一起大西高铁CTC系统通信前置机软件异常退出的思考

2015-01-01桑宇

铁道通信信号 2015年12期

桑宇

大西高铁（太原南—西安北段）自北向南贯穿山西省中南部，该线路于2014年7月1日通车后进一步拓展了快速客运网覆盖面，形成山西、陕西通往全国各地高效便捷的快速客运网，大大缩短城市间的时空距离，满足了日趋增长的旅客运输需求，对促进地方区域经济可持续发展产生了重要作用。下面针对大西高铁调度指挥系统CTC在运用中的一些情况进行分析。

1 故障概况

2015年6月25日9：53：57大西高铁调度二台、三台CTC系统同时调监信息黑屏，运行图不能自动报点，由于当时CTC系统处于自律模式下的中心控制方式，调度员需及时掌握列车在线上的运行情况，此问题的发生已经危及行车安全。TDCS／CTC中心接到故障通知后迅速查找问题原因，发现大西高铁CTC中心通信前置服务器双机程序异常退出，值班人员立刻对该程序重新启动，于9：57：58程序启动完毕，CTC系统恢复正常。

2 原因分析

2．1 直接原因

大西高铁CTC系统通信服务器双机程序异常退出，是造成CTC系统调监黑屏和列车运行点不能自动上报的直接原因。该程序的异常退出中断了车站系统与中心系统的正常通信，使得信息不能正常传送。首先对CTC系统无线车次信息处理机制进行说明，见图1。

乘务员在机车车载通信设备CIR输入车次号后，CIR设备通过GSM－R网络获得本机IP地址信息及当前服务小区的GRIS的IP地址信息，并对机车数据采集编码器发送的信息进行实时分析，数据内容符合《GSM－R数字移动通信应用技术条件》中规定的发送条件后，开始发送无线车次号信息；这些无线车次信息通过长距离干线传输和GSM－R通用分组无线网络，最终传送到GRIS服务器；GRIS服务器将接收到的无线车次信息透明转发到CTC系统的GSM－R服务器；GSM－R服务器首先对收到的无线车次信息进行校验，确认接收到的无线车次信息数据是否完整，如果校验不通过，则认为当前与GRIS通信不正常，断开连接重连；如果校验通过，则将无线车次信息透明转发给通信前置服务器；通信前置服务器程序负责对无线车次信息按照协议规则进行处理、解析，提取车次号、公里标、运行速度等信息存储在内存中，用以响应调度台的无线机车号查询和进路预告中的机车号匹配，同时根据公里标配置向该无线车次信息覆盖的车站自律机转发。

图1 CTC系统与G网系统工作关系图

对故障当日通信前置服务器记录的日志进行分析，故障当时通信前置服务器B机为主机，9：53：56GSM－R服务器接收到GRIS服务器发来的一条无线车次信息，按照相关协议标准，该条16进制信息内容中所包含的车次号错误，出现了车次号为 “000000”的现象。按照CTC系统处理机制设定，通信前置机处理程序反复对该条错误信息进行解析处理，程序陷入了死循环，导致双机程序异常退出。对GRIS服务器转发的无线车次信息解析出来的内容也验证了这一点，9：53：56由GRIS发送给CTC系统的无线车次信息中车次号乱码，其他信息正确。故障期间共发送了8次错误无线车次信息（6次车次号错误，2次经纬度错误），9：56：15后无线车次信息恢复正常。

2．2 间接原因

当前CTC系统的通信前置机程序（版本号：V1．2．9）防护能力不足，在程序不能正常处理数据后自动退出是造成本次故障的间接原因。通过试验室仿真环境对故障当时的GRIS数据复现测试，V1．2．9版本程序复现了现场故障情形，确实是由于程序存在BUG而导致防护能力变差，在对异常数据处理时会陷入死循环，最终导致程序异常退出。

3 采取措施

1．完善通信前置机处理程序，升级程序到V1．3．2版本。新版本程序会对接收到的无线车次信息正确性进行校验，判断相关信息是否符合通信规则，确保关键字段（如车次号）不能为空，如果校验通过则进行处理，不通过则视为异常数据，程序不对其进行数据处理，防止由于对异常数据循环处理导致程序陷入死循环的情况再次发生。

2．在通信前置服务器上增加看门狗程序，并与通信前置机程序建立UDP链接，定期向前置机程序发起轮询，通信前置机程序收到轮询后，回复轮询响应消息给看门狗程序，看门狗程序如果一定周期内收不到轮询响应，则认为前置机程序工作不正常，就会自动重启通信前置机程序，通过这种手段来及时发现程序跑死或者异常退出的问题，并能够自动恢复程序正常工作，防止程序异常退出的问题再次发生。

3．通信部门加强传输通道误码和无线车次号信息传递监测力度，发现解析数据异常时及时组织车载通信部门对数据进行下载、分析，同时组织对GSM－R无线性能、传输通道测试，逐点排查异常原因，避免异常数据对CTC系统的冲击。