張弘志

(中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081)

無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)，簡稱調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)，是通過車載設備和地面設備間無線通信聯(lián)控，從而實現(xiàn)調(diào)機在集中區(qū)車場安全走行作業(yè)，使車地人員均能充分掌握站場實時使用情況。其中，車載設備安裝于機車內(nèi)，獲取機車走行信息，采集站場中布置的無源應答器信息，并進行機車出入網(wǎng)控制。地面設備安裝于站場信號樓，獲取站場聯(lián)鎖設備信息，了解站場信號開放情況。

調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)仿真與測試平臺使用聯(lián)鎖模擬模塊，LKJ2000車載模擬設備，LKJ2000監(jiān)控裝置轉(zhuǎn)發(fā)軟件和車列模擬模塊，將整個現(xiàn)場設備以實驗室為平臺串聯(lián)起來，如圖1。仿真測試平臺先期實現(xiàn)聯(lián)鎖模擬模塊功能，包含基本的聯(lián)鎖設備操作和設備狀態(tài)模擬，并將站場的聯(lián)鎖信息提交給地面設備。

圖1 仿真測試平臺中的位置圖

1 車列模擬模塊對外接口

車列模擬與聯(lián)鎖模擬模塊處于一個程序中，會接收LKJ2000監(jiān)控裝置模擬/轉(zhuǎn)發(fā)軟件有關此臺機車走行信息，并在機車通過場中應答器時通知相對應的車載設備；會獲取站場聯(lián)鎖設備模擬狀態(tài)、鏈路狀態(tài)，并自動影響聯(lián)鎖設備的狀態(tài)變化（如區(qū)段占用等）。車列模擬模塊將聯(lián)鎖設備狀態(tài)和應答器信息的變化有機地結(jié)合起來，便于車載/地面設備進行全面地精細控制和防護調(diào)試。

2 車列結(jié)構(gòu)構(gòu)建

模塊將車列分成2種：帶機車的車列和不帶機車的車列。

帶機車的車列、不帶機車的車列、機車均需要記錄和計算模擬狀態(tài)，如走行距離、方向、所在位置等，同時要將他們以圖形方式顯示在站場圖中。因此需要有2個屬性頁（模擬層、顯示層）分別描述他們，如圖2。

對于帶機車的車列、不帶機車的車列、機車占用軌道電路的設備，均是根據(jù)自身的長度對于區(qū)段占用和出清，所以在模擬層面描述時，將這3類設備設計一個父類“占用單元模擬層類”，用以描述從3者抽象出來的屬性，其類結(jié)構(gòu)如圖3。

圖2 站場車列設備實現(xiàn)結(jié)構(gòu)UML類圖

圖3 車列在模擬層的相關類結(jié)構(gòu)UML圖

3 帶機車車列控制方式實現(xiàn)

車列走行模擬的操控主要是針對帶機車的車列，有2種方式并可隨時相互切換。

（1）由外部提供機車位移信息，走行方向信息。在這種操控方式下，控制系統(tǒng)和模擬系統(tǒng)數(shù)據(jù)源步調(diào)一致，可以讓控制系統(tǒng)設計人員直接發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。（2） 車列模擬模塊內(nèi)部提供機車位移信息，走行方向信息。此方式可用于模擬其他非安裝調(diào)車監(jiān)控設備的機車所在車列的走行情況，有助于提高控制系統(tǒng)對車列跟蹤準確性的處理水平。

