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(yùn)量近4億噸，是我國西煤東運(yùn)的第二大通道。朔黃鐵路公司針對朔黃鐵路的運(yùn)輸特點(diǎn)，進(jìn)行朔黃鐵路綜合運(yùn)輸信息系統(tǒng) （后文簡稱綜合運(yùn)輸系統(tǒng)）的建設(shè)，并于2011年01月18日開通投產(chǎn)。

綜合運(yùn)輸系統(tǒng)是運(yùn)輸生產(chǎn)管理與鐵路信號技術(shù)、計(jì)算機(jī)信息技術(shù)密切相關(guān)的系統(tǒng)工程，按照業(yè)務(wù)可將其劃分為：運(yùn)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(yùn)輸系統(tǒng)的子系統(tǒng)，雖然獨(dú)立設(shè)計(jì)和建設(shè)，但同時(shí)與其他3個(gè)子系統(tǒng)間存在著較為密切的運(yùn)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(guān)于印發(fā) 《列車調(diào)度指揮系統(tǒng) （TDCS）與運(yùn)輸調(diào)度管理系統(tǒng) （TDMS）信息交換規(guī)定》的通知），實(shí)現(xiàn)了與上游調(diào)度管理系統(tǒng)間的信息交互，與綜合運(yùn)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(shí)現(xiàn)TDCS／CTC與TDMS信息交換與共享。頻次高、數(shù)據(jù)量小、實(shí)時(shí)性要求高的數(shù)據(jù)，優(yōu)先采用MQ傳輸方式進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；數(shù)據(jù)量大或?qū)崟r(shí)性要求不高的數(shù)據(jù)，可以采用數(shù)據(jù)庫方式進(jìn)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(yīng)采用并發(fā)寫入方式，同時(shí)通過MQ方式發(fā)送保存成功的消息。

同時(shí)，協(xié)議中嚴(yán)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(chǔ)字典、列車運(yùn)行圖、車站上報(bào)、調(diào)度命令、施工實(shí)際、股道占用。TDMS向TDCS／CTC提供的數(shù)據(jù)包括：基本圖、開行計(jì)劃、甩掛計(jì)劃、施工計(jì)劃、調(diào)度命令、確報(bào)信息、數(shù)據(jù)字典、其他專業(yè)信息。就綜合運(yùn)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(yùn)輸業(yè)務(wù)方面。TD結(jié)合協(xié)議信息交換內(nèi)容，根據(jù)各路局的運(yùn)用實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)，很好地滿足了各鐵路局的業(yè)務(wù)需求。而朔黃鐵路作為企業(yè)鐵路的主干線，是一條高運(yùn)量、高密度的重載貨運(yùn)鐵路，存在企業(yè)自身的管理特點(diǎn)，其行車調(diào)度員與其他業(yè)務(wù)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(shè)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(shè)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(dú)立的小型機(jī)進(jìn)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(dú)立設(shè)置共享數(shù)據(jù)庫的投入成本占總比過高，無法構(gòu)建獨(dú)立的高性能共享數(shù)據(jù)庫。

3．技術(shù)結(jié)構(gòu)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(wù)的信息系統(tǒng)均與TDMS系統(tǒng)進(jìn)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(jìn)行轉(zhuǎn)接。相關(guān)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖1。

圖1 TD結(jié)合接口系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

而在綜合運(yùn)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(wù)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(yùn)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(wù)需求的變化可能會(huì)帶來多個(gè)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(yùn)輸系統(tǒng)，需在其基礎(chǔ)上增加新的技術(shù)手段擴(kuò)展相關(guān)接口方式和接口協(xié)議。

2 面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu) （SOA）技術(shù)

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu) （Service－Oriented Architecture，SOA）是一個(gè)組件模型，它將應(yīng)用程序的不同功能單元稱為服務(wù)，通過這些服務(wù)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(jìn)行定義，獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)服務(wù)的硬件平臺(tái)、操作系統(tǒng)和編程語言。這使得構(gòu)建在其中的服務(wù)可以以一種統(tǒng)一和通用的方式進(jìn)行交互。SOA模型一般采用WebService技術(shù)實(shí)現(xiàn)。

