朔黃鐵路調(diào)度集中系統(tǒng)信息共享接口研究

李洪朋

朔黃鐵路西起山西省神池南站，東至河北省黃驊港口貨場，正線總長近600km，年運量近4億噸，是我國西煤東運的第二大通道。朔黃鐵路公司針對朔黃鐵路的運輸特點，進行朔黃鐵路綜合運輸信息系統(tǒng) （后文簡稱綜合運輸系統(tǒng)）的建設，并于2011年01月18日開通投產(chǎn)。

綜合運輸系統(tǒng)是運輸生產(chǎn)管理與鐵路信號技術、計算機信息技術密切相關的系統(tǒng)工程，按照業(yè)務可將其劃分為：運輸管理子系統(tǒng)、綜合調(diào)度子系統(tǒng)、調(diào)度集中子系統(tǒng)、車站綜合管理子系統(tǒng)四大部分。其中，調(diào)度集中系統(tǒng)作為綜合運輸系統(tǒng)的子系統(tǒng)，雖然獨立設計和建設，但同時與其他3個子系統(tǒng)間存在著較為密切的運輸和調(diào)度管理的信息交互和共享。

而在各鐵路局，調(diào)度集中CTC系統(tǒng)也存在與TDMS系統(tǒng)的信息交互需求。CTC系統(tǒng)繼承了TDCS－TDMS的信息交換協(xié)議 （簡稱為TD結(jié)合協(xié)議），即原鐵道部鐵信息 ［2010］158號文件 （關于印發(fā) 《列車調(diào)度指揮系統(tǒng) （TDCS）與運輸調(diào)度管理系統(tǒng) （TDMS）信息交換規(guī)定》的通知），實現(xiàn)了與上游調(diào)度管理系統(tǒng)間的信息交互，與綜合運輸系統(tǒng)內(nèi)的CTC系統(tǒng)接口需求有一定的類似性。

1 TD結(jié)合協(xié)議分析

在TD結(jié)合協(xié)議中，采用了建立信息共享數(shù)據(jù)庫與MQ傳輸組合的方式，實現(xiàn)TDCS／CTC與TDMS信息交換與共享。頻次高、數(shù)據(jù)量小、實時性要求高的數(shù)據(jù)，優(yōu)先采用MQ傳輸方式進行數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)量大或?qū)崟r性要求不高的數(shù)據(jù)，可以采用數(shù)據(jù)庫方式進行數(shù)據(jù)交換，由數(shù)據(jù)提供方將數(shù)據(jù)保存至信息共享數(shù)據(jù)庫；應采用并發(fā)寫入方式，同時通過MQ方式發(fā)送保存成功的消息。

同時，協(xié)議中嚴格定義了TDCS／CTC與TDMS間信息交換內(nèi)容。TDCS／CTC向TDMS提供的數(shù)據(jù)包括：基礎字典、列車運行圖、車站上報、調(diào)度命令、施工實際、股道占用。TDMS向TDCS／CTC提供的數(shù)據(jù)包括：基本圖、開行計劃、甩掛計劃、施工計劃、調(diào)度命令、確報信息、數(shù)據(jù)字典、其他專業(yè)信息。就綜合運輸系統(tǒng)而言，其調(diào)度集中子系統(tǒng)接口與TD結(jié)合協(xié)議類似，但范圍和涉及面更寬廣。主要體現(xiàn)為如下幾方面：

1．鐵路運輸業(yè)務方面。TD結(jié)合協(xié)議信息交換內(nèi)容，根據(jù)各路局的運用實際進行設計，很好地滿足了各鐵路局的業(yè)務需求。而朔黃鐵路作為企業(yè)鐵路的主干線，是一條高運量、高密度的重載貨運鐵路，存在企業(yè)自身的管理特點，其行車調(diào)度員與其他業(yè)務工種間的信息交換內(nèi)容多于TD結(jié)合協(xié)議定義的內(nèi)容，如重載列車的組合信息等。

