上海局編組站綜合自動化CIPS與SAM系統(tǒng)應(yīng)用對比

趙 光 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司科技和信息化部

編組站綜合自動化系統(tǒng)是利用計算機將鐵路編組站各相關(guān)管理系統(tǒng)、各控制系統(tǒng)集成與整合，在編組站范圍內(nèi)實現(xiàn)計算機化管理和作業(yè)過程的自動控制。當(dāng)前我國的編組站綜合自動化系統(tǒng)主要有綜合集成自動化（Computer Inte?grated Process System，簡稱CIPS 系統(tǒng)）和編組站綜合自動化系統(tǒng)（Synthetic Automation of Marshalling yard，簡稱SAM 系統(tǒng)），分別由通號公司和鐵科院研發(fā)。

上海局的編組站綜合自動化改造于2016 在徐州北開通CIPS，隨后又于2017 年在合肥東開通SAM 系統(tǒng)，兩站先期開通的都是管理系統(tǒng)和集中人工控制系統(tǒng)功能。這兩種模式的系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)計理念、實現(xiàn)方式各不相同，在其他編組站的綜合自動化改造逐步推進(jìn)的過程中，有必要對兩種模式做個對比，明確各自的優(yōu)勢及存在的問題，提升現(xiàn)場用戶使用水平。

1 系統(tǒng)功能與目標(biāo)

編組站綜合自動化系統(tǒng)主要由管理系統(tǒng)和信號集中控制系統(tǒng)兩部分組成，系統(tǒng)通過管控的集成、人員和設(shè)備的集中、信息的共享，實現(xiàn)運輸生產(chǎn)指揮的自動化。信號集中控制系統(tǒng)不參與既有計算機連鎖系統(tǒng)、駝峰自動控制系統(tǒng)的信號聯(lián)鎖邏輯運算，但直接與相關(guān)的控制系統(tǒng)交互控制命令與信息?？偣居?018年發(fā)布了《編組站綜合自動化系統(tǒng)需求暫行規(guī)范》，規(guī)定了編組站綜合自動化系統(tǒng)的需求，包括系統(tǒng)構(gòu)成、功能和接口等。CIPS 和SAM 均以此為指導(dǎo)原則，但實現(xiàn)方式各不相同。

1.1 設(shè)計理念

CIPS系統(tǒng)和SAM系統(tǒng)兩者設(shè)計的初始出發(fā)點不同，CIPS系統(tǒng)以自動控制技術(shù)為核心，目的是安全高效地執(zhí)行現(xiàn)場作業(yè)，通過縮減單項作業(yè)時間來提高整體效率。SAM 系統(tǒng)則以管理系統(tǒng)為核心，目標(biāo)是高效管理信息，使運輸人員更快捷準(zhǔn)確地掌握現(xiàn)場情況，提升運輸組織水平。CIPS 通過管控一體，以控制系統(tǒng)為核心，通過信息的外延，實現(xiàn)綜合自動化，強調(diào)計劃的具體化和可執(zhí)行性，側(cè)重于自動化。SAM 則通過管控結(jié)合強調(diào)信息共享以及局站間的融合。兩者都是管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的高度集成。

1.2 系統(tǒng)架構(gòu)

上海局徐州北站CIPS管理系統(tǒng)采用多臺服務(wù)器，多個群集方式，分別安裝WindowsServer2008 或2003 操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)庫采用SqlServer 數(shù)據(jù)庫。合肥東站SAM 系統(tǒng)采取獨立的管理系統(tǒng)網(wǎng)和集中控制網(wǎng)，兩者各自采用不同的物理路徑與環(huán)路，SAM 管理系統(tǒng)采用IBM 小型機作為后臺數(shù)據(jù)處理核心設(shè)備，安裝AIX 操作系統(tǒng)，雙機CLUSTER 模式，數(shù)據(jù)庫采用OR?ACLE 11G。

徐州北站CIPS管理系統(tǒng)采用的這種處理方式，在編組站數(shù)據(jù)量較大時，如果處理不好程序及數(shù)據(jù)庫SqlServer 的優(yōu)化，可能會發(fā)生終端響應(yīng)慢的現(xiàn)象。合肥東SAM 管理系統(tǒng)的后臺小型機處理速度要明顯強于服務(wù)器模式，且ORACLE 采取RAC方式，現(xiàn)場用戶使用SAM系統(tǒng)終端可能感覺快一些。

