行车调度指挥管理系统

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1、第九章 行车调度指挥管理系统铁路运输效率的提高不仅需要良好的车站、列车控制设备，还需要良好的调 度指挥组织与管理，要实现高效的调度指挥，调度员需要实时掌握所辖区段的列 车运行状况、信号设备状态等信息，最好能够直接指挥行车。1927 年，美国铁 路首先采用了调度集中（CTC）控制装置，使调度中心（调度员）能够实时掌握管辖 区段范围内的列车动态并能够对信号设备进行集中控制、对列车运行直接指挥。经过几十年的努力，列车调度指挥系统经历了调度监督、传统 CTC 技术的 发展阶段，现在调度指挥系统已经集成了计算机、通讯、自动控制等先进信息技 术，成为铁路现代化运输组织和运营管理的核心系统。第一节调度指挥管

2、理信息系统仃DCS）结构与功能我国铁路的现行管理体制基本上是以行车调度为核心，站、段为基础，为了 适应信息化发展需要，提高管理现代化水平， 1996 年开始建设以铁道部调度大 楼为核心的铁道部运输调度指挥管理信息系统（DMIS）。以后为了实现信息共享， 进一步提高系统效能，进行了 TMIS（运输管理信息系统）和DMIS的结合，并改名 为TDCS（列车调度指挥系统），通过近年来列车调度指挥系统的建设与推广，大 大提升了铁路的综合竞争实力，加快了铁路跨越式发展的步伐铁路运输调度管理信息系统（TDCS）工程，是铁路信号“九五”发展规划的龙 头。它是为适应铁道运输发展需求而实施的，是面向 21 世纪的

3、综合型现代化系 统工程。它采用现代化信息技术改造传统落后的铁路调度方式，建立起融信号、 通信、计算机、数据传输和多媒体技术为一体的开放、集中、透明的运输调度指 挥系统，以提高行车指挥水平。TDCS工程的实施将带动整个铁路信号系统向网 络化、智能化方向发展，从根本上改变我国铁路信号在调度指挥手段、行车控制 技术和信号基础设备的落后面貌。TDCS 为调度人员和有关领导及时提供丰富、可靠的信息和决策依据，为调 度人员提供先进的调度指挥和处理手段，提高其应变和处理能力，减少调度人员 通话和手工制表，充分发挥现有铁路运输设备的能力，改善调度人员的工作条件 和环境，提高铁路运输服务质量，并使之适应市场经济

4、发展的要求。一、调度指挥管理信息系统结构一）、系统结构我国铁路调度指挥管理是以行车为核心，站、段为基础，实行路局和铁道部 两级调度管理的体制。考虑到将来铁路机构的改革，铁道部运输调度指挥管理信 息系统（TDCS）设计为3级网络体系结构、其总体结构如图9-1所示。图9.1 TDCS总体结构示意图TDCS是一个覆盖全国铁路的大型网络，由铁道部调度中心局域网，各铁路 局调度中心局域网以及基层网组成。局域网间通过铁路分组交换数据网(x. 25) 和专用线连接，进行远程信息交换。铁路分局调度中心通过通信服务器对基层调 度监督设备进行信息采集和处理。(1) 铁道部调度中心运输调度管理系统 是TDCS的最重

5、要组成部分。铁道部 调度中心是现代化铁路运输调度指挥的核心，位于整个 TDCS 系统的最高层。该 调度中心运输调度管理系统以铁道部中心大楼为主体，包括直属通信处、部办公 大楼相关业务局设施，构成一个调度指挥服务的局域网。通过铁路分组数据交换 网(x. 25)和专用线路由器与各铁路局调度中心远程连接，进行信息交换，并建 立全路各专业技术资料库。部调度中心能获得全路各路局分界口、重要铁路枢纽、 主要干线、关键港口口岸、煤炭装卸点及大企业站等的运输状况和调度监督的实 时信息。同时还与TMIS(铁路运输管理信息系统)及其他系统网络互联，获取大 量的运输管理信息。(2) 铁路局调度中心运输调度管理系统

6、是TDCS的第二层。在各铁路局所在 地建有局调度中心局域网。它是一个覆盖全局的信息采集、传输处理系统，主要 为铁路局调度服务。它通过局域网实现路局内各运营管理部门间的调度信息管 理，并通过 x. 25 网或专用线路与各铁路分局调度中心进行信息交换，并与铁道 部调度中心、相邻路局调度中心远程连接。其系统功能与显示内容与部调度中心 相同，只是规模较小。(3) 基层网 是 TDCS 的最下层，主要是分界口、枢纽(含编组站和大型客运 站)、区段调度监督以及其他基层网络(港口、口岸和大企业站)，负责信息的采 集并向铁路局调度中心提供实时信息，是整个TDCS的信息来源。二）信息来源和种类（1）主要信息来源

