【项目】pyETRC列车运行图系统

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概述

项目概述

本项目是基于Python语言和PyQt5的非官方性质、简易的中国铁路列车运行图系统。代码的发布遵循GPLv3协议。

与ETRC的联系

pyETRC项目的最初灵感来源和很多功能设置都来自由LGuo等前辈基于java语言开发的ETRC列车运行图系统。为致敬开发ETRC项目的前辈,本项目定名为pyETRC列车运行图系统,简称为pyETRC。

交互支持

本系统支持读取和导出ETRC列车运行图系统的运行图文件(*.trc)。但由于两软件支持的功能有差异,读取和导出过程可能造成一定的信息损失。 本系统与ETRC列车运行图系统的实现各有侧重。相比本系统,ETRC列车运行图系统有如下的特色比较突出:

  • 动态运行图。本系统不支持此功能。
  • 对于精确到客运时刻的需求,自带较完善的线路数据库和车次时刻数据库。而本系统的线路和车次数据库依赖外部文件,且目前很不完整。
  • 较完善的车次切片功能。
  • 更简洁的操作和数据,或者说需要用户提供的数据更少。

相比ETRC列车运行图系统,本系统主要有如下的特色:

  • 更准确、完整的数据支持,包括精确到秒的时刻和精确到三位小数的里程,允许上下行分设不同站点,标尺,天窗,交路等。
  • 做了一定的效率优化,对较大运行图的执行效果相对更好。
  • 提供了一些运行图快速微调工具和分析工具,例如调整某一站名(同时修改所有列车数据中引用的改站名),对比两运行图等。
  • 在3.0.0版本以后,提供了路网级的数据库管理模块,可以在更高层面上管理,更方便地查看、导出区段运行图。

两系统各有长短。因此建议,如果有需求,可以两套系统结合使用。

环境与运行

使用源代码方式运行本项目,需要具有以下环境。

  1. Python 3.7及以上的版本。本项目开发所用的版本是3.7.4. 注:本项目使用了大量的f-string语法,该语法在Python 3.6以后的版本才被支持。一些较新的代码中利用了Python 3.7中dict键值对顺序与添加顺序一致的特性。如果使用3.6.*版本,这部分代码可能出现一些问题。如果使用3.6以下版本,则会报错。
  2. 下列的Python第三方库,都可以用pip安装。
  • PyQt5。必须。推荐使用5.10.1版本。
  • xlwt。可选。在涉及输出.xls的操作中需要用到。
  • xlrd。可选。在涉及读取.xls的操作中需要用到。
  • xpinyin。可选。在本系统2.3.0版本之前的线路数据库排序中用到。
  • NetworkX。可选。在3.0.0版本引入的路网数据管理中,用于以图论算法计算经由给出的路径。
  1. 作者开发的另一支持库Timetable_new。该库需要使用github上的源代码安装

第三方库安装

在安装第三方库之前,需要配置好python环境,并将安装目录添加到PATH环境变量中,安装好pip库。相关教程可借助搜索引擎找到。 在shell中依次执行以下命令,无报错即可。

pip install PyQt5==5.10.1
pip install xlwt
pip install xlrd
pip install xpinyin
pip install networkx

Timetable_new的安装

依次执行:

git clone https://github.com/CDK6182CHR/Timetable_new
cd Timetable_new
.\install.bat

如果不用git,也可以在(https://github.com/CDK6182CHR/Timetable_new) 中下载并解压源代码,双击执行install.bat。 注:install.bat文件适合windows操作系统。如果是其他操作系统,请自行更改相关代码。 install.bat的代码如下。

python setup.py build
python setup.py sdist
python setup.py install
pause

运行

运行main.py文件即可。

项目结构

可执行文件

本项目目前有3个可执行文件。

  • main.py 是主程序运行入口。
  • LineDB.py 在2.3.0版本之后添加,是线路数据库维护系统的运行入口。
  • RailNetManager.py 在3.0.0版本之后添加,相对独立的路网级运行图数据库管理系统。

包结构

本项目主要依赖的是train_graph包。下面简要说明包结构。

运行图基础数据域

以下类主要用于存储数据,一般不包含与PyQt交互的过程,一般涉及文件读写。如果要基于本项目进行扩展开发,推荐直接调用这些类。自2.3.1版本开始,这部分被封装为data包(package)。

