用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法
【专利摘要】本发明公开了一种用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法，采用有向图方法对轨道交通线路地图进行拓扑化形成轨道交通线路拓扑图，轨道交通线路拓扑图包括一系列的节点和具有方向的边；在轨道交通线路地图的轨道交叉、轨道聚合、轨道改变方向和轨道尽头中任一位置处都设置一个节点，对每一节点进行单独定义并使不同的节点能够区分开来，由所有的节点形成顶点集合；各边对应于两个节点间的轨道，对各边进行单独定义并使不同的边能够区分开来；定义各边的方向，由所有的边形成边集合。本发明能使线路信息的分析处理简洁高效，能保证各线路位置的连接关系的正确性，提高安全性。
【专利说明】用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及轨道交通信号领域，特别是涉及一种用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法。
【背景技术】
[0002]在轨道交通信号系统中，轨道交通线路地图包括权限轨道、道岔、信号机、站台等设备，这些设备与轨道交通线路的实际情况相关，所以需要考虑到轨道交通线路地图和实际轨道交通线路的对应关系。同时，轨道交通线路地图的涉及还须考虑系统的追踪能力和闭塞设计等控制策略相关的条件，因此需要形成能设计出简洁高效的线路地图的方法。线路地图必须能够支持以下操作:从列车当前位置向前搜索前方两个信标；从列车当前位置向前搜索前方信号机；从列车当前位置向前搜索前方站台；从列车当前位置搜索前方道岔；从列车当前位置搜索前方一定范围内的土建限速；从列车当前位置搜索前方一定范围内的坡度；能够保存道岔的当前位置，并根据道岔位置确定搜索方向。
[0003]现有技术中，通过信号专业的复杂人工分析来解析轨道、道岔、信号机、站台等设备的真实连接，进而生成轨道、道岔、信号机、站台等设备的线路信息。这种人工分析的方法不但很难保证这些设备的位置信息正确性；更加重要的是，一旦生成数据的连接关系发生错误，将导致灾难性的后果。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法，能使线路信息的分析处理简洁高效，能保证各线路位置的连接关系的正确性，提高安全性。
[0005]为解决上述技术问题，本发明提供的用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法采用有向图方法对轨道交通线路地图进行拓扑化形成轨道交通线路拓扑图，所述轨道交通线路拓扑图为有向图且包括一系列的节点和具有方向的边。
[0006]通过现场的轨道交通线路绘制所述轨道交通线路地图，在所述轨道交通线路地图的轨道交叉、轨道聚合、轨道改变方向和轨道尽头中任一位置处都设置一个所述节点，对每一所述节点进行单独定义并使不同的所述节点能够区分开来，由所有的所述节点形成顶点
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[0007]各所述边对应于两个所述节点间的轨道，对各所述边进行单独定义并使不同的所述边能够区分开来；定义各所述边的方向，所述边都包括一个默认方向，该默认方向为从源节点到目的节点的方向；由所有的所述边形成边集合。
[0008]进一步的改进是，所述轨道交通线路拓扑图还包括一个以上的区域，各所述区域为由所述顶点集合和所述边集合形成的有向图的子图，各所述区域沿所述边设置，各所述区域对应于所述轨道交通线路中沿轨道设置的区域段。
[0009]进一步的改进是，各所述区域为静态的或动态的，各所述区域能够和其它所述区域重叠、也能够包含其它区域或被其它区域包含。
[0010]进一步的改进是，各所述区域对应的所述区域段包括计轴区段、列车占用区域段、站台区域段和控制区域段。
[0011]进一步的改进是，所述轨道交通线路拓扑图还包括一个以上的位置对象，所述位置对象设置在所述节点或所述边的特定位置上，各所述位置对象为一维的、且沿着所述边的方向各所述位置对象没有长度。
[0012]进一步的改进是，各所述位置对象为静态的或动态的。
[0013]进一步的改进是，各所述位置对象对应的所述轨道交通线路的位置包括:道岔、信号机、信标、计轴、车头、车尾和移动授权的终点所处的位置，其中所述道岔、所述信号机、所述信标和所述计轴所处位置所对应的所述位置对象为静态的，所述车头、所述车尾和所述移动授权的终点所处的位置所对应的所述位置对象为动态的。
[0014]进一步的改进是，所述顶点集合中各所述节点通过以该节点为始点且沿所述轨道交通线路拓扑图的方向的所述边来表示；当以所对应的节点为始点且沿所述轨道交通线路拓扑图的方向没有所述边时该节点用NULL表示。
