一种基于堆栈遍历的联锁表自动生成算法

金 云，蒉凯腾，钟朱婷，虞乾俪

(通号万全信号设备有限公司，杭州 310000)

在轨道交通相关的领域中，信号系统都是保障安全不可或缺的一个系统。而联锁表等相关联锁数据又是信号系统的重中之重。本文通过对于前人实践经验的总结，通过计算机的可视化技术，把联锁界面显示、联锁表自动生成、联锁软件数据自动生成通过一个软件进行实现，本文基本对信号设备的抽象、把信号设备转化为系统能够识别的数据结构，再使用基于网络拓扑图的堆栈遍历的核心算法，对于联锁表的自动生成展开了进一步的探索。

1 信号设备的抽象

软件绘制站场图，基于内部定义的信号设备模式来进行绘制显示，信号设备主要分为3 种，分别为信号机，道岔和区段。软件内部定义的区段单指无岔区段，道岔为道岔和道岔区段的集合。绘图时的所有道岔都是单动道岔，系统通过道岔的属性来设置双动道岔和同区段道岔。信号机需要设置以下属性：1）信号机按钮类型属性，可以进行列车按钮属性、调车按钮属性、延续按钮属性等始终端的设置。2）信号机类型，差置信号机、并置信号机、尽头型信号机等，用来参与进路生成的判断。所有的道岔、区段和信号机都具备咽喉属性，根据实际相关进行配置。

2 网络拓扑运算

网络拓扑运算需要计算以下的相关信息。

信号机：1）信号机的防护设备；2）信号机防护设备的被防护位置；3）信号机的接近设备；4）信号机接近设备的被接近位置。

区段：区段的连接点为两个，分别为左边连接点和右边连接点，每个连接点分别记录所连接的设备以及连接设备的被连接位置，防护信号机的信息、接近信号机的信息。

道岔：道岔的连接点为3 个，分别为岔前连接点、定位连接点和反位连接点。每个连接点分别记录所连接的设备以及连接设备的被连接位置，防护信号机的信息、接近信号机的信息。

在绘图时，记录区段的边界点为两个，分别为左边界点和右边界点。记录道岔的边界点为3 个，分别为岔前边界点、定位边界点和反位边界点。记录信号机的中心点以及信号机的旋转角度。按照信号机的中心点和旋转角度完成信号机的绘制，定义信号机中心点向信号机灯位的方向为信号机的后方。反方向为信号机的前方。

遍历整个道岔和区段列表，如果两个设备的边界点之间的距离小于10 个像素，则认为两个设备是相连的，记录相关的信息到各自的连接点信息中。道岔和区段遍历完成后，整个信号平面图的道岔和区段即可组成一幅网络拓扑图，可以通过任何一个设备，找到其余的关联设备。

遍历整个信号机列表，如果信号机的中心点和道岔或者区段的边界点距离小于10 个像素，且该设备处在信号机的后方，则认为信号机是防护该设备的。如果信号机的中心点和道岔或者区段的边界点的距离小于10 个像素，且该设备处在信号机的前方，则认为信号机为接近该设备的。分别记录防护和接近信息到相应的设备中。

由此可见，1 架信号机最多防护1 个设备，接近1 个设备。1 个道岔最多被3 架信号机防护，最多被3 架信号机接近。1 个区段最多被2 架信号机防护，最多被2 架信号机接近。至此，整个网络拓扑图数据生成完毕。

3 堆栈方式遍历网络拓扑图

信号设备中，区段为单方向设备，从一边进入，只能从另一边离开。道岔如果从岔前进入，则可以分为定位方向或者反位方向两种情况离开。道岔如果从定位或者反位进入，则只能从岔前离开。信号机作为进路遍历的开始条件和结束条件，控制进路能够按照要求自动生成。

