铁总TDCS/CTC系统信息汇聚方案研究与实现

赵桂敏陈建鑫

(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

铁总TDCS/CTC系统信息汇聚方案研究与实现

赵桂敏1，2陈建鑫1，2

(1．北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070；
2．北京市高速铁路运行控制系统工程技术研究中心，北京 100070)

主要论述铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统中全路列车运行信息汇聚方案的研究与实现。针对铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统数据量大、实时频率高的特点，提出分层系统信息汇聚方案，并结合系统硬件设备情况，对系统进行软件设计和实现，最终在铁总调度指挥中心成功运用。

信息汇聚；TDCS/CTC系统；集中接入

1 系统简介

铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统是全路列车运行的调度指挥系统，它侧重全路列车的宏观管理，通过对各铁路局TDCS中心系统、高铁CTC中心系统和铁总运输调度管理系统信息进行全面整合和深度挖掘，构建铁总调度指挥中心特有的调度指挥系统。

各个铁路局的TDCS中心系统、高铁CTC中心系统中，实时产生大量的列车运行与调度信息，在铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统的设计与实现过程中，如何将不同路局、不同单位所产生的海量信息，以统一的接口有效的收集、汇聚起来，并对这些信息进行深度挖掘，提取调度指挥工作中实用的调度信息，是该系统设计中的一大难点。

经过充分的技术调研和多轮研讨，选取了分层系统方案，首先，数据采集集中接入层接收铁路局TDCS中心和高铁CTC中心的数据，之后将数据汇聚到分布式处理的数据分布汇聚层，在数据汇聚的过程中，将行车表示、运行图、RBC等业务系统与统计分析、展示系统在硬件和软件上都采用分布式并行处理，减少汇聚过程中汇聚模块性能上的压力，从而实现全路信息的成功汇聚，最终形成海量数据汇集的完整解决方案。

2 信息汇聚方案研究

2.1 路局信息接入

铁总调度指挥中心与18个铁路局的TDCS中心和15个铁路局的高铁CTC中心之间采用广域网连接方式，通过冗余通道连接。连接示意如图1所示。

图1 与路局TDCS中心和高铁CTC中心连接示意图

2.2 信息汇聚量分析

铁总调度指挥中心监督和管理全路的行车调度指挥工作，实时汇聚全路高速铁路和既有线的基层行车信息，铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统每s从一个路局TDCS中心接收大约60包行车表示信息和30包列车运行计划信息，从高铁CTC中心接收大约40包RBC信息。每天固定的时间段，铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统还需请求全路的实际图、日班计划、施工计划等信息。按照目前接入的18个TDCS中心和15个高铁中心计算，每s需接入的数据大约25 M。

2.3 信息汇聚分层方案设计

针对目前铁总调度指挥中心数据量大、实时频率高的特点，铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统通过建立信息汇聚分层机制来完成海量数据的汇聚接入。本方案按照信息链处理过程将整个信息汇聚分为数据采集集中接入层、数据分布汇聚层、业务分类融合层和前端信息展示层等4层，如图2所示。

图2 信息汇聚方案图

数据采集集中接入层将所有的路局TDCS中心信息和高铁CTC中心信息分别接入不同的对外信息提供服务器，对MQ接口信息集中管理，并将TDCS中心与高铁中心的接入端分离。

数据分布汇聚层完成集中接入数据的分布汇聚。数据采集集中接入层接入的数据量很大，为避免数据在集中接入层的排队现象，减少延时，数据实时分布以路局中心为单位汇聚至不同的通信服务器。

业务分类融合层主要是根据不同的业务，将数据归纳分类，并分发至不同的处理服务器。业务分类融合层一方面要完成对数据的各种逻辑处理、统计、分析，另一方面对用户的操作进行实时响应。由于铁总调度指挥终端较多，为保证终端信息的及时性，增设复示查询服务器，分担主应用服务器的负载。系统根据不同的业务设置不同的服务器，服务器内部采用多服务处理的技术，既能保证系统的稳定性，又能保证系统的实时响应。

前端业务展示层，主要负责与业务分类融合层进行信息交互，接收业务分类融合层处理后的数据信息，进行站场表示信息、运行计划信息、RBC信息、统计分析信息的展示。向用户提供接口，供用户查询相关信息。

通过上述信息汇聚策略和技术，系统实现全路信息的成功汇聚，最终形成了海量数据汇集的完整解决方案。

3 信息汇聚方案实现

铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统遵循《列车调度指挥系统（3.0）技术条件》（铁总运[2013] 141号），完成了技术条件中规定的各项功能，重点实现对分界口、主要干线、重点车站、重点列车等运输情况的监督与管理，并进行宏观展示，可对关键指标进行统计分析及预报警，辅助铁总调度人员进行指挥决策。目前铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统已经完成研发工作，并已成功在铁总调度指挥中心上线运行。

在信息汇聚方案方面，结合软件设计和硬件设备的情况，设计的信息汇聚系统结构如图3所示。

图3 信息汇聚系统结构图

3.1 系统硬件实现

在数据采集集中接入层，系统采用两对小型机，安装MQ软件，分别与路局TDCS中心和高铁CTC中心实现信息交互，每对小型机都实现双机热备。该层完成路局TDCS中心信息和高铁CTC中心信息的集中接入，接口集中，便于管理。

