防护道岔类的规则；根据防护道岔事实以及防护道岔事实中相关的道岔实例，自动匹配，产生常规防护数据以及对于调车小八字的防护、只对列车进路的防护的防护数据；

报警、预警、表示灯、声音提示及信号复示器属于另散信息；通过生成报警、预警、表示灯、声音提示打包条件的类show-pack-conditi/on-one-con实例记录信息的类型及报警的条件与时机；通过表示信息打包事实，记录所有的i/o；通过打包的每一个值的事实，记录条件在包中的位置及匹配条件的内容，三者联合起来，自动计算出报警、预警、表示灯、声音提示位图中的条件数据及打包的数据；信号复示器采用固定打包位的设计，由信号复示器实例的打包条件槽属性，推出复示器的点灯数据；

超限类规则；根据道岔实例的槽属性以及所在区段的事实，自动生成超限联锁数据；

半自动、场联、站联、自动闭塞与推峰的相关规则，根据站场的特征及相应的半自动实例、场联实例、站联实例、自动闭塞实例与推峰实例，推理生成相对应类型的联锁数据；

根据进站信号或出站信号实例、进路实例、信号的接近锁闭事实、以及自动闭塞实例，推理计算出信号的接近锁闭数据；

根据四边形实例及进路实例，记录经过平行四边形左右边的进路并进行推理，生成切断选路消息的联锁数据。

10.一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的装置，其特征在于，用于实现权利要求1～9任一项所述的方法，该装置包括：

数据输入模块，用于对于获取的站场蓝图进行分析，将蓝图提供的原始信息，用人机对话的交互方式，逐步提示，导航输入，将其转换成统一格式与统一编码的数据文件；

数据转换模块，采用面向对象的方法，对各类对象进行图形建模，提取各对象的几何特征，并结合联锁逻辑生成各对象的链接关系，将对象的几何特征，转换为对象的联锁特征；根据对象的链接关系，对站场蓝图进行站场局部特征的自动识别；结合联锁特征设计自定义事实模板和类的结构，利用统一格式与统一编码的数据文件、获取的i/o表文件、以及站场局部特征识别结果将事实模板与类实例化，生成推理运算所需要的各种事实与对象实例；

数据推理及生成模块，利用各类事实与各类实例建立联锁数据的生成规则，采用正向链推理方法，自动匹配，生成联锁数据。

技术总结
本发明公开了一种基于站场形结构的计算机联锁数据自动生成的方法及装置，包括：将设计院提供的原始数据分类，并进行归纳，提取特征，进行编码；采用面向对象的方法，对轨道、信号机、道岔等联锁对象进行图形建模，提取对象的几何特征，将对象的几何特征，转化成计算机联锁应用软件中需要的联锁特征；由各对象的几何特征，产生对象间的链接关系，形成车站的图形化站场模型；在此基础上，建立联锁数据的生成规则，采用正向链推理方法，模拟联锁数据专业人员的逻辑，生成联锁目标数据。该方案，有效地组织和管理原始数据，智能地识别了站场特征，自动进行推理运算，大大减少了计算机联锁数据配置过程中人为的错误，提高了联锁数据生成的效率和质量。

技术研发人员：张杰;赵旭东;余骞;张宏韬;张婧璇;孙翼;张志宇;张放;张进;钱金龙;杨璘;潘俊贵;窦伟;贾春肖;刘鹏;徐德龙;冯帆;吴琼
受保护的技术使用者：中国铁道科学研究院集团有限公司通信信号研究所;中国铁道科学研究院集团有限公司;北京华铁信息技术有限公司;北京锐驰国铁智能运输系统工程技术有限公司
技术研发日：2021.06.08
技术公布日：2021.08.20