一种地铁CBTC系统线路区段划分方法及工具与流程

一种地铁cbtc系统线路区段划分方法及工具
技术领域
1.本发明涉及地铁信号系统技术领域，确切地说涉及一种地铁cbtc系统线路区段划分方法及工具。


背景技术：

2.随着城市轨道交通建设进程的加快，地铁建设项目逐渐增加，常用的地铁信号系统cbtc（communication based train control system）系统通过无线通信进行车、地、调度中心之间实时的、大容量的双向信息交互，实现列车的安全运行与控制。
3.地铁cbtc系统中各子系统必须知道列车的位置信息才能实现对列车的监督与控制，因此各子系统之间信息交互的列车位置信息必须能在线路网络中准确表述和准确对应，其中列车位置信息在线路网络中通过线路区段来进行描述，这就对线路网络中线路区段的唯一性和准确性提出了更高的要求。在一条线路中，线路区段是线路数据化，是提供线路电子地图信息的依据，划分线路区段时不仅需要考虑唯一性，还需要考虑对线路覆盖的完整性和各个子系统运用线路区段的实用性。如果线路区段划分过长，会使得检测到的列车占用线路区段总长度偏长，前后列车追踪间距偏大，导致行车效率偏低。如果线路区段划分过短，列车长度超过了一个无岔区段长度，会导致在无岔区段显示线路区段占用时，出现一个列车占用3个线路区段的情况，同时列车在无岔区段按顺序占用线路区段时，如果某一个线路区段太短，可能出现轻车跳动，即轨旁的计轴设备检测列车占用时出现延时或者监控系统接收消息出现延时，使得监控界面出现这个线路区段还没有被占用，列车就行驶过该线路区段的情况。故线路区段的划分不宜过长也不宜过短，且必须满足各子系统的需求。
4.在现有专利与论文中，线路区段划分的文献相对较少，在公开的文献中，一份名称为“cbtc系统线路数据自动生成研究”的论文文献，提供了一种地铁cbtc系统的线路区段划分原则，其以道岔点、线路尽头和直连点（计轴）作为线路区段的端点类型进行划分，这种划分方案得到的线路区段能够满足子系统大部分功能，但是这种技术方案还存在以下不足：1、可能存在一个线路区段直接关联2个道岔岔尖，使得该线路区段位置不明确，不能识别该线路区段归属于哪一个道岔范围，使得相关子系统在计算道岔时出现误差。2、线路区段长度偏长，使得行车效率偏低。3、可能存在一个线路区段包含2个同向信号机，使得信号机防护区段重复。
5.目前，地铁cbtc系统已广泛应用于各城市轨道交通建设，面临大规模的线路开通，提供一种广泛应用的、能满足各子系统方案以及能快速划分线路区段的地铁cbtc系统线路区段划分方法及工具显得尤为重要。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对现有的线路区段划分技术方案的不足，提出一种能够合理划分线路区段且满足各子系统要求的cbtc系统线路区段划分方法，并将这种划分方法应用于工具中，通过工具生成各条地铁线路的线路区段，为cbtc系统各子系统设计人员和开发
人员提供准确的、满足条件的线路区段数据以及线路区段上下行链接关系的线路区段划分方法及工具。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种cbtc系统线路区段划分方法，其特征在于，包括以下步骤：信号平面图读取步骤，读取信号平面图中所有线路的始端和终端作为初始边界划分出若干条初始线路区段，所述信号平面图中包含有线路的公里标、计轴点、道岔岔尖点、折返区、站台的边界、信号机以及zc信号区；线路区段边界确定步骤，读取所述信号平面图读取步骤中每条初始线路区段中所包含的线路的计轴点作为新的边界对初始线路区段进行划分得到若干一级线路区段；接着读取一级线路区段中所包含的线路的道岔岔尖点作为新的边界对一级线路区段进行划分得到若干二级线路区段，且任意一个二级线路区段内（包含线路区段始终端）不能同时包含超过1个道岔岔尖点；然后，继续读取二级线路区段中所包含的线路的折返区的始端和终端作为新的边界对二级线路区段进行划分得到若干三级线路区段；将包含有站台、且站台边界在设定距离范围内不存在计轴、道岔岔尖和线路始终端的三级线路区段，以站台的边界作为新的边界继续进行划分得到若干四级线路区段，将不包含站台的其他三级线路区段直接编制为四级线路区段；具体的，所述设定距离范围是根据先验阈值得到的具体范围值，优选地，一般根据不同的站台环境因素，这个范围值会有变化，将经典的范围值与对应的站台环境构成一个参考数据表，即可为本方案提供设定距离范围的参考。
