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论铁路列车调度指挥系统_5

  铁路列车调度指挥系统(Train Operation Dispatching Command System,简称TDCS)。TDCS是实现铁路各级运输调度对列车运行实行透明指挥、实时调整、集中监控的现代化信息系统。

  TDCS由铁道部、铁路局TDCS中心局域网及车站基层网组成,是一个从现代运输管理的角度构造、覆盖全路的调度指挥系统。

  TDCS利用信息技术、网络技术等先进技术手段取代了传统落后的行车指挥方式,采用先进的通信、信号、计算机网络、数据传输、多媒体等现代信息技术,在保证网络安全的前提下,与相关系统紧密结合、互联互通、信息共享,实现了铁路运输组织的信息化、现代化,增加运能,提高效率,减轻了调度、行车人员的劳动强度,改善了调度指挥的工作环境。

  TDCS实现对列车在车站和区间运行的实时监视,动态调整、自动生成列车运行三小时阶段计划,实现列车调度命令的自动下达和实际运行图的自动描绘;实现分界口交接列车数、列车运行正点率、行车密度、早晚点原因、重点列车跟踪等实时宏观统计分析并形成相关统计报表;显示铁路路网、沿线线路、车站、救援列车分布等主要技术资料和气象资料,为铁路事故救援、灾害抢险、防洪等提供决策参考。

  以TDCS为平台,组建自律分散、智能化、高安全、高可靠的新一代调度集中系统(简称CTC系统),是实现铁路提速、高速以及减员增效的跨越式发展的根本保证。根据铁道部跨越式发展总体思路,以TDCS为平台,以调度集中(CTC)为核心,构建我国铁路现代化的调度指挥管理信息系统,以现代运输的理念大力推动铁路运输调度指挥系统建设。

  我国铁路调度指挥管理是以行车调度为核心,站、段为基础,实行铁道部和铁路局两级调度指挥管理的体制。为适应现行的调度管理体制,并考虑到将来的铁路机构改革,TDCS的设计分为三层网络体系结构,对此三层结构的描述如图2-1所示。

  铁道部调度指挥中心TDCS处于最高层,是核心部分,是现代化铁路运输调度指挥的心脏。部调度指挥中心TDCS以铁道部调度指挥中心大楼为主体,构成一个为调度指挥服务的局域网;通过专线通道、数据网链路、路由器与各铁路局调度指挥中心远程连接,进行信息交换,并建立全路有关专业技术资料库。铁道部调度指挥中心能获得各铁路局分界口、重要铁路枢纽、主要干线等的运输状况和TDCS基层网等实时信息。

  铁路局调度指挥中心TDCS处于第二层,在各铁路局所在地建有铁路局调度指挥中心局域网。铁路局调度指挥中心通过专线通道、数据网链路、路由器与铁道部、相邻铁路局调度指挥中心远程连接,进行信息交换。铁路局调度指挥中心TDCS不仅是一个管理层,同时也是直接调度指挥行车的
指挥层,不仅要完成基层网信息的汇总、处理和标准化,给铁路局各级调度提供监视的同时,并按要求将基层信息通过专线通道、数据网链路传送到上层铁道部调度指挥中心。最下层是TDCS基层网,主要包括车站行车调度指挥系统等。

  另外,目前已有的各类信息系统,如TMIS等,需要向各级调度指挥中心移设或互联,实现信息共享。


  铁路局调度指挥中心TDCS(简称铁路局TDCS)由中心机房设备、调度所设备和远程工作站设备三大部分组成。铁路局TDCS通过路由器,经2M通道与所管辖的车站基层网、相邻局TDCS以及铁道部中心TDCS连接,互相交换信息。铁路局TDCS各设备通过交换机与路由器相连,构成主、备星形连接局域网实现信息交换与共享。铁路局TDCS网络结构如图2-3所示。

  中心机房设备包括数据库服务器、应用服务器、通信服务器、网络交换机、网络管理工作站、系统维护工作站、电源屏设备、防雷设备和远程通信设备。调度所设备包括行车调度台工作站、基本图维护工作站、调度主任工作站、主任助理工作站、值班主任工作站、分析室工作站、机调、货调、局长等工作站和大屏幕系统。远程工作站设备包括机务段(折返段)、车务段调度命令工作站和电务段调度工作站。

