TDCS/CTC運輸調度指揮中心應急備用子系統方案研究

焦 磊

(沈陽鐵道勘察設計院有限公司，沈陽 110013)

目前我國18 個鐵路局TDCS/CTC 運輸調度指揮中心系統均未設置應急災備系統，當發生數據庫服務器、應用服務器、核心交換機、核心路由器等核心設備因任何故障停機時，將會造成大面積列車調度系統癱瘓，進而切換至人工調度，造成列車晚點甚至發生事故，通過設置應急備用子系統，當發生以上核心設備因任何故障停機時，可在短時間內切換至備用服務器；通過設置應急備用中心，當機房失電或因其他原因導致全面故障時，可以在短時間內切換至備用中心。

1 組建原則

行車調度指揮系統可按照需求設置應急備用中心，當中心機房全面故障時，啟用備用系統接管，維持調度指揮基本功能運行。

應急備用中心必須完全獨立于主用系統建設，具體包括供電、網絡、機柜、主機等，在條件允許的情況下，應考慮設立獨立機房。確保主用系統的故障不會對應急備用中心造成影響。

應急備用中心的邏輯結構與主用系統基本一致，應急備用中心由數據庫服務器、應用服務器、通信服務器、接口服務器等設備構成，應急備用中心的主要業務數據（站場圖/運行圖等）應和主用系統實時同步，主用系統正常時，主用數據庫中的主要業務數據實時向應急備用中心同步。

應急備用中心應和車站基層網保持穩定可靠連接，車站基層網的抽頭車站或者通信匯聚點應配置應急專用通道與應急備用中心連接，并保持數據心跳激活狀態。

調度臺安裝應急調度終端，應急調度終端在正常情況下處于關機狀態，不參與生產運營。應急調度終端設置專用電源和網線。

在轉用應急備用中心系統時，啟用應急備用中心系統時可能因存在不可抗力、戰爭或其他不可預見(如電源意外斷電)等因素，生產系統與應急備用中心系統轉換周期存在時差，存在部分數據丟失情況。

2 系統功能

應急備用中心系統具備顯示管轄范圍內車站信號設備狀態、列車計劃管理、車次跟蹤和自動踩點、列車實際運行圖、調度命令管理等功能，并提供監視信息的歷史回放。

2.1 車站信號設備狀態

車站信號設備狀態主要包括車站信號機、軌道電路、道岔狀態，列車運行狀態、線路布局及其他監視信息。

2.2 列車計劃管理

系統具備從TDMS 接收基本圖、日班計劃、階段調整計劃，并生成列車運行調整計劃功能；具備鄰臺計劃傳遞和鄰臺（含局間）運行圖復示功能；系統可根據基本圖完成列車計劃調整，作業標記等功能。

2.3 車次追蹤和自動踩點

系統具備列車車次號人工輸入、自動校核功能，列車車次號以列車自動追蹤為主，并以自動追蹤為基礎實現自動踩點等功能。

2.4 列車實際運行圖

系統具備通過自動踩點實現列車運行實績的自動記錄，自動生成列車實際運行圖功能；分界口車站所屬鐵路踩點后向鄰局傳遞，保證車次號的一致性；嚴格限制列車運行實績的人工修改等功能。

2.5 調度命令管理

系統具備調度命令格式規范化生成、輸入、下發，根據有關規定進行調度命令號碼管理功能；通過有線或無線向管轄區段的各受令單位進行調度命令下達；具備調度命令查詢、顯示、統計和打印功能；具備調度命令鄰臺間、鄰局間轉發等等功能。

3 技術方案

應急中心系統，作為路局中心主用系統的應急備用系統，不包括查詢子系統、運維子系統、仿真測試子系統、網絡安全、通信質量監督等輔助配套系統。應急備用系統提供在主用系統故障情況下的備用功能，以實現基本的調度指揮核心功能。

應急備用中心不單獨設置調度臺設備，通過應急備用中心核心交換機與普速中心調度臺配線間的若干樓層交換機的萬兆光口進行連接。為保證系統發生災難時快速將應急備用中心系統投入使用，應急備用中心區域核心交換機與普速中心調度臺樓層交換機應為通信調試完畢狀態，并定期進行通信狀態核對。

普速TDCS/CTC 運輸調度指揮中心系統通過設置調度臺樓層電源開關柜，與應急備用中心電源屏進行連通，并敷設應急備用電源電纜至各個調度臺作為備用。調度臺樓層電源開關柜平時處于斷開狀態，不對調度臺設備進行供電。

應急備用中心應設置獨立的電源系統，滿足應急備用中心數據庫、服務器、網絡設備、調度臺用電需求。

下文分別從按全局備份應急備用中心及按區域備份應急備用中心進行方案描述。

3.1 按全局備份應急備用中心

3.1.1 設備配置

應急中心系統包括數據庫服務器、全局信息交換服務器、全局應用服務器等全局服務器、對外信息提供服務器、軟件管理服務器，按區域備份區域應用服務器、實時服務器、通信前置服務器、接口服務器等服務器設備，上述服務器按單套配置。

應急備用中心按普速區域化TDCS/CTC 運輸調度中心系統區域網絡結構進行配置，網絡設備采用單套且考慮在滿足性能要求的前提下適當降低配置。

應急備用中心不單獨設置調度臺工作設備，通過設置應急備用中心核心交換機冗余光纖線纜實現與普速中心調度臺通信。

應急備用中心應設置獨立的電源系統，滿足應急備用中心設備用電需求。

應急備用中心系統結構和普速區域化TDCS/CTC 運輸調度中心系統一致，服務器、網絡、電源設備單套配置。

3.1.2 服務器

參考現有TDCS/CTC 服務器如數據庫、全局信息交換服務器、全局應用服務器、區域應用服務器、區域通信前置服務器，與其他接口服務器配置；信息交換服務器、應用、通信前置服務器、各類接口服務器選用單機進行配置，以上服務器配置在滿足應急工作的情況下，可采取犧牲部分性能降低設備配置檔次以節省投資。

