區域化TDCS/CTC運輸調度指揮中心系統方案研究

郝騰飛

(中國鐵路設計集團有限公司,天津 300251)

隨著中國鐵路的快速發展，作為整個鐵路運輸系統管理中心的鐵路TDCS/CTC運輸調度指揮系統(TDCS行車調度指揮系統、CTC調度集中系統)的重要性也日益提升，隨著各路局集團公司管轄線路長度及車站數量不斷增加，各級運輸調度人員對TDCS/CTC系統的依賴度也在提高。TDCS/CTC系統持續穩定的運行對保障鐵路運輸秩序非常重要，這對系統的安全性、穩定性提出了越來越高的要求[1-4]。現有TDCS/CTC運輸調度指揮系統是在鐵路運輸調度指揮管理信息系統(DMIS)基礎上發展起來的，其系統結構延續了DMIS系統的架構[5-6]，數據庫服務器、核心路由器、核心交換機等一套核心設備占據著全系統的咽喉部位，當核心設備發生故障時，就可能造成全中心管轄范圍內整個調度系統的癱瘓[7-8]。本文提出區域化TDCS/CTC運輸調度指揮系統，將核心設備功能分解至各區域子系統中，不僅提高系統的穩定性，而且使系統更便于維護。

1 區域化TDCS/CTC運輸調度指揮中心系統目標

為避免因核心設備故障引起全局運輸調度指揮癱瘓，區域化TDCS/CTC運輸調度系統在系統架構上分散布置核心設備，其總體思路是將核心設備區域化，按照調度管理區域將中心機房劃分為相對獨立的區域服務器處理群組，不同區域單獨組網。從系統架構方面進行優化，以便在發生故障時將影響面控制在最小的層面，盡可能保障TDCS/CTC運輸調度指揮系統的平穩運行。

2 區域化TDCS/CTC運輸調度指揮中心系統構成

區域化TDCS/CTC運輸調度指揮中心系統將傳統的TDCS/CTC運輸調度指揮中心按照管轄區域的地理范圍、線別等劃分為若干個分組系統，各系統獨立組網、功能獨立，進而達到故障隔離的目的。

2.1 分組區域架構設計

2.1.1 分組系統架構

各區域設置的獨立小區域與傳統TDCS/CTC系統一致，可獨立完整實現區域內調度臺的調度指揮功能[9-12]，單個獨立小區域故障僅影響連接在此獨立小區域內部的調度臺和車站，分組系統架構如圖1所示。

圖1 區域化TDCS/CTC運輸調度指揮中心分組系統架構示意

2.1.2 總體架構

各個獨立的分組區域設置的小區域通過全局綜合服務系統以及相關多區域轉發服務器之間進行溝通，如果涉及整個路局相關的查詢終端、鐵總接口服務器、與信息系統結合接口服務器、分界口接口服務器等則連接在全局綜合服務器上，如圖2所示。

圖2 區域化TDCS/CTC運輸調度指揮中心總體架構示意

2.2 設備配置

每組區域服務器組均按照現有TDCS/CTC運輸調度指揮系統標準配置應用服務器(實時服務器、運行圖服務器、綜合服務器)。每組區域按照線路配置對應的通信服務器[13-15]。

另外，設置全局信息交互服務器，負責匯總數據。結構如圖3所示。

圖3 區域化運輸調度指揮中心分組系統構成示意

(1)按地理范圍、線別等劃分單區域的管轄范圍，單區域對應完整的區域調度臺(多個調度臺)[16-17]。

(2)單區域服務器分別連接管轄范圍內的調度臺、通信前置服務器、各類型接口服務器、各車站運輸調度指揮分機設備。

(3)多個區域間共用數據庫服務器，彼此間數據邏輯上互相獨立。數據庫服務器中記錄全局完整的調度數據，一旦由于調度臺管轄范圍調整等原因，各區域管轄范圍發生變化，不影響各站數據的查閱。

(4)全局信息交換服務器，負責匯總各區域信息，并處理區域間的信息交換。

(5)與信息接口服務器、與鄰局接口服務器、鐵路總公司接口服務器均通過全局信息服務器和數據庫服務器交換信息。

2.3 網絡結構

路局集團公司中心系統區域化后的網絡如圖4所示。

圖4 區域化運輸調度指揮中心網絡結構示意

(1)全局設置1套核心交換機，連接數據庫服務器、全局信息服務器等設備，并匯聚連接各區域交換機。

(2)各區域單獨設置區域交換機，連接本區域范圍內的所有設備[13]。

2.4 系統優點

(1)核心生產系統通過按區域劃分，當某線路調度指揮發生問題，可縮小故障范圍至對應區域，方便維護人員查找故障[18]。

(2)按區域劃分為彼此獨立的多個核心生產系統，一個子系統出現故障，對其他子系統無重大影響。

(3)非核心功能均接入另外設置的全局綜合服務系統，降低核心生產系統的負載，一旦有故障，也不會影響核心功能。

3 區域劃分方法

區域劃分以達到隔離故障，減少因故障及施工對運營運輸的影響為目標，以沈陽鐵路局集團公司普速列車管轄范圍為例，該局營業里程為10 546 km，普速系統共有行車調度臺33個、管轄車站約780個，其中行車調度指揮(TDCS)調度臺23個、管轄車站約633個、線路長度約7 969 km，調度集中(CTC)調度臺10個、管轄車站約146個，線路長度約2 577 km，可以從兩個出發點研究區域的劃分。

