摘" 要：图纸是服务于铁路安全运输的关键数据资源。为弥补既有铁路电务专业信号图纸审核环节的不足，解决现场主要靠人为经验进行图纸校核的模式，设计了一套专用于铁路信号CAD图纸校准核对的智能化平台。通过对铁路电务部门日常图纸校核业务场景的分析，采用标准主流的B/S（Browser/Server）架构设计理念，对审核流程进行优化，为现场人员提供了统一的Web访问门户，实现了信息管理、图纸录入、图纸查看、车站信息维护和图纸校核及图纸实时查询等功能，能够辅助信号工进行图纸复核，提高了现场作业水平，保障了铁路运营安全。
关键词：铁路信号；图纸管理；图纸校核；B/S架构
中图分类号：TP311" 文献标识码：A" 文章编号：2096-4706（2024）09-0077-07
Design of Intelligent Checking Platform for Railway Drawings Based on B/S Architecture
JIA Fuqiang1， QU Zixian2， LU Yongjun3， SU Chen4，5， YANG Fei4，5
（1.Communication and Signaling Department， China Railway Lanzhou Group Co.， Ltd.， Lanzhou" 730000， China; 2.Department of Science， Technology and Information Technology， China Railway Lanzhou Group Co.， Ltd.， Lanzhou" 730000， China; 3.Lanzhou Communication amp; Signaling Depot， China Railway Lanzhou Group Co.， Ltd.， Lanzhou" 730000， China; 4.Industry Technology Center of Evaluation and Testing of Gansu Rail Transportation Signal and Control， Lanzhou" 730070， China; 5.Lanzhou Anxin Railway Technology Co.， Ltd.， Lanzhou" 730070， China）
Abstract： Draw is the essential data resource serving for safe railway transportation. In order to address the shortcomings in the audit process of signal drawings within the existing railway electrical service major， solve the mode of drawing checking which mainly relies on human experience， a set of intelligent platform dedicated to the calibration and checking of the CAD drawings of railway signals is designed. Through the analysis of the daily drawing checking business scenarios of the railway electric service department， this paper adopts the standard mainstream B/S （Browser/Server） architecture design concepts， optimizes the review process， and provides a unified Web access portal for the field personnel. It realizes the functions of information management， drawing entry， drawing viewing， station information maintenance and drawing checking and real-time drawing querying. It can assist the signal workers to review the drawings， improve the level of site operation and ensure the safety of railway operation.