7、： 调度实时监督系统，如调度监督、通信网、电网监视录像、灾害、施工等 信息。 管理信息系统 如资源查询及计划、实迹运行图管理等数据库。 TMIS系统，如机车、车辆管理，货车实时跟踪、现车管理等。 运输部门已使用的计算中心和各局局域网的数据信息，如18： 00点统计、 运输指标、机务、车辆等有关资料。 其他部门提供的信息，如气象、电子地图等。（2）信息种类 TDCS 系统的信息有以下4 种： 地理地图数据。主要是对系统显示外貌的定义数据，如带有车站和站场的 地图。 静态数据。主要是对特定的对象进行详细描述，如车站数据，分界口、控 制区域、区段信息。 计划数据。主要是运输计划数据。 动态数据。此类

8、数据是由现场产生的实际数据。并且是实时变化的数据， 如进路安排数据、信号动态数据。（3）TDCS 系统功能TDCS 系统建立了一套高性能、高可靠的局域网和广域网，通过局域网实现 管内各运营管理部门间调度信息的现代化管理，通过广域网实现上、下层的信息 交换。接收下层发送的有关列车运行位置、列车车次、现场设备运行状态、计划 运行图和实迹运行图等信息。并在上层统计、整理，通过接口实现信息传递与共 享。从应用的角度， TDCS 系统的功能可归纳为两大部分：即实时信息处理和管 理信息处理，这两种信息在铁道部调度中心均有相应的显示。1实时信息处理子系统实时信息处理子系统，主要是部中心由基础信息采集网通过调

9、度监督、调度 集中和区域控制中心，完成对分界口、区段、枢纽和港口、口岸及大企业站的列 车运行情况和现场设备状态的动态数据采集、传送和处理，并以图形、图像、文 字等形式，直观、灵活地 向各调度员及有关领导及时提供准确、可靠和丰富的全路运输状态宏观显示、列 车运行情况和现场动态显示、作业情况和实时动态统计报表等，为部中心协调全 路运输、科学决策、提高效率，实现现代化管理提供重要手段。铁道部调度中心 的实时信息处理子系统主要显示内容有：路局分界口显示；全路主要干线区段显 示；全路枢纽运行动态显示；全国铁路港口、口岸作业显示；全国铁路大企业站 作业显示。（1）全路路局分界口显示 全路路局分界口显示的内

10、容有： 路局分界口宏观显示。以地图形式显示全路铁路线路图、分界口名称、分 界口标志、上行及下线交接列车数、实际交接列车数，并分成东部、西部两幅画 面；还可查询开窗显示各阶段（日计划分6点-12点-18点-0点-6点）交接列车、 车辆动态统计汇总日表。 分界口现场实时显示。可显示带进路指示线的简化站形和带早晚点时间的 车次号显示；计划和实迹运行图显示；气象灾害、施工等停运显示；主要干线分 界口交接列车、车辆数。可调出一个或多个分界口的现场实时或计划、实迹运行 图，当调出一个分界口的运行图时还可局部放大。可进行二十四小时内现场动态 及运行图的存储、再现。 TMIS信息显示。显示各分界口按局别、分局

11、别装车去向等信息；分界口 排空及交接车情况日表；早六点保留列车数；显示由统计中心提供的分界口信息 图表、分界口交接车统计表、分界口交接列车早晚点统计表。（2）主要干线运输状况显示 全路主要干线区段显示的内容有： 正点率宏观显示。宏观段划分以路局分界口、枢纽、大型客运站和分局分 界口为段点，显示正点率及运输状况；显示主要干线列车车次号及位置状况， 晚点车及位置显示。 查询全路、路局、分局的某段晚点列车或客车显示，某次客车所在位置； 查询某一干线某个路局内区段的正点率表示。 重点旅客列车跟踪显示及晚点统计显示。 晚点时分及原因分析显示。晚点原因有施工影响、事故中断、灾害中断、 设备故障等，可用不同

12、颜色显示。 线路行车密度显示。行车密度指单位时间内该段的在途列车数。可进行全 路宏观显示、路局显示、分局显示和某段显示。双线区段按上、下行分开表示。 以不同颜色显示列车密度正常、不足、饱和的情况。 全线及分段调度监督显示。包括调度区段入口和出口列车车次号显示、调 度区段简化站形、股道占用、进出站信号机显示。 客车中转冲突显示。提供中转冲突表示及分局提出的解决方案。（3）全路枢纽运输状态显示 全路按钮运输状态显示内容主要有： 全路枢纽分布及设备运行状况示意图； 查询任意一个枢纽的布置示意图及股道占用情况； 任意一个枢纽的调度监督显示； 任意一个枢纽到达场、出发场列车实际到达、出发数目； 任意一个

13、枢纽的大客站的列车到达、出发的实迹运行时刻表。（4）全路铁路港口、口岸作业状况显示 全路铁路港口、口岸作业状况显示内容主要有： 以地图形式显示全国主要港口、口岸的名称、位置及设备工作状况； 以铁路示意图的形式，显示全国主要港口、口岸名称、位置及设备工作情 况，按货调 1台、货调 2台的管辖范围，划分为东北部和西南部两个画面； 在前面两个画面的基础上，开窗显示港口、口岸站交接列车、车辆数动态 信息及港口日存车辆数显示； 开窗显示港口、口岸交接铁路站现场动态显示； 开窗显示港口、口岸装卸车作业信息。（5）全国铁路大企业站作业宏观显示 全国铁路大企业站作业宏观显示内容主要有： 以全国地图、全国铁路示