4 車列的走行

4.1 走行的模擬層基本實現(xiàn)步驟

（1）設立直線坐標系，當車列加入站場圖中，以車列上行端為坐標0點，記錄下車列的坐標（上行端、下行端），這時車列的下行端坐標為負值。（2） 將此時車列占用的各個區(qū)段計入到一個占用區(qū)段隊列中，記錄下占用的各個區(qū)段兩端絕緣節(jié)相對于這個坐標原點的偏移值，仍以坐標表示。車列與各個占用區(qū)段的相對距離可以用車列和區(qū)段坐標差的絕對值來描述。與此同時，將車列的信息也記錄在其占用的區(qū)段設備中。（3） 針對一個新的走行位移、走行方向，車列離開原先的坐標0點，此時刷新車列的坐標值。車列向上行走，車列的坐標值增加；反方向時，車列的坐標值減小，甚至負向增長。但對于一個車列，由生到死，坐標0點即在車列生成時確定。（4） 存儲于占用區(qū)段隊列中的兩頭區(qū)段，是車列占用的最外側(cè)的區(qū)段。當判斷車列頭部已壓過最外區(qū)段的外側(cè)絕緣節(jié)時，通過聯(lián)鎖設備鏈路屬性，獲取相連通的下一個區(qū)段，在區(qū)段設備和車列模擬層區(qū)段占用隊列中記錄雙方信息，表示占用此區(qū)段并含有本車列。當判斷車列尾端壓過車列占用的最外側(cè)區(qū)段，在區(qū)段設備和車列的占用區(qū)段隊列中刪除雙發(fā)信息，表示出清此區(qū)段并不含本車列。（5）不斷收到新的走行位移、走行方向，則繼續(xù)（3）。

車列走行計算示意圖如圖4。

圖4 車列走行計算示意圖

4.2 走行的顯示層實現(xiàn)方法

站場圖中，區(qū)段均具備現(xiàn)場實際測量長度值屬性。車列的線段懸浮于站場圖區(qū)段上方，區(qū)段的實際測量長度值和像素按比例進行相應伸縮后畫出，是實際反映車列與區(qū)段的關系。隨著位移的變化，車列的線條也隨著變化，非常直觀地體現(xiàn)出車列的實際走行，如圖5。

圖5 車列在站場圖（部分）中的展示

畫圖采用的映射模式是MM_TEXT模式,它是以像素為單位，X軸向左為正，Y軸向下為正。默認的坐標原點在左上角。實現(xiàn)流程如下：

（1）收集車列的實際長度、走行方向。（2）收集車列占用的所有區(qū)段的測量長度。同時對于占用的每條區(qū)段，收集其中含有的所有線段起止坐標，并將區(qū)段包含的線段按照從上行方向到下行方向的順序進行排列。（3）區(qū)分車列占用區(qū)段的特點：全部占用和部分占用。從圖中可以看出車列是懸浮地畫在區(qū)段的線段之上。由于各個區(qū)段是由不同斜率的線段畫出并連接而成，所以，對于全部占用的區(qū)段，在獲取區(qū)段所有畫圖線段后，只需將這些線段縱坐標偏移，車列在此區(qū)段的圖形就畫出了。如圖5中的車列在40DG反位道岔區(qū)段的表現(xiàn)。對于部分占用的區(qū)段，則需要明確在區(qū)段上的車列需要畫在靠近區(qū)段的上行方向端還是下行方向端，同時還需要明確車列在此區(qū)段上方不能畫滿。至于畫多少，這就需要計算畫圖坐標，如圖5中5G無岔區(qū)段和3G股道均未畫滿整個軌道電路。將所有得出的組成車列的線段坐標均填入車列線段坐標數(shù)組。（4）最后根據(jù)車列線段坐標數(shù)組，畫出車列線段即可。

5 車列的添加和刪除

5.1 車列添加

為便于模擬車列各種走行情況，車列可添加在站場圖中的任何位置。為了實現(xiàn)此目的，特別針對車列添加設置參數(shù)進行如下定義：

車列類型：分為帶機車的車列和不帶機車的車列；其中帶機車的車列在上行和下行方向處均可設置是否掛帶車輛及輛數(shù)。不同類型的車列會以不同的顏色鋪畫在站場圖上。

車列號：帶機車時用機車號表示，不帶機車時用車列產(chǎn)生的先后序號表示。

查詢器ID：ID有效時，可區(qū)分對應此查詢器的信息輸出方對應哪個機車車載設備。ID無效時表示機車上未安裝查詢器。

機車前進位指示方向：指示機車方向手柄為前進位時，車列前進的方向是上行方向還是下行方向，用于將機車方向手柄數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機車走行方向。

