CIPS環(huán)境下的綜合回放

崔 磊

（北京全路通信信號(hào)研究設(shè)計(jì)院，北京 100073）

CIPS系統(tǒng)是針對(duì)中國(guó)鐵路大型編組研發(fā)的新一代編組站綜合集成自動(dòng)化系統(tǒng)，具有決策自動(dòng)化、指揮數(shù)字化和執(zhí)行自動(dòng)化的特點(diǎn)，其核心是信息的高度集成。大型編組站作業(yè)流程復(fù)雜，各環(huán)節(jié)銜接緊密，不同信息間存在大量的相互作用關(guān)系。如何通過(guò)回放系統(tǒng)完整地再現(xiàn)編組站作業(yè)的全過(guò)程，是CIPS綜合回放系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容。

1 系統(tǒng)構(gòu)成及實(shí)現(xiàn)

CIPS綜合回放系統(tǒng)由回放服務(wù)器和CIPS客戶(hù)端構(gòu)成，如圖1所示。回放服務(wù)程序與數(shù)據(jù)庫(kù)安裝在回放服務(wù)器中，負(fù)責(zé)采集和存儲(chǔ)回放數(shù)據(jù)。CIPS客戶(hù)端通過(guò)以太網(wǎng)接入CIPS專(zhuān)用業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)中，與回放系統(tǒng)相關(guān)的客戶(hù)端軟件包括應(yīng)用軟件和回放管理軟件（回放控制臺(tái)）。回放控制臺(tái)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)從數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取回放數(shù)據(jù)，并控制相應(yīng)的應(yīng)用軟件展現(xiàn)回放內(nèi)容。

1.1 回放內(nèi)容

為綜合反映編組站在到、解、集、編、發(fā)各作業(yè)環(huán)節(jié)的相互關(guān)系，CIPS回放系統(tǒng)在列車(chē)、調(diào)車(chē)、信息及實(shí)際作業(yè)過(guò)程等方面同步采集回放數(shù)據(jù)，完整回放編組站的行車(chē)組織過(guò)程、計(jì)劃調(diào)度過(guò)程、方案決策過(guò)程和實(shí)際作業(yè)過(guò)程。目前CIPS回放系統(tǒng)記錄并提供回放功能的數(shù)據(jù)內(nèi)容如表1所示。

表1 CIPS回放系統(tǒng)包含的內(nèi)容

1.2 軟硬件環(huán)境

CIPS綜合回放系統(tǒng)需在編組站CIPS系統(tǒng)大環(huán)境下運(yùn)行，由回放服務(wù)器和回放客戶(hù)端組成。回放服務(wù)器使用單臺(tái)PC服務(wù)器實(shí)現(xiàn)，根據(jù)回放內(nèi)容對(duì)CPU處理能力及存儲(chǔ)空間有一定要求，回放客戶(hù)端可在任一CIPS客戶(hù)端完成。

CIPS回放服務(wù)器程序及客戶(hù)端程序需在Dot Net Framework 2.0環(huán)境下運(yùn)行，本例中使用Windows Server 2003作為操作系統(tǒng)（客戶(hù)端使用Windows XP）。數(shù)據(jù)庫(kù)選用SQL Server 2005，在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及檢索方面可以達(dá)到使用要求。

1.3 設(shè)計(jì)原則與技術(shù)條件

（1）回放服務(wù)

CIPS回放服務(wù)工作流程如圖2所示。

CIPS回放服務(wù)要保證完整記錄各時(shí)段表1所列的全部?jī)?nèi)容。為保證回放內(nèi)容與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的一致性，回放服務(wù)器采取與客戶(hù)端相同的方法獲取數(shù)據(jù)。在CIPS系統(tǒng)中，表1中所列內(nèi)容的數(shù)據(jù)來(lái)源全部為多播數(shù)據(jù)，CIPS回放服務(wù)在網(wǎng)絡(luò)中截取并保存這部分?jǐn)?shù)據(jù)，保證用戶(hù)看到的內(nèi)容與回放數(shù)據(jù)庫(kù)中保存內(nèi)容同源，從而回放時(shí)能夠反映當(dāng)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)的真實(shí)場(chǎng)景。