14、意图的形式，显示全国主要电厂卸车站、主要钢 厂装卸车站的名称、位置，可按货调1、货调2的划分，分成两幅画面； 以全国地图、全国铁路示意图的形式，显示全国主要煤炭装卸点装卸车站 的名称，位置，可按货调 1、货调 2 的划分，分成两幅画面； 开窗查询各大企业站的装卸车作业信息； 全国主要煤矿装车统计表。2 管理信息处理子系统管理信息处理子系统主要是对部中心的日常工作进行管理，自动完成信息收 集（主要指对路局报送信息的收集），各种报表编制、信息传送或输出（主要指部 调度向局调度传送的各种信息）以及部内各工作调度间互相传送的信息，方便、 快捷的查询所需的各种资料，如站场资料、线路图资料、列车运行图资料

15、等，从 而提高调度工作的质量和效率，改善调度工作环境，提高整体调度水平。 部调 度中心设有部日班计划、军调、特调指挥中心、行 1、行 2、货 1、货 2、客 1、 客 2 、机调、电调、车辆、值班处长、领导席、数据维护台、电务调控台、运输 副局长、调度副处长、车流台、技术计划、调度分析、运输培训、调度值班室、 运输局长、客运副局长、货运副局长、客运主任、客运分析、工务调度、电务调 度、机调主任、电调主任、辆调主任、燃、集装箱、煤调、调度处长、超限台、 开发 1、开发 2、会议中心、演示室等多个工作台，各工作站具有完整的信息管 理系统，用以完成各调度台的信息收集、报表编制、信息传送及各种技术资料

16、咨 询。管理信息处理子系统显示以下内容： 中央电视台天气形势预报； 各种机车、车辆（特种车）图形技术数据资料； 静止图形传输系统提供的图像； 首长和有关人员的图像、图形、文字和提示； 视带、盘及其录放。3. TDCS 组成及原理TDCS 系统结构可简化如图 9-2 所示。各级调度中心建立以各有关专业调度 及调度主任为主要用户的调度中心局域网，该局域网与上层、相邻同层、所属下 层相连接成广域网，包括网管监视；建立调度中心大厅投影仪大屏幕显示系统、 调度管理信息系统和技术资料数据库，与 TMIS 及其它已有运营管理系统网络互联，实现资源共享。图 9-2 TDCS 系统结构图硬件系统的结构及组成铁道

17、部调度指挥中心由高性能、高可用的计算机网络构成，包括主干网和用 户网，其中主干网用于将各楼层的用户连接起来，这个网络简称为局域网。 部 中心通过X.25或专用线路由器与各个铁路局调度中心远程连接，进行信息交换。 这个网络简称为广域网。1局域网系统硬件结构组成（1）局域网结构概述 组网手段。根据计算机网络发展的现状，可以利用的媒体访问技术和交换 技术很多，高速网的组网手段有四DI（光纤分布数据接口网）、交换以太网、快 速以太网、A1M（异步传输模式）等。a.以太网 以太网即总线型结构的网络，采用无源介质（如同轴电缆）作为总线来传递信息，由于没有集中式控制中心，所以无需路由选择，故费用较低。传统

18、以太网采用共享型，即全部接人总线的微机均共享总线带宽，工作站增加时， 分配到工作站的带宽将下降，有效速率也急剧下降，冲突加剧，网络性能变 坏，可能导致瓶颈和拥塞。传统以太网速串为 10Mbit/s。b交换以太网交换以太网一般采用共享技术， TDCS 系统改变共享方式为独占带宽方式，克 服了共享型以太网的缺点。交换以太网的主要特点是：与原有IEEE 802. 3以太网（国际电子电气工程师协会802分类会制定的 局域网标准）完全兼容；提供多个独占的lOMbiVs端口；提供虚拟网络解决方案； 较好的性能价格比。c. 高速交换以太网 高速交换以太网选用高速处理器及带宽足够的传输媒体 （如类双绞线或光

19、纤），使总线速率达到100Mb眺。但高速以太网仍属共享带宽方式，只有引 入交换技术，形成高速交换以太网，性能才显著改善。d. ATM 即异步传输模式，采用异步时分复用技术，以固定长度的信元作为基本单位进行传输和交换。 ATM 网络提供高带宽、低时延、动态带宽适配，先进的拥塞控 制及差错控制等网络技术，支持多种信息媒体对不同速率、时延、突发量、差错 串与丢失率等服务质量的需求，是至今为止适应多媒体业务传输与交换的最佳网 络技术。 计算机网络拓扑结构。计算机网络所采用的拓扑结构，如总线结构、星线 结构、树型结构、环形结构及网状结构。调度中心由于采用交换以太网，故网络 采用树型网络结构。其中双服务器

20、到网络交换机的主干网采用 100Mbit/s 以太 网，传输介质为光纤，交换机到各楼层间集线器采用 10Mbit/s 以太网，传输介 质为10BASET（传输速率为lOMbit/s的用于基波段网络的非屏蔽双绞线电缆）， 为保障网络可靠性，交换机与各集线器间设有两条双绞线，集线器提供主/备接 口.这种结构特点是：克服了总线结构中由于总线故障引起网络整体瘫痪的可能；单个用户的故障不会影响整个网络的运行；结构简单，便于网络的建立和重新配置；便于控制和管理；每个用户独享lOMbit/s的带宽；堆叠式HUB(多口中继器)可以非常容易的扩充网络上的用户；同一集线器上的用户间通信可以由集线器提供路由；不同集

