鐵路調(diào)度集中系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通道誤碼原因分析及決策

摘 要：文章重點(diǎn)分析了鐵路調(diào)度集中系統(tǒng)（即TDCS/CTC系統(tǒng)）網(wǎng)絡(luò)通道誤碼產(chǎn)生的原因及對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息傳輸?shù)挠绊懀槍﹁F路通信機(jī)械室至信號機(jī)械室之間采用同軸電纜連接而引起的、因受機(jī)車電流干擾產(chǎn)生的信息重發(fā)，以及同軸電纜兩端設(shè)備不共地引起的通道嚴(yán)重誤碼，提出了采用PDH光端機(jī)加光纜通道進(jìn)行解決的辦法，從而達(dá)到提高通道質(zhì)量，確保鐵路運(yùn)輸安全萬無一失。

關(guān)鍵詞：通道；誤碼；原因分析及對策

1 TDCS/CTC系統(tǒng)簡介

TDCS系統(tǒng)原名為鐵路運(yùn)輸調(diào)度指揮管理信息系統(tǒng)，簡稱DMIS，是一個覆蓋全國鐵路的大型運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是我國鐵路運(yùn)輸調(diào)度現(xiàn)代化的指揮系統(tǒng)，是我國鐵路運(yùn)輸從單獨(dú)的連鎖系統(tǒng)走向集中、走向網(wǎng)絡(luò)、走向信息化的標(biāo)志，該系統(tǒng)是由基層站段網(wǎng)、鐵路局網(wǎng)、鐵路總公司網(wǎng)構(gòu)成的三級網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，具有數(shù)據(jù)采集、處理分析，顯示瀏覽，人機(jī)對話，監(jiān)視管理，信息傳遞，數(shù)據(jù)收發(fā)、列車收編等多項(xiàng)功能的鐵路列車管理系統(tǒng)。CTC系統(tǒng)是由TDCS發(fā)展完善而來，是TDCS的高級版，全稱是鐵路運(yùn)輸調(diào)度行車指揮系統(tǒng)，它除了兼容TDCS的功能外，增加了對列車的直接指揮和調(diào)度，進(jìn)路自動排列，車次號跟蹤；該系統(tǒng)車站部分具有分散自律功能，與聯(lián)鎖互成體系，互相配合聯(lián)動；網(wǎng)絡(luò)安全高效和智能化；運(yùn)輸集中可控，行車自動生成，自動完成，是鐵路行車指揮管理發(fā)展到一定程度的智能化網(wǎng)絡(luò)。

2 TDCS（CTC）系統(tǒng)中網(wǎng)絡(luò)通道的重要性

根據(jù)CTC系統(tǒng)的特性，CTC網(wǎng)絡(luò)分成鐵路局CTC中心網(wǎng)絡(luò)（中心局域網(wǎng)）、鐵路局CTC 中心和各車站之間的廣域網(wǎng)（系統(tǒng)廣域網(wǎng)）以及基層信息采集系統(tǒng)（車站局域網(wǎng)）三部分。中心局域網(wǎng)、系統(tǒng)廣域網(wǎng)和車站局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)均采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，車站自律機(jī)與CTC中心通過廣域網(wǎng)相連，利用TCP/IP協(xié)議進(jìn)行交換通信。三部分網(wǎng)絡(luò)均由路由器、交換機(jī)、工控機(jī)及服務(wù)器等現(xiàn)代高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成，在配置上采用冗余配置，鏈接采用雙環(huán)結(jié)構(gòu)，星型連接，每6到7個站配置一個抽頭，通信傳輸上采用E1鏈路或光傳輸介質(zhì)，網(wǎng)絡(luò)采用OSI網(wǎng)絡(luò)分層傳輸原理，提高設(shè)備的安全和可靠性。在CTC（TDCS）系統(tǒng)中，CTC中心信息及指令及基層站段的數(shù)據(jù)和反饋都是通過網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)行傳輸，可見網(wǎng)絡(luò)通道是連接鐵路局CTC 中心和各車站之間的一個十分重要的環(huán)節(jié)。形象地說網(wǎng)絡(luò)通道就像人體的神經(jīng)系統(tǒng)，CTC系統(tǒng)能否可靠穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)系到列車的運(yùn)行是否通暢，CTC系統(tǒng)能否可靠穩(wěn)定運(yùn)行在很大程度上取決于網(wǎng)絡(luò)通道的傳輸質(zhì)量和可靠性。