CIPS回放服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)采用完整數(shù)據(jù)+變化增量的保存方式，在保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的基礎(chǔ)上最大程度減少保存量；同時(shí)完整數(shù)據(jù)與增量數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與保存方式完全相同，方便數(shù)據(jù)的檢索。對(duì)表1中描述的不同種類(lèi)的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)保存/數(shù)據(jù)還原方式完全相同，也在一定程度上減化了程序處理邏輯。

CIPS回放服務(wù)對(duì)不同內(nèi)容的數(shù)據(jù)分別截取，將數(shù)據(jù)包副本冠以統(tǒng)一的時(shí)標(biāo)，通過(guò)消息隊(duì)列將此內(nèi)容傳遞到存盤(pán)線(xiàn)程。存盤(pán)線(xiàn)程提取與前一包數(shù)據(jù)的變化內(nèi)容，進(jìn)行保存，并每隔1 h保存一次完整數(shù)據(jù)。

CIPS回放服務(wù)保存回放數(shù)據(jù)的期限可在系統(tǒng)中設(shè)定，清理過(guò)期數(shù)據(jù)的工作在數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)過(guò)程中自動(dòng)完成。需長(zhǎng)期保存的回放數(shù)據(jù)可通過(guò)客戶(hù)端下載后保存為文件，并隨時(shí)裝載調(diào)閱。

（2）回放客戶(hù)端

CIPS回放客戶(hù)端由CIPS回放控制臺(tái)和相關(guān)用戶(hù)應(yīng)用平臺(tái)組成。CIPS回放控制臺(tái)是對(duì)需要回放的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的工具，具有下載回放數(shù)據(jù)、保存/讀取回放文件、定位回放時(shí)刻、調(diào)整回放速度等功能，與相應(yīng)的CIPS用戶(hù)操作平臺(tái)配合使用，可實(shí)現(xiàn)回放場(chǎng)景的再現(xiàn)。如圖3所示。

數(shù)據(jù)下載功能允許用戶(hù)通過(guò)Web Service從數(shù)據(jù)庫(kù)下載數(shù)據(jù)，用戶(hù)可以選擇下載時(shí)段及下載內(nèi)容，如圖4所示。

數(shù)據(jù)保存/讀取功能允許用戶(hù)對(duì)重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，并可隨時(shí)調(diào)閱。

CIPS回放控制臺(tái)允許用戶(hù)隨時(shí)對(duì)回放速度進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整范圍從1/2倍速到100倍速。

回放展現(xiàn)平臺(tái)使用在CIPS操作界面，每個(gè)對(duì)應(yīng)的客戶(hù)端界面軟件均受控于回放控制臺(tái)，其工作狀態(tài)可在正常工作/回放間進(jìn)行切換。

2 綜合回放功能的應(yīng)用

CIPS系統(tǒng)開(kāi)通以來(lái)，隨著車(chē)務(wù)、電務(wù)、車(chē)輛等部門(mén)使用的深入，逐漸摸索出一整套利用CIPS綜合回放系統(tǒng)完善健全運(yùn)營(yíng)體系的方法，在編組站日常作業(yè)中發(fā)揮著重要的作用。

2.1 作業(yè)過(guò)程回顧

CIPS回放體系幾乎覆蓋了編組站日常作業(yè)的全部環(huán)節(jié)，通過(guò)對(duì)一個(gè)班、一天或一段時(shí)間內(nèi)作業(yè)過(guò)程的全盤(pán)回顧，便于車(chē)站對(duì)之前的工作進(jìn)行總結(jié)，從而調(diào)整運(yùn)營(yíng)組織模式，提高作業(yè)效率。在武漢北站，車(chē)站每天的交班會(huì)是通過(guò)回放系統(tǒng)完成的，車(chē)站作業(yè)人員和業(yè)務(wù)領(lǐng)導(dǎo)通過(guò)對(duì)上一班作業(yè)過(guò)程的分析，可以更加準(zhǔn)確地制定下一階段的運(yùn)輸方案，取得了非常好的效果。

