pyETRC 列车运行图系统

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。本代码的发布遵循 GPLv3 协议。在协议允许范围内，作者保留一切权利和最终解释权。

作者联系方式：mxy0268@qq.com

本项目在Windows 10 操作系统下开发和测试。

与 ETRC 的联系

渊源

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。因此我们建议，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。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。

1. 下列的 Python 第三方库，都可以用 pip 安装。

2. PyQt5 。必须。推荐使用 5.10.1 版本。

3. xlwt 。可选。在涉及输出 .xls 的操作中需要用到。
4. xlrd 。可选。在涉及读取. xls 的操作中需要用到。
5. 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。

6. 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。

7. 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。

powershell 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：

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

如果不用 git ，也可以在 链接 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。

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

运行

运行 main.py 文件即可。

powershell python main.py

项目结构

这部分作为简单的扩展开发指南。

可执行文件

本项目目前有3个可执行文件。

1. main.py 是主程序运行入口。
2. 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。
3. 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：

json { "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。

参考文献

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