3 通道誤碼對CTC（TDCS）系統(tǒng)信息傳輸?shù)挠绊?/p>

數(shù)據(jù)在通道上傳輸，由于受到干擾，會產(chǎn)生誤碼，誤碼是數(shù)據(jù)在傳輸過程中碼元發(fā)生了錯誤，誤碼率是指誤碼的概率，在物理介質(zhì)傳輸過程中引起誤碼的主要原因是噪聲和通道受限時產(chǎn)生的碼內(nèi)串碼，通道誤碼是由通道的性質(zhì)和工作環(huán)境決定的，誤碼是通道性能的一個重要指標(biāo)。當(dāng)前，總公司中心局域網(wǎng)至路局中心局域網(wǎng)的傳輸通道配置為2M數(shù)字通道，車站局域網(wǎng)間及與路局中心局域網(wǎng)間的傳輸通道配置為2M數(shù)字通道，上述通道采用的是專線方式，而且均配置了備用或迂回通道。根據(jù)各個路局管內(nèi)車站分布的具體特點(diǎn)——線狀分布，同時為了保證每個車站的信息傳輸均能滿足系統(tǒng)所要求的可靠性及帶寬和時延要求，站級基層網(wǎng)絡(luò)的組網(wǎng)方式采用的是環(huán)網(wǎng)方式。即根據(jù)車站的地理位置及可利用傳輸通道情況，將路局管內(nèi)的所有車站分成多個環(huán)組，多個環(huán)組構(gòu)成路局廣域網(wǎng)。就每個環(huán)組而言，利用選定配置好的傳輸通道進(jìn)行串聯(lián)后將其首尾兩站的傳輸通道接至路局中心局域網(wǎng)的指定路由器。對于組環(huán)完成后串聯(lián)站數(shù)較多的環(huán)，采用了增加傳輸通道，進(jìn)行中間抽頭的做法，進(jìn)行了環(huán)網(wǎng)的保護(hù)和帶寬的補(bǔ)充。當(dāng)一網(wǎng)通道不良，但沒有斷掉，二網(wǎng)還是備用狀態(tài)，信息還將通過一網(wǎng)傳輸，當(dāng)誤碼特別高時，將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)堵塞，不僅會影響到本站，還會涉及鄰站信息收發(fā)，如相鄰站無法預(yù)告、統(tǒng)一、車次號丟失等一系列問題、當(dāng)本站脫網(wǎng)時、車站將無法收到中心下達(dá)的調(diào)度命令及階段計劃，車站站場信息也無法實(shí)時上傳到中心，調(diào)度中心命令也無法下達(dá)，指令無法執(zhí)行，嚴(yán)重影響到了運(yùn)輸效率和行車安全。

4 原因分析

目前，在大秦線、北同蒲線TDCS（CTC）網(wǎng)絡(luò)連接方式普遍采用一對E1鏈路（帶寬為2Mbps），進(jìn)站數(shù)據(jù)由通信機(jī)械室DDF架傳到信號機(jī)械室，然后再傳到信號機(jī)械室CTC機(jī)柜的通道協(xié)議轉(zhuǎn)換器上，再由協(xié)議轉(zhuǎn)換器將E1協(xié)議轉(zhuǎn)換為V.35協(xié)議接入路由器，數(shù)據(jù)傳輸方式采用2M的同軸電纜，每個2M通道采用兩根同軸電纜（即一收一發(fā)）。車站與車站之間的信號傳輸，為了減少通道誤碼和線路干擾采用光通道。

我段CTC/TDCS自開通運(yùn)行以來，經(jīng)常發(fā)生通道不暢的問題，以協(xié)議轉(zhuǎn)換器故障最多，有時剛剛換上新協(xié)議轉(zhuǎn)換器沒幾天就壞了。為了解決通道協(xié)議轉(zhuǎn)換器頻繁損壞的問題，2013年針對我段管內(nèi)部分車站TDCS（CTC）系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通道誤碼率高，嚴(yán)重影響CTC（TDCS）系統(tǒng)正常運(yùn)行的問題，我們親自到達(dá)現(xiàn)場測試分析，跟蹤記錄，發(fā)現(xiàn)部分車站通信機(jī)械室與信號機(jī)械室距離比較遠(yuǎn)，而兩機(jī)房設(shè)備又通過同軸電纜連接，當(dāng)這對同軸電纜受到強(qiáng)電流干擾后，就會產(chǎn)生噪聲，導(dǎo)致大量誤碼，信息不準(zhǔn)確引起設(shè)備故障。其二，由于距離較遠(yuǎn)，兩個機(jī)械室設(shè)備不共地，也就是同軸電纜兩端設(shè)備不共地，兩者接地電壓差大到一定程度（經(jīng)現(xiàn)場測試，同軸電纜兩端的地電位差瞬間最高時可達(dá)30V）時，產(chǎn)生干擾源，竄入通道，造成通道傳輸誤碼，影響設(shè)備穩(wěn)定，當(dāng)兩端的電位差持續(xù)不降，或產(chǎn)生瞬間突變，波及通道設(shè)備，損毀協(xié)議轉(zhuǎn)換器或其他設(shè)備，造成通信網(wǎng)絡(luò)中斷。

5 解決方案

通過以上分析我們發(fā)現(xiàn)造成通道誤碼產(chǎn)生的原因，一是同軸電纜連接容易受到外部強(qiáng)電流干擾，二是，通信、信號機(jī)械室接地不一致，不平衡。距離較遠(yuǎn)，針對以上問題，我們采取了PDH光端機(jī)加光纜通道的辦法進(jìn)行解決。在信號機(jī)械室放置一臺PDH光端機(jī)，在通信機(jī)房里放置一臺PDH光端機(jī)，兩者之間通過光纜連接。如圖1：

在兩個機(jī)械室之間通過光纜連接方式，可以消除電氣化區(qū)段電力機(jī)車牽引電流的干擾，以及雷電的直接侵入。因?yàn)楣饫|是以光信號傳播，不會受到電流電壓干擾，同時由于兩端無通信共地，不產(chǎn)生壓差，也解決了兩個機(jī)械室不共地引起的通道誤碼及協(xié)議轉(zhuǎn)換器經(jīng)常損壞的問題。

6 取得效果

此方案經(jīng)上報段及電務(wù)處后，得到采納，方案于2013年開始實(shí)施，改造完成了大秦線11站、遷曹線17站，同蒲線寧武-韓家?guī)X間16站，改造后，同比2012年TDCS/CTC通道類故障率下降95%，起到了設(shè)備故障下降的目的。因此，提出采用PDH光端機(jī)加光纜通道的辦法，一方面抑制了外部強(qiáng)電流的干擾，大大提高了信息發(fā)送的成功率，降低了誤碼率，確保了調(diào)度集中系統(tǒng)可靠運(yùn)行，另一方面降低了重復(fù)更換協(xié)轉(zhuǎn)的頻率，減少了對通信設(shè)備的資金投入，可謂一舉兩得，既確保鐵路運(yùn)輸行車安全，又提高了鐵路運(yùn)輸效率。