TDCS/CTC运输调度指挥中心应急备用子系统方案研究

焦 磊

(沈阳铁道勘察设计院有限公司，沈阳 110013)

目前我国18 个铁路局TDCS/CTC 运输调度指挥中心系统均未设置应急灾备系统，当发生数据库服务器、应用服务器、核心交换机、核心路由器等核心设备因任何故障停机时，将会造成大面积列车调度系统瘫痪，进而切换至人工调度，造成列车晚点甚至发生事故，通过设置应急备用子系统，当发生以上核心设备因任何故障停机时，可在短时间内切换至备用服务器；通过设置应急备用中心，当机房失电或因其他原因导致全面故障时，可以在短时间内切换至备用中心。

1 组建原则

行车调度指挥系统可按照需求设置应急备用中心，当中心机房全面故障时，启用备用系统接管，维持调度指挥基本功能运行。

应急备用中心必须完全独立于主用系统建设，具体包括供电、网络、机柜、主机等，在条件允许的情况下，应考虑设立独立机房。确保主用系统的故障不会对应急备用中心造成影响。

应急备用中心的逻辑结构与主用系统基本一致，应急备用中心由数据库服务器、应用服务器、通信服务器、接口服务器等设备构成，应急备用中心的主要业务数据（站场图/运行图等）应和主用系统实时同步，主用系统正常时，主用数据库中的主要业务数据实时向应急备用中心同步。

应急备用中心应和车站基层网保持稳定可靠连接，车站基层网的抽头车站或者通信汇聚点应配置应急专用通道与应急备用中心连接，并保持数据心跳激活状态。

调度台安装应急调度终端，应急调度终端在正常情况下处于关机状态，不参与生产运营。应急调度终端设置专用电源和网线。

在转用应急备用中心系统时，启用应急备用中心系统时可能因存在不可抗力、战争或其他不可预见(如电源意外断电)等因素，生产系统与应急备用中心系统转换周期存在时差，存在部分数据丢失情况。

2 系统功能

应急备用中心系统具备显示管辖范围内车站信号设备状态、列车计划管理、车次跟踪和自动踩点、列车实际运行图、调度命令管理等功能，并提供监视信息的历史回放。

2.1 车站信号设备状态

车站信号设备状态主要包括车站信号机、轨道电路、道岔状态，列车运行状态、线路布局及其他监视信息。

2.2 列车计划管理

系统具备从TDMS 接收基本图、日班计划、阶段调整计划，并生成列车运行调整计划功能；具备邻台计划传递和邻台（含局间）运行图复示功能；系统可根据基本图完成列车计划调整，作业标记等功能。

2.3 车次追踪和自动踩点

系统具备列车车次号人工输入、自动校核功能，列车车次号以列车自动追踪为主，并以自动追踪为基础实现自动踩点等功能。

2.4 列车实际运行图

系统具备通过自动踩点实现列车运行实绩的自动记录，自动生成列车实际运行图功能；分界口车站所属铁路踩点后向邻局传递，保证车次号的一致性；严格限制列车运行实绩的人工修改等功能。

2.5 调度命令管理

系统具备调度命令格式规范化生成、输入、下发，根据有关规定进行调度命令号码管理功能；通过有线或无线向管辖区段的各受令单位进行调度命令下达；具备调度命令查询、显示、统计和打印功能；具备调度命令邻台间、邻局间转发等等功能。

3 技术方案

应急中心系统，作为路局中心主用系统的应急备用系统，不包括查询子系统、运维子系统、仿真测试子系统、网络安全、通信质量监督等辅助配套系统。应急备用系统提供在主用系统故障情况下的备用功能，以实现基本的调度指挥核心功能。

应急备用中心不单独设置调度台设备，通过应急备用中心核心交换机与普速中心调度台配线间的若干楼层交换机的万兆光口进行连接。为保证系统发生灾难时快速将应急备用中心系统投入使用，应急备用中心区域核心交换机与普速中心调度台楼层交换机应为通信调试完毕状态，并定期进行通信状态核对。

普速TDCS/CTC 运输调度指挥中心系统通过设置调度台楼层电源开关柜，与应急备用中心电源屏进行连通，并敷设应急备用电源电缆至各个调度台作为备用。调度台楼层电源开关柜平时处于断开状态，不对调度台设备进行供电。

应急备用中心应设置独立的电源系统，满足应急备用中心数据库、服务器、网络设备、调度台用电需求。

下文分别从按全局备份应急备用中心及按区域备份应急备用中心进行方案描述。

3.1 按全局备份应急备用中心

3.1.1 设备配置

应急中心系统包括数据库服务器、全局信息交换服务器、全局应用服务器等全局服务器、对外信息提供服务器、软件管理服务器，按区域备份区域应用服务器、实时服务器、通信前置服务器、接口服务器等服务器设备，上述服务器按单套配置。

应急备用中心按普速区域化TDCS/CTC 运输调度中心系统区域网络结构进行配置，网络设备采用单套且考虑在满足性能要求的前提下适当降低配置。

应急备用中心不单独设置调度台工作设备，通过设置应急备用中心核心交换机冗余光纤线缆实现与普速中心调度台通信。

应急备用中心应设置独立的电源系统，满足应急备用中心设备用电需求。

应急备用中心系统结构和普速区域化TDCS/CTC 运输调度中心系统一致，服务器、网络、电源设备单套配置。

3.1.2 服务器

参考现有TDCS/CTC 服务器如数据库、全局信息交换服务器、全局应用服务器、区域应用服务器、区域通信前置服务器，与其他接口服务器配置；信息交换服务器、应用、通信前置服务器、各类接口服务器选用单机进行配置，以上服务器配置在满足应急工作的情况下，可采取牺牲部分性能降低设备配置档次以节省投资。

