区域化TDCS/CTC运输调度指挥中心系统方案研究

郝腾飞

(中国铁路设计集团有限公司,天津 300251)

随着中国铁路的快速发展，作为整个铁路运输系统管理中心的铁路TDCS/CTC运输调度指挥系统(TDCS行车调度指挥系统、CTC调度集中系统)的重要性也日益提升，随着各路局集团公司管辖线路长度及车站数量不断增加，各级运输调度人员对TDCS/CTC系统的依赖度也在提高。TDCS/CTC系统持续稳定的运行对保障铁路运输秩序非常重要，这对系统的安全性、稳定性提出了越来越高的要求[1-4]。现有TDCS/CTC运输调度指挥系统是在铁路运输调度指挥管理信息系统(DMIS)基础上发展起来的，其系统结构延续了DMIS系统的架构[5-6]，数据库服务器、核心路由器、核心交换机等一套核心设备占据着全系统的咽喉部位，当核心设备发生故障时，就可能造成全中心管辖范围内整个调度系统的瘫痪[7-8]。本文提出区域化TDCS/CTC运输调度指挥系统，将核心设备功能分解至各区域子系统中，不仅提高系统的稳定性，而且使系统更便于维护。

1 区域化TDCS/CTC运输调度指挥中心系统目标

为避免因核心设备故障引起全局运输调度指挥瘫痪，区域化TDCS/CTC运输调度系统在系统架构上分散布置核心设备，其总体思路是将核心设备区域化，按照调度管理区域将中心机房划分为相对独立的区域服务器处理群组，不同区域单独组网。从系统架构方面进行优化，以便在发生故障时将影响面控制在最小的层面，尽可能保障TDCS/CTC运输调度指挥系统的平稳运行。

2 区域化TDCS/CTC运输调度指挥中心系统构成

区域化TDCS/CTC运输调度指挥中心系统将传统的TDCS/CTC运输调度指挥中心按照管辖区域的地理范围、线别等划分为若干个分组系统，各系统独立组网、功能独立，进而达到故障隔离的目的。

2.1 分组区域架构设计

2.1.1 分组系统架构

各区域设置的独立小区域与传统TDCS/CTC系统一致，可独立完整实现区域内调度台的调度指挥功能[9-12]，单个独立小区域故障仅影响连接在此独立小区域内部的调度台和车站，分组系统架构如图1所示。

图1 区域化TDCS/CTC运输调度指挥中心分组系统架构示意

2.1.2 总体架构

各个独立的分组区域设置的小区域通过全局综合服务系统以及相关多区域转发服务器之间进行沟通，如果涉及整个路局相关的查询终端、铁总接口服务器、与信息系统结合接口服务器、分界口接口服务器等则连接在全局综合服务器上，如图2所示。

图2 区域化TDCS/CTC运输调度指挥中心总体架构示意

2.2 设备配置

每组区域服务器组均按照现有TDCS/CTC运输调度指挥系统标准配置应用服务器(实时服务器、运行图服务器、综合服务器)。每组区域按照线路配置对应的通信服务器[13-15]。

另外，设置全局信息交互服务器，负责汇总数据。结构如图3所示。

图3 区域化运输调度指挥中心分组系统构成示意

(1)按地理范围、线别等划分单区域的管辖范围，单区域对应完整的区域调度台(多个调度台)[16-17]。

(2)单区域服务器分别连接管辖范围内的调度台、通信前置服务器、各类型接口服务器、各车站运输调度指挥分机设备。

(3)多个区域间共用数据库服务器，彼此间数据逻辑上互相独立。数据库服务器中记录全局完整的调度数据，一旦由于调度台管辖范围调整等原因，各区域管辖范围发生变化，不影响各站数据的查阅。

(4)全局信息交换服务器，负责汇总各区域信息，并处理区域间的信息交换。

(5)与信息接口服务器、与邻局接口服务器、铁路总公司接口服务器均通过全局信息服务器和数据库服务器交换信息。

2.3 网络结构

路局集团公司中心系统区域化后的网络如图4所示。

图4 区域化运输调度指挥中心网络结构示意

(1)全局设置1套核心交换机，连接数据库服务器、全局信息服务器等设备，并汇聚连接各区域交换机。

(2)各区域单独设置区域交换机，连接本区域范围内的所有设备[13]。

2.4 系统优点

(1)核心生产系统通过按区域划分，当某线路调度指挥发生问题，可缩小故障范围至对应区域，方便维护人员查找故障[18]。

(2)按区域划分为彼此独立的多个核心生产系统，一个子系统出现故障，对其他子系统无重大影响。

(3)非核心功能均接入另外设置的全局综合服务系统，降低核心生产系统的负载，一旦有故障，也不会影响核心功能。

3 区域划分方法

区域划分以达到隔离故障，减少因故障及施工对运营运输的影响为目标，以沈阳铁路局集团公司普速列车管辖范围为例，该局营业里程为10 546 km，普速系统共有行车调度台33个、管辖车站约780个，其中行车调度指挥(TDCS)调度台23个、管辖车站约633个、线路长度约7 969 km，调度集中(CTC)调度台10个、管辖车站约146个，线路长度约2 577 km，可以从两个出发点研究区域的划分。

