鐵總TDCS/CTC系統信息匯聚方案研究與實現

趙桂敏陳建鑫

(1．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；2．北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，北京 100070)

鐵總TDCS/CTC系統信息匯聚方案研究與實現

趙桂敏1，2陳建鑫1，2

(1．北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070；
2．北京市高速鐵路運行控制系統工程技術研究中心，北京 100070)

主要論述鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統中全路列車運行信息匯聚方案的研究與實現。針對鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統數據量大、實時頻率高的特點，提出分層系統信息匯聚方案，并結合系統硬件設備情況，對系統進行軟件設計和實現，最終在鐵總調度指揮中心成功運用。

信息匯聚；TDCS/CTC系統；集中接入

1 系統簡介

鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統是全路列車運行的調度指揮系統，它側重全路列車的宏觀管理，通過對各鐵路局TDCS中心系統、高鐵CTC中心系統和鐵總運輸調度管理系統信息進行全面整合和深度挖掘，構建鐵總調度指揮中心特有的調度指揮系統。

各個鐵路局的TDCS中心系統、高鐵CTC中心系統中，實時產生大量的列車運行與調度信息，在鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統的設計與實現過程中，如何將不同路局、不同單位所產生的海量信息，以統一的接口有效的收集、匯聚起來，并對這些信息進行深度挖掘，提取調度指揮工作中實用的調度信息，是該系統設計中的一大難點。

經過充分的技術調研和多輪研討，選取了分層系統方案，首先，數據采集集中接入層接收鐵路局TDCS中心和高鐵CTC中心的數據，之后將數據匯聚到分布式處理的數據分布匯聚層，在數據匯聚的過程中，將行車表示、運行圖、RBC等業務系統與統計分析、展示系統在硬件和軟件上都采用分布式并行處理，減少匯聚過程中匯聚模塊性能上的壓力，從而實現全路信息的成功匯聚，最終形成海量數據匯集的完整解決方案。

2 信息匯聚方案研究

2.1 路局信息接入

鐵總調度指揮中心與18個鐵路局的TDCS中心和15個鐵路局的高鐵CTC中心之間采用廣域網連接方式，通過冗余通道連接。連接示意如圖1所示。

圖1 與路局TDCS中心和高鐵CTC中心連接示意圖

2.2 信息匯聚量分析

鐵總調度指揮中心監督和管理全路的行車調度指揮工作，實時匯聚全路高速鐵路和既有線的基層行車信息，鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統每s從一個路局TDCS中心接收大約60包行車表示信息和30包列車運行計劃信息，從高鐵CTC中心接收大約40包RBC信息。每天固定的時間段，鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統還需請求全路的實際圖、日班計劃、施工計劃等信息。按照目前接入的18個TDCS中心和15個高鐵中心計算，每s需接入的數據大約25 M。

2.3 信息匯聚分層方案設計

針對目前鐵總調度指揮中心數據量大、實時頻率高的特點，鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統通過建立信息匯聚分層機制來完成海量數據的匯聚接入。本方案按照信息鏈處理過程將整個信息匯聚分為數據采集集中接入層、數據分布匯聚層、業務分類融合層和前端信息展示層等4層，如圖2所示。

圖2 信息匯聚方案圖

數據采集集中接入層將所有的路局TDCS中心信息和高鐵CTC中心信息分別接入不同的對外信息提供服務器，對MQ接口信息集中管理，并將TDCS中心與高鐵中心的接入端分離。

數據分布匯聚層完成集中接入數據的分布匯聚。數據采集集中接入層接入的數據量很大，為避免數據在集中接入層的排隊現象，減少延時，數據實時分布以路局中心為單位匯聚至不同的通信服務器。

業務分類融合層主要是根據不同的業務，將數據歸納分類，并分發至不同的處理服務器。業務分類融合層一方面要完成對數據的各種邏輯處理、統計、分析，另一方面對用戶的操作進行實時響應。由于鐵總調度指揮終端較多，為保證終端信息的及時性，增設復示查詢服務器，分擔主應用服務器的負載。系統根據不同的業務設置不同的服務器，服務器內部采用多服務處理的技術，既能保證系統的穩定性，又能保證系統的實時響應。

前端業務展示層，主要負責與業務分類融合層進行信息交互，接收業務分類融合層處理后的數據信息，進行站場表示信息、運行計劃信息、RBC信息、統計分析信息的展示。向用戶提供接口，供用戶查詢相關信息。

通過上述信息匯聚策略和技術，系統實現全路信息的成功匯聚，最終形成了海量數據匯集的完整解決方案。

3 信息匯聚方案實現

鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統遵循《列車調度指揮系統（3.0）技術條件》（鐵總運[2013] 141號），完成了技術條件中規定的各項功能，重點實現對分界口、主要干線、重點車站、重點列車等運輸情況的監督與管理，并進行宏觀展示，可對關鍵指標進行統計分析及預報警，輔助鐵總調度人員進行指揮決策。目前鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統已經完成研發工作，并已成功在鐵總調度指揮中心上線運行。

在信息匯聚方案方面，結合軟件設計和硬件設備的情況，設計的信息匯聚系統結構如圖3所示。

圖3 信息匯聚系統結構圖

3.1 系統硬件實現

在數據采集集中接入層，系統采用兩對小型機，安裝MQ軟件，分別與路局TDCS中心和高鐵CTC中心實現信息交互，每對小型機都實現雙機熱備。該層完成路局TDCS中心信息和高鐵CTC中心信息的集中接入，接口集中，便于管理。