备用中心服务器网络地址可参考生产系统服务器IP 地址，在有服务器配置数据或软件程序更换时，通过数据完全备份进行同步。

3.1.3 网络设备

在应急备用中心设置备用中心核心路由器、核心交换机、基层网接入交换机、外部链接路由器、与其他系统接口路由器等可采用单台设置；常态下与通信专业处于一种已调试好，但不连通的状态。

提供独立的通道1 000 M 光纤通道，保证应急备用中心核心交换机与生产中心核心交换机常态下的服务器及网络数据同步，将应急备用中心区域核心交换机至调度大厅的楼层交换机进行通道调试并作为备用通道，以备应急情况下的系统切换。

应急备用中心核心路由器及核心交换机需要在主用系统更新时同步进行更新。通过在应急备用中心设置FTP 服务器或TFTP 服务器，可实时对生产中心的路由器及交换机进行配置备份，备份策略可基于实时或周期性。

3.1.4 数据库服务器

数据库服务器采用PC 机，使用数据库复制技术，以减少对现有系统的影响。单独创建一个专用的光纤通道，连通既有数据库服务器和应急备用数据库。以保证24 h 实时进行数据同步。

为实现数据库实时同步，需要采用商业数据库软件Golden Gate 作为数据库备份软件。

3.2 按区域备份应急备用中心

3.2.1 设备配置

应急中心系统按区域备份区域应用服务器、实时服务器、通信前置服务器、接口服务器等服务器设备，上述服务器按双套冗余配置。

应急备用中心按区域化TDCS/CTC 运输调度中心系统单区域网络结构进行配置，网络设备采用双套冗余且考虑在满足性能要求的前提下适当降低配置。

应急备用中心不单独设置调度台工作设备，通过设置应急备用中心区域核心交换机冗余光纤线缆实现与普速中心调度台通信，如图1 所示。

3.2.2 服务器

图1 区域备份系统结构示意图Fig.1 Structural diagram of regional backup system

参考现有区域服务器结构配置区域应用服务器、区域通信前置服务器，与其他接口服务器配置(TSR 接口服务器)、FTP 备份服务器；应用、通信前置服务器、与其他接口服务器、FTP 备份服务器双机热备，以上服务器配置在满足应急工作的情况下，可采取牺牲部分性能降低设备配置档次以节省投资。

备用中心服务器网络地址可参考生产系统服务器IP 地址，在有服务器配置数据或软件程序更换时，通过数据完全备份进行同步。

3.2.3 网络设备

在应急备用中心设置备用中心基层网接入路由器、核心交换机、基层网接入交换机、与其他系统接口路由器等采用双套冗余配置，常态下与通信专业处于一种已调试好，但不连通的状态。

提供独立的通道1 000 M 光纤通道，保证应急备用中心核心交换机与生产中心核心交换机常态下的服务器及网络数据同步，将应急备用中心区域核心交换机至调度大厅的楼层交换机进行通道调试并作为备用通道，以备应急情况下的系统切换。

应急备用中心核心路由器及核心交换机需要在主用系统更新时同步进行更新。通过在应急备用中心设置FTP 服务器或TFTP 服务器，可实时对生产中心的路由器及交换机进行配置备份，备份策略可基于实时或周期性。

3.3 应急备用系统的切换

由于应急备用系统在设备配置、容量、数量等均为生产系统的简化配置，可靠性及稳定性较生产系统低。建议当生产系统恢复正常后，应及时切换回生产系统，确保主用生产系统正常接管生产系统业务流量。应急备用中心服务器、网络设备已通过备份策略，保证与主用系统程序及数据保持一致，如图2 所示。

图2 应急备用系统切换示意图Fig.2 Schematic diagram of emergency standby system switching

当普速中心生产系统瘫痪时，按如下步骤进行切换。

1) 需要第一时间将应急备用通道接入应急备用中心系统，实现应急备用中心系统与CTC 车站的切割连通、与相邻路局/客专中心、铁路总公司、GMS-R、TSR、TMDS 等接口通道的切割连通。

2) 切断与生产系统的网络连接并修改应急备用中心系统网络设备、服务器IP 地址(备用地址)配置与主用系统(生产系统地址)一致，实现对车站及外部系统提供正常服务。

3) 调度台楼层交换机通信链路切换至应急备用通信链路，切换调度台电源至应急备用中心电源，调度设备保证调度台终端能正常提供行车指挥核心功能。

4 结语

本文研究分析了应急备用系统的两种设置方案及应急备用系统的切换方式。

应急备用系统有以下优点：当发生运输调度指挥系统的数据库服务器、应用服务器、核心交换机、核心路由器等核心设备因故障停机时，可在短时间内切换至备用服务器；当机房失电或因其他原因导致全面故障时,可以在短时间内切换至备用中心，不会造成大面积列车调度系统瘫痪。

本系统在不影响原系统功能的条件下更有利于大型铁路局集团公司降低运营风险，提高应对不可预见因素与突发情况的能力。