2．設備投入成本方面。TD結(jié)合協(xié)議中共享數(shù)據(jù)庫是其核心設備，其可靠性和處理能力對TD接口起著決定性的作用，因此，各路局一般采用獨立的小型機進行安裝部署。在鐵路局整體線路規(guī)模下，一套TD共享數(shù)據(jù)庫的投入占總體投入比例極低。但在朔黃線路規(guī)模下，獨立設置共享數(shù)據(jù)庫的投入成本占總比過高，無法構建獨立的高性能共享數(shù)據(jù)庫。

3．技術結(jié)構方面。TD結(jié)合協(xié)議中定義了TDCS／CTC與TDMS系統(tǒng)的接口，其他業(yè)務的信息系統(tǒng)均與TDMS系統(tǒng)進行接口，TDCS／CTC與外部系統(tǒng)間缺乏直接的接口聯(lián)系，需要經(jīng)過TDMS系統(tǒng)進行轉(zhuǎn)接。相關系統(tǒng)結(jié)構圖見圖1。

圖1 TD結(jié)合接口系統(tǒng)結(jié)構圖

而在綜合運輸系統(tǒng)中，調(diào)度集中系統(tǒng)與其他大量系統(tǒng)存在著信息共享，大量接口因業(yè)務需求的更新存在著升級的可能性。TD結(jié)合協(xié)議對于綜合運輸系統(tǒng)而言過于耦合，如果直接使用TD結(jié)合協(xié)議，業(yè)務需求的變化可能會帶來多個系統(tǒng)繁重的變更。因此，現(xiàn)有的TD結(jié)合協(xié)議不能完全適用于綜合運輸系統(tǒng)，需在其基礎上增加新的技術手段擴展相關接口方式和接口協(xié)議。

2 面向服務的體系結(jié)構 （SOA）技術

面向服務的體系結(jié)構 （Service－Oriented Architecture，SOA）是一個組件模型，它將應用程序的不同功能單元稱為服務，通過這些服務之間定義的良好接口和契約聯(lián)系起來。接口采用中立的方式進行定義，獨立于實現(xiàn)服務的硬件平臺、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構建在其中的服務可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進行交互。SOA模型一般采用WebService技術實現(xiàn)。

朔黃鐵路綜合運輸信息系統(tǒng)劃分為4個子系統(tǒng)，由多家的不同產(chǎn)品共同集成而成，包括了多種操作系統(tǒng) （Windows／Linux／AIX），多種應用產(chǎn)品（運輸管理系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)、計劃系統(tǒng)、施工系統(tǒng)、機調(diào)系統(tǒng)、機務管理系統(tǒng)、車站綜合管理、統(tǒng)計系統(tǒng)等），不同種類的操作系統(tǒng)，應用軟件，系統(tǒng)軟件和應用基礎結(jié)構相互交織。憑借SOA松耦合的特性，朔黃鐵路綜合運輸信息系統(tǒng)建立了信息共享平臺，使得各子系統(tǒng)和應用產(chǎn)品可以按照模塊化的方式來添加新服務或更新現(xiàn)有服務，在快速解決新業(yè)務需求的同時，將變化對整體的影響降至最低。

朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)作為綜合運輸系統(tǒng)的子系統(tǒng)，也應該基于信息共享平臺以SOA技術實現(xiàn)相關的數(shù)據(jù)共享服務，并根據(jù)實際的業(yè)務需要調(diào)用相對應的SOA服務。

3 朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)信息共享接口的實現(xiàn)

朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)的信息共享接口，將既有TD結(jié)合協(xié)議和SOA技術相結(jié)合，既可以兼容TD結(jié)合協(xié)議，又可以在朔黃綜合運輸信息系統(tǒng)的規(guī)范下實現(xiàn)接口的松耦合和高擴展性。對應的系統(tǒng)結(jié)構見圖2，具體的實現(xiàn)方案如下。