1.3 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

徐州北CIPS 系統(tǒng)采用172.X.X.X 網(wǎng)段，獨自成網(wǎng)。合肥東SAM 管理系統(tǒng)和控制系統(tǒng)分別單獨雙環(huán)方式組網(wǎng)，管理系統(tǒng)仍采用路局統(tǒng)一規(guī)劃的10.X.X.X 地址，現(xiàn)場使用的PC 終端與路局綜合計算機網(wǎng)直接聯(lián)通。兩者的管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)均通過隔離設(shè)備相連。

CIPS 對外以接口服務(wù)器的方式與外界交換信息，符合其以控制為核心的設(shè)計理念。SAM 管理系統(tǒng)與路局直接互聯(lián)，方便信息交互。

1.4 控制系統(tǒng)間信息交換

編組站綜合自動化的集控系統(tǒng)涉及編組站集中控制、計算機聯(lián)鎖、駝峰自動化控制、編尾停車器控制、調(diào)機自動化、微機監(jiān)測系統(tǒng)。各控制系統(tǒng)間交換的數(shù)據(jù)主要有：站場基礎(chǔ)信息、現(xiàn)在車、作業(yè)計劃及其執(zhí)行情況、股道封鎖數(shù)據(jù)等。

控制系統(tǒng)與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口，CIPS 與SAM 均采用雙機方式通過串口與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)在調(diào)度樓的操作表示機接口，接口方式見圖1。

圖1 接口方式

SAM 系統(tǒng)列車信息來源于TDCS，CIPS 系統(tǒng)則設(shè)計有協(xié)議層，通過與駝峰、停車器等系統(tǒng)的協(xié)議，利用串口或MQ 等進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

比較兩者的集控系統(tǒng)，其中CIPS 集控以集控程序為核心，在應(yīng)用層利用聯(lián)鎖集控程序、駝峰集控程序、停車器集控程序通過串口或MQ或TCP連接的方式與相關(guān)控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊。SAM 系統(tǒng)則以進(jìn)路控制系統(tǒng)為依托，采用兩臺高可靠工業(yè)專用服務(wù)器，通過冗余雙環(huán)網(wǎng)與計算機聯(lián)鎖、調(diào)機綜合監(jiān)控等實現(xiàn)控制信息及表示信息的可靠傳輸。

1.5 病毒防范

病毒防范最重要的是管理系統(tǒng)。徐州北CIPS 管理系統(tǒng)現(xiàn)場終端采用瘦客戶機方式，系統(tǒng)引導(dǎo)后，瘦客戶機從后臺讀取數(shù)據(jù)、裝載程序，管理系統(tǒng)后臺設(shè)有防病毒服務(wù)器，防病毒服務(wù)器安裝賽門鐵克（Symantec）防病毒軟件，系統(tǒng)連通至北京通號公司進(jìn)行補丁及病毒庫升級。合肥東SAM 管理系統(tǒng)終端用戶采用路局統(tǒng)一安裝的防病毒軟件，防病毒庫的升級由終端自動從路局下載，統(tǒng)一管理，方便簡單。

由式(5)、式(6)和表1中計算的子彈質(zhì)點在坐標(biāo)軸中的位置和子彈的分速度,帶入彈道方程(7),解微分方程可得各枚子彈彈道。

從實際使用以及路局檢查來看，徐州北CIPS防病毒服務(wù)器的補丁升級及端口封閉等并不及時，當(dāng)然可以對通號公司進(jìn)一步提出要求。

1.6 對外數(shù)據(jù)交換

把編組站管理系統(tǒng)涉及到與外部較多的信息交換。由于CIPS 自己獨立成網(wǎng)，決定了CIPS 的對外接口復(fù)雜度要高于SAM 系統(tǒng)。兩者均涉及到與路局的預(yù)確報、清算運統(tǒng)一、路局集成平臺、運統(tǒng)八、日班計劃、路局調(diào)度TDMS 系統(tǒng)等數(shù)據(jù)交換，還與車站的貨檢系統(tǒng)、軌道衡、超偏載、貨管系統(tǒng)、運輸效益分析、車號識別等信息交換，接口較多。

合肥東SAM 管理系統(tǒng)由于與路局綜合計算機網(wǎng)直接相連，且系統(tǒng)以原SMIS2.0 為藍(lán)本，接口相對成熟，在相應(yīng)的接口服務(wù)器運行對應(yīng)的程序即可。徐州北CIPS 管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換在實施時進(jìn)行了全新對接，接口采用的方式主要是利用了原車站的小型機，在該機器上安裝中間庫，CIPS 管理系統(tǒng)利用對該中間庫的寫入或讀取數(shù)據(jù)進(jìn)行對外交互。

