集中操控系统的设计与实现

周 杰

(北京全路通信信号研究设计院有限公司，北京 100073)

1 系统概述

集中操控系统是集成现有计算机联锁、信号安全数据网等成熟技术，在既有联锁设备的基础上，增设安全集中操控终端，实现在一个技术站对周边相关站/场联锁设备的远程集中控制系统。其主要功能如下。

1）实现对多站/场的远程集中控制，分控、集控权限切换操作方便。

2）实现同一操控终端上的跨站/场作业操控。

3）实现各站/场联锁设备的集中监测、数据统计、记录回放和报表生成。

4）具有对集控系统的运行监督、维护管理功能。

5）提供远程诊断、网络管理、系统配置和用户管理等功能。

2 系统结构

2.1 硬件组成

集控系统主要由集控中心设备、局域网、集控中心与计算机联锁之间的通信终端和传输通道等设备组成。为了保证集控系统的高可用性，关键设备均采用双机热备或集群方式的冗余配置。

2.1.1 集控中心设备

主要包括集控服务器、操控终端、电务维护终端和电源等。

1）集控服务器：负责接收各站/场计算机联锁的表示信息分发给相应的操控终端，并将操控终端产生的联锁办理信息分发至对应的计算机联锁。集控服务器均采用双机热备冗余方式。

2）操控终端：直接面向行车人员办理各站/场的联锁作业，包括工控机、操作显示设备等。操控终端使用的工控机应支持多显示器。站场图形的显示应采用固定显示方式。操控终端设置数量根据行车作业需要确定，设计上采用不低于N+1的配置。

3）维护终端: 电务维护终端用于系统设置、调试和日常维护。

4)电源设备：中心电源设备按冗余设置。设备转换时，对正常操作不产生任何影响。

2.1.2 网络设备

1）中心设备与计算机联锁之间的通信通道。

优先采用经由不同物理路径独立单模光纤的封闭式冗余网络，传输协议采用RSSP-Ⅰ型安全协议；受条件限制时，也可采用专用2 M数据通道，传输协议采用RSSP-Ⅱ型安全协议，并配套相应的协议转换等设备。

2）与集中操控系统结合的计算机联锁机房内配置必要的交换机、协议转换器、光转换器等通信终端设备，实现与集中操控系统的通信结合。

3）与计算机联锁操作表示层计算机的最终接口环节采用RS-422通信方式。

4）网络连接应根据站/场的布置结构选择环形或星形模式，如图1、2所示。

2.2 逻辑架构

集中操控系统包括控制台人机界面、站场表示服务、集控系统接口、系统维护、监测网管等几个功能模块。集中操控系统分为应用层、接口层、服务层、协议层、通信层、外部层几个逻辑层次。系统逻辑结构如图3所示。

详细功能如下。

1）应用层：包括中心控制终端（N+1）、系统维护台、网络管理台、监测报警台、值班主任台几个应用程序模块。

2）接口层： 为应用层程序提供操作指令、站场表示、维护数据等信息的交互接口支持。

3）服务层：集中操控系统核心部分，为所有应用程序提供基础服务；提供系统接口服务、控制系统数据流、协调管理系统正常运作等。

4）协议层：按照通信协议的要求实现发送数据组包和接收数据拆包的数据管理，对于有效数据包提交服务层分析。并根据通信层的通道状态确定工作状态。

5）通信层：通信功能的实现，通道状态变化管理，为协议层提供最基本数据信息流。

6）外部层： 集中操控系统所操控的各计算机联锁系统的操控终端，主要的外部接口对象。

3 系统特点

3.1 操控区域划分灵活

各操控终端的操控范围可按区域划分，操控终端的操作范围原则上与站/场计算机联锁的范围相对应，但根据需要一个操控终端可以对多个计算机联锁进行操作，一个计算机联锁的控制范围可分由不同的操控终端办理作业。

3.2 进路预排显示

在人机界面上办理行车作业时，选定始端后，随着鼠标的移动界面提供将要办理的进路轨迹，能够预先告知操作人员进路的信息，帮助操作人员更直观掌握进路情况。

3.3 变更进路办理灵活

在人机界面上办理行车作业时，任何一个进路内设备都可以作为变更点，根据需要的进路轨迹任意选定变更点即可，用户不需要记忆进路内的变更按钮。

3.4 组合进路选排

在人机界面上办理行车作业时，可实现一次作业办理、多基本进路分别执行并遵循由远及近开放信号原则。

3.5 站间透明显示

在人机界面上把不同系统的信息集成在一起，操作人员能够完全掌握各子系统的表示信息，为操作提供参考。

3.6 集中监测管理

基于集中操控系统网络之上，实现对所有管控分站/场的系统运行状态、站场设备状态等信息的统一监控。

4 系统应用

集中操控系统在整个过程中都遵循模块化设计理念，使系统的稳定性、灵活性、可用性更高。以下介绍系统在不同用户需求条件下的灵活配置应用。

1）一对一远程控制：中心操控终端与受控车站/场一一对应，为简单模式；只配备两台中心操控终端工控机、网络通道即实现系统正常运转。

2）一对多集中控制：中心操控终端与受控车站/场为一对多关系，为普通模式；硬件上要求两台操控终端工控机、两台集控服务器、网络通道等。

3）多对多分区控制：中心操控终端与受控车站/场为多对多关系，为标准模式；与普通模式相比，其中操控终端采用N+1方式，增加控制区域、权限分配等设置终端项。

4）系统监管维护：基于标准模式之上，增加了系统维护配置终端、管理终端、监测报警终端等辅助功能模块。