21、线器上用户间通信可以由交换机提供路由；网络管理系统可对各用户端口进行控制。(2) 部调度中心局域网系统硬件结构组成 部中心局域网由主干网和用户网 组成。系统配置如图 9-3。路由器服务器共享盘.丿服务器丄光盘库二J大屏需投影ATM交换机快速以太网以太网交换机交换机155MATMATM交换机投影机投影机多屏控卡制器 视频输入多屏控制器路由器至路局至路局打印机绘图仪打印机绘图仪工作站PC机大屏幕控制台大屏幕控制台图 9-3 部调度中心局域网配置图主干网是部中心网络系统的核心，连接着各楼层的用户网交换机、高性能服 务器和路由器等设备。主干网采用较为成熟的155Mbit/s的ATM技术和光缆传输, 为

22、各楼层客户和服务器间提供高速的信息交换。各楼层用户网由高效率的 lOMbit/s 和 lOOMbit/s 交换式以太网构成。根据 工作站的应用需求能够进行带宽的分配，支持独享和共享10Mbit/s和lOOMbit/s 的分配方案，并考虑将来向 ATM 桌面系统过渡。根据目前应用需要，用户网以 1OMbit/s 的交换式以太网为主，多媒体工作站采用 1OOMbit/s 交换式以太网。为使网络具有冗余和备份能力，保证系统不间断运行，网络采用双网设计， 即在主机房设置两台高性能ATM主干网交换机，在各楼层设两台高性能交换式以 太网智能集线器，服务器采用双从ATM网络适配器，工作站采用双以太网络适配

23、器。彼此相互连接，使任意两台计算机设备之间都具有两条通信通道，一方面能 增加网络的吞吐量，另一方面又提高了网络的可靠性，从而构成一个无单点故障 的高性能、高可用的网络环境。2广城网系统硬件结构组成部调度中心通过X. 25（铁路分组交换数据网，符合X. 25建议）或专用线路 由器（能使运行相同规程的各个局域网之间互联的端口设备，可以是带有网络接 口卡和执行路由功能软件的计算机）进行远程连接和信息交换。多协议路由器能 提供多个高速通信端口，能支持x. 25、TCP/IP、DECne t、IPx、T1 / El等通信 协议。 在部中心设两套路由器设备，铁道部对各路局在每个方向设两条专用通 道。两条通

24、道能均衡信息流量并互为主备，保证远程通信的可靠性。另外，部中 心设有两个 x. 25 端口，为各路局及分局设置永久虚电路（虚电路是数据网源点 传向目标点逻辑通道的集合，永久虚电路是固定设置的），并具有备用路由。路 由器的连接方法如图 9-4 所示。通过广域网进行交换的信息主要分两类：即调度监督实时信息印报告、资料 等管理信息。由于x. 25网的信息传输延时较大，不适合用来传输实时数据，因 此，采用实时信息通过专线传输、管理信息通过 x. 25 网传输的方案。3.服务器系统硬件结构组成 为了资源共享，计算机网络通常采用客户机服务器方式。它要求网络中用一 个计算机来专门承担网络资源的管理和向网络其

25、他计算机提供服务，这台计算机 即为服务器。数据库服务器用于数据管理，它犹如各计算机的文件柜。 数据库 服务器是局域网中的重要设备，它将完成系统的最主要任务，如数据通信、信息 处理、数据库访问服务、应用软件服务等。数据库配置为高性能集群系统，支持 共享盘连接，提供主/备工作方式，能运行通用的商业数据库并行版本。通过分 布式管理，能在集群内对信息同步存取访问。集群内双服务器能进行负载的均衡， 在正常情况时分别执行不同的任务，完成不同的功能，当其中一台服务器出现故 障时，任务能自动转向另一台可用服务器继续工作，以保证系统连续运行。双服务器使用共享的磁盘存储阵列，共享磁盘存储阵列能支持RAID（磁盘冗

26、 余阵列）功能，具有高性能、高可用性，通过SCSI（小型计算机接口，是当前最 流行的微机、小型机和工作站输入输出设备的标准接口）与双服务器连接。共享 磁盘配有多路电源，使用多路磁盘控制器与各服务器连接，不因其中某台服务器 出现故障而不可用。系统数据库及主要应用数据均在共享盘上存储。借助高可用软件，共享磁盘阵列上的信息能被双服务器并发访问，一台主机 系统的故障不会影响另一台主机对磁盘的访问。采用 RAID 技术能使磁盘信息安全可靠，磁盘阵列中的所有磁盘、磁带设备 均能带电拔插，故障盘更换时不需要停机，更换镜像卷组中的磁盘后能自动同步， 使数据具有高度安全性。服务器是调度指挥的关键设备，为此应选择

