改進優化mesh網絡列調系統

李擁軍（晉城煤業集團鐵路運輸公司，山西 晉城 048000）

1 引言

鐵運公司礦區鐵路綜合信息系統項目于2008年3月正式投入運行。采用光纜連接各站、鐵路沿線及運行的機車利用無線mesh相互連接并和各站相連的方式，構成了一個覆蓋整個鐵路沿線及各站點的網絡平臺。鐵路綜合信息系統是公司信息交換、保障安全、提高效率的核心設備之一，鐵路運輸行車管理信息系統，鐵路運輸貨運管理信息系統，鐵路無線調度通信系統（包括無線列車調度系統和平面無線調車系統）均運行于此平臺之上。由于系統明顯存在無線調度功能缺陷，道口與機車緊急聯控缺失，mesh網絡通信質量下降，甚至有地方出現通信盲區，系統可靠性不高等因素，通過改進和優化mesh網絡，來解決系統的上述問題，為鐵路的生產、運輸、安全提供技術保障。

2 系統現狀

（1）系統核心功能之一的無線調度功能沒有使用起來

綜合信息系統規劃設計時的一個主要功能就是要建立行車調度員、車站值班員、運行機車之間的“大三角”無線調度指揮系統，解決公司在用的國鐵已經淘汰的車機聯控系統運行不可靠的問題，但由于機車無線調度終端存在幾個明顯缺陷：

? 實時性差：需要有語音轉換為數據包的過程，延時較長；

? 操作不方便：通話時需先撥號，不能單手操作，容易分散注意力；

? 揚聲器音量小：即使使用免提方式，也不能在機車嘈雜的環境中聽清楚。

雖然公司在技術規章上已明確規定該系統為行車聯系的主系統，但司機長期基本不用。隨著車機聯控設備不斷老化，且受環境變化制約，矛盾變得日益突出。

（2）沒有道口與機車聯系通道，道口看守人員不能與司機緊急聯控

公司鐵路沿線道口眾多，特別像章嶺、鴻春、曉莊等道口公路車流很大，屬事故多發地段，遇到緊急情況時，道口看守人員只能先通過有線電話聯系到調度或相鄰站點，再由調度或相鄰站點與機車列調IP電話取得聯系，不能及時通知運行中的機車，容易發生車輛相撞的惡性事故。

（3）系統運行可靠性不高

一方面，mesh無線網絡系統運行已達五年，由于種種原因，mesh節點間的無線連接質量有不同程度的下降，再加上線路上環境的變化，使現有的mesh網絡達不到無盲區覆蓋，需要增加mesh節點，提高現有mesh網絡的通信冗余量。另一方面，綜合信息系統機房的NGI服務器、control控制器均為單套設置，沒有備用，一旦出現故障就會造成整個系統癱瘓。

3 系統改進以及優化

（1）對機車無線調度終端進行了改進優化

基于如何使司機愿意使用機車無線終端這個出發點，經過多次對DF-8和DF-7機車內設進行調研，并征求司機的意見，經多次修改，設計出了如圖1所示的終端設備式樣，交付廠家進行生產。新的機車無線終端實現了一鍵廣播通話，便于司機操作使用，且揚聲器音量和靜噪可以隨時調節，可以適用不同司機和不同環境。

圖1 終端設備改進優化

（2）實現了有人道口值守人員與運行機車的實時語音通信

為實現有人道口值守人員與運行機車之間的應急通信，我們對原有的IP電話系統進行了升級改造，采用了圖2的設計：

圖2 IP電話系統升級改造示意圖

系統以 ZDS1000 為交換處理核心，采用無線 mesh 網絡為承載，在道口增加一臺ZTS100主機，通過 ZTS100 實現無線與有線之間的轉換，實現無線對講機、SIP 電話、以及無線對講終端（ZTG1001）之間的任意呼叫。

ZDS1000 安裝在調度機房，并會配備有一部 SIP 話機，用于調度通信；在鐵運公司每輛機車上各自安裝一個 ZTG1001（東風8為兩套）；在 6 個道口的配置了 ZTS100，并每個道口配有兩臺對講機。系統內所有設備均通過 mesh 無線網絡連接到一起。當道口需要聯系機車終端時，可以通過對講機的 PTT 鍵一鍵對機車組（11 輛機車）發起廣播，所有機車組成員可以同時獲知道口當前狀態；機車終端 ZTS1001 也可以一鍵發起廣播到道口組；行調和車站值班員也可以隨時呼叫機車、道口；機房可以呼叫測試車站、機車、道口，并可以通過調度臺軟件觀察所有設備實時狀態。所有節點信息實現了及時化、準確化、網絡化和移動化；所有節點可以隨時了解其他節點信息，從而消除了不安全因素，提高了行車的安全。

（3）對車機聯控信息進行儲存及調用分析

在機房設置錄音服務器一臺，可以對所有的通話信息進行儲存，并且通過軟件進行方便的調用分析。對于規范車機聯控、事故應急處理的分析，事故責任的追查等提供了第一手數據。

（4）對現有mesh網絡進行補強優化，基本實現了鐵路沿線無盲區覆蓋

要實現行車調度員、車站值班員與機車三方隨時可靠通信，特別是保證機車接近車站時的聯控，關鍵是要保證沿線mesh點與點之間都能聯系上，且信號衰減不能超過-90db。同時為了實現道口與機車的通信，道口必須加裝mesh節點。為此我們做了以下工作：

? 對各站的接近區段及有人道口處線路信號質量不好的地方進行了實地信號測試，并制定了增加mesh節點和調整原有節點位置的優化方案。主要包括古礦站、王臺站接近區段mesh加點優化，集配站接近區段mesh移位優化，有人道口無線mesh優化三部分。共新增mesh點8個，包括兩個太陽能供電mesh點，改移位置1個。

? 將原有的mesh網絡的NGI-SERVER和網絡控制器改為主備方式。NEG-SERVER和網絡控制器為mesh網的管理核心，一旦其出現故障，整個mesh網會無法聯絡，對其重新進行安裝設置比較復雜耗時，故障影響時間無法估算。一旦綜合信息網絡成為公司無線調度主用通信網絡后，這樣長的故障處理時間勢必無法接受。為此，安裝了兩個核心設備的備用系統，一旦主SERVER或網絡控制器出現故障，備用系統可以在幾分鐘之內恢復網絡，基本不影響網絡的正常運行。

4 結語

通過分析公司綜合信息系統幾年來運行的實際使用情況，我們對其原有的列調功能進行了優化，使其更符合現場的實際運用；增加了道口與機車之間的應急通信通道；對原有的網絡進行了補強優化。這些必將大大提高行車組織的效率和機車運行的安全性。同時mesh網絡經過加強后，形成的覆蓋全線的無線網絡，可以作為后續一些擴展項目的可靠運行平臺。優化后的整個系統將為企業的生產、經營、運輸等活動提供高效的技術保障和經濟性能，引導企業走向科技、創新、經濟、高效的發展道路。

[1] 陳志賢. 列車調度無線通信系統設計[J]. 微電子學與計算機, 2010, (4) .

[2] 方旭明. 下一代無線因特網技術: 無線MESH網絡[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2006. 5.

[3] 李萍. 鐵路列車調度指揮系統(TDCS)[M]. 北京: 中國鐵道出版社, 2006.