鐵總TDCS/CTC系統(tǒng)信息匯聚方案研究與實(shí)現(xiàn)

趙桂敏陳建鑫

(1．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；2．北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

鐵總TDCS/CTC系統(tǒng)信息匯聚方案研究與實(shí)現(xiàn)

趙桂敏1，2陳建鑫1，2

(1．北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，北京 100070；
2．北京市高速鐵路運(yùn)行控制系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心，北京 100070)

主要論述鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)中全路列車運(yùn)行信息匯聚方案的研究與實(shí)現(xiàn)。針對(duì)鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)頻率高的特點(diǎn)，提出分層系統(tǒng)信息匯聚方案，并結(jié)合系統(tǒng)硬件設(shè)備情況，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，最終在鐵總調(diào)度指揮中心成功運(yùn)用。

信息匯聚；TDCS/CTC系統(tǒng)；集中接入

1 系統(tǒng)簡(jiǎn)介

鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)是全路列車運(yùn)行的調(diào)度指揮系統(tǒng)，它側(cè)重全路列車的宏觀管理，通過對(duì)各鐵路局TDCS中心系統(tǒng)、高鐵CTC中心系統(tǒng)和鐵總運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng)信息進(jìn)行全面整合和深度挖掘，構(gòu)建鐵總調(diào)度指揮中心特有的調(diào)度指揮系統(tǒng)。

各個(gè)鐵路局的TDCS中心系統(tǒng)、高鐵CTC中心系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)產(chǎn)生大量的列車運(yùn)行與調(diào)度信息，在鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程中，如何將不同路局、不同單位所產(chǎn)生的海量信息，以統(tǒng)一的接口有效的收集、匯聚起來，并對(duì)這些信息進(jìn)行深度挖掘，提取調(diào)度指揮工作中實(shí)用的調(diào)度信息，是該系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的一大難點(diǎn)。

經(jīng)過充分的技術(shù)調(diào)研和多輪研討，選取了分層系統(tǒng)方案，首先，數(shù)據(jù)采集集中接入層接收鐵路局TDCS中心和高鐵CTC中心的數(shù)據(jù)，之后將數(shù)據(jù)匯聚到分布式處理的數(shù)據(jù)分布匯聚層，在數(shù)據(jù)匯聚的過程中，將行車表示、運(yùn)行圖、RBC等業(yè)務(wù)系統(tǒng)與統(tǒng)計(jì)分析、展示系統(tǒng)在硬件和軟件上都采用分布式并行處理，減少匯聚過程中匯聚模塊性能上的壓力，從而實(shí)現(xiàn)全路信息的成功匯聚，最終形成海量數(shù)據(jù)匯集的完整解決方案。

2 信息匯聚方案研究

2.1 路局信息接入

鐵總調(diào)度指揮中心與18個(gè)鐵路局的TDCS中心和15個(gè)鐵路局的高鐵CTC中心之間采用廣域網(wǎng)連接方式，通過冗余通道連接。連接示意如圖1所示。

圖1 與路局TDCS中心和高鐵CTC中心連接示意圖

2.2 信息匯聚量分析

鐵總調(diào)度指揮中心監(jiān)督和管理全路的行車調(diào)度指揮工作，實(shí)時(shí)匯聚全路高速鐵路和既有線的基層行車信息，鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)每s從一個(gè)路局TDCS中心接收大約60包行車表示信息和30包列車運(yùn)行計(jì)劃信息，從高鐵CTC中心接收大約40包RBC信息。每天固定的時(shí)間段，鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)還需請(qǐng)求全路的實(shí)際圖、日班計(jì)劃、施工計(jì)劃等信息。按照目前接入的18個(gè)TDCS中心和15個(gè)高鐵中心計(jì)算，每s需接入的數(shù)據(jù)大約25 M。

2.3 信息匯聚分層方案設(shè)計(jì)

針對(duì)目前鐵總調(diào)度指揮中心數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)頻率高的特點(diǎn)，鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)通過建立信息匯聚分層機(jī)制來完成海量數(shù)據(jù)的匯聚接入。本方案按照信息鏈處理過程將整個(gè)信息匯聚分為數(shù)據(jù)采集集中接入層、數(shù)據(jù)分布匯聚層、業(yè)務(wù)分類融合層和前端信息展示層等4層，如圖2所示。

圖2 信息匯聚方案圖

數(shù)據(jù)采集集中接入層將所有的路局TDCS中心信息和高鐵CTC中心信息分別接入不同的對(duì)外信息提供服務(wù)器，對(duì)MQ接口信息集中管理，并將TDCS中心與高鐵中心的接入端分離。

數(shù)據(jù)分布匯聚層完成集中接入數(shù)據(jù)的分布匯聚。數(shù)據(jù)采集集中接入層接入的數(shù)據(jù)量很大，為避免數(shù)據(jù)在集中接入層的排隊(duì)現(xiàn)象，減少延時(shí)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分布以路局中心為單位匯聚至不同的通信服務(wù)器。