利用堆栈后进先出的特性，构造一个记录当前设备属性和当前设备位置的堆栈。以任意一架信号机为始端，按照堆栈的方式，遍历全部信号机。每次遍历如图1 所示。

4 基本联锁表生成

列车进路：同一咽喉区内搜索到第一架列车信号机(非反向进路信号机)时作为终端信号机。如果是反向信号机，则将反向信号机的接近区段也列为进路中的区段。如果为同向信号机，则不另外添加其接近区段为进路中的区段。

调车进路：在同一咽喉区内搜索到第一架同向单置调车信号机作为终端信号机，或搜索到第一架非单置含调车属性的反向信号机作为终端信号机。

敌对信号：1）进路中不能作为终端的信号机为敌对信号；2）若终端信号机与始端信号机方向相反，则该终端信号机为敌对信号；3）若进路终端为差置信号机，则以另一架差置信号机为终端的进路始端信号机为敌对信号；4）以进路中敌对信号为终端，搜索到的进路始端信号机(匹配的进路与该进路重合的道岔位置要求一致)为敌对信号。若搜索到的始端信号机存在多条进路时，说明是条件敌对，那么把某组关键道岔位置作为该敌对信号的条件；5）若本进路是调车进路，与该调车进路完全重合的列车进路始端信号机为敌对信号。敌对条件为本调车进路中任何一个道岔所在的正确位置。

侵限：检查进路中道岔定位和反位是否存在侵限绝缘。

图1 进路生成遍历设备逻辑Fig.1 Logic of device traversal for route generation

1) 当进路中的道岔(道岔A)定位存在侵限绝缘节时，如果道岔A 在进路中的状态是反位时，则检查道岔A 定位直连的关联道岔(道岔B)的状态和位置。

a. 如果道岔B 的岔前和道岔A 相连，则道岔B 所在的区段为该进路的侵限区段。

b. 如果道岔B 的定位和道岔A 相连，则当道岔B 处在定位时，道岔B 所在的区段为该进路的条件侵限区段。

c. 如果道岔B 的反位和道岔A 相连，则当道岔B 处在反位时，道岔B 所在的区段为该进路的条件侵限区段。

2) 当进路中的道岔(道岔A)反位存在侵限绝缘节时，如果道岔A 在进路中的状态是定位时，则检查道岔A 反位直连的关联道岔(道岔B)的状态和位置。

a. 如果道岔B 的岔前和道岔A 相连，则道岔B 所在的区段为该进路的侵限区段。

b. 如果道岔B 的定位和道岔A 相连，则当道岔B 存在定位时，道岔B 所在的区段为该进路的条件侵限区段。

c. 如果道岔B 的反位和道岔A 相连，则当道岔B 存在反位时，道岔B 所在的区段为该进路的条件侵限区段。

迎面进路：1）当存在两个咽喉时，列车进路终端为股道信号机时，股道信号机另一端信号机如果存在列车进路终端，添加列车股道。如果存在调车进路终端，添加调车股道；2）当存在两个咽喉时，调车进路终端为股道信号机时，股道信号机另一端信号机如果存在列车进路终端，添加列车股道。

带动道岔：检查进路中道岔区段是否存在同区段且非进路中的道岔。若该道岔反位和进路中的同区段道岔相连，则带动该道岔至定位。若该道岔定位和进路中的同区段道岔相连，则带动该道岔至反位。

5 结束语

用上述方法实现的联锁表自动生成逻辑，能够满足联锁表自动生成的很大一部分需求。对于一些用户的特殊需求，例如进路外道岔按照带动道岔还是防护道岔做逻辑、调车进路是否需要包含最后一个无岔区段、进路的可用性等，都可以在人机配置界面中人工修改，以满足客户的特殊需求。联锁表生成的判定条件可以进行特殊拓展，满足特定条件下的特殊需求。相关程序已经在实际的项目中得到应用，该逻辑能够遍历站场中的所有基本进路，满足无遗漏、无重复的目标，用户只需要通过确认生成数据内容，最终通过软件导出标准联锁表和联锁软件使用的二进制数据。数据生成的便利性、准确性、数据来源的统一性得到用户赞赏。