基于鐵路專(zhuān)用線改造的TDCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李文峰，楊 飛，2

（1.西安科技大學(xué) 通信學(xué)院，陜西西安　710054；2.陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司鐵路運(yùn)輸公司 陜西 黃陵　727307）

基于鐵路專(zhuān)用線改造的TDCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

李文峰1，楊 飛1，2

（1.西安科技大學(xué) 通信學(xué)院，陜西西安710054；2.陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司鐵路運(yùn)輸公司 陜西 黃陵727307）

列車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）為提高站場(chǎng)工作效率和調(diào)度指揮水平發(fā)揮了重要作用。將TDCS系統(tǒng)與專(zhuān)用鐵路的特殊性相結(jié)合起來(lái)，通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析和調(diào)度中心子系統(tǒng)、基層網(wǎng)子系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)三級(jí)三層系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)，徹底改變了傳統(tǒng)"老四樣"指揮模式。實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸組織的科學(xué)化、現(xiàn)代化，減輕了調(diào)度人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了調(diào)度指揮的工作環(huán)境。并將列車(chē)停時(shí)平均壓縮20分鐘，每年最少為公司帶來(lái)100萬(wàn)以上的經(jīng)濟(jì)收益，也為T(mén)DCS系統(tǒng)在黃礦鐵路專(zhuān)用線內(nèi)發(fā)揮作用開(kāi)辟了較好的應(yīng)用前景。

列車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）；專(zhuān)用鐵路；系統(tǒng)應(yīng)用；通信網(wǎng)絡(luò)

TDCS（Train Operation Dispatching Command System）是指覆蓋全路的調(diào)度指揮管理系統(tǒng)，能及時(shí)、準(zhǔn)確地為全路各級(jí)調(diào)度指揮管理人員提供現(xiàn)代化的調(diào)度指揮管理手段和平臺(tái)［1］。從1996年開(kāi)始，國(guó)家鐵道部陸續(xù)開(kāi)始建設(shè)并實(shí)施TDCS工程。這些工程主要包括京廣北京至廣州，北京至上海、北京至哈爾濱（京沈段）、北京至九龍（北京至向塘）這4條干線的建設(shè)，該系統(tǒng)的應(yīng)用極大地提高了列車(chē)調(diào)度指揮的自動(dòng)化程度和效率。除此之外，隨著我國(guó)鐵路運(yùn)輸不斷的向前發(fā)展，TDCS系統(tǒng)變得越來(lái)越成熟，開(kāi)始逐步在全國(guó)范圍內(nèi)普及。到目前為止，約210個(gè)行調(diào)臺(tái)、3 900多個(gè)車(chē)站、40 000余公里鐵路已使用了的TDCS系統(tǒng)，占計(jì)劃車(chē)站數(shù)的90%以上［2］。場(chǎng)調(diào)度指揮模式。總調(diào)度電話(huà)明確各車(chē)站的調(diào)度作業(yè)，上下行站調(diào)在總調(diào)度的指揮下，手繪行車(chē)調(diào)度圖，協(xié)調(diào)列車(chē)進(jìn)入站場(chǎng)、調(diào)車(chē)作業(yè)、列車(chē)出發(fā)。車(chē)號(hào)員負(fù)責(zé)抄車(chē)號(hào)、票據(jù)的交接，出發(fā)列車(chē)“運(yùn)統(tǒng)一”數(shù)據(jù)的核對(duì)和打印。

2）建設(shè)TDCS系統(tǒng)的必要性：TDCS系統(tǒng)為鐵路運(yùn)輸公司車(chē)站運(yùn)轉(zhuǎn)及各級(jí)調(diào)度指揮中心準(zhǔn)確及時(shí)的掌握列車(chē)運(yùn)行狀況提供了有效的決策手段。與過(guò)去的人工報(bào)點(diǎn)，電話(huà)下達(dá)計(jì)劃和命令、手抄復(fù)誦的方式相比較，TDCS系統(tǒng)在很大程度上減輕了車(chē)站調(diào)度員和值班員的工作強(qiáng)度，對(duì)列車(chē)調(diào)度及鐵路運(yùn)輸效率有很大的提高，對(duì)列車(chē)的行車(chē)安全具有重要作用。

2　黃礦鐵路TDCS系統(tǒng)功能需求

1　黃礦鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)現(xiàn)狀

1）黃礦鐵路指揮調(diào)度系統(tǒng)現(xiàn)狀：黃礦鐵路行車(chē)指揮方式一直沿用“一部電話(huà)、一支筆、一塊圖版、一張紙”的傳統(tǒng)的站

