一起大西高鐵CTC系統(tǒng)通信前置機(jī)軟件異常退出的思考

桑 宇

大西高鐵 （太原南—西安北段）自北向南貫穿山西省中南部，該線路于2014年7月1日通車后進(jìn)一步拓展了快速客運(yùn)網(wǎng)覆蓋面，形成山西、陜西通往全國(guó)各地高效便捷的快速客運(yùn)網(wǎng)，大大縮短城市間的時(shí)空距離，滿足了日趨增長(zhǎng)的旅客運(yùn)輸需求，對(duì)促進(jìn)地方區(qū)域經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生了重要作用。下面針對(duì)大西高鐵調(diào)度指揮系統(tǒng)CTC在運(yùn)用中的一些情況進(jìn)行分析。

1 故障概況

2015年6月25日9：53：57大西高鐵調(diào)度二臺(tái)、三臺(tái)CTC系統(tǒng)同時(shí)調(diào)監(jiān)信息黑屏，運(yùn)行圖不能自動(dòng)報(bào)點(diǎn)，由于當(dāng)時(shí)CTC系統(tǒng)處于自律模式下的中心控制方式，調(diào)度員需及時(shí)掌握列車在線上的運(yùn)行情況，此問題的發(fā)生已經(jīng)危及行車安全。TDCS／CTC中心接到故障通知后迅速查找問題原因，發(fā)現(xiàn)大西高鐵CTC中心通信前置服務(wù)器雙機(jī)程序異常退出，值班人員立刻對(duì)該程序重新啟動(dòng)，于9：57：58程序啟動(dòng)完畢，CTC系統(tǒng)恢復(fù)正常。

2 原因分析

2．1 直接原因

大西高鐵CTC系統(tǒng)通信服務(wù)器雙機(jī)程序異常退出，是造成CTC系統(tǒng)調(diào)監(jiān)黑屏和列車運(yùn)行點(diǎn)不能自動(dòng)上報(bào)的直接原因。該程序的異常退出中斷了車站系統(tǒng)與中心系統(tǒng)的正常通信，使得信息不能正常傳送。首先對(duì)CTC系統(tǒng)無線車次信息處理機(jī)制進(jìn)行說明，見圖1。

乘務(wù)員在機(jī)車車載通信設(shè)備CIR輸入車次號(hào)后，CIR設(shè)備通過GSM－R網(wǎng)絡(luò)獲得本機(jī)IP地址信息及當(dāng)前服務(wù)小區(qū)的GRIS的IP地址信息，并對(duì)機(jī)車數(shù)據(jù)采集編碼器發(fā)送的信息進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，數(shù)據(jù)內(nèi)容符合 《GSM－R數(shù)字移動(dòng)通信應(yīng)用技術(shù)條件》中規(guī)定的發(fā)送條件后，開始發(fā)送無線車次號(hào)信息；這些無線車次信息通過長(zhǎng)距離干線傳輸和GSM－R通用分組無線網(wǎng)絡(luò)，最終傳送到GRIS服務(wù)器；GRIS服務(wù)器將接收到的無線車次信息透明轉(zhuǎn)發(fā)到CTC系統(tǒng)的GSM－R服務(wù)器；GSM－R服務(wù)器首先對(duì)收到的無線車次信息進(jìn)行校驗(yàn)，確認(rèn)接收到的無線車次信息數(shù)據(jù)是否完整，如果校驗(yàn)不通過，則認(rèn)為當(dāng)前與GRIS通信不正常，斷開連接重連；如果校驗(yàn)通過，則將無線車次信息透明轉(zhuǎn)發(fā)給通信前置服務(wù)器；通信前置服務(wù)器程序負(fù)責(zé)對(duì)無線車次信息按照協(xié)議規(guī)則進(jìn)行處理、解析，提取車次號(hào)、公里標(biāo)、運(yùn)行速度等信息存儲(chǔ)在內(nèi)存中，用以響應(yīng)調(diào)度臺(tái)的無線機(jī)車號(hào)查詢和進(jìn)路預(yù)告中的機(jī)車號(hào)匹配，同時(shí)根據(jù)公里標(biāo)配置向該無線車次信息覆蓋的車站自律機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。

