集中操控系統的設計與實現

周 杰

(北京全路通信信號研究設計院有限公司，北京 100073)

1 系統概述

集中操控系統是集成現有計算機聯鎖、信號安全數據網等成熟技術，在既有聯鎖設備的基礎上，增設安全集中操控終端，實現在一個技術站對周邊相關站/場聯鎖設備的遠程集中控制系統。其主要功能如下。

1）實現對多站/場的遠程集中控制，分控、集控權限切換操作方便。

2）實現同一操控終端上的跨站/場作業操控。

3）實現各站/場聯鎖設備的集中監測、數據統計、記錄回放和報表生成。

4）具有對集控系統的運行監督、維護管理功能。

5）提供遠程診斷、網絡管理、系統配置和用戶管理等功能。

2 系統結構

2.1 硬件組成

集控系統主要由集控中心設備、局域網、集控中心與計算機聯鎖之間的通信終端和傳輸通道等設備組成。為了保證集控系統的高可用性，關鍵設備均采用雙機熱備或集群方式的冗余配置。

2.1.1 集控中心設備

主要包括集控服務器、操控終端、電務維護終端和電源等。

1）集控服務器：負責接收各站/場計算機聯鎖的表示信息分發給相應的操控終端，并將操控終端產生的聯鎖辦理信息分發至對應的計算機聯鎖。集控服務器均采用雙機熱備冗余方式。

2）操控終端：直接面向行車人員辦理各站/場的聯鎖作業，包括工控機、操作顯示設備等。操控終端使用的工控機應支持多顯示器。站場圖形的顯示應采用固定顯示方式。操控終端設置數量根據行車作業需要確定，設計上采用不低于N+1的配置。

3）維護終端: 電務維護終端用于系統設置、調試和日常維護。

4)電源設備：中心電源設備按冗余設置。設備轉換時，對正常操作不產生任何影響。

2.1.2 網絡設備

1）中心設備與計算機聯鎖之間的通信通道。

優先采用經由不同物理路徑獨立單模光纖的封閉式冗余網絡，傳輸協議采用RSSP-Ⅰ型安全協議；受條件限制時，也可采用專用2 M數據通道，傳輸協議采用RSSP-Ⅱ型安全協議，并配套相應的協議轉換等設備。

2）與集中操控系統結合的計算機聯鎖機房內配置必要的交換機、協議轉換器、光轉換器等通信終端設備，實現與集中操控系統的通信結合。

3）與計算機聯鎖操作表示層計算機的最終接口環節采用RS-422通信方式。

4）網絡連接應根據站/場的布置結構選擇環形或星形模式，如圖1、2所示。

2.2 邏輯架構

集中操控系統包括控制臺人機界面、站場表示服務、集控系統接口、系統維護、監測網管等幾個功能模塊。集中操控系統分為應用層、接口層、服務層、協議層、通信層、外部層幾個邏輯層次。系統邏輯結構如圖3所示。

詳細功能如下。

1）應用層：包括中心控制終端（N+1）、系統維護臺、網絡管理臺、監測報警臺、值班主任臺幾個應用程序模塊。

2）接口層： 為應用層程序提供操作指令、站場表示、維護數據等信息的交互接口支持。

3）服務層：集中操控系統核心部分，為所有應用程序提供基礎服務；提供系統接口服務、控制系統數據流、協調管理系統正常運作等。

4）協議層：按照通信協議的要求實現發送數據組包和接收數據拆包的數據管理，對于有效數據包提交服務層分析。并根據通信層的通道狀態確定工作狀態。

5）通信層：通信功能的實現，通道狀態變化管理，為協議層提供最基本數據信息流。

6）外部層： 集中操控系統所操控的各計算機聯鎖系統的操控終端，主要的外部接口對象。

3 系統特點

3.1 操控區域劃分靈活

各操控終端的操控范圍可按區域劃分，操控終端的操作范圍原則上與站/場計算機聯鎖的范圍相對應，但根據需要一個操控終端可以對多個計算機聯鎖進行操作，一個計算機聯鎖的控制范圍可分由不同的操控終端辦理作業。

3.2 進路預排顯示

在人機界面上辦理行車作業時，選定始端后，隨著鼠標的移動界面提供將要辦理的進路軌跡，能夠預先告知操作人員進路的信息，幫助操作人員更直觀掌握進路情況。

3.3 變更進路辦理靈活

在人機界面上辦理行車作業時，任何一個進路內設備都可以作為變更點，根據需要的進路軌跡任意選定變更點即可，用戶不需要記憶進路內的變更按鈕。

3.4 組合進路選排

在人機界面上辦理行車作業時，可實現一次作業辦理、多基本進路分別執行并遵循由遠及近開放信號原則。

3.5 站間透明顯示

在人機界面上把不同系統的信息集成在一起，操作人員能夠完全掌握各子系統的表示信息，為操作提供參考。

3.6 集中監測管理

基于集中操控系統網絡之上，實現對所有管控分站/場的系統運行狀態、站場設備狀態等信息的統一監控。

4 系統應用

集中操控系統在整個過程中都遵循模塊化設計理念，使系統的穩定性、靈活性、可用性更高。以下介紹系統在不同用戶需求條件下的靈活配置應用。

1）一對一遠程控制：中心操控終端與受控車站/場一一對應，為簡單模式；只配備兩臺中心操控終端工控機、網絡通道即實現系統正常運轉。

2）一對多集中控制：中心操控終端與受控車站/場為一對多關系，為普通模式；硬件上要求兩臺操控終端工控機、兩臺集控服務器、網絡通道等。

3）多對多分區控制：中心操控終端與受控車站/場為多對多關系，為標準模式；與普通模式相比，其中操控終端采用N+1方式，增加控制區域、權限分配等設置終端項。

4）系統監管維護：基于標準模式之上，增加了系統維護配置終端、管理終端、監測報警終端等輔助功能模塊。