1）黃礦鐵路TDCS系統(tǒng)功能需求分析：黃陵礦區(qū)鐵路調(diào)度管理系統(tǒng)要求對(duì)礦區(qū)內(nèi)所有鐵路指揮管理和控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)全面覆蓋，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)顯示列車(chē)運(yùn)行正點(diǎn)率；列車(chē)運(yùn)行密度（以基本圖利用率表達(dá)）自動(dòng)統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)顯示；區(qū)段和車(chē)站行車(chē)及進(jìn)路的實(shí)時(shí)監(jiān)視及歷史回放；列車(chē)車(chē)次號(hào)及早晚點(diǎn)實(shí)時(shí)顯示；列車(chē)運(yùn)行基本圖、實(shí)際圖及階段計(jì)劃顯示；對(duì)各車(chē)站命令或其他信息；調(diào)度信息管理；運(yùn)輸統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

2）TDCS系統(tǒng)在礦區(qū)運(yùn)輸工作中的有著一定局限性，黃陵礦區(qū)車(chē)站具有多個(gè)方向，所以在接發(fā)列車(chē)時(shí)很容易出錯(cuò)，致使列車(chē)方向開(kāi)錯(cuò)。所以黃陵礦區(qū)TDCS系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮行車(chē)安全檢查問(wèn)題。車(chē)站值班員在TDCS系統(tǒng)車(chē)務(wù)終端上輸入進(jìn)路指令或者人工觸發(fā)進(jìn)路指令；這些指令經(jīng)車(chē)站TDCS系統(tǒng)的分機(jī)進(jìn)行行車(chē)安全檢查后發(fā)送給計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)得到執(zhí)行。該方案可以很好地解決錯(cuò)辦和漏辦進(jìn)路的問(wèn)題，可以有效滿(mǎn)足實(shí)際運(yùn)輸需求，在很大程度上提高了車(chē)站機(jī)車(chē)運(yùn)行效率。

3　黃礦鐵路TDCS系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

黃礦TDCS系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)鐵路各級(jí)運(yùn)輸調(diào)度對(duì)列車(chē)運(yùn)行實(shí)行透明指揮、實(shí)時(shí)調(diào)整、集中控制的現(xiàn)代化信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要包括：應(yīng)用、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、通信服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)管理工作站、系統(tǒng)維護(hù)工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、電源和防雷設(shè)備以及信息輸入輸出等設(shè)備組成。系統(tǒng)服務(wù)器采用集群技術(shù)，提供雙機(jī)熱備工作方式，共享磁盤(pán)陣列。系統(tǒng)組網(wǎng)方式如圖1所示。本系統(tǒng)包括調(diào)度中心子系統(tǒng)、基層網(wǎng)子系統(tǒng)以及網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)三級(jí)系統(tǒng)。

圖1　TDCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖Fig.1　TDCS System network diagram

3.1調(diào)度中心子系統(tǒng)

1）應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器合二為一，設(shè)置雙套高性能的IBM X3850服務(wù)器，確保硬件系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，主要用于中心信息讀取以及存儲(chǔ)運(yùn)行中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、基本圖、班計(jì)劃、3小時(shí)階段計(jì)劃、實(shí)際運(yùn)行圖和中心調(diào)車(chē)計(jì)劃以及各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表等［3］。

2）網(wǎng)絡(luò)管理工作站以圖形結(jié)構(gòu)方式監(jiān)視整個(gè)網(wǎng)絡(luò)（LAN和WAN）的工作狀態(tài)，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)設(shè)備故障時(shí)產(chǎn)生聲音或文字報(bào)警。網(wǎng)管軟件不僅可以監(jiān)控監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（路由器和中心交換機(jī)）的各端口運(yùn)行狀態(tài)，而且按調(diào)度所實(shí)際設(shè)備的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)宏觀顯示各設(shè)備的工作狀態(tài)、IP地址和資源應(yīng)用情況，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)的診斷和分析。

3）系統(tǒng)維護(hù)工作站可顯示調(diào)度中心所有服務(wù)器和工作站的工作狀態(tài)；所有車(chē)務(wù)終端的工作狀態(tài)；所有車(chē)站數(shù)據(jù)采集和輸出設(shè)備的工作狀態(tài)；所有車(chē)站的碼位狀態(tài)。

4）網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用兩臺(tái)中高性能100M網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)Catalyst 2960作為公司局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的核心及主干，組成了一個(gè)雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)的交換以太網(wǎng)，支持TCP/IP通信協(xié)議［4］。調(diào)度中心所有設(shè)備都連接在這兩個(gè)交換機(jī)上，調(diào)度中心服務(wù)器、工作站等計(jì)算機(jī)設(shè)備均配備兩塊100M冗余網(wǎng)卡。

