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1、铁路信号数据一体化配置系统设计及实现 余云飞 北京全路通信信号研究设计院集团有限公司 北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心 摘 要： 列控数据是铁路信号安全控制系统的实现基础。从产品的设计研发到集成实施全过程均涉及列控数据的加工处理。考虑到信号产品数据配置输入统一, 输出多样化的特点, 有必要研究一套能够同时适用于多种产品的数据配置系统, 实现列控输入数据的集中处理及信号产品配置数据的差异化输出, 在数据配置环节实现降本增效, 提高信号系统集成实施能力。主要介绍一种基于服务的铁路信号数据一体化配置系统的设计与实现方法。关键词： 列控数据; 信号安全控制产品; 数据配置; 一体化; 基于服
2、务; 收稿日期：2017-08-22System Design and Implementation of Integrated Configuration of Railway Signal DataYu Yunfei Abstract： Train control data is the fundamental element for the function of the railway signal safety control system.Train control data processing is involved through the whole process of p
3、roduct development from the design to the application.Considering the train control data configuration with the features of the unified input and diversified output, it is necessary to develop a data configuration system which could be applied to multiple products, so as to realize a concentrated pr
4、ocessing of train control data input and a differentiated output of the configuration data, to reduce the cost and increase the efficiency in data configuration, meanwhile improve abilities of signal systems integration implementation.This paper intends to introduce the system design and the impleme
5、ntation approach to integrated configuration of railway signal data based on services.Keyword： train control data; signal safety control product; data configuration; integrated; service-based; Received： 2017-08-221 概述铁路信号系统包含列控中心、临时限速服务器、无线闭塞中心、联锁等多种产品, 信号系统工程实施过程包含上述各类产品的数据配置及产品测试境搭建等工作, 传统的数据配置1过程
6、一般以单一信号产品为单位进行, 产品配置工具作为配套产品提供, 通过对列控数据2加载及转换完成产品配置生成。信号系统发展初期, 此模式发挥了其便捷、小型化的优点, 在集成过程发挥了重要的作用。随着信号集成工程量快速增加, 小型数据转化工具无法适应日趋复杂的配置工作, 多产品间重复的数据处理矛盾逐步显现, 工具变更越来越频繁。对多产品数据配置协作, 提高数据配置效率的需求越来越急迫, 研究基于数据一体化配置系统, 统一实现数据图形化处理及数据建模, 完成产品配置差异化输出, 是解决上述问题的一种思路。2 系统设计一体化配置系统包含客户端及服务端, 客户端提供多产品配置过程的协作界面, 并集成列控
7、数据图形化模块;服务端完成配置建模, 参照产品配置数据规范, 完成多产品配置差异化输出。配置过程数据由服务端统一搜集并存储, 经模型整合及分析, 形成数据拓扑关系及数据集合, 作为后续工作优化依据。2.1 系统设计起源配置人员基于列控数据完成产品配置数据图形化及维护终端站场图绘制;测试人员基于模型完成测试环境数据编制及图形转换。上述过程的图形绘制, 数据容错, 表格处理等过程均在多个产品配置过程重复, 其对系统集成实施效率有很大的制约。结合多产品数据图形显示需求, 统一实现数据图形化, 及数据建模, 基于模型同时进行多产品配置数据的转换, 能够确保产品间接口的一致性, 减少计算工作量, 符合未
8、来信号产品数据配置工作的发展趋势。2.2 总体架构设计系统总体采用 C/S 架构设计, 并集成既有业务组件。1) 客户端基于.Net Framwork4.0 开发, 为不同用户提供个性化的配置操作界面。同时集成数据图形化组件。2) 服务端基于 J2EE3开发, 采用服务层, 业务逻辑层及数据访问层三层架构设计, 集成产品数据配置组件。3) 数据库服务器使用 SQLServer2008+My Sql, 实现业务数据库与系统数据库分离, 业务数据中存储模型数据, 系统数据存储用户信息, 过程记录, 文件拓扑关系等。数据访问使用 ADO+mybaits4框架。逻辑架构图如图 1 所示。架构设计如图
