調度集中系統數據的雙路冗余傳輸方案

陳 梵

隨著我國鐵路事業的發展，調度集中系統（CTC）已在全路大面積推廣使用，尤其在高速鐵路和客運專線上實現了全覆蓋，已經成為行車指揮不可缺少的重要技術裝備之一。“7.23”事故之后，調度集中系統安全要求進一步提高，越來越多地承擔著為列車調度員提供現場設備使用情況的重要使命。隨著列車占用丟失報警功能的投入使用，這一趨勢更加明顯。但由于CTC系統是以列車調度指揮系統 （TDCS）為基礎發展而來，在信息傳輸邏輯和網絡通信方面維持了TDCS系統的模式，因此，在實際使用過程中，存在一些諸如中心與車站表示不一致、部分信息由于通道不穩定發生丟失的情況，給列車調度員造成誤導。針對這些問題，本文研究了一種雙路冗余信息傳輸方案，從軟件和硬件二方面提高調度集中系統信息傳輸的可靠性。

1 現有調度集中系統數據傳輸情況

現有調度集中系統分為中心系統、車站子系統和網絡子系統三大部分。中心系統主要由數據庫服務器、應用服務器及調度臺終端等設備組成，通常部署于各路局調度所，中心系統組網形成中心局域網；車站子系統主要由車站自律機、車務終端及相關采集設備組成，通常部署于沿線各站 （或中繼站），獨立組網形成各車站局域網；中心系統網絡和車站系統網絡通過網絡子系統進行聯通，形成一張規模龐大的調度集中廣域網絡，從而構成了調度集中系統。

現有調度集中雖然為雙網結構，但由于2臺路由器在同一個局域網絡中，使用時，根據路由選擇原理，將選擇最短路徑進行數據傳輸。當該條最短路徑發生中斷時，再選擇次短路徑進行數據傳輸，此時必定發生通道切換，在業務量繁忙時很可能造成數據中斷或丟失。因此，此種雙網結構實為熱備方式。調度集中系統由于涉及站場表示實時顯示等數據量較大的領域，當發生通道切換時，將影響調度中心行車調度臺的相關信息顯示，從而給調度指揮帶來影響，給調度員帶來困擾。

針對上述問題，為提高調度集中系統運行的可靠性，考慮對網絡硬件結構及軟件進行適當調整，實現雙通道網絡對數據的冗余傳輸。具體是在2條物理通道上，各發送一組有效數據。當一路網絡設備故障或信息發生丟失時，另一路仍然可以正常傳遞數據到中心。只有當2路通道或設備同時發生故障時，才會發生信息的丟失，不會因其中一路通道發生故障而影響業務功能。由此可見，系統可靠性大有提高。

2 數據雙路冗余傳輸的實現方式

該方案與現有數據傳輸方式最大的區別在于：調度集中車站核心設備對外提供雙路數據傳輸服務。實現該功能需滿足2個必要條件：

1.車站子系統到中心系統間需存在2條獨立的路徑，為實現數據冗余傳輸創造硬件條件。

2.車站子系統中的核心設備 （自律機）需能夠向不同路徑中發出相同的數據內容，從而為實現數據冗余傳輸創造軟件條件。

2.1 數據雙路冗余傳輸的硬件結構變化

現有調度集中雖為雙網結構，但由于2臺路由器在同一局域網，只可能選擇一條最短路徑。為了實現2條對外路徑，需將2臺路由器分別各自接入一臺交換機，實現2臺路由器局域網的分離。而且不增加現有調度集中系統的網絡設備，僅需調整路由器的網口連接方式，即可實現路由器A和B分別位于不同的局域網。此時，調度集中雙網的2個不同局域網中，將分別有一條對外最短徑路，且互不影響。

同時其他設備 （如自律機和車務終端）仍舊維持現有的雙網連接，不影響這些設備的雙網結構，系統冗余度不會下降。

2.2 數據雙路冗余傳輸的軟件實現

在網絡雙路獨立的基礎上，調度集中各子系統均要開發雙路冗余傳輸軟件，實現同時在A、B網絡通路上并行傳輸2份冗余數據，將數據先傳遞到本網的通信前置服務器，再由雙網各自的通信前置服務器將本網內的數據發往應用服務器，由應用服務器針對2份數據采用隊列方式，先到先處理。如圖1所示。

在此結構下若發生通道故障時，如A通道發生故障，A網路由器通道發生了切換 （將重新進行路由計算，選擇最短路徑，此時發生中斷），但B網信息仍可通過另一條通道傳遞至中心。中心服務器此時無法收到A網信息，但可以收到B網信息，因而不會影響系統的使用。

可見采用該套數據雙路冗余傳輸的方式，只要有任何一路數據完整正確的傳遞到應用服務器，就不會影響調度集中正常功能，避免復雜傳輸環節中的單點故障對運輸指揮的影響。

圖1 數據雙路傳輸方式 （發生通道故障情況）

3 結束語

數據雙路冗余傳輸方案，通過對既有系統的少量改動，再加上軟件功能的完善，雖然無法完全杜絕，但可以大幅度降低調度集中系統因為通道中斷或不穩定造成的信息滯留、丟失等現象。從而大大提高調度集中系統的穩定性。目前，該方案已在濟南局青榮城際客專線路上實施，從實際效果看，大大降低了因為網絡單點故障引起的系統失效，同時列車占用丟失誤報警、站場光帶滯留、車站與中心表示不一致的問題等發生次數明顯減少。后續將逐步在各鐵路局進行推廣實施。