沈陽鐵路局普速行調臺配置如表1所示。

表1 沈陽鐵路局普速中心行調臺配置

3.1 方案1 按TDCS行車調度指揮系統，CTC調度集中系統劃分區域

考慮到CTC調度集中系統相比TDCS行車調度指揮系統增加有調度遠程控制進路功能，方案一將沈陽局集團公司調度所普速調度指揮中心按CTC和TDCS分別劃分為兩個區域，每個區域分別設置應用服務器、通信服務器及網絡設備，形成相對獨立的區域處理群組。由專用全局服務器負責區域間數據交換、匯總和外部信息提供工作。CTC與TDCS分別單獨設置區域交換機，連接本區域范圍內的所有設備，負責區域內信息數據交互。按此方案劃分，TDCS區域與CTC區域管轄范圍如表2所示。

表2 TDCS區域與CTC區域管轄范圍對比

由表2可見，既有設備配置TDCS占用比重較大，兩個區域劃分車站數量不均勻，按車站數量計算TDCS區域為全局車站范圍的81%而CTC區域為19%，按照線路長度計算TDCS區域為全局線路的76%而CTC區域為24%，如TDCS區域的核心設備發生故障，則直接影響全局81%的車站運營，沒在根本上縮小故障影響范圍。且TDCS與CTC區域的劃分多為按線路別劃分，以沈陽鐵路局為例，平齊線太平川以北、白啊線、通霍線、大鄭線通遼至大虎山段、溝海線、沈山線、沈大線為CTC線路，縱由北向南向貫穿整個沈陽鐵路局，將TDCS系統管轄范圍隔離成東部和西部，假設CTC區域核心設備發生故障，雖然在設備層面只有全局約19%的車站無法辦理正常行車，但因此范圍切斷了全局TDCS區域，雖然TDCS設備正常，但無法正常辦理通過CTC區域的行車，對運輸影響仍然較大。

3.2 方案2 按地域劃分區域

借鑒原鐵路分局按照地域進行分界，樞紐地區完整包含在單一區域內，盡量保證區域之間線路接口簡單。同時考慮區域服務器管轄范圍均衡，將沈局普速中心劃分為三個區域：西部區域(平齊一臺、平齊二臺、阜錦臺、珠霍臺、赤平臺、京通一臺、京通二臺、大通臺、通霍臺、通讓臺)、北部區域(長蘭臺、長平臺、大棋臺、通化臺、鐵平臺、長圖一臺、長圖二臺、沈吉一臺、沈吉二臺)、東部區域(秦沈臺、溝海臺、沈大一臺、南附近、北附近、沈鐵臺、沈丹一臺、沈丹二臺、沈大二臺、沈大三臺、沈山一臺、沈山二臺、沈山三臺、沈山四臺)。全局設置1套核心交換機，連接數據庫服務器、全局信息交換服務器、全局應用服務器等設備，并匯聚連接各區域交換機，負責區域間及對外信息數據高速轉發。按此方案劃分各區域管轄范圍如表3所示。

由表3可見，每個區域管轄車站數量約為260 個，管轄線路長度約3 500 km，各區域管轄范圍分布均勻，所處地域彼此獨立，可達到故障隔離的效果。

表3 按地域劃分各區域管轄范圍對比

3.3 優缺點分析

方案1雖然在一定程度上做到了區域隔離，但隔離后單一區域(TDCS占81%)故障仍然會導致較大范圍的鐵路運輸癱瘓，沒有在根本上解決問題，不宜采納。

方案2雖然在單一區域CTC與TDCS設備并存，但CTC與TDCS中心設備和軟件已經做到完全兼容[19]，且該方案以原鐵路分局分界為基礎，運營及維護單位更易熟悉區域分布情況，同時3個區域各占該局1/3的管理范圍，區域分配較均勻，發生故障時將影響面控制在最小的層面，通過研究，按照地域進行區域分化更為合理，是最佳方案。

4 結語

本文研究分析了區域化運輸調度指揮系統的系統架構、組網方式、設備配置及區域劃分方法，通過按照地域劃分區域，3個區域均勻分配管理范圍，可有效做到故障隔離。本系統有以下優點。

(1)核心生產系統通過按區域劃分，可縮小故障范圍，方便維護人員查找故障。

(2)一個區域系統出現故障，對其他子系統無重大影響，將影響面控制在最小層面(33%)。

(3)非核心功能均接入另外設置的全局綜合服務系統，降低核心生產系統的負載。

本系統在不影響原系統功能的條件下更有利于降低運營風險，提高維護效率，系統架構可為大型鐵路局集團公司運輸調度系統設計提供技術借鑒。本文的研究成果已在沈陽鐵路局集團公司普速調度指揮中心中運用，后續將通過運營情況，進一步跟進檢驗技術方案的合理性，并及時總結修正。