Keywords： railway signal; drawing management; drawing checking; B/S architecture
0" 引" 言
连续多年我国铁路基础建设投资规模均保持在8 000亿元以上，根据《中长期铁路网规划（2016—2030）》，铁路网运营里程将达20万千米[1-4]，新建线路、大修和站改常年处于高位运行水平。目前，国内铁路电务行业对既有信号图纸信息化管理尚处于发展阶段，设计单位、铁路局（公司）电务部门都会指定专人负责信号图纸的校核工作，采用“双人复核确认”制度，主要靠人为经验来把控质量，暂不能满足实际业务需求，导致现场审核图纸工作量巨大、效率低下，迫切需要结合计算机技术，提升铁路电务信号图纸的整体审核能力。
近年来，随着铁路业务的不断发展，铁路运营单位对信息化的要求也在不断提高，图纸信息化是最重要的一个环节。目前现场图纸包括纸质版图纸（俗称蓝图）和电子版CAD图，这些图纸如何集中利用，信息如何收集、分析、提取，都是行业需要解决的主要问题[1]。国内相关学者研究内容大多在于图纸数字化和自动识别生成方面，如杨帆从信号专业工程设计角度研制了一种用于铁路信号的基础数据库设计方案，实现了工程图纸的信息化[2]；解亚龙等对铁路客站二维图纸进行了数字化分析，设计了自动化识别算法，提高了识别精度[3]；李颖研究三维可视化模型在信号工程施工中的应用，分析了优缺点，说明了未来技术发展方向[4]；薛程伟提出基于全卷积单阶段目标检测算法，针对电路图纸中图元进行识别，有效提高了设备识别的准确率[5]。目前，工程图纸管理技术已经成为企业广泛推广并高度重视的一项新兴技术。然而，对于如何基于B/S结构实现铁路号图纸校核的详尽研究却存在许多不足之处。
不能严格按照规则设计图纸，也是困扰设计单位很多年的问题，以前多画线或少设计的情况时有发生。为了规范图纸设计行为，本文通过分析研究铁路信号图纸设计过程中的特点，基于B/S三层架构设计了图纸智能校核平台，增加了机器自动校核环节，经平台核对无误后，再发放给现场进行施工。通过规范设计流程，设计需要严格按照设计原则进行，从而对信号图纸有了严格系统地流程规范和控制。
1" 系统总体架构
国铁集团《关于加强铁路电务工程验收管理的若干补充措施》（铁工电〔2023〕11号）、国铁集团《联锁设备图实一致性排查指南》（工电通号函〔2022〕127号）要求切实开展联锁设备图实一致性排查工作。目前电务部门在现场图纸验收和排查过程中，只能通过“数线头”的方式进行配线的核对，现场工作量较大，周期长、版本多、参与人员复杂、标准化程度低，也容易出现遗漏的情况。铁路信号图纸智能校核平台主要就是针对铁路设计的信号图纸存在的问题，作为辅助工具，协作设计人员工作，提高设计质量和效率，解决设计过程中的“错、漏、碰、缺”问题。
文利用Java Web技术和Oracle数据库，整体校核系统通过HTTP协议进行数据传输，在Web网络环境下实现客户端通过浏览器与后台数据库的连接。实现对铁路提高设计单位和铁路运营单位信号图纸资料的高效管理[6]。基于B/S模式的铁路图纸校核系统，包括人机交互、功能模块和数据基础三层，如图1所示，实现了信号图纸校核，使设计人员能够快速查询、比对和分析，提高了设计的准确性和效率。
2" 系统的设计与实现
2.1" B/S系统结构
前端浏览器（Browser）通过与服务器端（Server）相互协作实现事务逻辑，形成了一个三层结构，分别是表现层、应用层和数据层：
1）表现层：包括客户端和管理端，使用标准浏览器作为界面。允许用户通过点击等方式向后台传输请求信息。
2）逻辑层（应用层）：当客户端发起请求后，应用服务器会启动相应的进程进行响应，在本系统中主要涉及车站设备状态信息、联锁设备监测、联锁设备管理、故障统计、管理信息的交互，并动态生成一串HTML代码。
2）数据层：负责数据的存储、响应和更新处理。系统主要涉及联锁信号设备的关键信息数据传输给服务器，最终至客户端（管理端）。
这个三层结构的设计使得前端能够实现与后端的交互处理，并将逻辑任务在不同层之间分配，实现了模块化、分工明确的程序设计，B/S模式三层结构如图2所示。
2.2" 通信协议
秉持信息共享、整合和有效利用的理念，考虑到校核系统管理业务特点和应用系统的集成需求，充分利用工程图档管理系统共享平台来获取图纸校核信息系统所需的Web Service接口信息。为了实现信息共享，使用图纸校核信息系统的广域网和局域网，同时在信息共享平台和图纸校核信息系统之间部署防火墙，确保物理和逻辑上的隔离，保障信息安全[6]。
B/S架构的模式既满足单向传输信息的应用场景，同时满足双向信传输进行校核设计。在单向的信息询问系统中，其架构特点符合从浏览器端向服务器端单向访问信息（HTTP协议）的原理，服务器端在接收到查询指令并回传检索数据后，会中断与浏览器端的链接，其无法自主地向浏览器端回传信息，即仅在主动与服务器端联系时才会回传信息，B/S架构的系统不要求信息内容的及时性，但要求持久性[7]。
