基于鐵路專用線改造的TDCS系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

李文峰，楊 飛，2

（1.西安科技大學(xué) 通信學(xué)院，陜西西安　710054；2.陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司鐵路運輸公司 陜西 黃陵　727307）

基于鐵路專用線改造的TDCS系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

李文峰1，楊 飛1，2

（1.西安科技大學(xué) 通信學(xué)院，陜西西安710054；2.陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司鐵路運輸公司 陜西 黃陵727307）

列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）為提高站場工作效率和調(diào)度指揮水平發(fā)揮了重要作用。將TDCS系統(tǒng)與專用鐵路的特殊性相結(jié)合起來，通過系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和調(diào)度中心子系統(tǒng)、基層網(wǎng)子系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)三級三層系統(tǒng)的開發(fā)，徹底改變了傳統(tǒng)"老四樣"指揮模式。實現(xiàn)了運輸組織的科學(xué)化、現(xiàn)代化，減輕了調(diào)度人員的勞動強度，改善了調(diào)度指揮的工作環(huán)境。并將列車停時平均壓縮20分鐘，每年最少為公司帶來100萬以上的經(jīng)濟收益，也為TDCS系統(tǒng)在黃礦鐵路專用線內(nèi)發(fā)揮作用開辟了較好的應(yīng)用前景。

列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）；專用鐵路；系統(tǒng)應(yīng)用；通信網(wǎng)絡(luò)

TDCS（Train Operation Dispatching Command System）是指覆蓋全路的調(diào)度指揮管理系統(tǒng)，能及時、準(zhǔn)確地為全路各級調(diào)度指揮管理人員提供現(xiàn)代化的調(diào)度指揮管理手段和平臺［1］。從1996年開始，國家鐵道部陸續(xù)開始建設(shè)并實施TDCS工程。這些工程主要包括京廣北京至廣州，北京至上海、北京至哈爾濱（京沈段）、北京至九龍（北京至向塘）這4條干線的建設(shè)，該系統(tǒng)的應(yīng)用極大地提高了列車調(diào)度指揮的自動化程度和效率。除此之外，隨著我國鐵路運輸不斷的向前發(fā)展，TDCS系統(tǒng)變得越來越成熟，開始逐步在全國范圍內(nèi)普及。到目前為止，約210個行調(diào)臺、3 900多個車站、40 000余公里鐵路已使用了的TDCS系統(tǒng)，占計劃車站數(shù)的90%以上［2］。場調(diào)度指揮模式?？傉{(diào)度電話明確各車站的調(diào)度作業(yè)，上下行站調(diào)在總調(diào)度的指揮下，手繪行車調(diào)度圖，協(xié)調(diào)列車進(jìn)入站場、調(diào)車作業(yè)、列車出發(fā)。車號員負(fù)責(zé)抄車號、票據(jù)的交接，出發(fā)列車“運統(tǒng)一”數(shù)據(jù)的核對和打印。

2）建設(shè)TDCS系統(tǒng)的必要性：TDCS系統(tǒng)為鐵路運輸公司車站運轉(zhuǎn)及各級調(diào)度指揮中心準(zhǔn)確及時的掌握列車運行狀況提供了有效的決策手段。與過去的人工報點，電話下達(dá)計劃和命令、手抄復(fù)誦的方式相比較，TDCS系統(tǒng)在很大程度上減輕了車站調(diào)度員和值班員的工作強度，對列車調(diào)度及鐵路運輸效率有很大的提高，對列車的行車安全具有重要作用。

2　黃礦鐵路TDCS系統(tǒng)功能需求

1　黃礦鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)現(xiàn)狀

1）黃礦鐵路指揮調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)狀：黃礦鐵路行車指揮方式一直沿用“一部電話、一支筆、一塊圖版、一張紙”的傳統(tǒng)的站

1）黃礦鐵路TDCS系統(tǒng)功能需求分析：黃陵礦區(qū)鐵路調(diào)度管理系統(tǒng)要求對礦區(qū)內(nèi)所有鐵路指揮管理和控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全面覆蓋，能夠?qū)崿F(xiàn)自動統(tǒng)計和實時顯示列車運行正點率；列車運行密度（以基本圖利用率表達(dá)）自動統(tǒng)計和實時顯示；區(qū)段和車站行車及進(jìn)路的實時監(jiān)視及歷史回放；列車車次號及早晚點實時顯示；列車運行基本圖、實際圖及階段計劃顯示；對各車站命令或其他信息；調(diào)度信息管理；運輸統(tǒng)計報表。

2）TDCS系統(tǒng)在礦區(qū)運輸工作中的有著一定局限性，黃陵礦區(qū)車站具有多個方向，所以在接發(fā)列車時很容易出錯，致使列車方向開錯。所以黃陵礦區(qū)TDCS系統(tǒng)在設(shè)計時應(yīng)考慮行車安全檢查問題。車站值班員在TDCS系統(tǒng)車務(wù)終端上輸入進(jìn)路指令或者人工觸發(fā)進(jìn)路指令；這些指令經(jīng)車站TDCS系統(tǒng)的分機進(jìn)行行車安全檢查后發(fā)送給計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)得到執(zhí)行。該方案可以很好地解決錯辦和漏辦進(jìn)路的問題，可以有效滿足實際運輸需求，在很大程度上提高了車站機車運行效率。