業(yè)務(wù)分類融合層主要是根據(jù)不同的業(yè)務(wù)，將數(shù)據(jù)歸納分類，并分發(fā)至不同的處理服務(wù)器。業(yè)務(wù)分類融合層一方面要完成對(duì)數(shù)據(jù)的各種邏輯處理、統(tǒng)計(jì)、分析，另一方面對(duì)用戶的操作進(jìn)行實(shí)時(shí)響應(yīng)。由于鐵總調(diào)度指揮終端較多，為保證終端信息的及時(shí)性，增設(shè)復(fù)示查詢服務(wù)器，分擔(dān)主應(yīng)用服務(wù)器的負(fù)載。系統(tǒng)根據(jù)不同的業(yè)務(wù)設(shè)置不同的服務(wù)器，服務(wù)器內(nèi)部采用多服務(wù)處理的技術(shù)，既能保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，又能保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)。

前端業(yè)務(wù)展示層，主要負(fù)責(zé)與業(yè)務(wù)分類融合層進(jìn)行信息交互，接收業(yè)務(wù)分類融合層處理后的數(shù)據(jù)信息，進(jìn)行站場(chǎng)表示信息、運(yùn)行計(jì)劃信息、RBC信息、統(tǒng)計(jì)分析信息的展示。向用戶提供接口，供用戶查詢相關(guān)信息。

通過上述信息匯聚策略和技術(shù)，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全路信息的成功匯聚，最終形成了海量數(shù)據(jù)匯集的完整解決方案。

3 信息匯聚方案實(shí)現(xiàn)

鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)遵循《列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（3.0）技術(shù)條件》（鐵總運(yùn)[2013] 141號(hào)），完成了技術(shù)條件中規(guī)定的各項(xiàng)功能，重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)分界口、主要干線、重點(diǎn)車站、重點(diǎn)列車等運(yùn)輸情況的監(jiān)督與管理，并進(jìn)行宏觀展示，可對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及預(yù)報(bào)警，輔助鐵總調(diào)度人員進(jìn)行指揮決策。目前鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)已經(jīng)完成研發(fā)工作，并已成功在鐵總調(diào)度指揮中心上線運(yùn)行。

在信息匯聚方案方面，結(jié)合軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)備的情況，設(shè)計(jì)的信息匯聚系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 信息匯聚系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1 系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)

在數(shù)據(jù)采集集中接入層，系統(tǒng)采用兩對(duì)小型機(jī)，安裝MQ軟件，分別與路局TDCS中心和高鐵CTC中心實(shí)現(xiàn)信息交互，每對(duì)小型機(jī)都實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備。該層完成路局TDCS中心信息和高鐵CTC中心信息的集中接入，接口集中，便于管理。

在數(shù)據(jù)分布匯聚層，采用33對(duì)刀片服務(wù)器作為通信服務(wù)器，分別從對(duì)外信息提供服務(wù)器獲取各個(gè)路局TDCS中心和高鐵CTC中心的信息，完成數(shù)據(jù)的分布匯聚。每一對(duì)通信服務(wù)器均為雙機(jī)熱備。

業(yè)務(wù)分類融合層，采用4對(duì)小型機(jī)分別作為行車表示信息處理服務(wù)器、運(yùn)行計(jì)劃處理服務(wù)器、RBC信息處理服務(wù)器、統(tǒng)計(jì)分析服務(wù)器。每個(gè)服務(wù)器從數(shù)據(jù)分布匯聚層獲取所需信息，進(jìn)行相應(yīng)的業(yè)務(wù)處理，向終端提供服務(wù)。

前端業(yè)務(wù)展示層，主要是調(diào)度大廳各個(gè)調(diào)度終端，均采用工作站，安裝windows操作系統(tǒng)，提供終端應(yīng)用軟件，向用戶提供服務(wù)。

3.2 系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)

鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)的主要軟件包括調(diào)度終端子系統(tǒng)、復(fù)示終端子系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)、運(yùn)行維護(hù)子系統(tǒng)、應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)、通信服務(wù)子系統(tǒng)和接口服務(wù)子系統(tǒng)。具體軟件結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 軟件結(jié)構(gòu)圖

應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從通信服務(wù)子系統(tǒng)接收路局TDCS/CTC的列車實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、運(yùn)行計(jì)劃信息和RBC信息等；完成數(shù)據(jù)的緩存、處理、統(tǒng)計(jì)分析等工作，并將數(shù)據(jù)保存至數(shù)據(jù)庫(kù)或磁盤陣列；負(fù)責(zé)向所有調(diào)度終端子系統(tǒng)和復(fù)示終端子系統(tǒng)提供站場(chǎng)表示信息、運(yùn)行計(jì)劃信息、統(tǒng)計(jì)分析信息等。

統(tǒng)計(jì)分析子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從應(yīng)用服務(wù)子系統(tǒng)接收列車全程時(shí)刻信息、路局調(diào)整方案等信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、保存、統(tǒng)計(jì)等，并向調(diào)度終端子系統(tǒng)、復(fù)示終端子系統(tǒng)提供WEB服務(wù)。

