CN108090290B - 使用切边化简算法对铁路站场图区段进行分割的方法 - Google Patents

Abstract

一种使用“切边化简”算法对铁路站场图区段进行分割的方法，通过对铁路站场图的构成情况和实际使用情况的分析，采用了纵向和横向两种方式对站场图形进行了分割，然后通过抽象把站场图形的构成元素进行逻辑化处理，形成了图形信息间的逻辑关系，通过Q‑M进行化简，使这种逻辑关系更加简洁明了。其优点是生成数据的过程中，无需人工参与，完全自动实现。大大提高了生成数据的准确性和生成效率，降低了数据制作人员的工作强度和难度。

Description

使用切边化简算法对铁路站场图区段进行分割的方法

技术领域

本发明涉及计算机辅助设计，涉及用于图像的数据处理，尤指一种使用切边化简算法对铁路站场图区段进行分割的方法。

背景技术

铁路信号微机监测是电务部门的“黑匣子”，是电务部门维修技术的重要突破，是电务设备实现“状态修”的必要手段，也是信号技术向高安全、高可靠、网络化、数字化、智能化发展迈进的重要标志之一。特别是铁路信号微机监测对保障铁路运输的安全与畅通发挥着重要的作用。铁路信号微机监测又是电务部门维修设备的提示牌，根据各种报警提示及实时数据电务维修人员及时准确的定位故障点，从而能快速处理故障保证行车的安全、准时、正点。但是铁路的不同车站有不同的站场形状，不同的复杂程度，如果针对每个车站单独设计程序，会有很多缺点：通用性差、推广的效率低、以后可扩展性差，可靠性低。这样就要求程序和数据进行分离，微机监测数据制作平台就是在这样的背景下产生的，它主要为了生成铁路信号微机监测程序运行所需的基础数据。

现有的信号微机监测站场图数据生成工具，对于一些复杂的区段数据的生成，还需要人工参与进行数据的修改，这样在生成数据的过程中，就会带来很多的不确定性，容易出现错误，生成的数据需要不同人员的复查审查，工作量加大，工作效率降低，从而对系统正确运行带来了潜在的隐患。

发明内容

针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种使用切边化简算法对铁路站场图区段进行分割的方法。旨在实现自动生成铁路信号站场图信息中轨道区段的设备信息数据。并能自动生成这些数据信息之间的逻辑关系，无需人工干预。

无岔区段设备数据只包括轨道信息，道岔区段设备数据中包括该区段内的所有道岔，及每组道岔的岔前信息和道岔定位信息和道岔的反位信息和相关轨道信息，并能自动生成这些数据信息之间的逻辑关系，无需人工干预。

设备信息包含了该设备的相对坐标信息，类型信息，对应的状态信息以及与区段状态的逻辑关系。对于轨道设备信息还具有左连接关系信息和右连接关系信息，对于道岔设备信息，具有岔前连接关系信息和定位连接关系信息和反位连接关系信息。

本发明解决技术问题所采用的技术方案：采用切边分割的方式对车站站场图中的基本绘图单元进行分割，对站场图的分割主要分为横向分割和纵向分割。初始站场图形由基本绘图单元构成G＝<V,E>其中V＝{v1,v2，...vn}，E＝{e1,e2,...en}是V*V的一个子集。

根据铁路车站站场图的构成原理，横向分割主要是根据区段间的绝缘节做为分割依据，纵向分割主要依据道岔类型和双动道岔中间的绝缘节做为分割依据。通过分割操作后，整个站场图就被分割成若干区段组成的一个图形。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种使用切边化简算法对铁路站场图区段进行分割的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：从绝缘节集合中取出一个绝缘节图元，如果绝缘节与轨道有交点，则进行轨道的分割操作，并对分割点设置区段边界标记，对切割的点和边进行重新组合；

S2:从绝缘节集合中取出下一个绝缘节图元继续执行S1的操作，直到所有绝缘都完成了S1操作；

S3：从道岔集合中取出一个道岔图元，生成道岔的定位边和反位边，并把这两个边设置为互斥边，切割在岔尖和轨道相交位置分割出道岔定位边，在道岔的另一边分割出反位边；

S4:从道岔集合中取出下一个道岔图元继续执行S3的操作，直到所有道岔都完成了S3操作；

S5:通过S1-S4操作形成一个<V,E>图；

S6：以<V,E>图图形集合为基础，从E集合中的每个没有标记的边出发进行查找操作，查找不同方向所有距离最近的绝缘节，这个查找过程所经过到的点和边生成一个区段数据，对查找所经过的边进行标记，每一次从集合取边操作都会构成一个新区段的数据，最终定义出所有区段数据；

S7：定义区段内数据的逻辑表达式，从区段数据中取出一个道岔岔前点v，v＝f遍历(v,l/r)＝f遍历(v,left)+f遍历(v,right)，并返回该道岔状态逻辑表达式，整个过程形成一个递归调用；