在图纸校核过程中建立Web Socket协议来满足需要双向信息传输的场合。从服务端不断往客户端传输某车站图纸的校核日志信息，包括校核错误记录、校核警告记录、校核信息记录、基本设备信息记录、继电器节点记录。当图纸校核完成之后，客户端在图纸校核页面可以选择浏览器端向服务器端访问信息操作，包括是否查看校核图纸及重新校核图纸。
2.3" 开发技术
本文所述的铁路图纸智能校核平台基于B/S （Browser/Server）系统结构进行开发。该系统采用Java编程语言进行开发，Tomcat作为Web服务器，使用spring boot+easy ui前端框架进行编程，并利用MySQL数据库进行后端数据存储[8]。开发技术架构如图3所示。
2.4" 校核搜索算法
建立有向图模型，解决由于信号图纸中道岔控制电路二极管导致回路搜索存在双方向的问题。
通过深度优先搜索遍历矩阵的方式，可以按照以下步骤将顶点放在第1行，终点放在最后1行进行搜索：
1）从首节点开始出发搜索r第一个值为1的顶点，规定为唯一的起始出发点。
2）在该列中搜索r第一个值为-1的顶点，表示搜索完了一条支路。
3）再从该行继续搜索r，找到下一个值为1的顶点，如此重复直到到达终点，即找到一条回路。
4）然后跳回到倒数第2个节点，继续在该行向后搜索r下一个值为1的顶点。
5）通过条件判断搜索r的顶点是否为尾节点。如果满足条件，则保存搜索r完成的目标回路；如果不满足，则需在当前节点下重新搜索r。
以上步骤描述了利用深度优先遍历矩阵找出回路的过程。深度优先算法通过深度搜索方式进行，不断探索可能的路径，直到找到符合条件的回路或搜索结束。搜索回路端子流程如图4所示。
3" 系统功能模块
3.1" 智能化系统校核步骤
智能校核平台校核步骤，如图5所示。
3.1.1" CAD转换Excel
1）将设计院提供的待校核图纸（信号平面布置图、各种配线图纸、联锁表等）借助于第三方插件工具进行CAD文件转Excel文件。
2）转换生成的Excel数据格式文件需要二次校核至与目标Excel模版无误。
3.1.2" 智能校核功能
1）以某站竣工图进站信号机点灯电路图、五线制道岔控制电路举例，在不同信号机点灯单元、道岔号等情况下设计校核端子搜索流程。
2）基于Java应用程序开发框架设计系统并将1）中设计的电路端子搜索校核模型导入。
3）针对配线图的校核，分析具体对应端子号不一致从而导致可能出现的短路、断路、混线的校核错误类型。
3.1.3" 校核结果输出
1）校核日志以PDF格式输出，主要包括配线表端子号搜索情况，联锁表校核报告。
2）对于与模型不匹配的端子号，选择重新校核，确认无误，输出具体错误原因（断线、短路、混线）。
3.2" 铁路信号图纸的结构说明
1）有关信号联锁或控制系统设计的平面布置图[9，10]，如站场信号设备平面布置图，这一图纸提供了信号联锁或控制系统设计的基础。信号图纸数据类型如图6所示。
2）描述联锁或控制关系的类图纸，如进路联锁表、控制台盘面图、组合连接图、双线轨道电路图等，这些图纸用于描述信号设备之间的关系、联锁系统操作按钮设置、联锁逻辑方框图以及站场轨道电路极性布置等。
3）描述设备使用情况的图纸，如室内设备平面布置图、组合位置图、器材排列表等。
4）各种接线图，用来反映系统的逻辑关系。
5）用于反映信号设备逻辑关系的各种接线图以及反映设备实际连接关系的各种配线图。
3.3" 电路定型原则和封装
定型原则和封装是在信号设计和校核比对中非常重要的概念，主要用于确保信号逻辑运算的稳定性和一致性。
3.3.1" 定型原则
在铁路信号中，相同类型的信号设备的参数在初始设定时必须完全一致，定型原则适用于以下场景：
组合信号：两个类型相同的组合信号，其内部器材、配线关系和引出端子等必须完全相同。
信号元件：相同类型的信号元件，如继电器、信号机等，其内部结构和参数必须一致。
3.3.2" 封装概念
通过接口端子与外部连接，完成封装后的图符和图纸相互交互，便于信号系统的维护和管理。封装适用于以下场景：
1）新建信号系统：在设计新建信号系统时，设计师需要将各类信号图纸进行封装，以便于后期的施工、查询和维护。
2）改造信号系统：在改造现有信号系统时，设计师需要对原有的信号图纸进行重新封装，以保证系统的一致性和稳定性。
3.3.3" 基本信息
基本信息包括车站基本信息、车站属性信息、区间闭塞信息：
1）车站基本信息：图纸校核平台通过录入的图纸信息自动生成该站主要设备，如进站信号机、出站信号机、调车信号机、道岔、轨道区段等。