27、性能高、吞吐量大、扩展力强， 能支持超大规模内存和超大规模数据库，技术先进的 64 位体系结构的开放系统。 双服务器中每台配有双 ATM 网络适配器，分别连接到两台 ATM 主干网交换机上， 以提供高性能、高可靠性的网络访问能力。调度中心服务器系统配置如图 9-5 所示。图 9-5 调度中心服务器4工作站系统硬件结构组成工作站（网络中非服务器的计算机）提供客户应用和图形界面，调度人员通过 工作站进行 日常调度工作。网管工作站用于网络的监视和管理。多媒体工作站具有语言和图像能力，能连接摄像头、话筒等音频视频设备。 各工作站之间通过快速以太网互联，能进行音频会议及视频会议。工作站支持多 台屏幕，可

28、以扩大信息显示量，减少用户频繁切换屏幕，方便用户。每台工作站 配有网络控制卡，提供工作站对服务器的网络访问服务。5大屏幕投影系统硬件结构组成大屏幕投影系统能集多种信息于一体，提供高清晰度、大画面的宏观显示， 是调度指挥中心的最理想选择。大屏幕不仅能将调度工作的显示内容宏观显示， 而且能将影视、新闻、气象等活动图像直接以大画面显示出来，为调度人员及有 关领导提供图形、图像、文字等多种方式的信息。部中心 9 层调度大厅设置的投 影大屏幕墙，由48台投影仪投影的大屏幕组合而成,48个屏幕以4X12（高X宽） 短阵排列。大屏幕投影显示系统一般由投影屏幕、投影以及显示控制系统几部分组成， 投影屏幕与投影

29、仪配合使用（投影仪具有多路视频输入）。大屏幕投影系统的关键 是显示控制系统。 目前的控制系统主要分两类：一类采用 Windows 技术，控制 系统连接在网络中，通过 Windows 技术模拟工作站的各种功能，并通过适当的硬 件及软件，将视频信号及工作站图形信号混合输出，这种控制器控制灵活，显示 窗口能任意移动到屏幕的任意位置，显示效果同工作站输出完全一致；另一种控 制系统是将要送到大屏显示的视频及图形信号接入控制器，由控制器控制信号在 屏幕输出显示的位置，显示效果要提前预定，而且能够在大屏幕上显示的信号源 固定不变，因此灵活性较差。调度中心大屏幕投影系统采用基于 windows 技术的显示控制

30、系统，采用客户 /服务器模式，运行于不同平台的信息能够随时在大屏幕上显示，并能动态调整 窗口外观。控制人员可以控制信息显示的来源，在多路视频输入信号中选择信息 在大屏幕上显示。控制人员还可将大屏幕授权给某些工作站用户使用，使它们能 将各自屏幕上的显示内容送至大屏幕显示，以提供现场人员注意。操作人员能使 用鼠标器方便地处理本地工作站显示的信息，或直接处理显示墙上的信息。6其他硬件设备除前面涉及的局域网、广域网、服务器、工作站及大屏幕系统外，调度中心 还设有许多相关设备： 光盘阵列：用于存储大量的固定资料，如各种图形资料。光盘阵列要求能 以共享盘形式与服务器集群系统连接。 通信服务器：属于网络设备

31、，在局域网中用于连接本地终端、远程终端、 串口打印机等，并能支持PPP、SLIP远程连接，以提供单点远程调度用户。 打印机和绘图仪：用于输出报表、图纸以及图形资料，在各楼层内设置高 性能网络共享的打印机和绘图仪，并在部分工作站上连接打印机。 电源自动切换设备和 UPS 电源：为保证系统不间断工作，在系统中设有一 套电源自动切换设备和 UPS 电源。 防雷设备：为防止雷电对系统设备的干扰和损害，在电源引入及通信通道 引入部分安装访雷设备。二、系统及应用软件设计DMS 系统软件是整个系统功能实现的核心，应用软件是调度人员与系统的直 接接口，显示各种动态信息和管理信息，并接收调度人员的指令，下发相关

32、信息。 因此软件设计必须使系统的能力充分满足用户的要求，并具有良好的用户界面和 维护手段。1设计原则根据TDCS的系统结构和应用服务，考虑整个系统的功能扩展和灵活性，系 统及应用软件设计将按下列原则进行。(1) 采用客户机/服务器结构TDCS 是一大型软件系统，它能提供多种应用服务，这些服务若采用集中方 式运行某个工作站系统，必然给系统带来一定的局限性，不易扩展，同时也会加 重工作站的配置要求。当多台工作站运行同样的应用时，如果所有信息的处理均 基于本地完成，必然会在某些方面产生系统的不一致性，限制了系统的灵活性。采用客户机/服务器结构很容易实现客户机的扩充，结合使用多服务器能减 少系统的瓶颈

33、处理，提高系统性能。用户可以在自己的工作站上运行系统所提供 的所有应用，并能共享网络中的所有资源。(2) 远程通信由服务器统一处理远程通信包括基层实时信息的收集和转发，运输管理信息的全路共享和日班 计划等信息的下达。服务器处理远程通信可直接更改数据库，对信息的来源和目 的地的配置也比较方便。 客户机数目众多，如果用客户机来管理远程通信，则 每一个客户机均需要一套独立的管理程序，工作量大，修改不便。由服务器管理 远程通信可使其对客户机透明，有利于客户机数目和功能的扩充。（3）采用标准数据库访问和应用网络服务两种通信接口 服务器上的数据主要存放在数据库中，对于数据库难以维护的数据 （如临时 数据）