在数据分布汇聚层，采用33对刀片服务器作为通信服务器，分别从对外信息提供服务器获取各个路局TDCS中心和高铁CTC中心的信息，完成数据的分布汇聚。每一对通信服务器均为双机热备。

业务分类融合层，采用4对小型机分别作为行车表示信息处理服务器、运行计划处理服务器、RBC信息处理服务器、统计分析服务器。每个服务器从数据分布汇聚层获取所需信息，进行相应的业务处理，向终端提供服务。

前端业务展示层，主要是调度大厅各个调度终端，均采用工作站，安装windows操作系统，提供终端应用软件，向用户提供服务。

3.2 系统软件实现

铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统的主要软件包括调度终端子系统、复示终端子系统、统计分析子系统、运行维护子系统、应用服务子系统、通信服务子系统和接口服务子系统。具体软件结构如图4所示。

图4 软件结构图

应用服务子系统负责从通信服务子系统接收路局TDCS/CTC的列车实时运行信息、运行计划信息和RBC信息等；完成数据的缓存、处理、统计分析等工作，并将数据保存至数据库或磁盘阵列；负责向所有调度终端子系统和复示终端子系统提供站场表示信息、运行计划信息、统计分析信息等。

统计分析子系统负责从应用服务子系统接收列车全程时刻信息、路局调整方案等信息，对数据进行处理、保存、统计等，并向调度终端子系统、复示终端子系统提供WEB服务。

运行维护子系统负责系统运行状态实时监控，包括服务器、网络设备、终端设备、数据库、中间件的运行状态监控，并以逻辑拓扑视图和3D机房视图的方式向用户提供各种监控指标的展示和报警。

通信服务子系统负责从接口处理子系统接收数据信息，并按路局进行汇总，分类转发至不同的应用服务。

接口处理子系统负责与路局TDCS中心和高铁CTC中心系统通过MQ进行接口，实现信息交互。

调度及复示终端子系统负责监视路局车站信号状态、列车实时运行信息、RBC信息、路局调整方案信息，查看路局基本图、施工计划、日班计划等信息，进行数据统计分析等。

维护终端子系统负责监视路局车站信号状态、列车实时运行信息、RBC信息、路局调整方案信息，查看路局基本图、施工计划、日班计划等信息，监视系统运行状态，处理运行维护的相关告警事件。

4 结束语

针对铁总调度指挥中心TDCS/CTC系统数据量大、实时频率高的特点，提出分层系统方案，实现全路信息的成功汇聚，最终形成海量数据汇集的完整解决方案。通过该方案的实现，系统提供路局信息的实时监视、数据整合、统计分析等功能，满足了铁总调度人员的需求。

[1]中国铁路总公司.铁总运[2013]141号 铁路列车调度指挥系统（3.0）技术条件[S].

[2]中国铁路总公司.铁总运[2014]141号 列车调度指挥系统（TDCS）数据通信规程（V3.0）[S].

[3]中华人民共和国铁道部运输局.运基信号[2009]676 列车调度指挥系统（TDCS）、调度集中系统（CTC）组网方案和硬件配置标准[S].

图7 全进路有码信号处理逻辑示意图

3.2 工程实施方案

对动车组进路上的无码区段进行电码化主要有两种方案。

第一种是采用站内一体化轨道电路。这种轨道电路在我国高铁大面积使用，技术比较成熟。现行的《高速铁路设计规范》和《高速铁路信号工程施工技术规程》都对使用和施工工艺方法有详细的描述，但此类设备仅限于有列控中心通信编码条件的车站。

第二种是站内电码化。正线及股道电码化在我国已广泛使用，而进路电码化需要考虑室外传输电路如道岔跳线的特殊安装、室内控制电路如漏串码或误动等问题，这些问题已具备成熟的处理方案，具体可以参见文献[1]。

对高压脉冲信号干扰的防护，即可以采用移频脉冲轨道电路，也可以按上面描述的方法进行区段电码化。

4 结论

动车组在车站无码区段运行时，由于电务车载设备与地面设备的适配性问题，地面干扰信号可能触发动车组制动。建议采用25Hz轨道电路叠加电码化、站内一体化轨道电路、移频脉冲轨道电路等方式对车站动车组进路上的无码区段进行电码化改造。这种相对简单的地面系统改进方案，能够减少电务车地适配对运输造成的影响。

参考文献

[1]张小群，安海君，李建清，等.车站电码化技术[M].北京：中国铁道出版社，1998.

（收稿日期：2016-09-12）

The paper discusses the research and implementation of the train operation information aggregation solution for TDCS/CTC system of China Railway Corporation dispatching command center. According to the features of large data and real-time high frequency in TDCS/CTC system, it puts forward the layered system information aggregation solution, presents the system software design and implementation based on system hardware conditions, and introduces the successful application of the solution in the center.

information collection; TDCS/CTC system; centralized access

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.06.002

2015-11-13）