CIPS環境下的綜合回放

崔 磊

（北京全路通信信號研究設計院，北京 100073）

CIPS系統是針對中國鐵路大型編組研發的新一代編組站綜合集成自動化系統，具有決策自動化、指揮數字化和執行自動化的特點，其核心是信息的高度集成。大型編組站作業流程復雜，各環節銜接緊密，不同信息間存在大量的相互作用關系。如何通過回放系統完整地再現編組站作業的全過程，是CIPS綜合回放系統研究的主要內容。

1 系統構成及實現

CIPS綜合回放系統由回放服務器和CIPS客戶端構成，如圖1所示。回放服務程序與數據庫安裝在回放服務器中，負責采集和存儲回放數據。CIPS客戶端通過以太網接入CIPS專用業務網絡中，與回放系統相關的客戶端軟件包括應用軟件和回放管理軟件（回放控制臺）。回放控制臺通過網絡從數據庫中獲取回放數據，并控制相應的應用軟件展現回放內容。

1.1 回放內容

為綜合反映編組站在到、解、集、編、發各作業環節的相互關系，CIPS回放系統在列車、調車、信息及實際作業過程等方面同步采集回放數據，完整回放編組站的行車組織過程、計劃調度過程、方案決策過程和實際作業過程。目前CIPS回放系統記錄并提供回放功能的數據內容如表1所示。

表1 CIPS回放系統包含的內容

1.2 軟硬件環境

CIPS綜合回放系統需在編組站CIPS系統大環境下運行，由回放服務器和回放客戶端組成。回放服務器使用單臺PC服務器實現，根據回放內容對CPU處理能力及存儲空間有一定要求，回放客戶端可在任一CIPS客戶端完成。

CIPS回放服務器程序及客戶端程序需在Dot Net Framework 2.0環境下運行，本例中使用Windows Server 2003作為操作系統（客戶端使用Windows XP）。數據庫選用SQL Server 2005，在數據存儲及檢索方面可以達到使用要求。

1.3 設計原則與技術條件

（1）回放服務

CIPS回放服務工作流程如圖2所示。

CIPS回放服務要保證完整記錄各時段表1所列的全部內容。為保證回放內容與實時數據的一致性，回放服務器采取與客戶端相同的方法獲取數據。在CIPS系統中，表1中所列內容的數據來源全部為多播數據，CIPS回放服務在網絡中截取并保存這部分數據，保證用戶看到的內容與回放數據庫中保存內容同源，從而回放時能夠反映當時現場的真實場景。

CIPS回放服務對數據的存儲采用完整數據+變化增量的保存方式，在保證數據準確的基礎上最大程度減少保存量；同時完整數據與增量數據的數據結構與保存方式完全相同，方便數據的檢索。對表1中描述的不同種類的數據，其數據保存/數據還原方式完全相同，也在一定程度上減化了程序處理邏輯。

CIPS回放服務對不同內容的數據分別截取，將數據包副本冠以統一的時標，通過消息隊列將此內容傳遞到存盤線程。存盤線程提取與前一包數據的變化內容，進行保存，并每隔1 h保存一次完整數據。

CIPS回放服務保存回放數據的期限可在系統中設定，清理過期數據的工作在數據庫存儲過程中自動完成。需長期保存的回放數據可通過客戶端下載后保存為文件，并隨時裝載調閱。

（2）回放客戶端

CIPS回放客戶端由CIPS回放控制臺和相關用戶應用平臺組成。CIPS回放控制臺是對需要回放的數據進行管理的工具，具有下載回放數據、保存/讀取回放文件、定位回放時刻、調整回放速度等功能，與相應的CIPS用戶操作平臺配合使用，可實現回放場景的再現。如圖3所示。

數據下載功能允許用戶通過Web Service從數據庫下載數據，用戶可以選擇下載時段及下載內容，如圖4所示。

數據保存/讀取功能允許用戶對重要數據進行備份，并可隨時調閱。

CIPS回放控制臺允許用戶隨時對回放速度進行調整，調整范圍從1/2倍速到100倍速。

回放展現平臺使用在CIPS操作界面，每個對應的客戶端界面軟件均受控于回放控制臺，其工作狀態可在正常工作/回放間進行切換。

2 綜合回放功能的應用

CIPS系統開通以來，隨著車務、電務、車輛等部門使用的深入，逐漸摸索出一整套利用CIPS綜合回放系統完善健全運營體系的方法，在編組站日常作業中發揮著重要的作用。

2.1 作業過程回顧

CIPS回放體系幾乎覆蓋了編組站日常作業的全部環節，通過對一個班、一天或一段時間內作業過程的全盤回顧，便于車站對之前的工作進行總結，從而調整運營組織模式，提高作業效率。在武漢北站，車站每天的交班會是通過回放系統完成的，車站作業人員和業務領導通過對上一班作業過程的分析，可以更加準確地制定下一階段的運輸方案，取得了非常好的效果。

2.2 數據分析統計

CIPS回放系統實時記錄編組站作業過程的每一瞬間，為車站的運營統計分析提供準確的基礎數據。通過對回放數據的發掘整理，可以產生一系列與作業過程有關的統計分析類報表，方便車站決策指揮。

2.3 事故分析

傳統事故分析通常只有通過電務部門掌握的監測系統對站場表示進行回放，回放內容僅包括道岔、區段、信號等電務設備的動作情況，信息不夠全面，只能做到一邊猜測作業過程一邊分析原因。CIPS綜合回放系統涵蓋內容豐富，可以做到作業過程全方位的回放，能清晰地指出事故發生時的作業內容，包括事故發生時的作業性質、作業意圖、控制指令、作業機車和攜帶車輛情況等，方便對事故原因進行定位。另一方面，作業過程的回放，同樣方便編組站各生產部門追蹤作業錯誤的環節和原因，監督各工作崗位的工作質量，從而加強管理。

2.4 現車安全

編組站生產作業過程中，現車安全至關重要，因此現車數據通常采取多種備份方式。在CIPS系統中采用4個途徑對現車的關鍵數據進行備份，回放系統就是其中之一。CIPS綜合回放系統具有回放現車分布過程的功能，因此，當系統中現車數據破壞或丟失的情況下，可以通過回放系統找回現車數據，并將其恢復到故障之前的任一時間點，進一步保證了CIPS系統的現車安全。

3 結束語

CIPS綜合回放系統秉承CIPS系統一貫的設計理念，從用戶角度出發，以方便用戶使用為宗旨，打破傳統編組站信息管理系統的約束，通過信息的高度集成，完成了對編組站各生產作業環節的實時監督與記錄。在全路范圍內率先實現了集車務信息、電務信息于一體的公用回放平臺；率先形成了通過回放系統開業務交班會的新的生產管理模式；率先嘗試使用回放記錄進一步保證生產數據的數據安全。隨著CIPS系統的發展，將會有更多的業務信息被集成到系統中來，對回放系統的綜合性、集成性的要求也會越來越多，因此，綜合回放系統在今后的發展中要注重于擴展性方面研究，同時更大的數據量也對系統的數據庫管理策略及內存使用策略提出了新的設計要求。