  铁路局TDCS局域网采用双网系统,对系统重要设备,如服务器、交换机和路由器等的软硬件均为双套冗余。

  (一) 数据库服务器

  数据库服务器由高性能的UNIX服务器、磁盘阵列等设备组成,安装Unix类操作系统及集群管理软件构成双机环境,安装数据库管理系统。数据库服务器主要完成各种信息的存储和分析统计,如基本运行图、实际运行图、阶段计划、运行图自动调整以及各种分析统计报表。

  数据库服务器采用双机热备结构,共享磁盘阵列,构成集群环境,实现负载均衡。任一台数据库服务器的故障都不影响系统的运行。

  (二) 应用服务器

  应用服务器是整个铁路局TDCS网的核心设备,列车运行信息的分析、三小时阶段计划的编制、实际运行图的保存等主要处理工作都在应用服务器完成。

  由于应用服务器的重要地位,所以在硬件方面设置双套高性能的服务器,实现完全的双机热备方式工作,确保硬件系统稳定运行。

  在软件方面,采用Linux、Windows等操作系统。应用软件主要包括列车运行表示系统、车次号自动跟踪系统、运行图处理系统、数据交换系统等。

  (三) 通信服务器

  通信服务器用于路局中心系统和各个车站系统、相邻路局、铁道部之间的数据交换功能。在硬件方面,设置双套高性能的PC服务器,实现完全的双机热备方式工作,确保硬件系统的稳定运行。
在软件方面,采用Linux、Windows等操作系统,配置各种负责通信功能的应用软件。

  (四) 网络交换机

  为了通信更加可靠,整个铁路局局域网采用双以太网结构,设置两套带宽不小于100 M的网络交换机,铁路局局域网所有工作站均配备两块网卡,可以分别与两套交换机连接。

  (五) 网络管理工作站

  在中心机房中设置网络管理工作站,系统维护人员可以在工作站监视整个TDCS网络的运行状况,同时还可以对网络设备进行流量统计、分析、远程配置等维护工作。

  (六) 系统维护工作站

  在中心机房中设置系统维护工作站,维护人员可以在工作站了解系统各设备的工作状态和列车运行情况。

  (七) 电源屏设备

  铁路局局域网上的服务器和工作站等设备均依靠电源屏供电。电源屏提供电源稳压、与设备间的隔离、双路电源的自动与人工切换以及断电报警功能。为了保证给调度所设备提供高质量的、有效可靠的净化电源,并在电源切换时使系统设备正常工作不受影响,电源屏外接双热备的大容量长延时在线式UPS。

  (八) 防雷设备

  防雷设备包括电源防雷和通信防雷。电源防雷安装在电源屏的前端,用于保护电源屏免受外部不良电压或电流的损坏。如果远程通信使用了室外电缆,则需要在通道线的接入端加装通信防雷设备。

  (九) 远程通信系统

  远程通信系统由四台路由器和若干调制解调器构成。其中两台路由器负责与车站进行远程通信;另外两台路由器负责与相邻路局、铁道部进行远程通信。

  调度所设备

  (一) 行车调度台工作站

  在各个行车调度台设置工作站,为调度员提供各种运输指挥中需要的功能。工作站配置多屏显示卡、多台高显示精度的大显示屏。工作站上安装Windows操作系统、列车运行显示系统、调度命令系统和列车调度系统程序。

