调度集中系统数据的双路冗余传输方案

陈 梵

随着我国铁路事业的发展，调度集中系统（CTC）已在全路大面积推广使用，尤其在高速铁路和客运专线上实现了全覆盖，已经成为行车指挥不可缺少的重要技术装备之一。“7.23”事故之后，调度集中系统安全要求进一步提高，越来越多地承担着为列车调度员提供现场设备使用情况的重要使命。随着列车占用丢失报警功能的投入使用，这一趋势更加明显。但由于CTC系统是以列车调度指挥系统 （TDCS）为基础发展而来，在信息传输逻辑和网络通信方面维持了TDCS系统的模式，因此，在实际使用过程中，存在一些诸如中心与车站表示不一致、部分信息由于通道不稳定发生丢失的情况，给列车调度员造成误导。针对这些问题，本文研究了一种双路冗余信息传输方案，从软件和硬件二方面提高调度集中系统信息传输的可靠性。

1 现有调度集中系统数据传输情况

现有调度集中系统分为中心系统、车站子系统和网络子系统三大部分。中心系统主要由数据库服务器、应用服务器及调度台终端等设备组成，通常部署于各路局调度所，中心系统组网形成中心局域网；车站子系统主要由车站自律机、车务终端及相关采集设备组成，通常部署于沿线各站 （或中继站），独立组网形成各车站局域网；中心系统网络和车站系统网络通过网络子系统进行联通，形成一张规模庞大的调度集中广域网络，从而构成了调度集中系统。

现有调度集中虽然为双网结构，但由于2台路由器在同一个局域网络中，使用时，根据路由选择原理，将选择最短路径进行数据传输。当该条最短路径发生中断时，再选择次短路径进行数据传输，此时必定发生通道切换，在业务量繁忙时很可能造成数据中断或丢失。因此，此种双网结构实为热备方式。调度集中系统由于涉及站场表示实时显示等数据量较大的领域，当发生通道切换时，将影响调度中心行车调度台的相关信息显示，从而给调度指挥带来影响，给调度员带来困扰。

针对上述问题，为提高调度集中系统运行的可靠性，考虑对网络硬件结构及软件进行适当调整，实现双通道网络对数据的冗余传输。具体是在2条物理通道上，各发送一组有效数据。当一路网络设备故障或信息发生丢失时，另一路仍然可以正常传递数据到中心。只有当2路通道或设备同时发生故障时，才会发生信息的丢失，不会因其中一路通道发生故障而影响业务功能。由此可见，系统可靠性大有提高。

2 数据双路冗余传输的实现方式

该方案与现有数据传输方式最大的区别在于：调度集中车站核心设备对外提供双路数据传输服务。实现该功能需满足2个必要条件：

1.车站子系统到中心系统间需存在2条独立的路径，为实现数据冗余传输创造硬件条件。

2.车站子系统中的核心设备 （自律机）需能够向不同路径中发出相同的数据内容，从而为实现数据冗余传输创造软件条件。

2.1 数据双路冗余传输的硬件结构变化

现有调度集中虽为双网结构，但由于2台路由器在同一局域网，只可能选择一条最短路径。为了实现2条对外路径，需将2台路由器分别各自接入一台交换机，实现2台路由器局域网的分离。而且不增加现有调度集中系统的网络设备，仅需调整路由器的网口连接方式，即可实现路由器A和B分别位于不同的局域网。此时，调度集中双网的2个不同局域网中，将分别有一条对外最短径路，且互不影响。

同时其他设备 （如自律机和车务终端）仍旧维持现有的双网连接，不影响这些设备的双网结构，系统冗余度不会下降。

2.2 数据双路冗余传输的软件实现

在网络双路独立的基础上，调度集中各子系统均要开发双路冗余传输软件，实现同时在A、B网络通路上并行传输2份冗余数据，将数据先传递到本网的通信前置服务器，再由双网各自的通信前置服务器将本网内的数据发往应用服务器，由应用服务器针对2份数据采用队列方式，先到先处理。如图1所示。

在此结构下若发生通道故障时，如A通道发生故障，A网路由器通道发生了切换 （将重新进行路由计算，选择最短路径，此时发生中断），但B网信息仍可通过另一条通道传递至中心。中心服务器此时无法收到A网信息，但可以收到B网信息，因而不会影响系统的使用。

可见采用该套数据双路冗余传输的方式，只要有任何一路数据完整正确的传递到应用服务器，就不会影响调度集中正常功能，避免复杂传输环节中的单点故障对运输指挥的影响。

图1 数据双路传输方式 （发生通道故障情况）

3 结束语

数据双路冗余传输方案，通过对既有系统的少量改动，再加上软件功能的完善，虽然无法完全杜绝，但可以大幅度降低调度集中系统因为通道中断或不稳定造成的信息滞留、丢失等现象。从而大大提高调度集中系统的稳定性。目前，该方案已在济南局青荣城际客专线路上实施，从实际效果看，大大降低了因为网络单点故障引起的系统失效，同时列车占用丢失误报警、站场光带滞留、车站与中心表示不一致的问题等发生次数明显减少。后续将逐步在各铁路局进行推广实施。