圖1 CTC系統(tǒng)與G網(wǎng)系統(tǒng)工作關(guān)系圖

對(duì)故障當(dāng)日通信前置服務(wù)器記錄的日志進(jìn)行分析，故障當(dāng)時(shí)通信前置服務(wù)器B機(jī)為主機(jī)，9：53：56GSM－R服務(wù)器接收到GRIS服務(wù)器發(fā)來的一條無線車次信息，按照相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，該條16進(jìn)制信息內(nèi)容中所包含的車次號(hào)錯(cuò)誤，出現(xiàn)了車次號(hào)為 “000000”的現(xiàn)象。按照CTC系統(tǒng)處理機(jī)制設(shè)定，通信前置機(jī)處理程序反復(fù)對(duì)該條錯(cuò)誤信息進(jìn)行解析處理，程序陷入了死循環(huán)，導(dǎo)致雙機(jī)程序異常退出。對(duì)GRIS服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)的無線車次信息解析出來的內(nèi)容也驗(yàn)證了這一點(diǎn)，9：53：56由GRIS發(fā)送給CTC系統(tǒng)的無線車次信息中車次號(hào)亂碼，其他信息正確。故障期間共發(fā)送了8次錯(cuò)誤無線車次信息 （6次車次號(hào)錯(cuò)誤，2次經(jīng)緯度錯(cuò)誤），9：56：15后無線車次信息恢復(fù)正常。

2．2 間接原因

當(dāng)前CTC系統(tǒng)的通信前置機(jī)程序 （版本號(hào)：V1．2．9）防護(hù)能力不足，在程序不能正常處理數(shù)據(jù)后自動(dòng)退出是造成本次故障的間接原因。通過試驗(yàn)室仿真環(huán)境對(duì)故障當(dāng)時(shí)的GRIS數(shù)據(jù)復(fù)現(xiàn)測(cè)試，V1．2．9版本程序復(fù)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)故障情形，確實(shí)是由于程序存在BUG而導(dǎo)致防護(hù)能力變差，在對(duì)異常數(shù)據(jù)處理時(shí)會(huì)陷入死循環(huán)，最終導(dǎo)致程序異常退出。

3 采取措施

1．完善通信前置機(jī)處理程序，升級(jí)程序到V1．3．2版本。新版本程序會(huì)對(duì)接收到的無線車次信息正確性進(jìn)行校驗(yàn)，判斷相關(guān)信息是否符合通信規(guī)則，確保關(guān)鍵字段 （如車次號(hào)）不能為空，如果校驗(yàn)通過則進(jìn)行處理，不通過則視為異常數(shù)據(jù)，程序不對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，防止由于對(duì)異常數(shù)據(jù)循環(huán)處理導(dǎo)致程序陷入死循環(huán)的情況再次發(fā)生。

2．在通信前置服務(wù)器上增加看門狗程序，并與通信前置機(jī)程序建立UDP鏈接，定期向前置機(jī)程序發(fā)起輪詢，通信前置機(jī)程序收到輪詢后，回復(fù)輪詢響應(yīng)消息給看門狗程序，看門狗程序如果一定周期內(nèi)收不到輪詢響應(yīng)，則認(rèn)為前置機(jī)程序工作不正常，就會(huì)自動(dòng)重啟通信前置機(jī)程序，通過這種手段來及時(shí)發(fā)現(xiàn)程序跑死或者異常退出的問題，并能夠自動(dòng)恢復(fù)程序正常工作，防止程序異常退出的問題再次發(fā)生。

3．通信部門加強(qiáng)傳輸通道誤碼和無線車次號(hào)信息傳遞監(jiān)測(cè)力度，發(fā)現(xiàn)解析數(shù)據(jù)異常時(shí)及時(shí)組織車載通信部門對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行下載、分析，同時(shí)組織對(duì)GSM－R無線性能、傳輸通道測(cè)試，逐點(diǎn)排查異常原因，避免異常數(shù)據(jù)對(duì)CTC系統(tǒng)的沖擊。

4 結(jié)束語

自該起故障發(fā)生后，電務(wù)處組織相關(guān)技術(shù)人員對(duì)全局連續(xù)15日內(nèi)發(fā)送的無線車次信息數(shù)據(jù)進(jìn)行了跟蹤分析，未再發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)上報(bào)情況，CTC程序也未再有異常退出的現(xiàn)象。今后應(yīng)繼續(xù)關(guān)注大西高鐵CTC系統(tǒng)和GSM－R通信網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)發(fā)生的故障由信號(hào)、通信部門聯(lián)合組織進(jìn)行分析，確保CTC系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

［1］ 中華人民共和國(guó)鐵道部科技司、運(yùn)輸局．科技運(yùn)［2007］98號(hào)．GSM－R數(shù)字移動(dòng)通信應(yīng)用技術(shù)條件第二分冊(cè)：列車無線車次號(hào)校核信息傳送系統(tǒng) ［S］．2007．

［2］ 中華人民共和國(guó)鐵道部運(yùn)輸局．鐵運(yùn)［2012］288號(hào)．鐵道部關(guān)于印發(fā)《GSM－R數(shù)字移動(dòng)通信應(yīng)用技術(shù)條件第九分冊(cè)：數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用接口及設(shè)備》的通知［S］．2012．

［3］ 中華人民共和國(guó)鐵道部運(yùn)輸局．運(yùn)基信號(hào)［2007］696號(hào)調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）數(shù)據(jù)通信規(guī)程 ［S］．2007．