  • line.py 铁路线路数据对象。
  • trainstation.py 2.3.2版本开始新增的列车时刻表中车站类。继承dict实现,并可以按需要新增功能。
  • linestation.py 与trainstation.py类似,是对应Line中的车站数据。
  • train.py 列车对象。
  • ruler.py 标尺(时分标准)对象。
  • forbid.py 天窗数据对象。
  • graph.py 运行图对象,主要包括一条线路Line和一组车次Train。
  • circuit.py 车底交路对象。每个交路包含若干车次Train的序列,每个车次可以属于至多一个交路。
  • route.py 尚未开发完成的列车运行径路对象。
公共工具域

从大约2.4.0版本开始新增utility包,主要是通用的工具,以及对Qt既有组件的改进。目的在于,通过引进面向对象设计模式,提高代码复用能力。模块名、类名的前缀pe是pyETRC的简写,以区分于Q开头的Qt原生组件类。

  • peCellWidget.py 是对QTableWidget中的(通过setCellWidget方法设置的)单元格组件的改进。原生的CellWidget从没有包含所处的单元格位置信息,不能在其获得焦点时,同步修改tableWidget.currentItem()等属性。此模块用于解决这个问题。 其中,PECellWidget类仅对RTTI有用,暂无其他意义。请不要直接实例化这个类。请使用CellWidgetFactory.new()工厂方法创建实例控件。
  • peCelledTable.py与PECellWidget配套使用的支持单元格组件定位的表格。主要是重写了setCellWidget方法。
  • peControlledTable.py 是对需要支持增删、上下移动行的表格的封装。引进Adapter设计模式。本身继承的是QWidget,但将有关方法调用转发给内置的QTableWidget实例对象。 实例化时,也可以通过参数meta指定创建QTableWidget的某个子类实例,本项目中目前用到的是PECelledTable。
绘图域

在调用了PyQt的模块中,有一部分与底层的绘图(绘制运行线)直接相关,它们是本项目的核心,这里单独列出来。

  • GraphicWidget.py 核心绘图窗口。继承- - - QGraphicsWidget实现,运行图的铺画在本类中完成。
  • trainItem.py 列车运行线对象。包含了主要的运行线铺画逻辑。是GraphicWidget类中的图元。在2.0.0版本之后,每一趟列车(一个Train对象)允许拥有多个TrainItem对象。
停靠面板域

与运行图数据操作相关的类主要有两种形式,一是以停靠面板方式,长期显示和有效的面板;二是以对话框为主的操作交互界面。前者包含了本系统的核心操作功能,下面简要说明停靠面板类及其相关类。

  • circuitWidget.py 交路编辑停靠面板,快捷键为ctrl+4。
  • colorWidget.py 默认颜色设置面板。在1.4.0之后的版本中,被集成到运行图设置面板中。
  • configWidget.py 运行图设置面板。包含关于运行图铺画比例、运行图备注等设置。快捷键为ctrl+G
  • currentWidget.py 当前车次编辑面板。包含对当前选中的列车的车次、运行线管理、时刻表编辑等功能。这是最集中的修改列车信息的面板。快捷键为ctrl+I。
  • forbidWidget.py 天窗编辑面板。快捷键为ctrl+1。
  • interactiveTimetable.py 交互式时刻表。与时刻表面板布局类似,但支持更改列车时刻表, 且更改立即生效,立即体现在运行图上。
  • lineWidget.py 线路编辑面板,可编辑线路名称和站表。快捷键为ctrl+X。
  • rulerWidget.py 标尺编辑面板。可管理标尺(增删改)。标尺数据属于线路数据的一部分,但其编辑功能是独立的。快捷键为ctrl+B。
  • trainTimetable.py 当前车次时刻表面板。将当前车次时刻表以只读方式、占用宽度尽量小的形式展示,建议可以长期开启的停靠面板。快捷键为ctrl+Y。
  • trainWidget.py 车次列表面板。展示基本的车次信息,并可增删。快捷键为ctrl+C。
  • typeWidget.py 显示类型面板。提供简洁的界面来快速选择显示或不显示某一类列车的运行线。快捷键为ctrl+L。
  • typeDialog.py 是由ConfigWidget调用的列车类型管理对话框。管理默认情况下用于识别列车种类的车次正则表达式,是否为客车。
操作窗口域