8.线路区段划分步骤，若所述线路区段边界确定步骤中得到的四级线路区段（包含线路区段始终端）有n个同向信号机时，将该线路区段按照长度差最小的标准划分为n个线路区段x
n
，每个线路区段x
n
中仅包含1个同向信号机，其中n≧2；若四级线路区段位于zc信号区域内、且位于zc信号区域边界上，并且四级线路区段与道岔岔尖相连时，则将四级线路区段划分为2个等长的线路区段x
n
（x1和x2）;线路区段调整步骤，若线路区段划分步骤中得到的线路区段x
n
长度超过设定的阈值长度length，则按照阈值长度length将该线路区段划分为若干个最终线路区段，并作为线路区段的划分结果输出；进一步的，所述线路区段调整步骤，具体的，将线路区段x
n
划分为n个等长且小于length的最终线路区段，如果这n个线路区段x
n
无法等长，那么前n
‑
1个线路区段的长度为初始线路区段的长度除以n后的数值，最后一个长度为剩下的数值，即单个大于length的线路区段长度除以length，若取值有小数位则收上去取整得到n。
9.优选地，所述信号平面图，一条地铁线路对应一个信号平面图，一条地铁线由多条线路组成，线路包括上行线、下行线、侧线、渡线等，信号平面图包括信号机、道岔、计轴、站台、公里标等相关的信号设备与参数。
10.所述信号平面图中所有的始端、终端、边界点均通过公里表定位。
11.所述的线路的始端和终端，是指每条线路的开始端点和结束端点。
12.所述的线路区段边界，是指一条线可以看作一个线路区段，根据某一点划分以后得到两个线路区段，这一点成为这两个线路区段的边界点或划分点。
13.所述折返区的始端和终端，是指折返区的开始端点和结束端点。
14.更为具体的，还包括线路区段上下行链接关系建立步骤，具体的：定位上行相邻线路区段，是指所述最终线路区段的常规上行方向的定位方向上的相邻线路区段；定位下行相邻线路区段，是指所述最终线路区段的常规下行方向定位方向上的相邻线路区段；反位上行相邻线路区段，是指所述最终线路区段的常规上行方向反位方向上的相邻线路区段；反位下行相邻线路区段，是指所述最终线路区段的常规下行方向反位方向上的相邻线路区段；所述常规上行方向，一条地铁线路有且仅有唯一的传统描述方向，例如：一条线从左往右是上行，其从右往左便是下行，那么常规上行方向就是从左往后。
15.所述定位上行相邻线路区段，具体的，当最终线路区段与道岔的岔尖不直接相连、以及当定位位置或者反位位置上最终线路区段与道岔的岔尖直接相连，则该最终线路区段的常规上行方向相邻的最终线路区段为该最终线路区段的定位方向上行相邻线路区段。
16.所述定位下行相邻线路区段，具体的，当最终线路区段与道岔的岔尖不直接相连、以及当定位位置或者反位位置上最终线路区段与道岔的岔尖直接相连，则该最终线路区段的常规下行方向相邻的最终线路区段为该最终线路区段的定位方向下行相邻线路区段。
17.所述反位上行相邻线路区段，具体的，当最终线路区段位于道岔岔尖直连的定位位置、且该道岔反位位置直连线路存在常规上行方向的最终线路区段，则该道岔反位位置直连线路的反位上行方向的最终线路区段为道岔岔尖定位位置的最终线路区段的反位上行相邻线路区段；如果该道岔反位位置直连线路不存在上行方向的最终线路区段，则该最终线路区段不存在反位上行相邻线路区段。
18.所述反位下行相邻线路区段，具体的，当最终线路区段位于道岔岔尖直连的定位位置且该道岔反位位置直连线路存在常规下行方向的最终线路区段，则该道岔反位位置直连线路的反位下行方向的最终线路区段为道岔岔尖定位位置的最终线路区段的反位下行相邻线路区段；如果该道岔反位位置直连线路不存在下行方向的最终线路区段，则该最终线路区段不存在反位下行相邻线路区段。
