上海局編組站綜合自動化CIPS與SAM系統應用對比

趙 光 中國鐵路上海局集團有限公司科技和信息化部

編組站綜合自動化系統是利用計算機將鐵路編組站各相關管理系統、各控制系統集成與整合，在編組站范圍內實現計算機化管理和作業過程的自動控制。當前我國的編組站綜合自動化系統主要有綜合集成自動化（Computer Inte?grated Process System，簡稱CIPS 系統）和編組站綜合自動化系統（Synthetic Automation of Marshalling yard，簡稱SAM 系統），分別由通號公司和鐵科院研發。

上海局的編組站綜合自動化改造于2016 在徐州北開通CIPS，隨后又于2017 年在合肥東開通SAM 系統，兩站先期開通的都是管理系統和集中人工控制系統功能。這兩種模式的系統架構、設計理念、實現方式各不相同，在其他編組站的綜合自動化改造逐步推進的過程中，有必要對兩種模式做個對比，明確各自的優勢及存在的問題，提升現場用戶使用水平。

1 系統功能與目標

編組站綜合自動化系統主要由管理系統和信號集中控制系統兩部分組成，系統通過管控的集成、人員和設備的集中、信息的共享，實現運輸生產指揮的自動化。信號集中控制系統不參與既有計算機連鎖系統、駝峰自動控制系統的信號聯鎖邏輯運算，但直接與相關的控制系統交互控制命令與信息。總公司于2018年發布了《編組站綜合自動化系統需求暫行規范》，規定了編組站綜合自動化系統的需求，包括系統構成、功能和接口等。CIPS 和SAM 均以此為指導原則，但實現方式各不相同。

1.1 設計理念

CIPS系統和SAM系統兩者設計的初始出發點不同，CIPS系統以自動控制技術為核心，目的是安全高效地執行現場作業，通過縮減單項作業時間來提高整體效率。SAM 系統則以管理系統為核心，目標是高效管理信息，使運輸人員更快捷準確地掌握現場情況，提升運輸組織水平。CIPS 通過管控一體，以控制系統為核心，通過信息的外延，實現綜合自動化，強調計劃的具體化和可執行性，側重于自動化。SAM 則通過管控結合強調信息共享以及局站間的融合。兩者都是管理系統與控制系統的高度集成。

1.2 系統架構

上海局徐州北站CIPS管理系統采用多臺服務器，多個群集方式，分別安裝WindowsServer2008 或2003 操作系統，數據庫采用SqlServer 數據庫。合肥東站SAM 系統采取獨立的管理系統網和集中控制網，兩者各自采用不同的物理路徑與環路，SAM 管理系統采用IBM 小型機作為后臺數據處理核心設備，安裝AIX 操作系統，雙機CLUSTER 模式，數據庫采用OR?ACLE 11G。

徐州北站CIPS管理系統采用的這種處理方式，在編組站數據量較大時，如果處理不好程序及數據庫SqlServer 的優化，可能會發生終端響應慢的現象。合肥東SAM 管理系統的后臺小型機處理速度要明顯強于服務器模式，且ORACLE 采取RAC方式，現場用戶使用SAM系統終端可能感覺快一些。

1.3 網絡架構

徐州北CIPS 系統采用172.X.X.X 網段，獨自成網。合肥東SAM 管理系統和控制系統分別單獨雙環方式組網，管理系統仍采用路局統一規劃的10.X.X.X 地址，現場使用的PC 終端與路局綜合計算機網直接聯通。兩者的管理系統與控制系統均通過隔離設備相連。

CIPS 對外以接口服務器的方式與外界交換信息，符合其以控制為核心的設計理念。SAM 管理系統與路局直接互聯，方便信息交互。

1.4 控制系統間信息交換

編組站綜合自動化的集控系統涉及編組站集中控制、計算機聯鎖、駝峰自動化控制、編尾停車器控制、調機自動化、微機監測系統。各控制系統間交換的數據主要有：站場基礎信息、現在車、作業計劃及其執行情況、股道封鎖數據等。