3　黃礦鐵路TDCS系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn)

黃礦TDCS系統(tǒng)是實現(xiàn)鐵路各級運輸調(diào)度對列車運行實行透明指揮、實時調(diào)整、集中控制的現(xiàn)代化信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要包括：應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、通信服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理工作站、系統(tǒng)維護(hù)工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源和防雷設(shè)備以及信息輸入輸出等設(shè)備組成。系統(tǒng)服務(wù)器采用集群技術(shù)，提供雙機熱備工作方式，共享磁盤陣列。系統(tǒng)組網(wǎng)方式如圖1所示。本系統(tǒng)包括調(diào)度中心子系統(tǒng)、基層網(wǎng)子系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)三級系統(tǒng)。

圖1　TDCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖Fig.1　TDCS System network diagram

3.1調(diào)度中心子系統(tǒng)

1）應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器合二為一，設(shè)置雙套高性能的IBM X3850服務(wù)器，確保硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，主要用于中心信息讀取以及存儲運行中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、基本圖、班計劃、3小時階段計劃、實際運行圖和中心調(diào)車計劃以及各種統(tǒng)計報表等［3］。

2）網(wǎng)絡(luò)管理工作站以圖形結(jié)構(gòu)方式監(jiān)視整個網(wǎng)絡(luò)（LAN和WAN）的工作狀態(tài)，當(dāng)一個或多個設(shè)備故障時產(chǎn)生聲音或文字報警。網(wǎng)管軟件不僅可以監(jiān)控監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器和中心交換機）的各端口運行狀態(tài)，而且按調(diào)度所實際設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)宏觀顯示各設(shè)備的工作狀態(tài)、IP地址和資源應(yīng)用情況，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的診斷和分析。

3）系統(tǒng)維護(hù)工作站可顯示調(diào)度中心所有服務(wù)器和工作站的工作狀態(tài)；所有車務(wù)終端的工作狀態(tài)；所有車站數(shù)據(jù)采集和輸出設(shè)備的工作狀態(tài)；所有車站的碼位狀態(tài)。

4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用兩臺中高性能100M網(wǎng)絡(luò)交換機Catalyst 2960作為公司局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的核心及主干，組成了一個雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的交換以太網(wǎng)，支持TCP/IP通信協(xié)議［4］。調(diào)度中心所有設(shè)備都連接在這兩個交換機上，調(diào)度中心服務(wù)器、工作站等計算機設(shè)備均配備兩塊100M冗余網(wǎng)卡。

5）電源設(shè)備由電源屏（兩路轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓功能）和雙UPS組成。防雷設(shè)備安裝在防雷屏中。電源屏的容量為15 kVA，可以通過人工或自動方式進(jìn)行兩路電源的切換，在切換期間沒有波動，且不會中斷系統(tǒng)運行［5］。在防雷屏中有電源防雷和線路防雷，用來解決系統(tǒng)的防雷問題。

6）行調(diào)臺工作站采用兩臺工作站和一臺打印機，兩臺工作站的其中一臺顯示管內(nèi)車站的運行情況，另一臺顯示運行圖。通過工作站，調(diào)度員可以監(jiān)視所管轄區(qū)段中所有車站的信號設(shè)備狀態(tài)和列車運行位置?？梢陨伞⒄{(diào)整和發(fā)送列車運行計劃、維護(hù)實際運行圖、向相關(guān)車站發(fā)送調(diào)度命令、以及與相鄰調(diào)度區(qū)段交換信息。調(diào)度所配置一臺繪圖儀，以供行調(diào)和其他終端打印運行圖。以上為調(diào)度中心系統(tǒng)硬件設(shè)備，組網(wǎng)方式如圖2所示。

圖2　調(diào)度中心組網(wǎng)圖Fig.2　Dispatching center network diagram

3.2基層網(wǎng)子系統(tǒng)

基層網(wǎng)子系統(tǒng)是一個冗余系統(tǒng)，任何一個設(shè)備故障不會影響到整個系統(tǒng)的正常運行，它的主要功能包括：

1）臨戰(zhàn)透明功能。該系統(tǒng)使車站具備接收和顯示從列車調(diào)度中心發(fā)來的調(diào)度命令、車次號、列車運行計劃的能力；同時，該系統(tǒng)可提供交互的人機界面，實現(xiàn)列車作業(yè)計劃修改、列車晚點信息輸入和車次號確認(rèn)的能力；除此之外，該系統(tǒng)還具有接收鄰站信息調(diào)度信息，實現(xiàn)車站及相鄰區(qū)間、車站的行車信息實時顯示，本站及相鄰車站的列車運行計劃的顯示，列車車次號輸入等功能，這些信息經(jīng)系統(tǒng)處理之后，自動生成列車行車日志［6］。