S8:从区段数据中取出下一个道岔岔前点v，继续执行S7的操作，直到区段中的每一个道岔岔前点都执行完毕，最终得出该区段数据的逻辑表达式；

S9:重复S7-S8的操作就可以得到所有区段数据的逻辑表达式；

S10：通过Q-M法进行逻辑化简得到每个元素的最简化的逻辑关系信息；。

在步骤S6中，所述生成区段数据包括如下步骤；

S61：从E集合中取出边e1如果没有标记则进行以下操作；

g_遍历(e1):设置e1标志；

S62：分别执行g_遍历(e1，left)和g_遍历(e1，right)操作；并把运算中查找到的边和点存入区段数据列表中；

S63：如果查找到的边(e)没有标记执行g_遍历(e),如果查找到的边已经标记则跳转S66；

S64：如果查找到绝缘跳转S66；

S65：查找到道岔边，如果定位边边没有标记，则执行g_遍历(定位边)，如果反位边没有标记执行g_遍历(反位边)，如果岔前边没有标记执行g_遍历(岔前边)操作，并对边进行标记；

S66:完成e1所在区段数据的生成。

步骤S7中所述f_遍历(v,l/r)函数操作过程如下；

S71：当查找到边界跳转S76；

S72：当查找到轨道点(g1)继续调用f_遍历(g1,l/r)；

S73：当查找到岔尖点(c)继续调用

S74：当查找到道岔定位点(c)继续调用c*f_定遍历(c,l/r)

S75：当查找到道岔反位点(c)继续调用

S76:完成岔前逻辑表达式生成。

通过S71-S76的运算得到与v直接连接轨道的逻辑表达式；

对应的道岔定位＝道岔定位状态*v；

对应的道岔反位＝道岔反位状态*v；

从区段数据中取出下一个道岔岔前点继续执行S7操作，直到区段内所有道岔都完成了该操作，最终得到该区段数据的逻辑表达式。

最后通过Q-M法进行逻辑化简得到每个元素的最简化的逻辑关系信息。

本发明的有益效果是：生成数据的过程中，无需人工参与，完全自动实现。大大提高了生成数据的准确性和生成效率，降低了数据制作人员的工作强度和难度。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

图1为初始站场图；

图2为切割后的站场图。

具体实施方式

在实际应用中，图形坐标是以网格为最小单位的，用绘图工具生成的初始图形如图1。

切边化简算法对铁路站场图的轨道区段进行分割，包括：

对站场图原始图形进行抽象形成站场图原始数据模型

对原始数据模型进行横向和纵向切割形成以轨道和道岔为最小单元构成的图形数据模型。

以轨道和道岔为最小单元构成的图形数据模型为基础切割出区段内图形数据模型。

在区段内图形数据模型的基础上进行查找边界的运算，形成区段数据的逻辑多项式。

通过Q-M算法形成区段数据的最简化的结果

抽象形成站场图原始数据模型，是由绘图工具在制作数据时，形成的最小绘图对象的集合，在这个集合中，只有绘图对象的概念，还没有形成与铁路设备抽象相对应的区段概念。这个集合可以看做是一个(V,E)的集合。

区段为最小单元构成的图形数据模型，在这个模型中形成了区段的概念，这个模型可以看做G＝{G_区段1，G_区段2，G_区段3...G_区段n}。

区段内图形数据模型的切割，形成的数据模型是轨道模型和道岔模型组合的集合。G_区段＝{G_轨道...,G_道岔...}。

轨道模型和道岔模型是本方法中构成图形的最基本的运算单元。这两种模型在图形上以点和边的形式来体现，其中道岔模型中的边在运算中具有互斥的关系。

本发明是一种使用切边化简算法对铁路站场图区段进行分割的方法，细化为如下步骤：

S1：在加载站场图数据(Load)时得到数据的初始图形，在加载过程中，判断轨道或者道岔是否有重叠的问题，并进行调整，这时站场图可表示为：

G＝(V,E),其中

V＝{v1,v2,v4,v5...v12},

E＝{(v1,v5),(v2,v4),(v12,v6),(v7,v10),(v8,v9),(v11,v12)}其中轨道图元列表：v1v5、v2v4、v12v6道岔图元列表：v7v10、v9v8、v11v12，绝缘图元列表v1v2v3v4v5v6；

S2：切割轨道区段：

S21：从绝缘图元列表中分别取出每一个绝缘，检查该绝缘所在轨道是否被切割，如果没有切割，将该轨道对应的边进行切割。重复该步骤完成绝缘切割；

S22：从道岔图元列表中分别取出每一个道岔，生成该道岔的定位边和反位边，并完成对轨道的切割；

最后得到的结果如图2所示

V＝{v1,v2...v12,d1,d2,d3,d4}

E＝{(v1,v9),(v9,d1),(d1,v10),(v10,v11),(v11,d3),(d3,v5),(v2,v7),(v7,d2),(d2,v8),(v8,v3),(v3,v4),(v9,d4),(d4,v8),(v7,d4),(d4,v10),(v11,v12),(v12,v6)}

