一起大西高鐵CTC系統通信前置機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日通車后進一步拓展了快速客運網覆蓋面，形成山西、陜西通往全國各地高效便捷的快速客運網，大大縮短城市間的時空距離，滿足了日趨增長的旅客運輸需求，對促進地方區域經濟可持續發展產生了重要作用。下面針對大西高鐵調度指揮系統CTC在運用中的一些情況進行分析。

1 故障概況

2015年6月25日9：53：57大西高鐵調度二臺、三臺CTC系統同時調監信息黑屏，運行圖不能自動報點，由于當時CTC系統處于自律模式下的中心控制方式，調度員需及時掌握列車在線上的運行情況，此問題的發生已經危及行車安全。TDCS／CTC中心接到故障通知后迅速查找問題原因，發現大西高鐵CTC中心通信前置服務器雙機程序異常退出，值班人員立刻對該程序重新啟動，于9：57：58程序啟動完畢，CTC系統恢復正常。

2 原因分析

2．1 直接原因

大西高鐵CTC系統通信服務器雙機程序異常退出，是造成CTC系統調監黑屏和列車運行點不能自動上報的直接原因。該程序的異常退出中斷了車站系統與中心系統的正常通信，使得信息不能正常傳送。首先對CTC系統無線車次信息處理機制進行說明，見圖1。

乘務員在機車車載通信設備CIR輸入車次號后，CIR設備通過GSM－R網絡獲得本機IP地址信息及當前服務小區的GRIS的IP地址信息，并對機車數據采集編碼器發送的信息進行實時分析，數據內容符合 《GSM－R數字移動通信應用技術條件》中規定的發送條件后，開始發送無線車次號信息；這些無線車次信息通過長距離干線傳輸和GSM－R通用分組無線網絡，最終傳送到GRIS服務器；GRIS服務器將接收到的無線車次信息透明轉發到CTC系統的GSM－R服務器；GSM－R服務器首先對收到的無線車次信息進行校驗，確認接收到的無線車次信息數據是否完整，如果校驗不通過，則認為當前與GRIS通信不正常，斷開連接重連；如果校驗通過，則將無線車次信息透明轉發給通信前置服務器；通信前置服務器程序負責對無線車次信息按照協議規則進行處理、解析，提取車次號、公里標、運行速度等信息存儲在內存中，用以響應調度臺的無線機車號查詢和進路預告中的機車號匹配，同時根據公里標配置向該無線車次信息覆蓋的車站自律機轉發。

圖1 CTC系統與G網系統工作關系圖

對故障當日通信前置服務器記錄的日志進行分析，故障當時通信前置服務器B機為主機，9：53：56GSM－R服務器接收到GRIS服務器發來的一條無線車次信息，按照相關協議標準，該條16進制信息內容中所包含的車次號錯誤，出現了車次號為 “000000”的現象。按照CTC系統處理機制設定，通信前置機處理程序反復對該條錯誤信息進行解析處理，程序陷入了死循環，導致雙機程序異常退出。對GRIS服務器轉發的無線車次信息解析出來的內容也驗證了這一點，9：53：56由GRIS發送給CTC系統的無線車次信息中車次號亂碼，其他信息正確。故障期間共發送了8次錯誤無線車次信息 （6次車次號錯誤，2次經緯度錯誤），9：56：15后無線車次信息恢復正常。

2．2 間接原因

當前CTC系統的通信前置機程序 （版本號：V1．2．9）防護能力不足，在程序不能正常處理數據后自動退出是造成本次故障的間接原因。通過試驗室仿真環境對故障當時的GRIS數據復現測試，V1．2．9版本程序復現了現場故障情形，確實是由于程序存在BUG而導致防護能力變差，在對異常數據處理時會陷入死循環，最終導致程序異常退出。

3 采取措施

1．完善通信前置機處理程序，升級程序到V1．3．2版本。新版本程序會對接收到的無線車次信息正確性進行校驗，判斷相關信息是否符合通信規則，確保關鍵字段 （如車次號）不能為空，如果校驗通過則進行處理，不通過則視為異常數據，程序不對其進行數據處理，防止由于對異常數據循環處理導致程序陷入死循環的情況再次發生。

2．在通信前置服務器上增加看門狗程序，并與通信前置機程序建立UDP鏈接，定期向前置機程序發起輪詢，通信前置機程序收到輪詢后，回復輪詢響應消息給看門狗程序，看門狗程序如果一定周期內收不到輪詢響應，則認為前置機程序工作不正常，就會自動重啟通信前置機程序，通過這種手段來及時發現程序跑死或者異常退出的問題，并能夠自動恢復程序正常工作，防止程序異常退出的問題再次發生。

3．通信部門加強傳輸通道誤碼和無線車次號信息傳遞監測力度，發現解析數據異常時及時組織車載通信部門對數據進行下載、分析，同時組織對GSM－R無線性能、傳輸通道測試，逐點排查異常原因，避免異常數據對CTC系統的沖擊。

4 結束語

自該起故障發生后，電務處組織相關技術人員對全局連續15日內發送的無線車次信息數據進行了跟蹤分析，未再發現異常數據上報情況，CTC程序也未再有異常退出的現象。今后應繼續關注大西高鐵CTC系統和GSM－R通信網絡的運行狀態，對發生的故障由信號、通信部門聯合組織進行分析，確保CTC系統穩定運行。

［1］ 中華人民共和國鐵道部科技司、運輸局．科技運［2007］98號．GSM－R數字移動通信應用技術條件第二分冊：列車無線車次號校核信息傳送系統 ［S］．2007．

［2］ 中華人民共和國鐵道部運輸局．鐵運［2012］288號．鐵道部關于印發《GSM－R數字移動通信應用技術條件第九分冊：數據傳輸應用接口及設備》的通知［S］．2012．

［3］ 中華人民共和國鐵道部運輸局．運基信號［2007］696號調度集中系統（CTC）數據通信規程 ［S］．2007．