2）現(xiàn)車管理。車站值班員通過車站終端計算機錄入18點現(xiàn)車、推算、上報均有計算機自動完成，經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度，改變了原來電話核對、人工計算的模式，現(xiàn)車管理流程如圖3所示。

3.3網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)包括廣域網(wǎng)和中心局域網(wǎng)，均屬于開放式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，采用TCP/IP協(xié)議技術(shù)組網(wǎng)，IP地址全部采用C段內(nèi)網(wǎng)地址。

圖3　現(xiàn)車管理流程圖Fig.3　Free car management flow chart

1）廣域網(wǎng)：車站采用了CISCO28系列路由器通過2 Mbps 的E1通信通道與相鄰兩車站路由器相連，并增加一條直回調(diào)度中心的2 Mbps的 E1通信通道，而調(diào)度中心將采用CISCO28系列路由器，與車站直回中心的E1通信通道相連接［7］。

2）中心局域網(wǎng)：中心以兩臺CISCO的中高端三層交換機就為核心和數(shù)據(jù)承載主干建立熱備份雙網(wǎng)，通過100Mbps通信鏈路與各種服務(wù)器和終端相連，采用VLAN技術(shù)將中心局域網(wǎng)按照其設(shè)備的功能性進(jìn)行區(qū)域劃分，并采用VTP管理域、STP協(xié)議等多項技術(shù)來確保了中心局域網(wǎng)的穩(wěn)定及可靠［8］。

4　結(jié)束語

黃礦鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)自2012年年底投入使用以來，該系統(tǒng)有效解決了黃礦鐵運公司運量不斷增長的難題，在很大程度上滿足了公司鐵路運輸?shù)囊?，提高了黃礦鐵路運輸能力和工作效率；能夠快速、準(zhǔn)確地為各級調(diào)度指揮管理人員提供相應(yīng)的信息。該系統(tǒng)已經(jīng)成為黃礦鐵運有效的調(diào)度指揮管理手段和平臺。同時，該系統(tǒng)實現(xiàn)了行調(diào)對黃礦專用線行車進(jìn)行實時、集中、透明指揮，用自動化、信息化的手段和方法不斷調(diào)整優(yōu)化鐵路運輸方案，通過計算機網(wǎng)絡(luò)下達(dá)行車計劃和調(diào)度命令，實現(xiàn)自動報點和車次號自動跟蹤，與過去的人工報點，電話下達(dá)計劃和命令、手抄復(fù)誦的方式相比較，TDCS系統(tǒng)在很大程度上減輕了車站調(diào)度員和值班員的工作強度，對列車調(diào)度及鐵路運輸效率有很大的提高，對列車的行車安全具有重要作用。由于調(diào)度計劃可以科學(xué)組織，合理安排，減少機車周轉(zhuǎn)運用次數(shù)，列車停時平均壓縮20分鐘，每年最少可為鐵運公司帶來100萬以上的經(jīng)濟收益?？傊?，該系統(tǒng)自運行以來，以其安全、穩(wěn)定、可靠的特性，從未發(fā)生任何鐵路事故，在很大程度上保證了黃礦鐵路公司的安全運輸。

［1］李萍.鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）［M］.北京：中國鐵道出版社，2006.

［2］沈堯星.鐵路數(shù)字調(diào)度通信［M］.北京：中國鐵道出版社，2004.

［3］侯啟同.調(diào)度集中和列車調(diào)度指揮系統(tǒng)［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［4］滿昌勇.計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［5］侯啟同.調(diào)度集屮和列車調(diào)度指揮系統(tǒng)［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［6］周桂強.TDCS系統(tǒng)實現(xiàn)無縫切換的實施方案［J］.鐵道通信信號，2008（4）：60-61.

［7］孫景東，王順利.列車調(diào)度指揮實驗教程［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2009.

［8］宋建業(yè)，謝金寶.鐵路運輸調(diào)度指揮與統(tǒng)計分析［M］.北京：中國鐵道出版社，2006.

Design and application of TDCS system based on the transformation of special railway line

LI Wen-feng1，YANG Fei1，2
（1.Communication and Information Engineering College，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China；
2.Huangling Mining Group Railway Transportation Company，Shaanxi Coal and Chemical Industry，Xi’an 727307，China）

Train Operation Dispatching Command System（TDCS）plays an important role to improve the work efficiency and the dispatching station level.The TDCS system combined with the particularity of private railway，through the development of analysis of the system structure and dispatch center subsystem、subnet subsystem、the network communication subsystem three layers of system，thoroughly changed the traditional"four tools"command mode.The system has realized the transport organization of scientific、modernization，reduce the labor intensity of the workers and improved the working environment of dispatching command.It bring at least more than 1 million economic benefits for the company Every year，also opens the application prospect of the TDCS system work better on HuangLing private railway.

Train Operation Dispatching Command System （TDCS）；private railway；system application；communication network

TN92

A

1674-6236（2016）03-0044-03

2015-03-19稿件編號：201503265

李文峰（1969—），男，河南襄城人，博士，教授。研究方向：應(yīng)急通信技術(shù)、礦山信息化技術(shù)、信號處理以及傳感器技術(shù)等。