S3：进行区段分割，从E中任意取出一条边e＝(v9,d1)

执行g_遍历(e)＝g_遍历(e，left)+g_遍历(e，right)，设置e标志；

执行g_遍历(e，left)向左查找到道岔dc1＝v9v8因为dc1定位边已经标记不执行；递归调用g_遍历(v9d4)和g_遍历(v9v1)因为这两个函数再往下就查找到绝缘所以返回，最终得到了该区段的数据列表{(v1,v9),(v9,d4)}，同理g_遍历(e，right)操作，最后得到数据列表

{(d1,v10)(v10,d4),(v10,v11),(v11,d3),(d3,v5),(v11,v12),(v12,v6)}

将计算出的列表进行合并得到该区段的最终划分数据结果；

{(d1,v10)(v10,d4),(v10,v11),(v11,d3),(d3,v5),(v11,v12),(v12,v6),(v1,v9),(v9,d4),v9,d1)}

S4：生成区段数据逻辑表达式

以v1d4v5v6包围的区段为例；

为了使计算更加明了，定义一些变量，这些变量通过其他接口数据可以得到具体值；

Q＝区段状态

A＝v9d4道岔定位

道岔反位

B＝v10d4道岔定位

道岔反位

C＝v11d12道岔定位

道岔反位

以定义v10d4岔前点为例：

(d4,left)+f_遍历(v11,right)因为

查找到边界返回

最后因为都查找到边界结果

S5：通过Q-M进行化简

这样就得到了v10d4道岔岔前边v10v11逻辑关系

v10d4道岔定位边d1v10＝v9d1＝v10*B；

v10d4道岔反位边

同理也可以计算出其他边对应的逻辑关系。

Claims (2)

1.一种使用切边化简算法对铁路站场图区段进行分割的方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：从绝缘节集合中取出一个绝缘节图元，如果绝缘节与轨道有交点，则进行轨道的分割操作，并对分割点设置区段边界标记，对切割的点和边进行重新组合；

S2:从绝缘节集合中取出下一个绝缘节图元继续执行S1的操作，直到所有绝缘都完成了S1操作；

S3：从道岔集合中取出一个道岔图元，生成道岔的定位边和反位边，并把这两个边设置为互斥边，切割在岔尖和轨道相交位置分割出道岔定位边，在道岔的另一边分割出反位边；

S4:从道岔集合中取出下一个道岔图元继续执行S3的操作，直到所有道岔都完成了S3操作；

S5:通过S1-S4操作形成一个<V,E>图；

S6：以<V,E>图图形集合为基础，从E集合中的每个没有标记的边出发进行查找操作，查找不同方向所有距离最近的绝缘节，这个查找过程所经过到的点和边生成一个区段数据，对查找所经过的边进行标记，每一次从集合取边操作都会构成一个新区段的数据，最终定义出所有区段数据；

S7：定义区段内数据的逻辑表达式，从区段数据中取出一个道岔岔前点v，v＝f遍历(v,l/r)＝f遍历(v,left)+f遍历(v,right)，并返回该道岔状态逻辑表达式，整个过程形成一个递归调用；所述f_遍历(v,l/r)函数操作过程如下：

S71：当查找到边界跳转S76；

S72：当查找到轨道点(g1)继续调用f_遍历(g1,l/r)；

S73：当查找到岔尖点(c)继续调用

S74：当查找到道岔定位点(c)继续调用c*f_定遍历(c,l/r)

S75：当查找到道岔反位点(c)继续调用

S76:完成岔前逻辑表达式生成；

S8:从区段数据中取出下一个道岔岔前点v，继续执行S7的操作，直到区段中的每一个道岔岔前点都执行完毕，最终得出该区段数据的逻辑表达式；

S9:重复S7-S8的操作就可以得到所有区段数据的逻辑表达式；

S10：通过Q-M法进行逻辑化简得到每个元素的最简化的逻辑关系信息；

2.根据权利要求1所述的使用切边化简算法对铁路站场图区段进行分割的方法，其特征在于：在步骤S6中，所述生成区段数据包括如下步骤：

S61：从E集合中取出边e1如果没有标记则进行以下操作：

g_遍历(e1):设置e1标志；

S62：分别执行g_遍历(e1，left)和g_遍历(e1，right)操作；并把查找到的边和点存入区段数据列表中；

S63：如果查找的边(e)没有标记执行g_遍历(e),如果查找到的边已经标记则跳转S36；

S64：如果查找到绝缘跳转S36；

S65：查找到道岔边，如果定位边没有标记，则执行g_遍历(定位边)，如果反位边没有标记执行g_遍历(反位边)，如果岔前边没有标记执行g_遍历(岔前边)操作，并对边进行标记；如果道岔边已经标记返回S36；通过以上操作完成区段分割；

S66:完成e1所在区段数据的生成。

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