備用中心服務器網絡地址可參考生產系統服務器IP 地址，在有服務器配置數據或軟件程序更換時，通過數據完全備份進行同步。

3.1.3 網絡設備

在應急備用中心設置備用中心核心路由器、核心交換機、基層網接入交換機、外部鏈接路由器、與其他系統接口路由器等可采用單臺設置；常態下與通信專業處于一種已調試好，但不連通的狀態。

提供獨立的通道1 000 M 光纖通道，保證應急備用中心核心交換機與生產中心核心交換機常態下的服務器及網絡數據同步，將應急備用中心區域核心交換機至調度大廳的樓層交換機進行通道調試并作為備用通道，以備應急情況下的系統切換。

應急備用中心核心路由器及核心交換機需要在主用系統更新時同步進行更新。通過在應急備用中心設置FTP 服務器或TFTP 服務器，可實時對生產中心的路由器及交換機進行配置備份，備份策略可基于實時或周期性。

3.1.4 數據庫服務器

數據庫服務器采用PC 機，使用數據庫復制技術，以減少對現有系統的影響。單獨創建一個專用的光纖通道，連通既有數據庫服務器和應急備用數據庫。以保證24 h 實時進行數據同步。

為實現數據庫實時同步，需要采用商業數據庫軟件Golden Gate 作為數據庫備份軟件。

3.2 按區域備份應急備用中心

3.2.1 設備配置

應急中心系統按區域備份區域應用服務器、實時服務器、通信前置服務器、接口服務器等服務器設備，上述服務器按雙套冗余配置。

應急備用中心按區域化TDCS/CTC 運輸調度中心系統單區域網絡結構進行配置，網絡設備采用雙套冗余且考慮在滿足性能要求的前提下適當降低配置。

應急備用中心不單獨設置調度臺工作設備，通過設置應急備用中心區域核心交換機冗余光纖線纜實現與普速中心調度臺通信，如圖1 所示。

3.2.2 服務器

圖1 區域備份系統結構示意圖Fig.1 Structural diagram of regional backup system

參考現有區域服務器結構配置區域應用服務器、區域通信前置服務器，與其他接口服務器配置(TSR 接口服務器)、FTP 備份服務器；應用、通信前置服務器、與其他接口服務器、FTP 備份服務器雙機熱備，以上服務器配置在滿足應急工作的情況下，可采取犧牲部分性能降低設備配置檔次以節省投資。

備用中心服務器網絡地址可參考生產系統服務器IP 地址，在有服務器配置數據或軟件程序更換時，通過數據完全備份進行同步。

3.2.3 網絡設備

在應急備用中心設置備用中心基層網接入路由器、核心交換機、基層網接入交換機、與其他系統接口路由器等采用雙套冗余配置，常態下與通信專業處于一種已調試好，但不連通的狀態。

提供獨立的通道1 000 M 光纖通道，保證應急備用中心核心交換機與生產中心核心交換機常態下的服務器及網絡數據同步，將應急備用中心區域核心交換機至調度大廳的樓層交換機進行通道調試并作為備用通道，以備應急情況下的系統切換。

應急備用中心核心路由器及核心交換機需要在主用系統更新時同步進行更新。通過在應急備用中心設置FTP 服務器或TFTP 服務器，可實時對生產中心的路由器及交換機進行配置備份，備份策略可基于實時或周期性。

3.3 應急備用系統的切換

由于應急備用系統在設備配置、容量、數量等均為生產系統的簡化配置，可靠性及穩定性較生產系統低。建議當生產系統恢復正常后，應及時切換回生產系統，確保主用生產系統正常接管生產系統業務流量。應急備用中心服務器、網絡設備已通過備份策略，保證與主用系統程序及數據保持一致，如圖2 所示。

圖2 應急備用系統切換示意圖Fig.2 Schematic diagram of emergency standby system switching

當普速中心生產系統癱瘓時，按如下步驟進行切換。

1) 需要第一時間將應急備用通道接入應急備用中心系統，實現應急備用中心系統與CTC 車站的切割連通、與相鄰路局/客專中心、鐵路總公司、GMS-R、TSR、TMDS 等接口通道的切割連通。

2) 切斷與生產系統的網絡連接并修改應急備用中心系統網絡設備、服務器IP 地址(備用地址)配置與主用系統(生產系統地址)一致，實現對車站及外部系統提供正常服務。

3) 調度臺樓層交換機通信鏈路切換至應急備用通信鏈路，切換調度臺電源至應急備用中心電源，調度設備保證調度臺終端能正常提供行車指揮核心功能。

4 結語

本文研究分析了應急備用系統的兩種設置方案及應急備用系統的切換方式。

應急備用系統有以下優點：當發生運輸調度指揮系統的數據庫服務器、應用服務器、核心交換機、核心路由器等核心設備因故障停機時，可在短時間內切換至備用服務器；當機房失電或因其他原因導致全面故障時,可以在短時間內切換至備用中心，不會造成大面積列車調度系統癱瘓。

本系統在不影響原系統功能的條件下更有利于大型鐵路局集團公司降低運營風險，提高應對不可預見因素與突發情況的能力。