编组站综合集成自动化系统.docx

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1、编组站综合集成自动化系统（CIPS）中计算机辅助设计（CAD）的研究与实现北京全路通信信号研究设计院赵秀全、常效辉1.引言编组站综合集成自动化系统（简称CIPS）管理了编组站内决策层、管理层、调度层、执行层等业务层面的所有站场资源和岗位资源信息；而且针对调度层的管理特点，自动决策安排调度计划；与自动控制系统相连接，直接控制自动化系统并接受处理反馈信息，并且根据反馈信息自动调整决策，从而实现了编组站内的全面信息化与自动化。自动决策与执行依赖于站场资源的数据以及由此产生的其它信息。站场资源的数据量十分巨大，如果单纯依靠人工录入的方法实现是十分困难的，尤其是发生变化后的修改更是艰巨。

2、由于需要比较专业的数据描述，我们在分析了有关的辅助工具（如AutoCAD等）后发现无法直接利用现有的工具实现需求，因此开发基于CIPS系统的专门的CAD工具成为必然。该CAD是基于全编组站的资源（包括道岔、信号、线路、无岔区段、减速器等信号设备以及调机和CIPS系统下的各控制子系统等资源），以信号工程图为基础，通过图形化的方式完成实体对象绘制并对于各实体对象赋予相关的属性，进而产生需要的数据。根据CAD设计原理，软件提供几何造型、特征计算、绘图等功能，按照构造应用软件的四个要素（算法、数据结构、用户界面和数据管理）进行开发设计，在DotNetFrameWork平台下用c#语言实

3、现，使得CIPS系统的数据形成流水性生产，不仅大大提高了工作效率，还保证了数据准确性。2.建模系统所管理的内容包括全部编组站的道岔、信号机、线路、无岔区段、减速器、停车器、调机以及CIPS系统下的各控制子系统。对于这些实体进行抽象，建立起正确的对象模型是实现CIPS系统CAD工具可实现的前提；并且建立的实体结构能够符合关系数据库特点，能够为后续数据运算和挖掘打下基础。2.1实体单元的抽象系统所管理的资源都具备基本特征：ID、名称、所属区域、所属系统等。我们在此基础上建立“设备”模型，所有实体的抽象模型都基于“设备”派生。每种实体根据自身特点增加自我描述的物理坐标（如：道岔需要岔

4、前、定位、反位等坐标，信号机需要机柱和灯位坐标等），描述这些物理特性建立GDI对象如：线段、椭圆、矩形、文本等。对象的UML关系图如下：依据CAD设计的要素抽象后的模型不仅有数据结构还要提供相应的人机界面满足数据录入的要求，并且支持通过图形的操作完成模型的移动、缩放、修改、删除、复制、粘贴等功能。根据CIPS系统的特点，该CAD增加了批处理操作包括移动、删除、数据修改、对齐、排序等，支持用户批量数据的修改，快速完成操作。特别是纠错校验功能，能够通过图形化的方式提醒用户数据可能存在的错误，保证数据的准确。1.1模型间关系的抽象在站场中每个实体不是独立的单元，是相互连接的，并且通过

5、联锁表可以描述实体之间在某些条件下的相互关系。只有正确描述这些关系，CIPS系统才能够根据当前的站场情况作出合适的决策，保证各控制子系统的准确执行。对于任何站场来说实际就是由道岔、无岔区段（包含无轨道线路）、减速器（驼峰场）所形成的一个集合。我们需要对实体单元的抽象模型增加连接，并且连接是带方向的。全场的模型间连接以及连接方向的集合就构成了一个网络结构，CIPS系统所进行的决策分析就是基于该网络结构下进行。根据信号图，需要进行合适的模型转换，减少模型的种类以方便后续的算法建立。转换原则是：n道岔模型：无论是双动道岔还是交叉渡线，都拆分为由多个单独的道岔单元模型组成，每个道岔单元

6、模型就是标准的二叉树节点，其开口包括3个方向。把道岔区段依附到每个道岔模型中，通过描述模型间的联锁关系（如多个道岔一个区段问题可以描述为模型间在具体方向上共区段）完成模型到实体的还原。n无岔区段模型：无论是任何形式的无岔区段（包括派生的减速器模型和线路模型），是否有轨道电路，就是一个单叉节点。n信号模型：把信号机视为一带有方向的特殊节点，前方即为信号的防护区段，带方向为了后续算法的需要。对于并置信号按照信号方向分离后在站场网络图中形成一定顺序。简单的站场网络图的结构如下：1.1模型特征在模型具有其基本特征（如：ID、类型、名称、子系统ID、区域ID、长度等）之上，根据模型间关系

7、描述，需要对设备增加设备的前后方关系特征（道岔为前方、定位、反位3个方向，其它设备仅前方、后方两个方向），对于按钮和文本窗口等由于仅仅是辅助模型非实体单元，不在关系图中出现。CIPS系统的计划执行依靠联锁、驼峰控制系统完成的，系统的决策准确与否要看执行系统能否执行。如果计划建立的指令是各控制子系统所不能执行的，那么将导致自动执行功能的瘫痪，因此需要对模型增加必要的联锁特征（如：始终端信号能否排列进路，列车还是调车进路）。一般的联锁系统数据定义是基于联锁表所实现的，与实际的运输需求是脱节的。在