[0015]进一步的改进是，所述边集合中通过沿所述轨道交通线路拓扑图的方向的各所述边的始节点和终节点来表示对应的边。
[0016]进一步的改进是，所述轨道交通线路中不同种类的设备位置所对应的所述位置对象各自形成一个和所述设备位置相对应的位置对象集合，所述位置对象集合中的集合元素表示为当前边上沿所述轨道交通线路拓扑图的方向所分布的设置所对应的所述位置对象。
[0017]本发明所要解决的技术问题是提供一种用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法，能使线路信息的分析处理简洁高效，降低错误发生率，提高安全性。
[0018]本发明采用有向图方法对轨道交通线路地图进行拓扑化处理，能使线路地图中的各位置关系清楚明确且易于分析处理，从而能使线路信息的分析处理简洁高效，能保证各线路位置的连接关系的正确性，提高安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明:
[0020]图1是本发明实施例一方法的轨道交通线路拓扑图；
[0021]图2是本发明实施例二方法的轨道交通线路拓扑图；
[0022]图3是本发明实施例三方法的轨道交通线路拓扑图；
[0023]图4是轨道交通线路地图；
[0024]图5是采用本发明方法对图4的地图进行拓扑化后的路径搜索示意图。
【具体实施方式】
[0025]如图1所示，是本发明实施例一方法的轨道交通线路拓扑图；本发明实施例一用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法采用有向图方法对轨道交通线路地图进行拓扑化形成轨道交通线路拓扑图，所述轨道交通线路拓扑图为有向图且包括一系列的节点和具有方向的边，图1中的节点都用“节点”加一个数字表示，边都用“边”加一数字表示。本发明实施例一方法中，每个边和节点在系统中独一无二地定义，用这种方式来描述轨道的连接关系和朝向；每个节点都有一个物理的约束来限制可以穿越它的路径的数量，有向图会保存从指定的边沿着指定的方向到达的下一条边。
[0026]通过现场的轨道交通线路绘制所述轨道交通线路地图，在所述轨道交通线路地图的轨道交叉、轨道聚合、轨道改变方向和轨道尽头中任一位置处都设置一个所述节点，对每一所述节点进行单独定义并使不同的所述节点能够区分开来，由所有的所述节点形成顶点
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[0027]各所述边对应于两个所述节点间的轨道，对各所述边进行单独定义并使不同的所述边能够区分开来；定义各所述边的方向，所述边都包括一个默认方向，该默认方向为从源节点到目的节点的方向；由所有的所述边形成边集合。
[0028]所述顶点集合中各所述节点通过以该节点为始点且沿所述轨道交通线路拓扑图的方向的所述边来表示；当以所对应的节点为始点且沿所述轨道交通线路拓扑图的方向没有所述边时该节点用NULL表示。如图1中的节点I可以表示为(NULL)，节点2可以表示为(边3)，节点3可以表示为(边2，边4)等，图1中的12个节点形成的所述顶点集合为{ (NULL)，(边 3)，(边 2，边 4)，(边 1)，(边 8，边 11)，(边 7)，(边 6)，(边 5)，(NULL)，(边 13)，(边 10，边 12)，(边 9) }。
[0029]所述边集合中通过沿所述轨道交通线路拓扑图的方向的各所述边的始节点和终节点来表示对应的边。如图1中的边3可以表示为(节点2，节点1)，图1中的13条边形成的所述边集合为{(节点4，节点3)，(节点3，节点2)，(节点2，节点1)，(节点3，节点7)，(节点8，节点7)，(节点7，节点6)，(节点6，节点5)，(节点5，节点2)，(节点12，节点11)，(节点11，节点6)，(节点5，节点10)，(节点11，节点10)，(节点10，节点9)}。
[0030]如图2所示，是本发明实施例二方法的轨道交通线路拓扑图；在本发明实施例一方法所形成的轨道交通线路拓扑图的基础上，所述轨道交通线路拓扑图还包括一个以上的区域，各所述区域为由所述顶点集合和所述边集合形成的有向图的子图，各所述区域沿所述边设置。由于实际轨道交通线路中，轨道能够有物理的或逻辑的区域覆盖轨道的一部分区域段，所以本发明实施例二的各所述区域对应于所述轨道交通线路中沿轨道设置的区域段。图2中所述区域用“区域”加数字表示。
[0031]各所述区域为静态的或动态的，各所述区域能够和其它所述区域重叠、也能够包含其它区域或被其它区域包含。动态的区域能够移动、延伸和收缩，如列车占用的区域段所对应的区域。