  (二) 基本图维护工作站

  在分析室或运输处设置基本图维护工作站,为路局基本图维护人员提供服务。

  (三) 调度主任工作站

  在调度所主任室设置调度主任工作站,为调度所主任提供列车实时显示和运行图分析功能。

  (四) 主任助理工作站

  在调度所设置主任助理工作站,为调度所主任助理提供列车实时显示和运行图分析功能。

  (五) 值班主任工作站

  在调度所值班主任室设置值班主任终端,为调度所值班主任提供列车运行显示、运行图分析、运行图打印和调度命令功能。

  (六) 分析室工作站

  在分析室设置分析室工作站,为调度所分析室人员提供运行图分析功能。

  (七)其他工作站

  根据各路局的实际情况,在统计室、机调、车流、客调、货调、局长等处可安装工作站。工作站的配置与分析室工作站配置相同。

  (八)大屏幕系统

  为了提供宏观的行车信息显示,在路局调度大厅可以设置大屏幕投影显示系统或马赛克表示盘设备,投影系统和表示盘内部均设置驱动终端。

  远程工作站设备

  (一)调度命令工作站

  在机务段(折返段)、车务段设置调度命令工作站,提供调度命令接收和打印功能。

  (二)电务段调度工作站

  在电务段设置电务段调度工作站,显示列车运行、车站信号设备等信息,并可进行站场显示历史回放。

  TDCS基层网主要由车站计算机网络设备、车站分机采集及控制设备、车站值班员终端三部分组成。TDCS基层网系统构成见图2-4。

  车站计算机网络设备

  车站计算机网络设备主要由以下设备构成:网络集线器、路由器、协议转换器。车站由网络集线器构成了车站局域网。车站同TDCS中心的连接一般通过调制解调器接入2 M的数字通道,并采用环形、星形或星环形相结合的结构,构成广域网。

  车站分机采集及控制设备

  车站分机采集及控制设备由中央采集控制单元、开关量采集设备及相应的机柜和机笼组成,一般要求分机采集及控制设备由互为热备的两套系统构成。在继电联锁车站,车站分机应从分线盘上直接采集信号联锁设备的状态信息;在计算机联锁车站,车站分机通过串行通信接口,接收车站计算机联锁送来的站场表示信息。车站分机通过RS-422串行通信接口同无线车次号设备相连,接收车站无线车次号信息。同时安装450M无线调度命令传输设备的车站,分机可通过RS-422串行通信接口同无线调度命令发送装置相连,发送无线调度命令。

  车站值班员终端

  车站值班员终端一般考虑双机热备的双屏终端,双机热备保证了系统的可用性,双屏分别用于站场显示和运统二、运统三的显示。车站TDCS终端具有车站及邻站显示、车次号管理、到发点人工报点、行车日志管理、调度命令接收和打印、现在车和甩挂车编组管理、用户登录管理和其他辅助功能。

  在这三层网络结构中,存在以下主要的系统接口: 基层网与铁路局调度指挥中心的接口; 铁路局调度指挥中心与铁道部调度指挥中心的接口;

  整个系统具有以下特点:

  系统设计具有高起点,在研制中采用最先进并具有发展前景的技术,如计算机技术、信息技术、智能决策技术、地理信息技术、远程控制技术、网络技术、数据传输技术、多媒体技术等,同时吸收采纳了国外新技术,采用了国际化标准及国内外最新产品,使系统整体在一定时期内保持技术领先性。

  TDCS是一个行车调度指挥系统,重点是行车调度指挥和管理,它的应用和工作性质确定了它的系统必须是高可靠和高安全的,而且必须保证24 小时无间断正常运转。作为一套行车设备,一旦系统中断或故障,将会直接影响整个调度指挥的正常工作。因此,网络及关键设备采用双套冗余设计以及双电源,提供系统容错机制,保证系统连续不间断地稳定运行,保证数据信息的安全性和正确性。同时,系统对网络及设备的运行具有监控和管理能力,对非法用户或计算机病毒入侵具有抵御能力。

  系统充分采用冗余技术,保证某一设备出现故障的时候,备用设备可以自动接替其工作,同时,设备具有故障自动诊断和报警功能,全部采用双电源设计,并提供可靠的数据后备和恢复手段,提供系统故障恢复功能,保证系统不间断运行。在系统故障时,尽可能减少数据丢失。

  TDCS是一个庞大的综合性系统,这样的系统需要集成大量的计算机设备、网络设备、打印设备、存储设备、显示设备,同时在集成化的环境下还得依靠软件支撑平台开发大量的动、静态数据处理、实时信息处理、智能分析计算统计、界面显示程序,因此系统必须采用符合国际标准和工业标准的开放式系统平台。