沈阳铁路局普速行调台配置如表1所示。

表1 沈阳铁路局普速中心行调台配置

3.1 方案1 按TDCS行车调度指挥系统，CTC调度集中系统划分区域

考虑到CTC调度集中系统相比TDCS行车调度指挥系统增加有调度远程控制进路功能，方案一将沈阳局集团公司调度所普速调度指挥中心按CTC和TDCS分别划分为两个区域，每个区域分别设置应用服务器、通信服务器及网络设备，形成相对独立的区域处理群组。由专用全局服务器负责区域间数据交换、汇总和外部信息提供工作。CTC与TDCS分别单独设置区域交换机，连接本区域范围内的所有设备，负责区域内信息数据交互。按此方案划分，TDCS区域与CTC区域管辖范围如表2所示。

表2 TDCS区域与CTC区域管辖范围对比

由表2可见，既有设备配置TDCS占用比重较大，两个区域划分车站数量不均匀，按车站数量计算TDCS区域为全局车站范围的81%而CTC区域为19%，按照线路长度计算TDCS区域为全局线路的76%而CTC区域为24%，如TDCS区域的核心设备发生故障，则直接影响全局81%的车站运营，没在根本上缩小故障影响范围。且TDCS与CTC区域的划分多为按线路别划分，以沈阳铁路局为例，平齐线太平川以北、白啊线、通霍线、大郑线通辽至大虎山段、沟海线、沈山线、沈大线为CTC线路，纵由北向南向贯穿整个沈阳铁路局，将TDCS系统管辖范围隔离成东部和西部，假设CTC区域核心设备发生故障，虽然在设备层面只有全局约19%的车站无法办理正常行车，但因此范围切断了全局TDCS区域，虽然TDCS设备正常，但无法正常办理通过CTC区域的行车，对运输影响仍然较大。

3.2 方案2 按地域划分区域

借鉴原铁路分局按照地域进行分界，枢纽地区完整包含在单一区域内，尽量保证区域之间线路接口简单。同时考虑区域服务器管辖范围均衡，将沈局普速中心划分为三个区域：西部区域(平齐一台、平齐二台、阜锦台、珠霍台、赤平台、京通一台、京通二台、大通台、通霍台、通让台)、北部区域(长兰台、长平台、大棋台、通化台、铁平台、长图一台、长图二台、沈吉一台、沈吉二台)、东部区域(秦沈台、沟海台、沈大一台、南附近、北附近、沈铁台、沈丹一台、沈丹二台、沈大二台、沈大三台、沈山一台、沈山二台、沈山三台、沈山四台)。全局设置1套核心交换机，连接数据库服务器、全局信息交换服务器、全局应用服务器等设备，并汇聚连接各区域交换机，负责区域间及对外信息数据高速转发。按此方案划分各区域管辖范围如表3所示。

由表3可见，每个区域管辖车站数量约为260 个，管辖线路长度约3 500 km，各区域管辖范围分布均匀，所处地域彼此独立，可达到故障隔离的效果。

表3 按地域划分各区域管辖范围对比

3.3 优缺点分析

方案1虽然在一定程度上做到了区域隔离，但隔离后单一区域(TDCS占81%)故障仍然会导致较大范围的铁路运输瘫痪，没有在根本上解决问题，不宜采纳。

方案2虽然在单一区域CTC与TDCS设备并存，但CTC与TDCS中心设备和软件已经做到完全兼容[19]，且该方案以原铁路分局分界为基础，运营及维护单位更易熟悉区域分布情况，同时3个区域各占该局1/3的管理范围，区域分配较均匀，发生故障时将影响面控制在最小的层面，通过研究，按照地域进行区域分化更为合理，是最佳方案。

4 结语

本文研究分析了区域化运输调度指挥系统的系统架构、组网方式、设备配置及区域划分方法，通过按照地域划分区域，3个区域均匀分配管理范围，可有效做到故障隔离。本系统有以下优点。

(1)核心生产系统通过按区域划分，可缩小故障范围，方便维护人员查找故障。

(2)一个区域系统出现故障，对其他子系统无重大影响，将影响面控制在最小层面(33%)。

(3)非核心功能均接入另外设置的全局综合服务系统，降低核心生产系统的负载。

本系统在不影响原系统功能的条件下更有利于降低运营风险，提高维护效率，系统架构可为大型铁路局集团公司运输调度系统设计提供技术借鉴。本文的研究成果已在沈阳铁路局集团公司普速调度指挥中心中运用，后续将通过运营情况，进一步跟进检验技术方案的合理性，并及时总结修正。