[0032]各所述区域对应的所述区域段包括计轴区段、列车占用区域段、站台区域段和控制区域段。如图2中，区域I和区域3分别为对应于道岔计轴区段，区域2对应于普通的位于轨道上的计轴区段，区域4对应于列车占用的区域段。
[0033]如图3所示，是本发明实施例三的轨道交通线路拓扑图；在本发明实施例一方法所形成的轨道交通线路拓扑图的基础上，所述轨道交通线路拓扑图还包括一个以上的位置对象，所述位置对象设置在所述节点或所述边的特定位置上，各所述位置对象为一维的、且沿着所述边的方向各所述位置对象没有长度。各所述位置对象为静态的或动态的。各所述位置对象对应的所述轨道交通线路的位置包括:道岔、信号机、信标、计轴、车头、车尾和移动授权的终点所处的位置，其中所述道岔、所述信号机、所述信标和所述计轴所处位置所对应的所述位置对象为静态的，所述车头、所述车尾和所述移动授权的终点所处的位置所对应的所述位置对象为动态的。如图3中，显示了 5各位置对象，其中道岔I位于节点5上，位置I位于边2上偏移253的位置并用位置I (边2，253)表示，位置2位于边7上偏移46的位置并用位置2 (边7，46)表示，信标8位于边2上偏移111的位置并用信标8 (边2，111)表不，信标10位于边7上偏移21的位置并用信标10 (边7，21)表不。
[0034]所述轨道交通线路中不同种类的设备位置所对应的所述位置对象各自形成一个和所述设备位置相对应的位置对象集合，所述位置对象集合中的集合元素表示为当前边上沿所述轨道交通线路拓扑图的方向所分布的设置所对应的所述位置对象。
[0035]在其它实施例中，能够根据需要将图2中所示的区域和图3中所示的位置都设置在图1所示的轨道交通线路拓扑图中，形成一个和实际轨道交通线路相适应的拓扑图。本发明实施例方法形成的轨道交通线路拓扑图很容易实现如下特性:
[0036]拓扑关系:确定轨道的连接关系，道岔和边界。
[0037]朝向:确定在轨道上运行的默认方向，并提供一个手段指定相对于默认方向的运行方向。
[0038]距离:确定两个道岔或边界之间的距离。
[0039]约束:确定越过道岔的方式，以及边界是否可以越过。
[0040]区域:确定各种区域在轨道上的位置，比如:站台区域、计轴区段区域、控制区域。
[0041]对象位置:确定没有长度的对象在轨道上的位置，比如:信号机、信标等。
[0042]性质:确定轨道的性质，比如:限速、坡度等。
[0043]如图4所示，是轨道交通线路地图，该轨道交通线路地图为一个标准的站场的站场图；图4中示意出了如何从轨道交通线路地图中进行拓扑化形成轨道交通线路拓扑图；
[0044]图4中的“X”标记加数字对应于信号机；“G”标记加数字对应于轨道；“SW”标记加数字对应于道岔；“GC”标记加数字对应于和道岔相连的轨道；“A”标记加数字对应于计轴，其中计轴为用于统计列车的车轮轴通过的数量的设备；“PLATF0RM”加数字对应于站台。
[0045]从图4的站场图能够设置12个节点，12个节点分别用“点”加数字表示，点1、点
4、点5、点9、点10和点12都位于轨道的尽头位置处，点2、点3、点6、点7、点8和点11都位于道岔位置处。
[0046]从图4的站场图能够设置12条边。
[0047]对应的设备也能分别进行位置设置或区域的设置，如计轴设备、信号机都能够设置为位置对象，站台能够设置为区域。
[0048]根据图4中形成的拓扑图，能够得到顶点集合V、边集合E以及各位置对象的集合如计轴的集合A。
[0049]其中，节点表示相对于当前点沿有向图方向相连的线，根据图4生成顶点集合V为:{ (NULL),(边 I),(边 2，边 5)，(边 3)，(NULL),(边 6，边 10)，(边 7，边 4)，(边 8)，(边9)，(NULL),(边 11)，(边 12) }
[0050]边表示相对于当前边沿有向图方向起点和终点的点，根据上图生成边集合E为:{(点 2，点 1)，(点 3，点 2)，(点 4，点 3)，(点 7，点 2)，(点 3，点 8)，(点 6，点 5)，(点 7，点 6)，(点 8，点 7)，(点 9，点 8)，(点 6，点 11)，(点 11，点 10)，(点 12，点 11) }
[0051]计轴设备的集合A中各元素表示当前边上沿有向图方向分布的计轴，其它设备的集合也能采用同样的方法得到，计轴设备的集合A:{ (A3，A2，A1)，(A6，A4)，(A10，A9，A7)，(A5), (A8), (NULL), (A18), (A20, A19), (NULL), (A16), (A15,A17),(All,A12,A13, A14) }