1.7 調(diào)機系統(tǒng)

CIPS 系統(tǒng)和SAM 系統(tǒng)配套的調(diào)機運用系統(tǒng)使用效果均較好，均實現(xiàn)了駝峰調(diào)機的推峰遙控和調(diào)車安全防護(hù)，SAM系統(tǒng)采用GSM-R 技術(shù)實現(xiàn)，在地面安裝有相應(yīng)的應(yīng)答器，輔助調(diào)車機進(jìn)行定位。CIPS 系統(tǒng)采用GPS定位，站場無需安裝傳感裝置，同時實現(xiàn)了與平調(diào)燈顯系統(tǒng)通過車載通信接口的結(jié)合。兩者都深受現(xiàn)場用戶喜愛。

1.8 勾傳系統(tǒng)

調(diào)車勾計劃傳輸系統(tǒng)是編組站綜合自動化系統(tǒng)的重要組成部分，調(diào)車勾計劃作業(yè)單是現(xiàn)場工作人員提勾與拉風(fēng)作業(yè)的重要依據(jù)。SAM 和CIPS 兩者采取的實現(xiàn)方式不同，合肥東SAM 系統(tǒng)沿襲了原SMIS2.0 系統(tǒng)的勾傳方式，即通過外接的勾傳控制器，利用網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)調(diào)車作業(yè)單的傳輸，現(xiàn)場具備重打功能。CIPS 則采取的是利用網(wǎng)絡(luò)打印機和打印服務(wù)的實現(xiàn)方式，相比較而言，CIPS勾計劃傳輸容易實現(xiàn)，而SAM勾計劃傳輸則更靈活，對打印機要求較低，但加了控制器，增加了成本。

1.9 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)

編組站相關(guān)數(shù)據(jù)變動頻繁的是管理系統(tǒng)，主要有車種、站名、方向等信息。SAM 系統(tǒng)承襲SMIS2.0系統(tǒng)的方式，相關(guān)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)通過數(shù)據(jù)字典維護(hù)界面進(jìn)行，簡單方便，特別是對于新出現(xiàn)的站名、車種以及方向定義的修改等，修改立即生效。CIPS系統(tǒng)也有相關(guān)的維護(hù)界面，但相對于SAM系統(tǒng)，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的維護(hù)相對較繁瑣，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)維護(hù)完畢，需要重新啟動CIPS服務(wù)器端和客戶端程序方能起作用。

1.10 其他方面

根據(jù)上海局實際，鑒于上海局車站原十八點統(tǒng)計軟件使用的是華方公司的統(tǒng)計軟件版本，且經(jīng)過多年的現(xiàn)場磨合，這次兩站綜合自動化改造過程中，均未采用其系統(tǒng)自身提供的統(tǒng)計軟件，車站十八點統(tǒng)計采用讀取CIPS接口的中間庫作為數(shù)據(jù)源，SAM 系統(tǒng)沿襲原SMIS2.0的方式，統(tǒng)計軟件直接讀取管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)源。

從實際情況來看，兩者提供的車站統(tǒng)計軟件功能距目前在用的華方統(tǒng)計均有一定距離，與總公司剛頒布的《編組站綜合自動化系統(tǒng)需求暫行規(guī)范》也有差距，相關(guān)的統(tǒng)計功能使用還需要磨合。

徐州北CIPS 和合肥東SAM 系統(tǒng)均提供網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，監(jiān)控主機的網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)、交換機的端口、系統(tǒng)資源的使用等、提供設(shè)備的異常報警。

2 存在問題與對策

截止目前，無論是徐州北站CIPS 還是合肥東SAM 系統(tǒng)，集控調(diào)車進(jìn)路自動排列功能還都仍未開通，CIPS 還存在調(diào)度命令格式不能識別等問題與隱患，合肥東SAM 還存在與臨站TDCS（CTC）不兼容等。相關(guān)廠商正在組織進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)實施。