其他文件名形如*Dialog.py *Widget.py的大多数是与操作相关的窗口。下面简单说明。

  • mainGraphWindow.py 主窗口类。程序启动后首先产生本类实例。
  • batchChangeStationDialog.py 批量调整站名,快捷键为ctrl+shift+U。
  • changeStationDialog.py 修改站名。快捷键为ctrl+U。
  • changeTrainIntervalDialog.py 列车区间时刻表重排功能。快捷键为ctrl+shift+R。
  • correctionWidget.py 提供对当前车次时刻表重新排序的功能。快捷键为ctrl+V。
  • detectWidget.py 根据标尺,推定列车区间通过时刻。快捷键为ctrl+2。
  • exchangeIntervalDialog.py 区间换线。交换两车次指定区间的运行线。快捷键为ctrl+5。
  • helpDialog.py 内置的简明功能表。快捷键为F1。
  • importTrainDialog.py 导入车次对话框。快捷键为ctrl+D。
  • intervalCountDialog.py 区间对数表。快捷键为ctrl+3。
  • intervalTrainDialog.py 区间车次表。快捷键为ctrl+shift+3。
  • intervalWidget.py 当前车次区间性质计算。支持计算选定区间的停站次数,旅速等。快捷键为ctrl+shift+Q。
  • rulerPaint.py 标尺排图向导类。按标尺,指定开始站点和方向、各站停站时长,自动铺画运行线。这是本系统亮点功能之一。快捷键为ctrl+R。
  • stationTimetable.py 车站时刻表,快捷键为ctrl+E。
  • stationvisualize.py 车站时刻表可视化。根据车站时刻等信息,提供一种股道安排方案并可视化。
  • trainComparator.py 两车次时刻对照。快捷键为ctrl+shift+W。
  • trainDatabase.py 为导入车次功能中的相关设定提供支持。功能快捷键为ctrl+D。
  • graphDiffDialog.py 提供两运行图数据对比功能。2.3.2版本新增。
  • trainDiffDialog.py 提供两车次对比功能,主要由GraphDiffDialog调用。2.3.2版本新增。
线路数据库

2.3.0版本彻底的重构了线路数据库这个模块,因而重新设计了有关代码,写成一个包(package),名为linedb。它主要包含这些类(文件)。

  • category.py 线路“分类”的类。新版本的线路数据库中支持对库中的线路做任意多级别的分类,其中分类的数据部分 由本类实现。本类继承dict。
  • lineLib.py 是Category的派生类,在顶层分类的基础上添加了文件io部分,并作为与GUI部分通信的主要接口。
  • lineTreeWidget.py 对话框左侧的文件树类。继承QtWidgets.QTreeWidget实现。关于线路、类别的增删逻辑,全都在本类实现。
  • lineLibDialog.py 线路数据库对话框。在主界面中由ctrl+H快捷键直接打开的就是这个对话框。
路网管理模块

自3.0.0版本新增路网级数据库管理模块,简称“路网管理模块”。本模块提供比区段运行图高一个级别的运行图管理,可以直接管理线路数据库和车次数据库,并不局限于既有线路,而是可以(基于铁路网的有向图模型)导出有数据的任一区段运行图。本部分的代码构成 railnet包,从根目录下的RailNetManager.py可以运行。 考虑到NetworkX编译代价问题,目前win64发行版暂不包含这部分功能。

  • railnet.py 铁路网络的数据模型。主要基于第三方库NetworkX建立有向图模型,并能导出区段运行图。线路(Line)数据模型与主程序一致。
  • trainManager.py 车次数据库管理页面,主要显示和维护*.pyetdb文件包含的数据。
  • sliceManager.py 区段(切片)运行图管理页面,显示当前程序打开的所有区段运行图,并可输入经由,生成新的区段运行图。
  • mainNetWindow.py 路网管理模块的主窗口。
交路相关窗口

由于交路部分涉及到的窗口较多,现在将和交路有关的窗口都合并到circuitwidgets包中,除circuitWidget.py停靠面板类之外。

  • circuitDialog.py 单个交路数据的编辑对话框,在CircuitWidget中发起编辑操作后弹出。
  • circuitDiagram.py 绘制交路图的面板。在CircuitDialog中发起查看交路图操作后产生。
  • circuitDiagramWidget.py 绘制交路图的对话框。
  • ParseTextDialog.py 解析交路文本的对话框。从CircuitDialog中的按钮触发,只解析一个交路。
  • BatchParseCircuit.py 批量解析交路文本的对话框。对应快捷键ctrl+P。
  • AddTrainWidget.py 添加车次的对话框,主要是封装的外层QTabWidget。
  • AddRealTrain.py 添加实体车次,是AddTrainWidget中的一个页面。
  • AddVirtualTrain.py 添加虚拟车次,是AddTrainWidget中的一个页面。所谓虚拟车次,是指仅有车次,但不指向本线一个具体Train对象的车次,它仅仅为了保持交路完整性而存在。但如果导入了那个车次的Train对象,则可以尝试识别虚拟车次。
其他杂项
  • trainFilter.py 车次筛选器。在全局用快捷键ctrl+shift+L启动“高级显示车次设置”时,会调用本类。在车次编辑、车站时刻表等处也有使用。