控制系統與計算機聯鎖系統的接口，CIPS 與SAM 均采用雙機方式通過串口與計算機聯鎖系統在調度樓的操作表示機接口，接口方式見圖1。

圖1 接口方式

SAM 系統列車信息來源于TDCS，CIPS 系統則設計有協議層，通過與駝峰、停車器等系統的協議，利用串口或MQ 等進行數據交換。

比較兩者的集控系統，其中CIPS 集控以集控程序為核心，在應用層利用聯鎖集控程序、駝峰集控程序、停車器集控程序通過串口或MQ或TCP連接的方式與相關控制系統進行通訊。SAM 系統則以進路控制系統為依托，采用兩臺高可靠工業專用服務器，通過冗余雙環網與計算機聯鎖、調機綜合監控等實現控制信息及表示信息的可靠傳輸。

1.5 病毒防范

病毒防范最重要的是管理系統。徐州北CIPS 管理系統現場終端采用瘦客戶機方式，系統引導后，瘦客戶機從后臺讀取數據、裝載程序，管理系統后臺設有防病毒服務器，防病毒服務器安裝賽門鐵克（Symantec）防病毒軟件，系統連通至北京通號公司進行補丁及病毒庫升級。合肥東SAM 管理系統終端用戶采用路局統一安裝的防病毒軟件，防病毒庫的升級由終端自動從路局下載，統一管理，方便簡單。

由式(5)、式(6)和表1中計算的子彈質點在坐標軸中的位置和子彈的分速度,帶入彈道方程(7),解微分方程可得各枚子彈彈道。

從實際使用以及路局檢查來看，徐州北CIPS防病毒服務器的補丁升級及端口封閉等并不及時，當然可以對通號公司進一步提出要求。

1.6 對外數據交換

把編組站管理系統涉及到與外部較多的信息交換。由于CIPS 自己獨立成網，決定了CIPS 的對外接口復雜度要高于SAM 系統。兩者均涉及到與路局的預確報、清算運統一、路局集成平臺、運統八、日班計劃、路局調度TDMS 系統等數據交換，還與車站的貨檢系統、軌道衡、超偏載、貨管系統、運輸效益分析、車號識別等信息交換，接口較多。

合肥東SAM 管理系統由于與路局綜合計算機網直接相連，且系統以原SMIS2.0 為藍本，接口相對成熟，在相應的接口服務器運行對應的程序即可。徐州北CIPS 管理系統的數據交換在實施時進行了全新對接，接口采用的方式主要是利用了原車站的小型機，在該機器上安裝中間庫，CIPS 管理系統利用對該中間庫的寫入或讀取數據進行對外交互。

1.7 調機系統

CIPS 系統和SAM 系統配套的調機運用系統使用效果均較好，均實現了駝峰調機的推峰遙控和調車安全防護，SAM系統采用GSM-R 技術實現，在地面安裝有相應的應答器，輔助調車機進行定位。CIPS 系統采用GPS定位，站場無需安裝傳感裝置，同時實現了與平調燈顯系統通過車載通信接口的結合。兩者都深受現場用戶喜愛。

1.8 勾傳系統

調車勾計劃傳輸系統是編組站綜合自動化系統的重要組成部分，調車勾計劃作業單是現場工作人員提勾與拉風作業的重要依據。SAM 和CIPS 兩者采取的實現方式不同，合肥東SAM 系統沿襲了原SMIS2.0 系統的勾傳方式，即通過外接的勾傳控制器，利用網絡實現調車作業單的傳輸，現場具備重打功能。CIPS 則采取的是利用網絡打印機和打印服務的實現方式，相比較而言，CIPS勾計劃傳輸容易實現，而SAM勾計劃傳輸則更靈活，對打印機要求較低，但加了控制器，增加了成本。

1.9 基礎數據維護

編組站相關數據變動頻繁的是管理系統，主要有車種、站名、方向等信息。SAM 系統承襲SMIS2.0系統的方式，相關的基礎數據的維護通過數據字典維護界面進行，簡單方便，特別是對于新出現的站名、車種以及方向定義的修改等，修改立即生效。CIPS系統也有相關的維護界面，但相對于SAM系統，基礎數據的維護相對較繁瑣，基礎數據維護完畢，需要重新啟動CIPS服務器端和客戶端程序方能起作用。

