基于鐵路專用線改造的TDCS系統設計與應用

李文峰，楊 飛，2

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

基于鐵路專用線改造的TDCS系統設計與應用

李文峰1，楊 飛1，2

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

列車調度指揮系統（TDCS）為提高站場工作效率和調度指揮水平發揮了重要作用。將TDCS系統與專用鐵路的特殊性相結合起來，通過系統結構分析和調度中心子系統、基層網子系統以及網絡通信子系統三級三層系統的開發，徹底改變了傳統"老四樣"指揮模式。實現了運輸組織的科學化、現代化，減輕了調度人員的勞動強度，改善了調度指揮的工作環境。并將列車停時平均壓縮20分鐘，每年最少為公司帶來100萬以上的經濟收益，也為TDCS系統在黃礦鐵路專用線內發揮作用開辟了較好的應用前景。

列車調度指揮系統（TDCS）；專用鐵路；系統應用；通信網絡

TDCS（Train Operation Dispatching Command System）是指覆蓋全路的調度指揮管理系統，能及時、準確地為全路各級調度指揮管理人員提供現代化的調度指揮管理手段和平臺［1］。從1996年開始，國家鐵道部陸續開始建設并實施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，該系統的應用極大地提高了列車調度指揮的自動化程度和效率。除此之外，隨著我國鐵路運輸不斷的向前發展，TDCS系統變得越來越成熟，開始逐步在全國范圍內普及。到目前為止，約210個行調臺、3 900多個車站、40 000余公里鐵路已使用了的TDCS系統，占計劃車站數的90%以上［2］。場調度指揮模式。總調度電話明確各車站的調度作業，上下行站調在總調度的指揮下，手繪行車調度圖，協調列車進入站場、調車作業、列車出發。車號員負責抄車號、票據的交接，出發列車“運統一”數據的核對和打印。

2）建設TDCS系統的必要性：TDCS系統為鐵路運輸公司車站運轉及各級調度指揮中心準確及時的掌握列車運行狀況提供了有效的決策手段。與過去的人工報點，電話下達計劃和命令、手抄復誦的方式相比較，TDCS系統在很大程度上減輕了車站調度員和值班員的工作強度，對列車調度及鐵路運輸效率有很大的提高，對列車的行車安全具有重要作用。

2　黃礦鐵路TDCS系統功能需求

1　黃礦鐵路調度指揮系統現狀

1）黃礦鐵路指揮調度系統現狀：黃礦鐵路行車指揮方式一直沿用“一部電話、一支筆、一塊圖版、一張紙”的傳統的站

1）黃礦鐵路TDCS系統功能需求分析：黃陵礦區鐵路調度管理系統要求對礦區內所有鐵路指揮管理和控制網絡系統全面覆蓋，能夠實現自動統計和實時顯示列車運行正點率；列車運行密度（以基本圖利用率表達）自動統計和實時顯示；區段和車站行車及進路的實時監視及歷史回放；列車車次號及早晚點實時顯示；列車運行基本圖、實際圖及階段計劃顯示；對各車站命令或其他信息；調度信息管理；運輸統計報表。

2）TDCS系統在礦區運輸工作中的有著一定局限性，黃陵礦區車站具有多個方向，所以在接發列車時很容易出錯，致使列車方向開錯。所以黃陵礦區TDCS系統在設計時應考慮行車安全檢查問題。車站值班員在TDCS系統車務終端上輸入進路指令或者人工觸發進路指令；這些指令經車站TDCS系統的分機進行行車安全檢查后發送給計算機聯鎖系統得到執行。該方案可以很好地解決錯辦和漏辦進路的問題，可以有效滿足實際運輸需求，在很大程度上提高了車站機車運行效率。

3　黃礦鐵路TDCS系統設計實現

黃礦TDCS系統是實現鐵路各級運輸調度對列車運行實行透明指揮、實時調整、集中控制的現代化信息系統。該系統的硬件設備主要包括：應用、數據庫服務器、通信服務器、網絡管理工作站、系統維護工作站、網絡設備、電源和防雷設備以及信息輸入輸出等設備組成。系統服務器采用集群技術，提供雙機熱備工作方式，共享磁盤陣列。系統組網方式如圖1所示。本系統包括調度中心子系統、基層網子系統以及網絡通信子系統三級系統。

圖1　TDCS系統網絡圖Fig.1　TDCS System network diagram

3.1調度中心子系統

1）應用服務器和數據庫服務器合二為一，設置雙套高性能的IBM X3850服務器，確保硬件系統的穩定運行，主要用于中心信息讀取以及存儲運行中的基礎數據、基本圖、班計劃、3小時階段計劃、實際運行圖和中心調車計劃以及各種統計報表等［3］。

2）網絡管理工作站以圖形結構方式監視整個網絡（LAN和WAN）的工作狀態，當一個或多個設備故障時產生聲音或文字報警。網管軟件不僅可以監控監控網絡設備（路由器和中心交換機）的各端口運行狀態，而且按調度所實際設備的拓撲結構宏觀顯示各設備的工作狀態、IP地址和資源應用情況，進行網絡的診斷和分析。