運(yùn)行維護(hù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控，包括服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、中間件的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控，并以邏輯拓?fù)湟晥D和3D機(jī)房視圖的方式向用戶提供各種監(jiān)控指標(biāo)的展示和報(bào)警。

通信服務(wù)子系統(tǒng)負(fù)責(zé)從接口處理子系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)信息，并按路局進(jìn)行匯總，分類轉(zhuǎn)發(fā)至不同的應(yīng)用服務(wù)。

接口處理子系統(tǒng)負(fù)責(zé)與路局TDCS中心和高鐵CTC中心系統(tǒng)通過MQ進(jìn)行接口，實(shí)現(xiàn)信息交互。

調(diào)度及復(fù)示終端子系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)視路局車站信號(hào)狀態(tài)、列車實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、RBC信息、路局調(diào)整方案信息，查看路局基本圖、施工計(jì)劃、日班計(jì)劃等信息，進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等。

維護(hù)終端子系統(tǒng)負(fù)責(zé)監(jiān)視路局車站信號(hào)狀態(tài)、列車實(shí)時(shí)運(yùn)行信息、RBC信息、路局調(diào)整方案信息，查看路局基本圖、施工計(jì)劃、日班計(jì)劃等信息，監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，處理運(yùn)行維護(hù)的相關(guān)告警事件。

4 結(jié)束語

針對(duì)鐵總調(diào)度指揮中心TDCS/CTC系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大、實(shí)時(shí)頻率高的特點(diǎn)，提出分層系統(tǒng)方案，實(shí)現(xiàn)全路信息的成功匯聚，最終形成海量數(shù)據(jù)匯集的完整解決方案。通過該方案的實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)提供路局信息的實(shí)時(shí)監(jiān)視、數(shù)據(jù)整合、統(tǒng)計(jì)分析等功能，滿足了鐵總調(diào)度人員的需求。

[1]中國(guó)鐵路總公司.鐵總運(yùn)[2013]141號(hào) 鐵路列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（3.0）技術(shù)條件[S].

[2]中國(guó)鐵路總公司.鐵總運(yùn)[2014]141號(hào) 列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）數(shù)據(jù)通信規(guī)程（V3.0）[S].

[3]中華人民共和國(guó)鐵道部運(yùn)輸局.運(yùn)基信號(hào)[2009]676 列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）、調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）組網(wǎng)方案和硬件配置標(biāo)準(zhǔn)[S].

圖7 全進(jìn)路有碼信號(hào)處理邏輯示意圖

3.2 工程實(shí)施方案

對(duì)動(dòng)車組進(jìn)路上的無碼區(qū)段進(jìn)行電碼化主要有兩種方案。

第一種是采用站內(nèi)一體化軌道電路。這種軌道電路在我國(guó)高鐵大面積使用，技術(shù)比較成熟?，F(xiàn)行的《高速鐵路設(shè)計(jì)規(guī)范》和《高速鐵路信號(hào)工程施工技術(shù)規(guī)程》都對(duì)使用和施工工藝方法有詳細(xì)的描述，但此類設(shè)備僅限于有列控中心通信編碼條件的車站。

第二種是站內(nèi)電碼化。正線及股道電碼化在我國(guó)已廣泛使用，而進(jìn)路電碼化需要考慮室外傳輸電路如道岔跳線的特殊安裝、室內(nèi)控制電路如漏串碼或誤動(dòng)等問題，這些問題已具備成熟的處理方案，具體可以參見文獻(xiàn)[1]。

對(duì)高壓脈沖信號(hào)干擾的防護(hù)，即可以采用移頻脈沖軌道電路，也可以按上面描述的方法進(jìn)行區(qū)段電碼化。

4 結(jié)論

動(dòng)車組在車站無碼區(qū)段運(yùn)行時(shí)，由于電務(wù)車載設(shè)備與地面設(shè)備的適配性問題，地面干擾信號(hào)可能觸發(fā)動(dòng)車組制動(dòng)。建議采用25Hz軌道電路疊加電碼化、站內(nèi)一體化軌道電路、移頻脈沖軌道電路等方式對(duì)車站動(dòng)車組進(jìn)路上的無碼區(qū)段進(jìn)行電碼化改造。這種相對(duì)簡(jiǎn)單的地面系統(tǒng)改進(jìn)方案，能夠減少電務(wù)車地適配對(duì)運(yùn)輸造成的影響。

參考文獻(xiàn)

[1]張小群，安海君，李建清，等.車站電碼化技術(shù)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1998.

（收稿日期：2016-09-12）

The paper discusses the research and implementation of the train operation information aggregation solution for TDCS/CTC system of China Railway Corporation dispatching command center. According to the features of large data and real-time high frequency in TDCS/CTC system, it puts forward the layered system information aggregation solution, presents the system software design and implementation based on system hardware conditions, and introduces the successful application of the solution in the center.

information collection; TDCS/CTC system; centralized access

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.06.002

2015-11-13）