5）電源設(shè)備由電源屏（兩路轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓功能）和雙UPS組成。防雷設(shè)備安裝在防雷屏中。電源屏的容量為15 kVA，可以通過(guò)人工或自動(dòng)方式進(jìn)行兩路電源的切換，在切換期間沒(méi)有波動(dòng)，且不會(huì)中斷系統(tǒng)運(yùn)行［5］。在防雷屏中有電源防雷和線路防雷，用來(lái)解決系統(tǒng)的防雷問(wèn)題。

6）行調(diào)臺(tái)工作站采用兩臺(tái)工作站和一臺(tái)打印機(jī)，兩臺(tái)工作站的其中一臺(tái)顯示管內(nèi)車(chē)站的運(yùn)行情況，另一臺(tái)顯示運(yùn)行圖。通過(guò)工作站，調(diào)度員可以監(jiān)視所管轄區(qū)段中所有車(chē)站的信號(hào)設(shè)備狀態(tài)和列車(chē)運(yùn)行位置。可以生成、調(diào)整和發(fā)送列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃、維護(hù)實(shí)際運(yùn)行圖、向相關(guān)車(chē)站發(fā)送調(diào)度命令、以及與相鄰調(diào)度區(qū)段交換信息。調(diào)度所配置一臺(tái)繪圖儀，以供行調(diào)和其他終端打印運(yùn)行圖。以上為調(diào)度中心系統(tǒng)硬件設(shè)備，組網(wǎng)方式如圖2所示。

圖2　調(diào)度中心組網(wǎng)圖Fig.2　Dispatching center network diagram

3.2基層網(wǎng)子系統(tǒng)

基層網(wǎng)子系統(tǒng)是一個(gè)冗余系統(tǒng)，任何一個(gè)設(shè)備故障不會(huì)影響到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，它的主要功能包括：

1）臨戰(zhàn)透明功能。該系統(tǒng)使車(chē)站具備接收和顯示從列車(chē)調(diào)度中心發(fā)來(lái)的調(diào)度命令、車(chē)次號(hào)、列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃的能力；同時(shí)，該系統(tǒng)可提供交互的人機(jī)界面，實(shí)現(xiàn)列車(chē)作業(yè)計(jì)劃修改、列車(chē)晚點(diǎn)信息輸入和車(chē)次號(hào)確認(rèn)的能力；除此之外，該系統(tǒng)還具有接收鄰站信息調(diào)度信息，實(shí)現(xiàn)車(chē)站及相鄰區(qū)間、車(chē)站的行車(chē)信息實(shí)時(shí)顯示，本站及相鄰車(chē)站的列車(chē)運(yùn)行計(jì)劃的顯示，列車(chē)車(chē)次號(hào)輸入等功能，這些信息經(jīng)系統(tǒng)處理之后，自動(dòng)生成列車(chē)行車(chē)日志［6］。

2）現(xiàn)車(chē)管理。車(chē)站值班員通過(guò)車(chē)站終端計(jì)算機(jī)錄入18點(diǎn)現(xiàn)車(chē)、推算、上報(bào)均有計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，經(jīng)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)秸{(diào)度，改變了原來(lái)電話(huà)核對(duì)、人工計(jì)算的模式，現(xiàn)車(chē)管理流程如圖3所示。

3.3網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)

網(wǎng)絡(luò)通信子系統(tǒng)包括廣域網(wǎng)和中心局域網(wǎng)，均屬于開(kāi)放式網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，采用TCP/IP協(xié)議技術(shù)組網(wǎng)，IP地址全部采用C段內(nèi)網(wǎng)地址。

圖3　現(xiàn)車(chē)管理流程圖Fig.3　Free car management flow chart

1）廣域網(wǎng)：車(chē)站采用了CISCO28系列路由器通過(guò)2 Mbps 的E1通信通道與相鄰兩車(chē)站路由器相連，并增加一條直回調(diào)度中心的2 Mbps的 E1通信通道，而調(diào)度中心將采用CISCO28系列路由器，與車(chē)站直回中心的E1通信通道相連接［7］。

2）中心局域網(wǎng)：中心以?xún)膳_(tái)CISCO的中高端三層交換機(jī)就為核心和數(shù)據(jù)承載主干建立熱備份雙網(wǎng)，通過(guò)100Mbps通信鏈路與各種服務(wù)器和終端相連，采用VLAN技術(shù)將中心局域網(wǎng)按照其設(shè)備的功能性進(jìn)行區(qū)域劃分，并采用VTP管理域、STP協(xié)議等多項(xiàng)技術(shù)來(lái)確保了中心局域網(wǎng)的穩(wěn)定及可靠［8］。