[0052]本发明实施例方法采用有向图方法对轨道交通线路地图进行拓扑化处理，能使线路地图中的各位置关系清楚明确且易于分析处理，从而能使线路信息的分析处理简洁高效，能保证各线路位置的连接关系的正确性，提高安全性。如图5所示，是采用本发明方法对图4的地图进行拓扑化后的路径搜索示意图，下面给出两个线路分析处理的例子:
[0053]例1:搜索边3至边I的路径(当搜索边I至边3的路径时也可以先反向搜索)，从上图5可以看出，共搜索出两条路径，分别为:(边3-边2-边I)，(边3-边5-边8-边4-边I)，这两条路径的末尾用“ V ”表示；这两条路径的末尾用“ X ”表示的路径都不是边3至边I的路径。
[0054]例2:以起点为边3，搜索边3至边I之间的所有计轴，由上例I可以得到两条路径，根据计轴设备集合A，分别搜索相应边上的计轴:
[0055]路径(边3-边 2-边 I)上计轴有{ (A10, A9, A7), (A6, A4), (A3, A2, Al) }；
[0056]路径(边3-边 5-边 8-边 4-边 I)上计轴有{ (A10, A9，A7)，(A8)，(A20, A19)，(A5), (A3, A2, Al) }。
[0057]以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种用有向图方法生成轨道交通线路拓扑图的方法，其特征在于:采用有向图方法对轨道交通线路地图进行拓扑化形成轨道交通线路拓扑图，所述轨道交通线路拓扑图为有向图且包括一系列的节点和具有方向的边； 通过现场的轨道交通线路绘制所述轨道交通线路地图，在所述轨道交通线路地图的轨道交叉、轨道聚合、轨道改变方向和轨道尽头中任一位置处都设置一个所述节点，对每一所述节点进行单独定义并使不同的所述节点能够区分开来，由所有的所述节点形成顶点集合； 各所述边对应于两个所述节点间的轨道，对各所述边进行单独定义并使不同的所述边能够区分开来；定义各所述边的方向，所述边都包括一个默认方向，该默认方向为从源节点到目的节点的方向；由所有的所述边形成边集合。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述轨道交通线路拓扑图还包括一个以上的区域，各所述区域为由所述顶点集合和所述边集合形成的有向图的子图，各所述区域沿所述边设置，各所述区域对应于所述轨道交通线路中沿轨道设置的区域段。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于:各所述区域为静态的或动态的，各所述区域能够和其它所述区域重叠、也能够包含其它区域或被其它区域包含。
4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于:各所述区域对应的所述区域段包括计轴区段、列车占用区域段、站台区域段和控制区域段。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述轨道交通线路拓扑图还包括一个以上的位置对象，所述位置对象设置在所述节点或所述边的特定位置上，各所述位置对象为一维的、且沿着所述边的方向各所述位置对象没有长度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于:各所述位置对象为静态的或动态的。
7.如权利要求5或6所述的方法，其特征在于:各所述位置对象对应的所述轨道交通线路的位置包括:道岔、信号机、信标、计轴、车头、车尾和移动授权的终点所处的位置，其中所述道岔、所述信号机、所述信标和所述计轴所处位置所对应的所述位置对象为静态的，所述车头、所述车尾和所述移动授权的终点所处的位置所对应的所述位置对象为动态的。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述顶点集合中各所述节点通过以该节点为始点且沿所述轨道交通线路拓扑图的方向的所述边来表示；当以所对应的节点为始点且沿所述轨道交通线路拓扑图的方向没有所述边时该节点用NULL表示。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于:所述边集合中通过沿所述轨道交通线路拓扑图的方向的各所述边的始节点和终节点来表示对应的边。
10.如权利要求5所述的方法，其特征在于:所述轨道交通线路中不同种类的设备位置所对应的所述位置对象各自形成一个和所述设备位置相对应的位置对象集合，所述位置对象集合中的集合元素表示为当前边上沿所述轨道交通线路拓扑图的方向所分布的设置所对应的所述位置对象。
【文档编号】B61L27/04GK103863365SQ201410108891
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】杜建新, 张兴超, 邱磊, 王庆胜 申请人:上海富欣智能交通控制有限公司