  TDCS工程涵盖了铁道部、各铁路局以及基层的车站,集成了大量的硬件设备和软件。大量的硬件设施都需要及时进行日常维护、保修,适当的时候也应该进行更新换代工作;铁路每年都有大量的站场改造、大修、运行图调整等等工作,造成相关的静态基础数据需要及时进行更新,而且用户在使用过程中也会不断地提出新的需求,需要对软件进行适当的修改升级工作,因此系统提供方便的维护手段,便于维护和维修。考虑到TDCS是一个24 小时不间断运行的实时系统,尤其在路局和车站层要通过它来直接对行车进行调度指挥,因此有足够的技术措施保证维护、维修工作不会导致整体系统停机或中断。

  TDCS是一个两级三层的系统,TDCS设计中要考虑与异种机、异种网的互联,按照统一的规范标准,保证铁道部和铁路局之间能够方便地进行数据传输和交换,分布式数据库系统便于访问和维护管理。同时,TDCS作为运输调度指挥管理信息系统,在保证信息安全的前提下,充分考虑与铁路其他系统之间交换数据的功能,以更好地发挥它为铁路运输服务的作用。

  铁路每年都要进行不同规模的大修、新建,TDCS设计的范围和规模将会不断扩大,因此,系统设计中充分考虑到今后升级、扩展的能力。同时,由于TDCS大量采用了计算机技术、智能决策技术、地理信息技术、远程控制技术、网络技术、数据传输技术、多媒体技术等现代信息技术,这些技术现在也处于高速发展期,需要不断地进行淘汰、更新换代工作。系统按照国际标准和规范进行设计,预留今后方便地进行CPU、内存、磁盘容量升级和扩展的能力。

  TDCS是实时过程控制和实时信息处理系统,列车在运行过程中将对铁路沿线的各种信号灯、道岔、轨道等信号设备的状态显示及位置产生大量的变化信息。这些信息主要是通过基层网的列车运行系统自动采集的,必须及时、准确地向上传递给铁路局、铁道部的各级调度人员。按照铁道部信号专业相关标准,在信息高峰的情况下,这一过程延时时间不能超过4秒;在两级三层的任何一台信息处理机上,这些信息必须实时、有序地进行处理,既不能定时处理,也不能批处理;它的信息真实、可靠。这样才能给运输指挥决策提供正确的依据,以便随时调整计划,最大限度地发挥其运输能力。

  TDCS是一个闭环系统,采用闭环网络设计,使之从信息采集、传输、处理、方案制定、计划调整、控制决策、命令传输、校核到设备动作循环,不间断执行,整个系统达到自成体系,安全运行,确保系统连续稳定运行。 TDCS铁道部、铁路局调度指挥中心局域网中均配置了网络防火墙及入侵检测系统、防病毒软件、动态口令等安全防范子系统,确保各级调度指挥中心TDCS的安全性,防止黑客攻击、破坏或者窃取有关信息。

  TDCS作为行车调度指挥的重要装备,所面对的最直接的用户就是铁路的各级调度。调度在铁路系统是直接参与行车组织的,他们的劳动强度大,原先的老四件的工作方式异常落后,使他们精神高度紧张,现代化的TDCS就是要彻底解放他们,使他们的工作中心从不停的打电话询问行车情况然后调整、绘制运行图转移到对TDCS自动实时处理行车信息并绘制的运行图进行分析,提出更加有效的调度方案,进一步挖掘线路的运输能力,为铁路创造更多的效益上来。因此,TDCS应用系统设计充分考虑方便用户,提供友好的人-机界面和方便灵活的使用方法,最大限度地满足用户需求。

  全路有TDCS、TMIS(运输管理信息系统)等诸多的管理信息系统,不同的系统有不同的职能和工作范围,TDCS作为其中的一个系统,它的侧重点在于行车调度指挥上,与其他的系统构成了整个铁路信息现代化的基础。TDCS严格按照铁道部对各管理信息系统功能和范围的界定,遵循不重复建设、不重复投资的原则,充分利用现有设备,并在设计中预留与其他系统的接口,实现与其他系统的信息共享。

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