在數據分布匯聚層，采用33對刀片服務器作為通信服務器，分別從對外信息提供服務器獲取各個路局TDCS中心和高鐵CTC中心的信息，完成數據的分布匯聚。每一對通信服務器均為雙機熱備。

業務分類融合層，采用4對小型機分別作為行車表示信息處理服務器、運行計劃處理服務器、RBC信息處理服務器、統計分析服務器。每個服務器從數據分布匯聚層獲取所需信息，進行相應的業務處理，向終端提供服務。

前端業務展示層，主要是調度大廳各個調度終端，均采用工作站，安裝windows操作系統，提供終端應用軟件，向用戶提供服務。

3.2 系統軟件實現

鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統的主要軟件包括調度終端子系統、復示終端子系統、統計分析子系統、運行維護子系統、應用服務子系統、通信服務子系統和接口服務子系統。具體軟件結構如圖4所示。

圖4 軟件結構圖

應用服務子系統負責從通信服務子系統接收路局TDCS/CTC的列車實時運行信息、運行計劃信息和RBC信息等；完成數據的緩存、處理、統計分析等工作，并將數據保存至數據庫或磁盤陣列；負責向所有調度終端子系統和復示終端子系統提供站場表示信息、運行計劃信息、統計分析信息等。

統計分析子系統負責從應用服務子系統接收列車全程時刻信息、路局調整方案等信息，對數據進行處理、保存、統計等，并向調度終端子系統、復示終端子系統提供WEB服務。

運行維護子系統負責系統運行狀態實時監控，包括服務器、網絡設備、終端設備、數據庫、中間件的運行狀態監控，并以邏輯拓撲視圖和3D機房視圖的方式向用戶提供各種監控指標的展示和報警。

通信服務子系統負責從接口處理子系統接收數據信息，并按路局進行匯總，分類轉發至不同的應用服務。

接口處理子系統負責與路局TDCS中心和高鐵CTC中心系統通過MQ進行接口，實現信息交互。

調度及復示終端子系統負責監視路局車站信號狀態、列車實時運行信息、RBC信息、路局調整方案信息，查看路局基本圖、施工計劃、日班計劃等信息，進行數據統計分析等。

維護終端子系統負責監視路局車站信號狀態、列車實時運行信息、RBC信息、路局調整方案信息，查看路局基本圖、施工計劃、日班計劃等信息，監視系統運行狀態，處理運行維護的相關告警事件。

4 結束語

針對鐵總調度指揮中心TDCS/CTC系統數據量大、實時頻率高的特點，提出分層系統方案，實現全路信息的成功匯聚，最終形成海量數據匯集的完整解決方案。通過該方案的實現，系統提供路局信息的實時監視、數據整合、統計分析等功能，滿足了鐵總調度人員的需求。

[1]中國鐵路總公司.鐵總運[2013]141號 鐵路列車調度指揮系統（3.0）技術條件[S].

[2]中國鐵路總公司.鐵總運[2014]141號 列車調度指揮系統（TDCS）數據通信規程（V3.0）[S].

[3]中華人民共和國鐵道部運輸局.運基信號[2009]676 列車調度指揮系統（TDCS）、調度集中系統（CTC）組網方案和硬件配置標準[S].

圖7 全進路有碼信號處理邏輯示意圖

3.2 工程實施方案

對動車組進路上的無碼區段進行電碼化主要有兩種方案。

第一種是采用站內一體化軌道電路。這種軌道電路在我國高鐵大面積使用，技術比較成熟。現行的《高速鐵路設計規范》和《高速鐵路信號工程施工技術規程》都對使用和施工工藝方法有詳細的描述，但此類設備僅限于有列控中心通信編碼條件的車站。

第二種是站內電碼化。正線及股道電碼化在我國已廣泛使用，而進路電碼化需要考慮室外傳輸電路如道岔跳線的特殊安裝、室內控制電路如漏串碼或誤動等問題，這些問題已具備成熟的處理方案，具體可以參見文獻[1]。

對高壓脈沖信號干擾的防護，即可以采用移頻脈沖軌道電路，也可以按上面描述的方法進行區段電碼化。

4 結論

動車組在車站無碼區段運行時，由于電務車載設備與地面設備的適配性問題，地面干擾信號可能觸發動車組制動。建議采用25Hz軌道電路疊加電碼化、站內一體化軌道電路、移頻脈沖軌道電路等方式對車站動車組進路上的無碼區段進行電碼化改造。這種相對簡單的地面系統改進方案，能夠減少電務車地適配對運輸造成的影響。

參考文獻

[1]張小群，安海君，李建清，等.車站電碼化技術[M].北京：中國鐵道出版社，1998.

（收稿日期：2016-09-12）

The paper discusses the research and implementation of the train operation information aggregation solution for TDCS/CTC system of China Railway Corporation dispatching command center. According to the features of large data and real-time high frequency in TDCS/CTC system, it puts forward the layered system information aggregation solution, presents the system software design and implementation based on system hardware conditions, and introduces the successful application of the solution in the center.

information collection; TDCS/CTC system; centralized access

10.3969/j.issn.1673-4440.2016.06.002

2015-11-13）