調(diào)度集中系統(tǒng)數(shù)據(jù)的雙路冗余傳輸方案

陳 梵

隨著我國鐵路事業(yè)的發(fā)展，調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）已在全路大面積推廣使用，尤其在高速鐵路和客運(yùn)專線上實(shí)現(xiàn)了全覆蓋，已經(jīng)成為行車指揮不可缺少的重要技術(shù)裝備之一?！?.23”事故之后，調(diào)度集中系統(tǒng)安全要求進(jìn)一步提高，越來越多地承擔(dān)著為列車調(diào)度員提供現(xiàn)場設(shè)備使用情況的重要使命。隨著列車占用丟失報警功能的投入使用，這一趨勢更加明顯。但由于CTC系統(tǒng)是以列車調(diào)度指揮系統(tǒng) （TDCS）為基礎(chǔ)發(fā)展而來，在信息傳輸邏輯和網(wǎng)絡(luò)通信方面維持了TDCS系統(tǒng)的模式，因此，在實(shí)際使用過程中，存在一些諸如中心與車站表示不一致、部分信息由于通道不穩(wěn)定發(fā)生丟失的情況，給列車調(diào)度員造成誤導(dǎo)。針對這些問題，本文研究了一種雙路冗余信息傳輸方案，從軟件和硬件二方面提高調(diào)度集中系統(tǒng)信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

1 現(xiàn)有調(diào)度集中系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸情況

現(xiàn)有調(diào)度集中系統(tǒng)分為中心系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)三大部分。中心系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器及調(diào)度臺終端等設(shè)備組成，通常部署于各路局調(diào)度所，中心系統(tǒng)組網(wǎng)形成中心局域網(wǎng)；車站子系統(tǒng)主要由車站自律機(jī)、車務(wù)終端及相關(guān)采集設(shè)備組成，通常部署于沿線各站 （或中繼站），獨(dú)立組網(wǎng)形成各車站局域網(wǎng)；中心系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和車站系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通過網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)通，形成一張規(guī)模龐大的調(diào)度集中廣域網(wǎng)絡(luò)，從而構(gòu)成了調(diào)度集中系統(tǒng)。

現(xiàn)有調(diào)度集中雖然為雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但由于2臺路由器在同一個局域網(wǎng)絡(luò)中，使用時，根據(jù)路由選擇原理，將選擇最短路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。當(dāng)該條最短路徑發(fā)生中斷時，再選擇次短路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，此時必定發(fā)生通道切換，在業(yè)務(wù)量繁忙時很可能造成數(shù)據(jù)中斷或丟失。因此，此種雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)為熱備方式。調(diào)度集中系統(tǒng)由于涉及站場表示實(shí)時顯示等數(shù)據(jù)量較大的領(lǐng)域，當(dāng)發(fā)生通道切換時，將影響調(diào)度中心行車調(diào)度臺的相關(guān)信息顯示，從而給調(diào)度指揮帶來影響，給調(diào)度員帶來困擾。

針對上述問題，為提高調(diào)度集中系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，考慮對網(wǎng)絡(luò)硬件結(jié)構(gòu)及軟件進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，實(shí)現(xiàn)雙通道網(wǎng)絡(luò)對數(shù)據(jù)的冗余傳輸。具體是在2條物理通道上，各發(fā)送一組有效數(shù)據(jù)。當(dāng)一路網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障或信息發(fā)生丟失時，另一路仍然可以正常傳遞數(shù)據(jù)到中心。只有當(dāng)2路通道或設(shè)備同時發(fā)生故障時，才會發(fā)生信息的丟失，不會因其中一路通道發(fā)生故障而影響業(yè)務(wù)功能。由此可見，系統(tǒng)可靠性大有提高。

2 數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)方式

該方案與現(xiàn)有數(shù)據(jù)傳輸方式最大的區(qū)別在于：調(diào)度集中車站核心設(shè)備對外提供雙路數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。實(shí)現(xiàn)該功能需滿足2個必要條件：