2）车站属性信息：同一设备设置在不同场合运用到的电路原理图就会有区别，例如进站信号机点灯电路图，分为常态点灯和常态灭灯点灯电路两大类，常态点灯又下分为一般常用点灯、带预告、带闪光点灯三种情况，常态灭灯下分为一般点灯和带闪光点灯两种情况，不同的情况相应的电路原理图就会有所区别。图纸校核平台把设备的不同运用情况定义为设备属性。选择合适的属性的目的是为了选择信号设备电路原理图数据模型。图纸校核平台按照不同信号设备类型、不同联锁型号，将信号设备的电路原理图进行数字化转化，建立了信号设备电路原理图数据模型库。按照电路数据模型可以实现电路原理图不同元器件的连接关系和位置信息，为图纸校核提供核对的数据依据。
3）区间闭塞信息：选中区间闭塞信息选项卡可输入区间闭塞相关信息。一行信息表示一个行车方向。若有多个行车方向，点击左上角“增行”按钮，可新增一个行车方向。
3.4" 图纸录入模块
将被校核站.dwg格式信号图纸中表格类图纸，如联锁表、布置类图（组合排列表、轨道架排列表）、配线类图（组合内部配线图、组合侧面配线图、接口柜配线图、分线盘配线图、综合柜配线图、移频柜配线图、室外电缆配线图等）通过第三方工具转化成Excel格式文件，导入图纸校核平台，导入界面如图7所示。导入的图纸文件仅限于“.xls”“.xlsx”格式的Excel文件，并且内容格式要和模板保持一致。
3.5" 图纸查看模块
对于常规设计的车站（即无特殊电路），设计人员按照“特定格式要求输入数据”即可，系统自动通过导入数据进行独立分析，针对设计的图纸给出“联锁表”和“配线表”的校核分析报告，方便设计人员参考使用。对于含特殊的电路原理图，在系统库内不包含的还需进行系统维护，升级相应的电路原理配置。系统信息流如图8所示。
在图纸列表中可查看已录入的图纸。选中需要查看的具体图纸名称，在右侧图纸查看窗口就可看到该图纸，信号设备电路原理图模型如图9所示。首次录入的图纸，需要维护车站基本信息。通过选择或者手动输入的方式建立该被校核站图纸基本信息，包含：联锁型号、车站类型、设计院信息、轨道电路制式、区间闭塞制式以及一些特殊车站属性信息，为后续校核原理图选型及配线数据校核做基础支撑。
3.6" 图纸校核模块
选中图纸名称下面的“车站基本信息”，进入车站基本信息维护页面。在车站属性信息中选中需要校核的具体设备，点击右侧的“校核”按钮，确定后，图纸校核平台根据封装导入好的校核模型搜索代码进行校核该设备相关的图纸，图纸校核界面如图10所示。系统能够完成针对铁路车站站内的联锁表、配线表、电码化、室外配线图等内容的校核。
3.7" 校核日志模块
在校核图纸页面下方是校核日志信息区。通过选择可查看“校核错误记录”“校核警告记录”“校核信息记录”“基本设备信息记录”“继电器接点记录”等信息。图纸校核日志查看结果如图11所示。
4" 系统应用
该铁路图纸智能校核平台已在兰州局进行了应用，主要应用效果如下：
1）减轻了人员审核工作量。传统人工审核图纸，工作量大，花费时间长，针对性弱。通过本校核平台，贴近铁路现场，可以缩短审核时间，减轻人员的工作强度。
2）提供了辅助审查工具。基于设计图纸的工作原理、业务流程，通过计算机仿真技术，使用数字手段代替人工审核进行图纸信息的测试、审查、校核和管理，将设计图纸审核与监管集于一体，辅助设计人员和施工人员快速实现了图纸校核，避免出现遗漏、错误、不合理等情况，提高了现场工作效率。
3）目前完成了车站联锁校核，后期扩展功能多样。预留了与列控中心、CTC等其他设备的接口，为后期开发整套列车运行控制校核系统提供了条件。
4）基于Web的B/S模型实现了应用服务器的集中管理和处理。该模型通过集中的数据处理和操作逻辑，提高了系统的可靠性和整体性，并且通过统一的访问终端，实现了更好的可扩展性和便捷性。
5" 结" 论
本文针对现场的需求，将现场电务信号图纸数据进行读取，按照设计规范与信号电路图的基本原理，开发了一套针对电务图纸配线的校核平台，对图纸配线数据进行智能校核，减少了现场图纸排查的工作量和提高了图纸验收的准确性。本文从信号专业工程设计角度总结分析了室内外工程图纸特点，通过B/S架构提出了一种用于铁路信号一体化设计平台的数据库设计方案，期望为其他相关专业辅助设计软件开发提供参考。
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作者简介：贾富强（1988.03—），男，汉族，甘肃白银人，工程师，硕士研究生，主要研究方向：铁路信号工程等；曲子贤（1982.01—），男，汉族，辽宁盖州人，高级工程师，工程硕士，主要研究方向：交通运输、铁路信号工程设计等；陆勇军（1976.02—），男，汉族，甘肃兰州人，助理工程师，主要研究方向：铁路信号工程等；苏琛（1990.12—），男，汉族，甘肃定西人，工程师，硕士研究生，主要研究方向：轨道交通信号控制、工程设计等；杨斐（1988.09—），男，汉族，甘肃会宁人，研发工程师，工程师，本科，主要研究方向：城市轨道交通、铁路信号工程等。