合肥東SAM 管理系統(tǒng)在開通使用的初期，故障頻發(fā)，筆者參與了2018 年年初該站SAM 管理系統(tǒng)的重構(gòu)論證與現(xiàn)場實施，該管理系統(tǒng)原設(shè)計以第三方管理軟件為平臺，利用圖形界面動態(tài)管理應(yīng)用系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫狀態(tài)，但該第三方軟件增加了可能的故障點，復(fù)雜了用戶的操作，合肥東SAM 管理系統(tǒng)已摒棄該第三方管理軟件。

從兩站這一段時間的運行使用來看，由于北京通號公司實施CIPS系統(tǒng)的編組站相對較多，技術(shù)能手散布在全路不同的編組站現(xiàn)場，不利于車站發(fā)生問題的快速響應(yīng)與通用問題的集中解決。徐州北就曾發(fā)生與路局的現(xiàn)車交換接口因程序bug 中斷約24 h，同時CIPS 管理系統(tǒng)維護(hù)界面的友好性不如SAM，車站管理系統(tǒng)程序使用的部分參數(shù)（如確報的記事欄等）直接寫到了應(yīng)用程序里，給維護(hù)帶來不便，與路局的數(shù)據(jù)交換程序有待優(yōu)化。

按照網(wǎng)絡(luò)安全等級保護(hù)及鐵路總公司有關(guān)規(guī)定，信息系統(tǒng)實施時，需堅持網(wǎng)絡(luò)安全防護(hù)措施與系統(tǒng)同步規(guī)劃、同步使用的原則，在系統(tǒng)建設(shè)的需求分析階段，開展等級保護(hù)工作。對于統(tǒng)一部署的系統(tǒng)，各級可分別作為等級保護(hù)對象，相同系統(tǒng)的安全保護(hù)等級原則上保持一致。對照相關(guān)規(guī)定，編組站綜合自動化系統(tǒng)宜定為三級，級別相對較高，但截止目前，CIPS 和SAM 均未有定級和備案，按照相關(guān)規(guī)定，定級、等級保護(hù)測評、公安備案等是必不可少的環(huán)節(jié)，且要求每年組織相關(guān)檢查，由于綜合自動化涉及面多，是維護(hù)單位還是使用單位組織，亦或路局專業(yè)處室或總公司組織，有待進(jìn)一步明確。

編組站綜合自動化系統(tǒng)實施涉及路局建設(shè)、車務(wù)、機務(wù)、電務(wù)、車輛、信息等多專業(yè)，還涉及相關(guān)的廠商與施工單位，各單位之間需相互配合，加強綜合協(xié)調(diào)。使用單位要發(fā)揮主體作用，工程實施前各子系統(tǒng)方案均需經(jīng)充分論證，嚴(yán)格把關(guān)，杜絕子系統(tǒng)的重構(gòu)，避免類似合肥東SAM 管理系統(tǒng)開通后的重部署操作。同時廠商還需要做好相關(guān)文檔資料的移交，不能以技術(shù)保密為由拒絕提供相關(guān)資料，給后期的系統(tǒng)運維帶來困難。

截止目前，路局電務(wù)部門已發(fā)布《編組站綜合自動化集控系統(tǒng)維護(hù)管理辦法》，適用于CIPS 和SAM 系統(tǒng)，但管理系統(tǒng)的相關(guān)使用管理辦法、綜合自動化系統(tǒng)使用后對行車和調(diào)車的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的改變要求等相關(guān)管理規(guī)定有待進(jìn)一步明確。

3 結(jié)束語

由于SAM 系統(tǒng)采用了搭積木的方式，管理系統(tǒng)沿襲了原SMIS2.0 系統(tǒng)的軟件架構(gòu)與操作方式，實施起來，現(xiàn)場相對更容易接受，培訓(xùn)工作量相對較小。但CIPS系統(tǒng)的一體化程度更高，兩者均通過計算機系統(tǒng)提高了編組站的解編能力和效率，提高了編組站勞動生產(chǎn)率。兩者都是編組站系統(tǒng)比較成功的應(yīng)用，且系統(tǒng)功能還在不斷完善中，相信隨著人工智能AI、云計算、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，相關(guān)的技術(shù)必然會逐步融入到編組站綜合自動化系統(tǒng)中，同時隨著貨運票據(jù)電子化的實施、路局調(diào)度系統(tǒng)的完善與功能延伸、指揮決策的上移與集中，編組站相關(guān)的指揮決策體系與現(xiàn)場作業(yè)系統(tǒng)必將發(fā)生較大的變化，同時控制系統(tǒng)也將朝智能化方向更進(jìn)一步。