34、或实时性强的数据（如调监数据）将存放于内存，这样，服务器单纯提供标准数据库访问 通信接口将不能满足要求。另外，服务器在进行远程通讯时，也需要应用网络服 务通信接口来提供数据通信的灵活性和保证数据的实时性。客户机将通过标准数据库访问接口和应用网络服务通信接口访问服务器。原 则上，客户机访问数据库中的信息通过标准数据库接口，访问服务器内存中的数 据则通过应用网络服务通信接口来完成。另外，客户机具有应用网络服务通信接 口，也为客户机访问客户机、客户机访问远程服务器提供了可能。基于以上考虑，TDCS的软件系统设计应符合客户机/服务器结构的要求，合 理的划分系统服务和客户应用的边界，使应用系统能成为独立

35、于硬件平台的开放 式应用环境。2 软件结构DMS 采用客户机服务器软件结构。系统在客户端提供具有不同功能的客户软 件，客户软件通过网络访问请求服务器上的服务，以获取所需的数据信息；服务 器端接受客户的服务请求，并根据请求的类型向客户提供应用服务、数据库服务， 并将客户所需数据通过通信服务返回给客户使用。如图 9-6 所示。 图 9-6 客户机服务器应用过程示意图 站场图的显示：包括路局分界口、区段枢纽、编组站、港口、口岸、大 企业站。 运行图显示：包括计划运行图和实迹运行图。 宏观监视画面显示：包括分界口、干线区段、枢纽、编组站、口岸、港 口和大企业站的宏观监视。 统计分析结果的显示：以文字、

36、视图、表格等方式显示。 资料库查询结果的显示：以文字、视图和表格等方式显示； 日班计划及调度命令的编制与下达等。 根据软件的设计原则和客户机功能，客户机的软件结构如图 9-7 所示。从上 到下依次为人机界面、信息处理、服务访问接口三个层次。需要说明的是，针对不同的客 户机应用，人机界面和信息处理模块将完全不同，应对客户机的每一个功能进行 具体分析，设计相应的人机界面和信息处理模块。不过，不同的客户机中，应用 的服务访问接口和数据库服务访问接口是相同的。图 9-7 客户机软件结构客户机的人机界面和信息处理模块按功能可分为分界口调监、区段调监、枢 纽和编组站调监、口岸和港口调监、大企业站调监、行车

37、调度、货运调度、机车 调度、客运调度、燃料调度、事故救援、专运调度、电力调度、电务调度、统计 分析、资料库查询、网络管理、系统培训、大屏幕显示等。这些模块的信息处理 所需要的信息均从服务器获得。为了减少网络通信量，减轻服务器的负载，可采 用信息本地存放和使用动态内存的方法。对于客户经常使用的而又长期不变的数 据，将它们存储在本地磁盘文件上，在用户调用有关应用时装入内存。另外，在 客户工作站系统内开辟出一动态缓存区，从数据库服务器中获得的静态数据首先 存入动态缓存中，应用程序首先从动态缓存中读取信息，动态缓存中没有时才向 数据库服务器请求获得，再存入动态缓存中，如果动态缓存区已满，则将访问机 会

38、最少的信息替换掉。(2) 服务器软件 服务器主要具备的功能有： 行车、货运、客运、机车、车辆等调度作业信息的收集、处理和存储。 实时信息的获取、处理和存储。 网络的维护和管理。 资料库的维护。 日常管理信息的维护。 内存信息的管理。 应用服务和数据库服务。 日班计划和调度命令的下达。 双服务器任务的调度与切换。 其他。服务器软件结构如图 9-8 所示。服务器负责进行系统间的信息交换、信息处 理及数据库的管理。其核心是内存数据和数据库数据，应用服务、应用远程访问、 数据库服务、数据库远程访问、数据库维护等均是通过服务通信接口对内存数据 和数据库数据进行访问、管理和维护。数据库维护模块：通过数据库

39、服务通信接口负责数据库的建立、数据录入、 数据修改、数据删除等，以保证数据的完整性。内存数据数据库数据应用远程访问应用服务数据库服务数据库远程访问数据库维护应用服务通信接口数据库服务通信接口网络诵信图 9-8 服务器软件结构数据库远程访问模块:通过数据库服务通信接口访问远程数据库中的数据， 以增加或更新数据库中的数据。数据库服务模块：通过数据库服务通信接口响应本地或远程客户的数据库 服务请求，并提供相应服务。若有些数据不在数据库中，则数据库服务模块将启 动数据库远程访问。应用远程访问模块:通过应用服务通信接口接收或访问远程数据。应用服务模块:通过应用服务通信接口接收本地或远程客户的应用请求，