9、2 所示。3 一体化数据配置功能实现数据图形化和配置输出是关键业务组件。系统设计之前, 必然存在既有的配置工具, 这些经过实践的工具组件能够良好发挥单产品配置支撑功能, 新平台设计过程尽量考虑对既有组件的集成。3.1 数据图形化处理数据图形化5处理是对一条工程线路内的多套列控数据加载, 检查6、清洗、转换、拼接, 图形化处理过程的统称。经过数据图形化处理的列控数据结构清晰, 关系明朗。此过程需要解决如下问题。1) 数据图形化范围, 应能同时覆盖列控中心、临时限速服务器、无线闭塞中心、应答器等多个产品数据范围。2) 支持多条线路数据导入。枢纽线路一般分别存在三四线或更多线路数据, 将不同线路数据
10、在同一张图形上合理呈现, 是实现复杂数据配置的关键。3) 支持一条线路数据的多次扩展及数据批量增删改。工程线路一般分期开通, 数据处理分段进行, 在既有图形数据上无损扩展新数据, 是确保工程实施稳步推进的关键。4) 实现数据预检查, 输入的非结构化列控数据无法直接用于数据处理, 在数据加载初期, 通过分析常用数据场景及数据问题, 建立简单预处理模型, 提前发现致命问题, 能够有效提高数据的一次性成功率。5) 提高数据容错能力, 由于数据问题种类较多, 预检查无法发现所有问题。通过应用实践, 对不影响结果的数据问题, 或是能够自动处理的数据问题进行容错, 能够进一步提升数据处理效率。6) 具备图
11、形拼接处理能力, 站场结构一般分为站内和区间两部分, 站内图形信息通过二维数据表很难反向呈现, 一般数据图形化过程需要人工简单绘制站内布局后, 通过数据拼接完成图形连接。完成上述 6 个步骤, 即可实现在站场图上直观显示列控数据的效果。3.2 数据建模列控数据建模7是指完成数据图形化处理之后, 通过提供良好的数据格式及关系, 将列控数据转换为软件更易处理的结构化数据。数据模型可抽象为实体信息、设备图元信息、关系数据等。1) 实体信息包括信号设备实体、如信号机、道岔、边界、轨道区段、应答器等;抽象实体, 如坡度、速度等;控制设备实体, 如列控中心等。2) 设备图元信息, 一般指需要在图形上展现的
12、设备坐标, 样式, 等图形化信息, 是图形结构的基本支撑。3) 关系数据, 描述设备间关系, 包括用于搜索进路数据的设备链接关系, 用于确定设备关系范围的设备归属关系, 用于明确设备接口关系的控制设备管辖关系等。完成数据建模后, 列控数据完成结构化数据处理, 配置生成进一步简化。3.3 多产品配置生成产品配置生成是数据配置的最后一环, 其正确性直接影响产品功能正确性。多产品配置生成组件是对输入的结构化数据进行格式转换, 输出符合各产品数据配置规范的数据实体。软件基于 EclipseRCP (RichClientPlatform) 应用框架进行组件式开发, 采用 XML 本地存储格式实现数据库数
13、据加载与模型化存储, 并基于 XML 标准协议实现各产品配置转换。各产品共用的数据应尽可能采用相同的处理逻辑实现, 主产品及其维护终端应采用相同逻辑;产品间差异化数据应能通过独立的软件模块产生;因产品配置数据版本差异带来的适配修改工作应能在既有功能基础上快速实现。功能如图 3 所示。经过本环节, 各产品配置数据生成完毕。4 基于平台的配置服务实现基于服务平台实现产品数据配置, 能够有效串联多产品的配置过程, 加强数据资源共享, 提高数据配置效率, 同时能够搜集过程数据, 总览工作过程及数据拓扑关系, 实现过程分析, 促进生产调优。4.1 基于平台实现业务串联配置平台以工程为单位, 为多产品,
14、多用户统一分配资源, 集中部署相关成果, 并集成配置业务组件, 基于统一界面提供数据配置一条龙服务。能及时分享当前工程框架下其他用户提交的资源, 实现多人共享数据成果, 例如复用数据图形化成果。1) 以用户为单位查看当前工作流下的各项数据, 如图 4 所示。图 4 描述了一个数据配置用户在列控中心数据配置过程中产生的过程数据, 各数据文件前后逻辑关系明朗, 查看和使用方便。在此工程框架完成的数据均可由用户发布并上传至服务平台, 作为共享数据资源供其他产品配置人员使用。2) 以工程为单位, 总览当前工程下可复用的有效数据, 实现多产品数据配置过程共享如图 5 所示。图 5 表示服务器上的共享数据
15、池, 以工程为单位存储, 数据逻辑结构与图 5 基本相同, 可以认为是多个用户在图 5 基础上的提交数据汇总。其他用户可以基于图 5 的数据资源完成后续环节的配置任务, 并继续追加新的数据资源。基于服务平台的协作必然对相关的数据和流程规范性管理有约束要求, 在此方面需要加强相关流程编制及体系建设, 确保不产生额外的管理开销。4.2 基于平台的数据应用基于服务平台提供配置服务, 能够有效搜集用户配置过程的业务数据和过程数据, 采用数据仓库8技术实现加工及整合, 通过数据分析处理技术, 完成各类数据成果展示。例如, 以某产品数据配置为例, 基于工程数据逻辑, 形成数据拓扑关系视图, 能够反映数据配
16、置的整体情况及效能分布。图 6 描述了一个信号产品配置全过程的数据逻辑及拓扑关系, 基于该图可直观分析一次数据过程在各环节的能耗, 数据前后追溯关系。在此图基础上, 增加作者, 时间, 多产品等多个维度的标签, 构建多维列式数据库9, 能够更全面分析整体实施情况。基于服务平台的数据应用涉及更广泛的课题研究, 本文不再赘述。5 结束语铁路信号一体化数据配置系统已初步研发完成并在甘青, 宝兰, 长昆枢纽等多条高铁信号系统工程项目中应用。实践证明, 采用本文所述方案设计实现的一体化配置系统能够大幅提升工程数据配置的实施效率, 在保持既有业务处理能力的同时, 增加过程基础数据的搜集, 在未来的数据应用挖掘领域必将形成更大优势。在促进生产格局优化, 配合企业战略实施等方面均能发挥重要作用。参考文献1郭尹.客运专线 CTCS-2 级列控系统地面设备数据配置的研究D.北京:北京交通大学, 2010. 2樊超.客运专线列控系统工程数据编制及问题分析J.科技风, 2011 (24) :1