2 朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)信息共享接口結(jié)構圖

1．較多廠家的設備在朔黃鐵路大規(guī)模投產(chǎn)使用，考慮到系統(tǒng)修改成本和軟件穩(wěn)定性，有必要保持TD接口以支持整體系統(tǒng)的正常投產(chǎn)和運行。

2．調(diào)度集中系統(tǒng)結(jié)合其他系統(tǒng)的業(yè)務需求，梳理對外提供的數(shù)據(jù)項內(nèi)容，采用WebService實現(xiàn)數(shù)據(jù)訪問SOA接口。

圖2中，結(jié)合朔黃鐵路信息共享平臺的設計，將TD結(jié)合共享數(shù)據(jù)庫部署于信息共享平臺內(nèi)，以不同數(shù)據(jù)庫實例的方式共享數(shù)據(jù)庫硬件設備。同時，調(diào)度集中系統(tǒng)實現(xiàn)CTC Webservice，也部署于信息共享平臺。

對于訪問TD共享數(shù)據(jù)庫的子系統(tǒng)和軟件模塊需進行梳理，分析其業(yè)務實現(xiàn)對共享數(shù)據(jù)庫的依賴關系和數(shù)據(jù)吞吐規(guī)模：隔離對共享數(shù)據(jù)庫高實時性要求的主要業(yè)務，對其接口逐步升級為CTC Webservice接口調(diào)用；對于無實時性要求、數(shù)據(jù)吞吐較低的業(yè)務系統(tǒng)則可以從TD結(jié)合共享數(shù)據(jù)庫內(nèi)獲取信息。調(diào)度集中系統(tǒng)從外部獲取數(shù)據(jù)的接口也需要根據(jù)信息共享平臺的設計同步升級為從WebService獲取。

4 朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)信息共享接口實現(xiàn)樣例

按照朔黃鐵路信息共享平臺的設計規(guī)范，朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)實現(xiàn)了大量的WebService接口，以調(diào)度集中系統(tǒng)提供的列車實際運行數(shù)據(jù)為例，相應的接口定義見表1、表2、表3。

表1 獲取列車車次列表的WebService接口定義

表2 獲取單個列車詳細信息的WebService接口定義

表3 獲取列車詳細信息列表的WebService接口定義

其中，表1定義獲取列車車次列表的接口getTrainIndex，可根據(jù)開始時間、結(jié)束時間、調(diào)度臺提供所有列車的車次集；表2定義獲取列車詳細信息的接口getTrainInfo，可根據(jù)列車唯一索引獲取列車詳細信息；表3則定義了根據(jù)開始時間、結(jié)束時間、調(diào)度臺獲取所有列車詳細信息的接口getAllTrains。

WebService客戶端需要獲取數(shù)據(jù)時，可根據(jù)getTrainIndex接口輸入時間范圍和調(diào)度臺，獲取列車車次列表，并根據(jù)其反饋的列車唯一索引，進一步調(diào)用getTrainInfo接口獲取詳細的列車信息。也可以通過getAllTrains接口，根據(jù)輸入時間范圍和調(diào)度臺直接獲取全部列車的詳細信息。

5 總結(jié)

朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)經(jīng)2011年01月18日開通投產(chǎn)至今，經(jīng)歷了多次的系統(tǒng)功能升級、線路改造升級等變更活動。正是因為SOA和WebService技術的使用，有效減低系統(tǒng)間的耦合度，縮小每次變更帶來的影響范圍，快速高效地完成了相關工作，為朔黃鐵路的重載運輸提供了有效保障。

［1］ 原鐵道部鐵信息［2010］158號 ．關于印發(fā)《列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）與運輸調(diào)度管理系統(tǒng)（TDMS）信息交換規(guī)定》的通知．2010．

［2］ Dirk Krafzig，Karl，Banke，Dirk Slama ．Enterprise SOA中文版——面向服務架構的最佳實戰(zhàn)［M］．北京：清華大學出版社．