1.車站子系統(tǒng)到中心系統(tǒng)間需存在2條獨(dú)立的路徑，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余傳輸創(chuàng)造硬件條件。

2.車站子系統(tǒng)中的核心設(shè)備 （自律機(jī)）需能夠向不同路徑中發(fā)出相同的數(shù)據(jù)內(nèi)容，從而為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余傳輸創(chuàng)造軟件條件。

2.1 數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸?shù)挠布Y(jié)構(gòu)變化

現(xiàn)有調(diào)度集中雖為雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，但由于2臺路由器在同一局域網(wǎng)，只可能選擇一條最短路徑。為了實(shí)現(xiàn)2條對外路徑，需將2臺路由器分別各自接入一臺交換機(jī)，實(shí)現(xiàn)2臺路由器局域網(wǎng)的分離。而且不增加現(xiàn)有調(diào)度集中系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，僅需調(diào)整路由器的網(wǎng)口連接方式，即可實(shí)現(xiàn)路由器A和B分別位于不同的局域網(wǎng)。此時，調(diào)度集中雙網(wǎng)的2個不同局域網(wǎng)中，將分別有一條對外最短徑路，且互不影響。

同時其他設(shè)備 （如自律機(jī)和車務(wù)終端）仍舊維持現(xiàn)有的雙網(wǎng)連接，不影響這些設(shè)備的雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)冗余度不會下降。

2.2 數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸?shù)能浖?shí)現(xiàn)

在網(wǎng)絡(luò)雙路獨(dú)立的基礎(chǔ)上，調(diào)度集中各子系統(tǒng)均要開發(fā)雙路冗余傳輸軟件，實(shí)現(xiàn)同時在A、B網(wǎng)絡(luò)通路上并行傳輸2份冗余數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)先傳遞到本網(wǎng)的通信前置服務(wù)器，再由雙網(wǎng)各自的通信前置服務(wù)器將本網(wǎng)內(nèi)的數(shù)據(jù)發(fā)往應(yīng)用服務(wù)器，由應(yīng)用服務(wù)器針對2份數(shù)據(jù)采用隊(duì)列方式，先到先處理。如圖1所示。

在此結(jié)構(gòu)下若發(fā)生通道故障時，如A通道發(fā)生故障，A網(wǎng)路由器通道發(fā)生了切換 （將重新進(jìn)行路由計(jì)算，選擇最短路徑，此時發(fā)生中斷），但B網(wǎng)信息仍可通過另一條通道傳遞至中心。中心服務(wù)器此時無法收到A網(wǎng)信息，但可以收到B網(wǎng)信息，因而不會影響系統(tǒng)的使用。

可見采用該套數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸?shù)姆绞?，只要有任何一路?shù)據(jù)完整正確的傳遞到應(yīng)用服務(wù)器，就不會影響調(diào)度集中正常功能，避免復(fù)雜傳輸環(huán)節(jié)中的單點(diǎn)故障對運(yùn)輸指揮的影響。

圖1 數(shù)據(jù)雙路傳輸方式 （發(fā)生通道故障情況）

3 結(jié)束語

數(shù)據(jù)雙路冗余傳輸方案，通過對既有系統(tǒng)的少量改動，再加上軟件功能的完善，雖然無法完全杜絕，但可以大幅度降低調(diào)度集中系統(tǒng)因?yàn)橥ǖ乐袛嗷虿环€(wěn)定造成的信息滯留、丟失等現(xiàn)象。從而大大提高調(diào)度集中系統(tǒng)的穩(wěn)定性。目前，該方案已在濟(jì)南局青榮城際客專線路上實(shí)施，從實(shí)際效果看，大大降低了因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)單點(diǎn)故障引起的系統(tǒng)失效，同時列車占用丟失誤報警、站場光帶滯留、車站與中心表示不一致的問題等發(fā)生次數(shù)明顯減少。后續(xù)將逐步在各鐵路局進(jìn)行推廣實(shí)施。