查詢器位于機車方向：表示查詢器安裝于機車的相對位置。當機車車下查詢器位置與站場應答器位置重合時，可正確準時通知車載設備。

區(qū)段占用延伸方向和拓展偏移距離，這兩個參數(shù)是實現(xiàn)車列安放任意位置的核心參數(shù)。延伸方向分為上行或下行。

5.2 車列刪除

車列通過人機接口進行刪除，或走出站場外規(guī)定距離后由模塊自動刪除。針對每一車列設置一個刪除請求標志，無論是人工請求還是走行滿足一定條件后自動請求刪除，均會將車列的刪除請求標志位置。模塊在定時遍歷車列集合時發(fā)現(xiàn)此車列有刪除請求，再刪除與此車列有關的一切，包括圖形信息、模擬信息、設備實體。

6 車列的合并和分解

6.1 合并處理

車列的合并是在車列走行中自動進行的，當車列前進端有其他車列時，且兩者相接時，程序自動將兩者合并成一個車列。因此在走行中會隨時判斷是否有要與本車列合并的車列，其流程如圖6中（a）所示。車列合并的關鍵有2點：合并條件判斷，合并后的處理。合并的條件判斷由Get-MergeDev()實現(xiàn)，主要是判斷是否還有與本車列合并的車列，并返回要與本車列合并的車列，流程如圖6中（b）所示。合并時的處理由Merge()實現(xiàn)，其流程如圖6中（c）所示。合并后，原先的兩個車列對象，其中的本車列會吸收合并的另一車列內(nèi)容，而另一個車列就需要刪除。

6.2 分解處理

與合并邏輯相反，車列的分解處理要創(chuàng)建一個新車列對象，此時需要注意分解時原車列的速度，并要把此速度作為初始速度賦予新創(chuàng)建的車列。車列在速度為0時分解，就構(gòu)成了車列停車后的摘車操作；在速度不為0時分解，通過新分出車列具備不同的加減速度屬性，可模擬出平面遛放和駝峰遛放的展示效果。這樣就構(gòu)成了“停”、“減”、“加”3種分解方式。

7 結(jié)束語

車列模擬模塊呈現(xiàn)站場中的車列更為直觀。由于站場中的區(qū)段是真實的測量距離，所以車列在區(qū)段上的走行展示是真實準確的。

圖6 車列合并流程圖

車列模擬模塊的所在調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)仿真與測試平臺，適用于測試編組站、區(qū)段站、中間站各種站型環(huán)境，減少現(xiàn)場的工作量，降低系統(tǒng)推廣費用。通過仿真測試平臺調(diào)試出廠的產(chǎn)品，已經(jīng)或即將應用在全國近百個站場上，這個平臺已成為調(diào)車監(jiān)控系統(tǒng)認證的測試環(huán)境。而車列的走行以圖形方式呈現(xiàn)在站場圖中，生動真實地展現(xiàn)了站場應用，具有良好的宣傳效果。以站場信號平面圖為依托的系統(tǒng)均可便利移植此模塊，作為站場車列的直觀指示。同時車列模塊也可繼續(xù)擴展，如根據(jù)車列前方信號機狀態(tài)自動走行、停止，從而實現(xiàn)進/出站、調(diào)車走行自動化，而這些已在動車基地車列自動走行仿真中有所應用。

[1]高繼祥 鐵路信號運營基礎[M]. 北京：中國鐵道出版社，1998，2.

[2]DavidJ. Kruglinski. Visual C++ 技術內(nèi)幕（第四版）[M]. 潘愛民，王國印. 北京：清華大學出版社，2001.