文件格式

pyETRC依赖的数据文件全部是基于JSON格式的。所有文件,无论扩展名,都是基于UTF-8的无签名(不带BOM,否则会出错)编码。使用Python标准库json读取和写入。下面简要说明本系统的各种文件所要求的格式、内容及其生成方法。

系统文件system.json

包含上次打开的文件,系统默认运行图文件,上次关闭时的停靠面板等。一般情况下不需要手动处理。 生成方法:程序每次正常退出时都会生成。参见:mainGraphWindow.py中的函数mainGraphWindow._checkSystemSetting()。

配置文件config.json

包含用户设置的系统默认参数,例如运行图铺画大小,颜色,列车种类等。当用户新创建或者打开的运行图中不包含配置数据时,将自动使用(并复制)这一套数据。当文件缺失或某些字段缺失时,系统配置由Graph.checkSysConfig()函数补全,见graph.py。 生成方式:当程序正常运行时,用户若在“系统默认设置”(ctrl+shift+G)面板中保存数据,或者在“线路数据库”(ctrl+H)中更改默认文件时,自动保存config.json文件。 如果要手工读取,请使用Graph.readSysConfig(),手工保存请使用Graph.saveSysConfig(),调用其数据请使用Graph.sysConfigData(),该函数返回dict类型。

列车运行图文件*.pyetgr;*.json

包含列车运行图所需的所有数据,此部分的支持见graph.py。文件最核心的数据结构大致是:

{
    "line":{
        "name":"宁蓉线成渝段",
        "stations":[
            {
                "zhanming":"重庆北渝利场",
                "licheng":0.0,
                "dengji":0,
            },
        ]
    },
    "trains":[
        {
            "checi":[full,down,up],
            "timetable":[
                {
                    "zhanming":"成都东",
                    "ddsj":"00:00:00",
                    "cfsj":"00:01":
                },
                ...
            ],
        },
        ...
    ]
}

最基础的数据是line和trains两个字段,分别是线路基础数据和车次数据表。前者由Line对象管理,后者由一系列Train对象管理。 如果要通过代码调用,请使用Graph.loadGraph()方法来读取文件,Graph.save()方法来保存。数据的修改、使用,请参阅Graph Line Train等数据类的类定义。 2.3.0以后版本建议车次数据库文件使用*.pyetdb后缀,但其结构与*.pyetgr的列车运行图文件是完全一致的,这意味着完全可以用pyETRC直接打开它们,但由于车次数据库往往有非常多的数据量和不完整的线路数据,打开它们通常是很慢且没有意义的过程,故新版本中予以区分。

线路数据库文件*.pyetlib;*.json

这里只介绍2.3.0以后版本所用的线路数据库文件。新版本可以读取老版本的文件,但反之一般不行。线路数据库文件为任意多级嵌套的js对象,或者Python字典。字段名是分类名或者线名,而字段值属于一条线,当且仅当它存在str类型的name字段和list类型的stations字段。这意味着,如果在同一个分类下给两个子线路或者分类其名为"name"和"stations",将导致不可预知的后果。 正常运行时,使用“线路数据库”(ctrl+H)功能中的“保存”将创建或者保存*.pyetlib文件。 如果要通过代码操作,相关支持在linedb/lineLib.py文件中。使用LineLib.loadLib()方法来读取文件,使用LineLib.saveLib()方法来保存文件;更多具体的操作,请阅读lineLib.py和category.py的源代码。

网络模块工作区配置文件*.pnconf

在3.0.0版本后添加的网络数据库管理模块中使用。保存的是工作区配置的信息,具体包括:

  • 打开的线路数据库文件名(*.pyetlib)
  • 打开的车次数据库文件名(*.pyetdb)
  • 打开的所有运行图切片的经由表。

但不会包含上述信息里的具体内容。 也就是说,只记录线路数据库文件名,但不包含线路数据库的内容。 一般情况下,没有必要编程处理这种数据格式。

转载自:https://github.com/CDK6182CHR/train_graph#%E9%85%8D%E7%BD%AE%E6%96%87%E4%BB%B6configjson

理工酷提示:

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文件编号:1131
上传时间:2021-03-02
文件大小:1.34M

空心人

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分类:
计算机,软件
标签:
系统开发