朔黃鐵路綜合運(yùn)輸信息系統(tǒng)劃分為4個(gè)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(yīng)用產(chǎn)品（運(yùn)輸管理系統(tǒng)、調(diào)度集中系統(tǒng)、計(jì)劃系統(tǒng)、施工系統(tǒng)、機(jī)調(diào)系統(tǒng)、機(jī)務(wù)管理系統(tǒng)、車站綜合管理、統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)等），不同種類的操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件，系統(tǒng)軟件和應(yīng)用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)相互交織。憑借SOA松耦合的特性，朔黃鐵路綜合運(yùn)輸信息系統(tǒng)建立了信息共享平臺(tái)，使得各子系統(tǒng)和應(yīng)用產(chǎn)品可以按照模塊化的方式來添加新服務(wù)或更新現(xiàn)有服務(wù)，在快速解決新業(yè)務(wù)需求的同時(shí)，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(yùn)輸系統(tǒng)的子系統(tǒng)，也應(yīng)該基于信息共享平臺(tái)以SOA技術(shù)實(shí)現(xiàn)相關(guān)的數(shù)據(jù)共享服務(wù)，并根據(jù)實(shí)際的業(yè)務(wù)需要調(diào)用相對應(yīng)的SOA服務(wù)。

3 朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)信息共享接口的實(shí)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(shù)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(yùn)輸信息系統(tǒng)的規(guī)范下實(shí)現(xiàn)接口的松耦合和高擴(kuò)展性。對應(yīng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖2，具體的實(shí)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(gòu)圖

1．較多廠家的設(shè)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(yùn)行。

2．調(diào)度集中系統(tǒng)結(jié)合其他系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求，梳理對外提供的數(shù)據(jù)項(xiàng)內(nèi)容，采用WebService實(shí)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(tái)的設(shè)計(jì)，將TD結(jié)合共享數(shù)據(jù)庫部署于信息共享平臺(tái)內(nèi)，以不同數(shù)據(jù)庫實(shí)例的方式共享數(shù)據(jù)庫硬件設(shè)備。同時(shí)，調(diào)度集中系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)CTC Webservice，也部署于信息共享平臺(tái)。

對于訪問TD共享數(shù)據(jù)庫的子系統(tǒng)和軟件模塊需進(jìn)行梳理，分析其業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)對共享數(shù)據(jù)庫的依賴關(guān)系和數(shù)據(jù)吞吐規(guī)模：隔離對共享數(shù)據(jù)庫高實(shí)時(shí)性要求的主要業(yè)務(wù)，對其接口逐步升級為CTC Webservice接口調(diào)用；對于無實(shí)時(shí)性要求、數(shù)據(jù)吞吐較低的業(yè)務(wù)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(tái)的設(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)樣例

按照朔黃鐵路信息共享平臺(tái)的設(shè)計(jì)規(guī)范，朔黃調(diào)度集中系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了大量的WebService接口，以調(diào)度集中系統(tǒng)提供的列車實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)為例，相應(yīng)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(gè)列車詳細(xì)信息的WebService接口定義

表3 獲取列車詳細(xì)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(shí)間、結(jié)束時(shí)間、調(diào)度臺(tái)提供所有列車的車次集；表2定義獲取列車詳細(xì)信息的接口getTrainInfo，可根據(jù)列車唯一索引獲取列車詳細(xì)信息；表3則定義了根據(jù)開始時(shí)間、結(jié)束時(shí)間、調(diào)度臺(tái)獲取所有列車詳細(xì)信息的接口getAllTrains。

WebService客戶端需要獲取數(shù)據(jù)時(shí)，可根據(jù)getTrainIndex接口輸入時(shí)間范圍和調(diào)度臺(tái)，獲取列車車次列表，并根據(jù)其反饋的列車唯一索引，進(jìn)一步調(diào)用getTrainInfo接口獲取詳細(xì)的列車信息。也可以通過getAllTrains接口，根據(jù)輸入時(shí)間范圍和調(diào)度臺(tái)直接獲取全部列車的詳細(xì)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(dòng)。正是因?yàn)镾OA和WebService技術(shù)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(guān)工作，為朔黃鐵路的重載運(yùn)輸提供了有效保障。

［1］ 原鐵道部鐵信息［2010］158號 ．關(guān)于印發(fā)《列車調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）與運(yùn)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(wù)架構(gòu)的最佳實(shí)戰(zhàn)［M］．北京：清華大學(xué)出版社．