19.对应上述方法，本发明还提供了一种cbtc系统线路区段划分工具，包括数据导入导出模块、划分规则选择模块、规则计算模块；所述数据导入导出模块，用于将信号平面图所对应的原始线路基础数据从xml导入到工具以及将划分的线路区段数据导出到xml中；所述划分规则选择模块，用于将线路区段划分规则展示于界面中，根据需要选择合适的线路区段划分规则用于后续的线路区段划分计算；所述规则计算模块，用于计算线路区段划分，并生成通俗易懂的带有上下行链接关系的线路区段数据。
20.所述xml导入，表示原始线路基础数据是保存在xml（系统数据）中，需要先从xml导入数据到工具中。
21.所述导出到xml，表示划分得到的线路区段数据需要保存在xml（系统数据）中。
22.所述线路区段上下行链接关系，表示一种可识别的易于描述的线路区段上下行关
系。
23.与现有技术相比，本发明提供的cbtc系统线路区段划分方法及工具，通过将cbtc系统线路基础数据导入到工具，人工选择需要进行的线路区段划分规则，对相关划分规则对应的线路基础数据进行验证后，将工具最终计算得到的具有上下行链接关系的线路区段数据保存到系统数据xml中。
24.本发明这种技术方案的的创新点及有益效果（优点）为：1）划分的线路区段长短适宜，能够满足各个子系统需要；2）划分的线路区段数据能够完整的覆盖整条线路，且保证了线路区段数据的唯一性和准确性；3）针对大规模的cbtc系统项目，能够使用工具快速的划分线路区段，降低人工成本，提高了线路区段划分效率，有利于后续各子系统利用划分的线路区段进行沟通交流、设计与开发；4）针对差异化的cbtc系统项目，能根据不同的线路需求，选择不同的线路区段划分规则，或增加线路区段划分规则，划分得到满足各cbtc系统项目的线路区段，解决不同项目的差异化需求。
附图说明
25.本发明的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，其中：图1为本发明cbtc系统线路区段划分方法的具体流程示意图；图2为本发明通过线路区段划分方法得到的部分信号平面示意图；图3为本发明线路区段边界确定过程示意图；图4为本发明线路区段上下行链接关系建立示意图；图5为本发明地铁cbtc系统线路区段划分工具构成示意图。
具体实施方式
26.下面通过具体的实施例来进一步说明实现本发明目的技术方案，需要说明的是，本发明要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
27.实施例1作为本发明cbtc系统线路区段划分方法一种基本实施方案，本实施例提供了一种cbtc系统线路区段划分方法，如图1所示，使用工具快速的划分线路区段，划分的线路区段数据能够完整的覆盖整条线路，具体的，归纳为包括信号平面图读取步骤、线路区段边界确定步骤、线路区段划分步骤和线路区段调整步骤。
28.具体的，所述信号平面图读取步骤，读取信号平面图中所有线路的始端和终端作为初始边界划分出若干条初始线路区段，所述信号平面图中包含有线路的公里标、计轴点、道岔岔尖点、折返区、站台的边界、信号机以及zc信号区。
29.所述线路区段边界确定步骤，如图2，读取所述信号平面图读取步骤中每条初始线路区段中所包含的线路的计轴点作为新的边界对初始线路区段进行划分得到若干一级线路区段；接着读取一级线路区段中所包含的线路的道岔岔尖点作为新的边界对一级线路区段进行划分得到若干二级线路区段，且任意一个二级线路区段内（包含线路区段始终端）不
能同时包含超过1个道岔岔尖点；然后，继续读取二级线路区段中所包含的线路的折返区的始端和终端作为新的边界对二级线路区段进行划分得到若干三级线路区段；将包含有站台、且站台边界在设定距离范围内不存在计轴、道岔岔尖和线路始终端的三级线路区段，以站台的边界作为新的边界继续进行划分得到若干四级线路区段，将不包含站台的其他三级线路区段直接编制为四级线路区段；其中，所述设定距离范围是根据先验阈值得到的具体范围值，优选地，一般根据不同的站台环境因素，这个范围值会有变化，将经典的范围值与对应的站台环境构成一个参考数据表，即可为本方案提供设定距离范围的参考，如设定范围值为50