4　結(jié)束語(yǔ)

黃礦鐵路調(diào)度指揮系統(tǒng)自2012年年底投入使用以來(lái)，該系統(tǒng)有效解決了黃礦鐵運(yùn)公司運(yùn)量不斷增長(zhǎng)的難題，在很大程度上滿(mǎn)足了公司鐵路運(yùn)輸?shù)囊螅岣吡它S礦鐵路運(yùn)輸能力和工作效率；能夠快速、準(zhǔn)確地為各級(jí)調(diào)度指揮管理人員提供相應(yīng)的信息。該系統(tǒng)已經(jīng)成為黃礦鐵運(yùn)有效的調(diào)度指揮管理手段和平臺(tái)。同時(shí)，該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了行調(diào)對(duì)黃礦專(zhuān)用線行車(chē)進(jìn)行實(shí)時(shí)、集中、透明指揮，用自動(dòng)化、信息化的手段和方法不斷調(diào)整優(yōu)化鐵路運(yùn)輸方案，通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)下達(dá)行車(chē)計(jì)劃和調(diào)度命令，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)點(diǎn)和車(chē)次號(hào)自動(dòng)跟蹤，與過(guò)去的人工報(bào)點(diǎn)，電話(huà)下達(dá)計(jì)劃和命令、手抄復(fù)誦的方式相比較，TDCS系統(tǒng)在很大程度上減輕了車(chē)站調(diào)度員和值班員的工作強(qiáng)度，對(duì)列車(chē)調(diào)度及鐵路運(yùn)輸效率有很大的提高，對(duì)列車(chē)的行車(chē)安全具有重要作用。由于調(diào)度計(jì)劃可以科學(xué)組織，合理安排，減少機(jī)車(chē)周轉(zhuǎn)運(yùn)用次數(shù)，列車(chē)停時(shí)平均壓縮20分鐘，每年最少可為鐵運(yùn)公司帶來(lái)100萬(wàn)以上的經(jīng)濟(jì)收益。總之，該系統(tǒng)自運(yùn)行以來(lái)，以其安全、穩(wěn)定、可靠的特性，從未發(fā)生任何鐵路事故，在很大程度上保證了黃礦鐵路公司的安全運(yùn)輸。

［1］李萍.鐵路列車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)（TDCS）［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

［2］沈堯星.鐵路數(shù)字調(diào)度通信［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2004.

［3］侯啟同.調(diào)度集中和列車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

［4］滿(mǎn)昌勇.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2010.

［5］侯啟同.調(diào)度集屮和列車(chē)調(diào)度指揮系統(tǒng)［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2008.

［6］周桂強(qiáng).TDCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的實(shí)施方案［J］.鐵道通信信號(hào)，2008（4）：60-61.

［7］孫景東，王順利.列車(chē)調(diào)度指揮實(shí)驗(yàn)教程［M］.成都：西南交通大學(xué)出版社，2009.

［8］宋建業(yè)，謝金寶.鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮與統(tǒng)計(jì)分析［M］.北京：中國(guó)鐵道出版社，2006.

Design and application of TDCS system based on the transformation of special railway line

LI Wen-feng1，YANG Fei1，2
（1.Communication and Information Engineering College，Xi’an University of Science and Technology，Xi’an 710054，China；
2.Huangling Mining Group Railway Transportation Company，Shaanxi Coal and Chemical Industry，Xi’an 727307，China）

Train Operation Dispatching Command System（TDCS）plays an important role to improve the work efficiency and the dispatching station level.The TDCS system combined with the particularity of private railway，through the development of analysis of the system structure and dispatch center subsystem、subnet subsystem、the network communication subsystem three layers of system，thoroughly changed the traditional"four tools"command mode.The system has realized the transport organization of scientific、modernization，reduce the labor intensity of the workers and improved the working environment of dispatching command.It bring at least more than 1 million economic benefits for the company Every year，also opens the application prospect of the TDCS system work better on HuangLing private railway.

Train Operation Dispatching Command System （TDCS）；private railway；system application；communication network

TN92

A

1674-6236（2016）03-0044-03

2015-03-19稿件編號(hào)：201503265

李文峰（1969—），男，河南襄城人，博士，教授。研究方向：應(yīng)急通信技術(shù)、礦山信息化技術(shù)、信號(hào)處理以及傳感器技術(shù)等。