40、并提供相应服务。若内存数据和数据库数据不能满足要求，则启动应用远程访问。 服务器的日常工作以数据管理为核心，并对外提供服务。服务器上数据包括资料 数据、动态数据、日常管理数据和系统内部管理数据。动态数据中的一部分(主 要为调监数据)将常驻内存。因此，服务器软件的模块按数据管理和对外服务可 划分为内存数据的管理与维护、数据库资料数据的管理与维护、数据库动态数据 的管理与维护、数据库日常管理数据的管理与维护、系统内部数据的管理、应用 服务、应用远程服务、数据库服务、数据库远程访问等。调度中心服务器采用双主机，两个主机间通过共享硬盘及专用的信息通道相 连接。数据库存放于共享硬盘上，采用并行数据库服务

41、，支持双主机同时访问数 据库，并借助双机集群软件，可将应用分在两台主机上运行，以均衡服务器的负 载。另外，双主机通过相互间的通信。可监测对方的工作状态，以保证系统无单 点故障，从而使系统能够连续运行。(3) 信息通信软件 TDCS 的各级调度管理中心需要收集大量的实时列车运 行状态信息，这些信息必须及时准确地获得，为此，铁道部调度中心到基层调监 系统都必须具有可靠的信息传送保障。解决可靠通信问题可从以下方面入手: 采用主、备传输通道； 采用保证连接的通信规程； 采用信息队列技术。(4) 系统运行环境 调度指挥中心 TDCS 系统采用客户/服务器结构。客户/ 服务器技术是 90 年代的新技术，这

42、一技术将单一的集中管理系统变成每个用户 都可以快速、经济地访问信息的分布式系统。客户服务器采用 WindowsNT 操作系 统。这是一个开放式的、具有优先权的多任务、多线程的新型操作环境，它将多 任务处理和存储管理的能力与 Windows 的用户界面统一起来是一个模块化的可 移植的操作环境。WindowsNT以客户服务器模型为它的主要特征，同时采用当今 流行的面向对象的设计思想，是客户/服务器系统理想的操作系统。三、数据库设计数据库系统是 TDCS 的一个核心系统，它是整个系统的信息仓库，它不仅为 管理信息系统及实时信息系统服务，而且还为调度指挥系统及铁路运输各部门提 供服务。因此数据库系统要

43、力求设计成一个独立于客户机、独立于网络、独立于 操作系统的共享信息资源。1数据库结构设计为满足铁道部、路局、分局三级调度指挥管理中心高性能访问数据的需要， 应该建立起相应的数据库系统结构。典型的数据库系统一般有两种结构，即集中 式和分布式。集中方式要求在部中心建立一个信息数据库供整个三级调度指挥系统使用。 这种方式由于数据可得到集中维护，数据的一致性和安全程度高。但该方式对部 调度中心计算机系统的配置、性能和可靠性要求高，而且对于路局、分局等远程 用户，要求计算机网络通信性能有可靠保证，才能具有良好的应用效果。分布方式是根据铁道部、路局、分局的行政划分情况，在不同地区建立自己 的信息数据库。各

44、地区之间依靠通信网络和分布式数据处理来共享信息资源。这 种方式对信息的一致性要求不高，系统性能由分布式处理来平衡，系统可用性较 好。根据 TDCS 的三级结构和用户环境，由于铁道部、路局、分局各自有不同的 职权范围，他们所关心的信息内容和对信息的要求也各自不同，因此，采用分布 式数据库系统是最恰当的选择。在铁道部调度指挥管理三级系统的基础上，建立 管理信息系统的三级分布式数据库系统，三级数据库之间通过广域网相互访问。采用分布式数据库结构，在铁道部、路局、分局分别建立各自的数据库，数 据库访问基于本地访问为主。常用数据存储于本地，其他信息均匀分布在整个网 上。三级分布式数据库结构如图 9-9 所

45、示。部中心局域网9-9 三级分布式数据库结构图 采用上述结构的主要优点是： 数据被均匀地分布在网络中，对数据库服务器的要求降低 网络活动可降低到最低程度，能减小通信瓶颈； 局部故障不会影响全局，整体可用性得到提高； 减少远程访问，提高系统性能。2 数据库服务器设计 调度中心数据库服务器是调度中心的一个核心系统。其技术要求如下： 支持客户机/服务器体系结构。 具有很强的分布式处理能力。 具有数据库一级的并行处理能力。 具有多线程服务器体系结构。 支持SMP（对称多处理）硬件结构。 支持并行服务器。 支持集群系统和其他复合并行系统。 具有良好的数据可管理功能和直观的图形化系统管理工具。 具有先进的

46、数据库并发控制机制。 具有可靠的数据库安全控制机构。 具有国际支持语言和汉字支持能力。 客户机工作站具有良好的应用编程接口和自动应用生成工具，同时支持 标准的GUI(图形用户接口)。具有与现有其他系统连接的能力。本系统设计采用Oracle数据库，可以满足上述要求。Oracle数据库具有操 作的高可用性，其联机备机工具允许系统管理人员在纹据库运行时不中断事物的 处理就可以进行数据的备份操作，一旦某个包含用户数据的设备无法正常工作， Oracle 继续处理针对数据牵其他备份的请求，同时丢失的数据文件可以恢复到 其他设备上。 Oracle 可以使用多个进程并行地恢复数据库，从而加速联机恢复 工咋。