1.10 其他方面

根據上海局實際，鑒于上海局車站原十八點統計軟件使用的是華方公司的統計軟件版本，且經過多年的現場磨合，這次兩站綜合自動化改造過程中，均未采用其系統自身提供的統計軟件，車站十八點統計采用讀取CIPS接口的中間庫作為數據源，SAM 系統沿襲原SMIS2.0的方式，統計軟件直接讀取管理系統數據源。

從實際情況來看，兩者提供的車站統計軟件功能距目前在用的華方統計均有一定距離，與總公司剛頒布的《編組站綜合自動化系統需求暫行規范》也有差距，相關的統計功能使用還需要磨合。

徐州北CIPS 和合肥東SAM 系統均提供網絡監控功能，監控主機的網絡連接狀態、交換機的端口、系統資源的使用等、提供設備的異常報警。

2 存在問題與對策

截止目前，無論是徐州北站CIPS 還是合肥東SAM 系統，集控調車進路自動排列功能還都仍未開通，CIPS 還存在調度命令格式不能識別等問題與隱患，合肥東SAM 還存在與臨站TDCS（CTC）不兼容等。相關廠商正在組織進行技術攻關實施。

合肥東SAM 管理系統在開通使用的初期，故障頻發，筆者參與了2018 年年初該站SAM 管理系統的重構論證與現場實施，該管理系統原設計以第三方管理軟件為平臺，利用圖形界面動態管理應用系統及數據庫狀態，但該第三方軟件增加了可能的故障點，復雜了用戶的操作，合肥東SAM 管理系統已摒棄該第三方管理軟件。

從兩站這一段時間的運行使用來看，由于北京通號公司實施CIPS系統的編組站相對較多，技術能手散布在全路不同的編組站現場，不利于車站發生問題的快速響應與通用問題的集中解決。徐州北就曾發生與路局的現車交換接口因程序bug 中斷約24 h，同時CIPS 管理系統維護界面的友好性不如SAM，車站管理系統程序使用的部分參數（如確報的記事欄等）直接寫到了應用程序里，給維護帶來不便，與路局的數據交換程序有待優化。

按照網絡安全等級保護及鐵路總公司有關規定，信息系統實施時，需堅持網絡安全防護措施與系統同步規劃、同步使用的原則，在系統建設的需求分析階段，開展等級保護工作。對于統一部署的系統，各級可分別作為等級保護對象，相同系統的安全保護等級原則上保持一致。對照相關規定，編組站綜合自動化系統宜定為三級，級別相對較高，但截止目前，CIPS 和SAM 均未有定級和備案，按照相關規定，定級、等級保護測評、公安備案等是必不可少的環節，且要求每年組織相關檢查，由于綜合自動化涉及面多，是維護單位還是使用單位組織，亦或路局專業處室或總公司組織，有待進一步明確。

編組站綜合自動化系統實施涉及路局建設、車務、機務、電務、車輛、信息等多專業，還涉及相關的廠商與施工單位，各單位之間需相互配合，加強綜合協調。使用單位要發揮主體作用，工程實施前各子系統方案均需經充分論證，嚴格把關，杜絕子系統的重構，避免類似合肥東SAM 管理系統開通后的重部署操作。同時廠商還需要做好相關文檔資料的移交，不能以技術保密為由拒絕提供相關資料，給后期的系統運維帶來困難。

截止目前，路局電務部門已發布《編組站綜合自動化集控系統維護管理辦法》，適用于CIPS 和SAM 系統，但管理系統的相關使用管理辦法、綜合自動化系統使用后對行車和調車的作業標準的改變要求等相關管理規定有待進一步明確。

3 結束語

由于SAM 系統采用了搭積木的方式，管理系統沿襲了原SMIS2.0 系統的軟件架構與操作方式，實施起來，現場相對更容易接受，培訓工作量相對較小。但CIPS系統的一體化程度更高，兩者均通過計算機系統提高了編組站的解編能力和效率，提高了編組站勞動生產率。兩者都是編組站系統比較成功的應用，且系統功能還在不斷完善中，相信隨著人工智能AI、云計算、物聯網技術的發展，相關的技術必然會逐步融入到編組站綜合自動化系統中，同時隨著貨運票據電子化的實施、路局調度系統的完善與功能延伸、指揮決策的上移與集中，編組站相關的指揮決策體系與現場作業系統必將發生較大的變化，同時控制系統也將朝智能化方向更進一步。