3）系統維護工作站可顯示調度中心所有服務器和工作站的工作狀態；所有車務終端的工作狀態；所有車站數據采集和輸出設備的工作狀態；所有車站的碼位狀態。

4）網絡設備采用兩臺中高性能100M網絡交換機Catalyst 2960作為公司局域網網絡的核心及主干，組成了一個雙網結構的交換以太網，支持TCP/IP通信協議［4］。調度中心所有設備都連接在這兩個交換機上，調度中心服務器、工作站等計算機設備均配備兩塊100M冗余網卡。

5）電源設備由電源屏（兩路轉換和穩壓功能）和雙UPS組成。防雷設備安裝在防雷屏中。電源屏的容量為15 kVA，可以通過人工或自動方式進行兩路電源的切換，在切換期間沒有波動，且不會中斷系統運行［5］。在防雷屏中有電源防雷和線路防雷，用來解決系統的防雷問題。

6）行調臺工作站采用兩臺工作站和一臺打印機，兩臺工作站的其中一臺顯示管內車站的運行情況，另一臺顯示運行圖。通過工作站，調度員可以監視所管轄區段中所有車站的信號設備狀態和列車運行位置。可以生成、調整和發送列車運行計劃、維護實際運行圖、向相關車站發送調度命令、以及與相鄰調度區段交換信息。調度所配置一臺繪圖儀，以供行調和其他終端打印運行圖。以上為調度中心系統硬件設備，組網方式如圖2所示。

圖2　調度中心組網圖Fig.2　Dispatching center network diagram

3.2基層網子系統

基層網子系統是一個冗余系統，任何一個設備故障不會影響到整個系統的正常運行，它的主要功能包括：

1）臨戰透明功能。該系統使車站具備接收和顯示從列車調度中心發來的調度命令、車次號、列車運行計劃的能力；同時，該系統可提供交互的人機界面，實現列車作業計劃修改、列車晚點信息輸入和車次號確認的能力；除此之外，該系統還具有接收鄰站信息調度信息，實現車站及相鄰區間、車站的行車信息實時顯示，本站及相鄰車站的列車運行計劃的顯示，列車車次號輸入等功能，這些信息經系統處理之后，自動生成列車行車日志［6］。

2）現車管理。車站值班員通過車站終端計算機錄入18點現車、推算、上報均有計算機自動完成，經系統網絡傳輸到調度，改變了原來電話核對、人工計算的模式，現車管理流程如圖3所示。

3.3網絡通信子系統

網絡通信子系統包括廣域網和中心局域網，均屬于開放式網絡體系結構，采用TCP/IP協議技術組網，IP地址全部采用C段內網地址。

圖3　現車管理流程圖Fig.3　Free car management flow chart

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

2）中心局域網：中心以兩臺CISCO的中高端三層交換機就為核心和數據承載主干建立熱備份雙網，通過100Mbps通信鏈路與各種服務器和終端相連，采用VLAN技術將中心局域網按照其設備的功能性進行區域劃分，并采用VTP管理域、STP協議等多項技術來確保了中心局域網的穩定及可靠［8］。

4　結束語

黃礦鐵路調度指揮系統自2012年年底投入使用以來，該系統有效解決了黃礦鐵運公司運量不斷增長的難題，在很大程度上滿足了公司鐵路運輸的要求，提高了黃礦鐵路運輸能力和工作效率；能夠快速、準確地為各級調度指揮管理人員提供相應的信息。該系統已經成為黃礦鐵運有效的調度指揮管理手段和平臺。同時，該系統實現了行調對黃礦專用線行車進行實時、集中、透明指揮，用自動化、信息化的手段和方法不斷調整優化鐵路運輸方案，通過計算機網絡下達行車計劃和調度命令，實現自動報點和車次號自動跟蹤，與過去的人工報點，電話下達計劃和命令、手抄復誦的方式相比較，TDCS系統在很大程度上減輕了車站調度員和值班員的工作強度，對列車調度及鐵路運輸效率有很大的提高，對列車的行車安全具有重要作用。由于調度計劃可以科學組織，合理安排，減少機車周轉運用次數，列車停時平均壓縮20分鐘，每年最少可為鐵運公司帶來100萬以上的經濟收益。總之，該系統自運行以來，以其安全、穩定、可靠的特性，從未發生任何鐵路事故，在很大程度上保證了黃礦鐵路公司的安全運輸。

［1］李萍.鐵路列車調度指揮系統（TDCS）［M］.北京：中國鐵道出版社，2006.

［2］沈堯星.鐵路數字調度通信［M］.北京：中國鐵道出版社，2004.

［3］侯啟同.調度集中和列車調度指揮系統［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［4］滿昌勇.計算機網絡基礎［M］.北京：清華大學出版社，2010.

［5］侯啟同.調度集屮和列車調度指揮系統［M］.北京：中國鐵道出版社，2008.

［6］周桂強.TDCS系統實現無縫切換的實施方案［J］.鐵道通信信號，2008（4）：60-61.

［7］孫景東，王順利.列車調度指揮實驗教程［M］.成都：西南交通大學出版社，2009.

［8］宋建業，謝金寶.鐵路運輸調度指揮與統計分析［M］.北京：中國鐵道出版社，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：201503265

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