±
10米。
30.所述线路区段划分步骤，若所述线路区段边界确定步骤中得到的四级线路区段（包含线路区段始终端）有n个同向信号机时，将该线路区段按照长度差最小的标准划分为n个线路区段x
n
，每个线路区段x
n
中仅包含1个同向信号机，其中n≧2；如图3所示，若四级线路区段位于zc信号区域内、且位于zc信号区域边界上，并且四级线路区段与道岔岔尖相连时，则将四级线路区段划分为2个等长的线路区段x
n
（x1和x2）。
31.所述线路区段调整步骤，若线路区段划分步骤中得到的线路区段x
n
长度超过设定的阈值长度length，则按照阈值长度length将该线路区段划分为若干个最终线路区段，并作为线路区段的划分结果输出。
32.实施例2作为本发明cbtc系统线路区段划分方法一种更为具体的实施方案，本实施例提供了一种cbtc系统线路区段划分方法，如图1所示，使用工具快速的划分线路区段，划分的线路区段数据能够完整的覆盖整条线路，具体的，归纳为包括信号平面图读取步骤、线路区段边界确定步骤、线路区段划分步骤和线路区段调整步骤。
33.具体的，所述信号平面图读取步骤，读取信号平面图中所有线路的始端和终端作为初始边界划分出若干条初始线路区段，所述信号平面图中包含有线路的公里标、计轴点、道岔岔尖点、折返区、站台的边界、信号机以及zc信号区。
34.其中，所述信号平面图，如图2，一条地铁线路对应一个信号平面图，一条地铁线由多条线路组成，线路包括上行线、下行线、侧线、渡线等，信号平面图包括信号机、道岔、计轴、站台、公里标等相关的信号设备与参数。所述信号平面图中所有的始端、终端、边界点均通过公里表定位。所述的线路的始端和终端，是指每条线路的开始端点和结束端点。所述的线路区段边界，是指一条线可以看作一个线路区段，根据某一点划分以后得到两个线路区段，这一点成为这两个线路区段的边界点或划分点。所述折返区的始端和终端，是指折返区的开始端点和结束端点。
35.所述线路区段边界确定步骤，如图2，读取所述信号平面图读取步骤中每条初始线路区段中所包含的线路的计轴点作为新的边界对初始线路区段进行划分得到若干一级线路区段；接着读取一级线路区段中所包含的线路的道岔岔尖点作为新的边界对一级线路区段进行划分得到若干二级线路区段，且任意一个二级线路区段内（包含线路区段始终端）不能同时包含超过1个道岔岔尖点；然后，继续读取二级线路区段中所包含的线路的折返区的始端和终端作为新的边界对二级线路区段进行划分得到若干三级线路区段；将包含有站台、且站台边界在设定距离范围内不存在计轴、道岔岔尖和线路始终端的三级线路区段，以站台的边界作为新的边界继续进行划分得到若干四级线路区段，将不包含站台的其他三级
线路区段直接编制为四级线路区段；其中，所述设定距离范围是根据先验阈值得到的具体范围值，优选地，一般根据不同的站台环境因素，这个范围值会有变化，将经典的范围值与对应的站台环境构成一个参考数据表，即可为本方案提供设定距离范围的参考，如设定范围值为50
±
10米。
36.所述线路区段划分步骤，若所述线路区段边界确定步骤中得到的四级线路区段（包含线路区段始终端）有n个同向信号机时，将该线路区段按照长度差最小的标准划分为n个线路区段x
n
，每个线路区段x
n
中仅包含1个同向信号机，其中n≧2；如图3所示，若四级线路区段位于zc信号区域内、且位于zc信号区域边界上，并且四级线路区段与道岔岔尖相连时，则将四级线路区段划分为2个等长的线路区段x
n
（x1和x2）。
37.所述线路区段调整步骤，若线路区段划分步骤中得到的线路区段x
n
长度超过设定的阈值长度length，则按照阈值长度length将该线路区段划分为若干个最终线路区段，并作为线路区段的划分结果输出，具体的，将线路区段x
