一种高铁调度集中系统综合数据管理平台的研究与设计

赵 凯

(卡斯柯信号有限公司，上海 200070)

1 研究背景

相较于传统的电务设备，高铁调度集中系统更偏重软件，专业化程度更高，导致普通的电务人员难以介入日常维护和管理。专业工区的岗位人员编制远远跟不上设备增长速度，导致在软件备份、管理上存在很多不可靠的因素，例如：

高铁调度集中系统软件、数据、配置变动频繁，人工方式无法进行精确的版本管理。因为高铁调度集中系统软件与联锁、列控、监测、TDMS、CIPS 等系统均存在接口，任何一方的施工改造，都会引起高铁调度集中系统软件的修改。路局高铁调度集中系统每年的软件、配置、数据修改达到上百次，且每次修改涉及到的配置、数据、软件版本都不一样。当出现施工时间重叠时，更是难以掌控版本变化。

高铁调度集中系统软件系统架构覆盖调度所、车站、站调终端等多层结构，传统的单站备份方式并不适用。因为高铁调度集中系统软件独特的临站复视功能，每次车站改造时，要同时修改调度中心、改造车站本站及临站高铁调度集中系统软件数据及配置。修改面积之大、影响范围之广，涉及终端之多，这些特点要求必须在调度中心部署统一的数据、配置和软件系统。

一旦出现故障，只能通知厂家技术人员现场处理，应急反应十分被动。如车站主机、终端硬件故障，需要尽快恢复业务时，只能安排专业工区、厂家人员去现场处理，耗时费力，响应时间无法满足运输要求。

既有软件特殊处理，难以管理。因历史遗留问题，部分车站在软件版本、配置上，为迎合特定时期的运管要求，采用特殊版本、特殊配置、或特殊的数据处理，这些问题长期淹没在数量庞大的现场终端、服务器中。因为管理人员的变动，无法做到准确交接。又因为缺少统一的版本管理，难以通过日常的巡查预警，只能通过施工、故障处理的形式暴露出来，增加运维风险。

2 综合数据管理平台的问题及难点

高铁调度集中系统专网带宽有限，绝大部分线路采用2 M 带宽的专网，且业务365×24 不间断运行，备份、恢复时要充分考虑带宽冲突，传统的文件复制方式有可能会对业务产生影响。另外，终端的扫描、备份工作，应尽可能避开业务高峰期，在后台自动完成。

软件版本差异大，种类多，需要对每种终端的软件进行定制化分析（TDCS 2.0，TDCS 3.0，CTC 2.0，CTC 3.0，远程显示终端等）。通过区分出每种系统的目录结构，结合数据、配置、日志、主程序运作方式，建立对应的备份/恢复模型。同时，针对每个文件，结合软件的配置、安装手册，整理出一套数据挖掘规则，遍历所有文件后，自动得到软件版本、数据版本、关键配置项信息，主备系是否完全一致等关键信息。

3 系统架构

系统由CTC/TDCS 综合数据管理平台、数据库、磁盘阵列组成，系统架构如图1 所示。

问题4 根据上面的总结，在Rt△ABC中，∠C=90°，当∠A取其它一定度数的锐角时，它的对边与邻边的比值会出现什么情况？对此，你有怎样的猜想？

CTC/TDCS 综合数据管理平台，实现增量备份、后台扫描、智能分析等功能。

磁盘阵列，用于存储每台终端备份回来的整套业务软件。

数据库，用于存储高铁调度集中系统的终端信息，队列扫描计划及结果，智能台账系统的分析结果等信息。

车站终端，包括车站值班员工作站，信号员工作站，电务维护机、自律机、NPC 等。在终端主机上，部署综合数据管理平台的客户端，实现增量备份，应急恢复等功能。

4 系统主要功能

系统主要功能模块如图2 所示，详细功能实现如下。

1）智能化的全自动云端备份

在高铁调度集中系统中，每台终端、服务器，根据自身功能的分类，配置不同的IP 地址网段。通过维护1 套IP 地址库，即可通过IP 地址直接访问到对应终端。

图1 系统架构图Fig.1 System architecture

图2 系统主要功能模块Fig.2 Main function modules of the system

据此，在调度中心综合数据管理平台上，设定针对各个车站业务程序的“爬虫”，根据当天运行图信息，计算得到每个车站作业密度最低的时段，加入队列计划；到达每个时段时，再次验证运行图信息，判断当前的行车密度是否处于全天最低的时段（比如天窗），如运行图出现了调整，此时会重新计算并安排新的扫描时间。验证通过后，启动扫描模块，对已登记的服务器、车站终端的业务程序进行扫描，查找出哪些文件出现变化（如程序、数据、配置等），并对变化的文件自动进行后台备份，如图3 所示。

图3 后台备份Fig.3 Backgroud backup

备份后，形成业务图表，展示指定时间间隔内的备份变化情况，根据需要，可以由指定的维护人员对每次数据变动的原因进行登记记录，如图4 所示。

2）极其节省带宽的增量备份技术

增量备份是指在一次全备份或上一次增量备份后，以后每次的备份只需备份与前一次相比增加或者被修改的文件。比如，一个数据文件大小为100 MB，因各种原因修改后，数据文件大小变为108 MB；增量备份可以提前对文件进行对比，只传输变化的8 MB 数据即可完成备份。作为运用成熟的文件传输技术，目前已广泛应用在主流云存储系统中。

这种备份方式最显著的优点就是：没有重复的备份数据，因此备份的数据量不大，备份所需的带宽消耗、时间消耗远远少于普通备份方式，如图5所示。

图4 数据变动统计表Fig.4 Statistical table of data changes

图5 增量备份模式原理图Fig.5 Schematic of incremental backup mode

使用增量备份最大的好处在于节省带宽：对于普遍只有2 Mbit/s 带宽的业务专用通道来说，每次采取完全备份的方式对带宽消耗巨大，而采用增量备份后可以最大限度的避免因带宽占用影响业务运行。另外，在备份速度上，它的速度比完整备份快上许多，相对于完全备份，增量备份对节省存储空间也大有益处。

3）一键恢复关键应用

根据用户需要，逆向使用增量备份功能（从调度中心服务器“备份”至现场终端），即可以实现业务程序的一键还原功能。比如，某台已经登记自动备份过的终端出现故障，需要更换。维护人员准备好待更换的机器，配置好IP 地址后，只需要保证终端环境正常（比如操作系统没有问题，安装好打印机驱动等），在终端上运行综合数据管理平台的客户端，客户端软件访问调度中心的服务器后，根据本机IP 地址判断要恢复的业务内容，现场维护人员与调度中心专业工区共同确认后，一键恢复到本地，如图6 所示。

图6 自动恢复系统客户端界面Fig.6 Client interface of automatically recovery system

4）智能软件台账分析

通过定制化的配置分析工具，可以实时针对存储在调度中心的全局车站终端软件配置、软件、数据、站细等资料进行扫描，扫描内容包括车站AB机配置一致性检查，特殊配置项检查，软件版本检查等。当发现特定版本的软件、配置存在缺陷时，可以马上给出需要升级的车站信息；日常提报高铁调度集中系统软件改造的影响范围时，可以通过该功能快速研判影响范围，提供决策依据。

5 结束语

高铁调度集中系统综合数据管理平台，以新技术代替传统的人工查验数据、备份、统计、维护操作，可显著提高专业工区的管理能力，同时大大降低整体运营、维护成本。随着软件配置分析模型的扩充，可推广至各种作业系统，具有广阔的应用前景。