2.2 數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)

CIPS回放系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄編組站作業(yè)過(guò)程的每一瞬間，為車(chē)站的運(yùn)營(yíng)統(tǒng)計(jì)分析提供準(zhǔn)確的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)回放數(shù)據(jù)的發(fā)掘整理，可以產(chǎn)生一系列與作業(yè)過(guò)程有關(guān)的統(tǒng)計(jì)分析類(lèi)報(bào)表，方便車(chē)站決策指揮。

2.3 事故分析

傳統(tǒng)事故分析通常只有通過(guò)電務(wù)部門(mén)掌握的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)站場(chǎng)表示進(jìn)行回放，回放內(nèi)容僅包括道岔、區(qū)段、信號(hào)等電務(wù)設(shè)備的動(dòng)作情況，信息不夠全面，只能做到一邊猜測(cè)作業(yè)過(guò)程一邊分析原因。CIPS綜合回放系統(tǒng)涵蓋內(nèi)容豐富，可以做到作業(yè)過(guò)程全方位的回放，能清晰地指出事故發(fā)生時(shí)的作業(yè)內(nèi)容，包括事故發(fā)生時(shí)的作業(yè)性質(zhì)、作業(yè)意圖、控制指令、作業(yè)機(jī)車(chē)和攜帶車(chē)輛情況等，方便對(duì)事故原因進(jìn)行定位。另一方面，作業(yè)過(guò)程的回放，同樣方便編組站各生產(chǎn)部門(mén)追蹤作業(yè)錯(cuò)誤的環(huán)節(jié)和原因，監(jiān)督各工作崗位的工作質(zhì)量，從而加強(qiáng)管理。

2.4 現(xiàn)車(chē)安全

編組站生產(chǎn)作業(yè)過(guò)程中，現(xiàn)車(chē)安全至關(guān)重要，因此現(xiàn)車(chē)數(shù)據(jù)通常采取多種備份方式。在CIPS系統(tǒng)中采用4個(gè)途徑對(duì)現(xiàn)車(chē)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行備份，回放系統(tǒng)就是其中之一。CIPS綜合回放系統(tǒng)具有回放現(xiàn)車(chē)分布過(guò)程的功能，因此，當(dāng)系統(tǒng)中現(xiàn)車(chē)數(shù)據(jù)破壞或丟失的情況下，可以通過(guò)回放系統(tǒng)找回現(xiàn)車(chē)數(shù)據(jù)，并將其恢復(fù)到故障之前的任一時(shí)間點(diǎn)，進(jìn)一步保證了CIPS系統(tǒng)的現(xiàn)車(chē)安全。

3 結(jié)束語(yǔ)

CIPS綜合回放系統(tǒng)秉承CIPS系統(tǒng)一貫的設(shè)計(jì)理念，從用戶(hù)角度出發(fā)，以方便用戶(hù)使用為宗旨，打破傳統(tǒng)編組站信息管理系統(tǒng)的約束，通過(guò)信息的高度集成，完成了對(duì)編組站各生產(chǎn)作業(yè)環(huán)節(jié)的實(shí)時(shí)監(jiān)督與記錄。在全路范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)了集車(chē)務(wù)信息、電務(wù)信息于一體的公用回放平臺(tái)；率先形成了通過(guò)回放系統(tǒng)開(kāi)業(yè)務(wù)交班會(huì)的新的生產(chǎn)管理模式；率先嘗試使用回放記錄進(jìn)一步保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)安全。隨著CIPS系統(tǒng)的發(fā)展，將會(huì)有更多的業(yè)務(wù)信息被集成到系統(tǒng)中來(lái)，對(duì)回放系統(tǒng)的綜合性、集成性的要求也會(huì)越來(lái)越多，因此，綜合回放系統(tǒng)在今后的發(fā)展中要注重于擴(kuò)展性方面研究，同時(shí)更大的數(shù)據(jù)量也對(duì)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理策略及內(nèi)存使用策略提出了新的設(shè)計(jì)要求。