n
划分为n个等长且小于length的最终线路区段，如果这n个线路区段x
n
无法等长，那么前n
‑
1个线路区段的长度为初始线路区段的长度除以n后的数值，最后一个长度为剩下的数值，即单个大于length的线路区段长度除以length，若取值有小数位则收上去取整得到n。
38.更进一步的，还包括线路区段上下行链接关系建立步骤，具体的，包括：定位上行相邻线路区段，是指当所述前最终线路区段的常规上行方向的定位方向上的相邻线路区段，具体的，当最终线路区段与道岔的岔尖不直接相连、以及当定位位置或者反位位置上最终线路区段与道岔的岔尖直接相连，则该最终线路区段的常规上行方向相邻的最终线路区段为该最终线路区段的定位方向上行相邻线路区段。
39.定位下行相邻线路区段，是指当前线路区段的常规下行方向定位方向上的相邻线路区段，具体的，当最终线路区段与道岔的岔尖不直接相连、以及当定位位置或者反位位置上最终线路区段与道岔的岔尖直接相连，则该最终线路区段的常规下行方向相邻的最终线路区段为该最终线路区段的定位方向下行相邻线路区段。
40.反位上行相邻线路区段，是指当前线路区段的常规上行方向反位方向上的相邻线路区段，具体的，当最终线路区段位于道岔岔尖直连的定位位置且该道岔反位位置直连线路存在常规上行方向的最终线路区段，则该道岔反位位置直连线路的反位上行方向的最终线路区段为道岔岔尖定位位置的最终线路区段的反位上行相邻线路区段；如果该道岔反位位置直连线路不存在上行方向的最终线路区段，则该最终线路区段不存在反位上行相邻线路区段。
41.反位下行相邻线路区段，是指当前线路区段的常规下行方向反位方向上的相邻线路区段，具体的，当最终线路区段位于道岔岔尖直连的定位位置且该道岔反位位置直连线路存在常规下行方向的最终线路区段，则该道岔反位位置直连线路的反位下行方向的最终线路区段为道岔岔尖定位位置的最终线路区段的反位下行相邻线路区段；如果该道岔反位位置直连线路不存在下行方向的最终线路区段，则该最终线路区段不存在反位下行相邻线路区段。
42.所述常规上行方向，如图4所示，一条地铁线路有且仅有唯一的传统描述方向，例如：一条线从左往右是上行，其从右往左便是下行，那么常规上行方向就是从左往后。
43.实施例3
对应上述实施例1和2的技术方案，本实施例还提供了一种cbtc系统线路区段划分工具，如图5，包括数据导入导出模块、划分规则选择模块、规则计算模块；所述数据导入导出模块，用于将信号平面图所对应的原始线路基础数据从xml导入到工具以及将划分的线路区段数据导出到xml中。
44.所述划分规则选择模块，用于将线路区段划分规则展示于界面中，根据需要选择合适的线路区段划分规则用于后续的线路区段划分计算,。
45.所述规则计算模块，用于计算线路区段划分，并生成通俗易懂的带有上下行链接关系的线路区段数据。
46.所述xml导入，表示原始线路基础数据是保存在xml（系统数据）中，需要先从xml导入数据到工具中。
47.所述导出到xml，表示划分得到的线路区段数据需要保存在xml（系统数据）中。
48.所述线路区段上下行链接关系，表示一种可识别的易于描述的线路区段上下行关系。
49.与现有技术相比，本发明提供的cbtc系统线路区段划分工具，通过将cbtc系统线路基础数据导入到工具，人工选择需要进行的线路区段划分规则，对相关划分规则对应的线路基础数据进行验证后，将工具最终计算得到的具有上下行链接关系的线路区段数据保存到系统数据xml中，划分的线路区段长短适宜，能够满足各个子系统需要；划分的线路区段数据能够完整的覆盖整条线路，且保证了线路区段数据的唯一性和准确性；针对大规模的cbtc系统项目，能够使用工具快速的划分线路区段，降低人工成本，提高了线路区段划分效率，有利于后续各子系统利用划分的线路区段进行沟通交流、设计与开发；针对差异化的cbtc系统项目，能根据不同的线路需求，选择不同的线路区段划分规则，或增加线路区段划分规则，划分得到满足各cbtc系统项目的线路区段，解决不同项目的差异化需求。