47、Oracle 数据库具有网络安全性保障，在对用户登录时提供的口令进行加 密之后，再在客户机/服务器网络中进行传输，同时可对客户机服务器、服务 器一服务器、服务器网关(又称网络协议转换器，用于两种高层协议不同的网 络系统间的互联，实现网络协议的转换)间的数据进行加密，以保证网络通信的 隐秘性与完整性。此外。Oracle数据库还提供Web(以“超级文本”技术为基础的信息查询系 统)集成、先进的文本处理、空间数据处理、集成声音和图像、数据库触发器、编程接口等多 方面支持。3 数据库组织数据库系统，逻辑上划分为4个部分：即资料信息库、动态信息库、可维护 信息库和不可维护信息库。(1) 资料信息库 用来

48、存储运输技术资料信息，以及动态信息的结果、历史。 该部分信息的信息量大，相对稳定性高。一次录入，长期不变，因此信息的安全 性和可靠性容易保障。这部分信息主要包括技术资料信息。(2) 动态数据库 用来存储实时动态信息以及相关的配置数据。此部分信息 更新速度快，对信息的安全性和可靠性要求很高。而且为了能提供最好的访问性 能，应常驻内存。这部分信息主要是调监数据。(3) 可维护信息库 该库用来存储日常管理信息，信息的安全性和可靠性要求 较高，并且应提供方便的用户编辑、修改方法。这部分信息主要包括各种运输计 划、运行图等。(4) 不可维护信息库 用来存储其他系统的调用信息、用户及远程系统反馈信 息。此

49、类信息属于不可修改信息，信息的收集由系统软件级接口调用程序完成。 因此不提供交互式维护工具，只提供信息的只读访问。这部分信息主要包括各种 运输报告、历史数据资料等。4数据库安全性保障数据库中的数据信息是共享资源，许多用户可能同时访问这些信息。为使数 据能得到最好的保护，必须充分考虑数据库的安全性。数据库安全性主要从以下 几方面保障： 在数据库设计时划分出可维护部分和不可维护部分。 在数据库管理中指定专门的数据库管理员，统一维护数据库。 实行账号管理，分配不同级别的用户，赋予不同的数据库账号，加强口令 保护。 实行访问控制，为数据库中的不同对象、不同用户赋予不同存取权限，防 止非法访问。实行访问

50、保护，使用加锁方法，控制对数据的访问，防止 出现不一致数据。 实行活动审查，通过审计监视数据库活动情况，找出非法访问和潜在的危 险。 采用后备存储，利用RAID磁盘、数据镜像等手段，保护数据的可靠性和 完整性。5系统接口和软件开发TDCS 的信息源主要来自两个方面：一类由不同类型的调度监督系统产 生，通过远程通信获取；另一类来自现有的各种信息系统，这类信息需要通 过制定相应的信息交换规程，或通过系统功能通用接口来获取。（1）系统接口设计下面是TDCS与有关系统信息交换的接口设计。 不同制式调监的接口 不同制式调监的接口应严格遵守部颁标准 TB T249994调度集中和调度监督的数据通信系统终端

51、接口和链路控制规程为 使不同调监系统人网，在分局设置通信机，将各种调监信息进行汇总处理，转换 成标准信息的格式传送给上级调度中心。 TDCS与TMIS的接口 TMIS是铁路运输管理信息系统，其中包含了 TDCS 所需的丰富的铁路运输管理信息。TDCS为了能访问TMIS信息，首先通过路由器 或网桥将TMIS局域网与TDCS局域网连接起来。信息交换可采用以下几种方式： 采用远程终端注册，通过TMIS查询命令获得信息资料。此方法不能对数 据进行加工。 通过数据库访问接口进行分布式数据访问获取信息。此方式需要了解 TMIS 数据库的具体结构。 根据 TDCS 所提供的信息要求，由 TMIS 获取并建立

52、标准信息交换格式的 文件，通过网络将文件传送到TDCS服务器上，由TDCS进行处理。 铁路现有基于 DECent 的 VMS 应用接口 目前铁路现有计算机系统大部分 均为运行DECent网络软件的VMS，如统计工厂18： 00报告等等。为了不影响现 有系统的正常运行，宜继续采用 DECnet 网与这些系统相连接，并根据具体要求， 采用类似TDCS与TMIS的信息交换方法建立信息交换接口。 现有微机网的接口现有微机网络主要有Novell网和拨号网，这些网络均 采用移设方法进入调度指挥中心，不改变现有系统的正常运行。为此可选用支持 现有网络的网络软件运行于服务器上，与现有微机网进行信息交充 预留与

53、其他运输管理系统接口 如电子客票系统，人事管理系统，财务管 理系统等。（2）软件开发项目 下面介绍一下 TDCS 软件开发项目，它主要包括的内容有： 宏观监视软件包 本软件包开发的目的是用于实现各路同分界口、分局分 界口、重要铁路枢纽、主要干线、关键港口口岸、煤炭装卸点及大企业站等的运 输状况、调度监督实时信息及运输管理信息在部调度中心的投影大屏幕上宏观显 示。 调度监督软件包 本软件包开发的目的是用于全路各基层网及分局、路局 的调度监督实时信息、在部调度中心的实时显示。主要包括站场全景显示、站场 细景显示、站场历史数据重放、计划运行图显示、日班计划运行图显示、实迹运 行图显示、运行图输出打印

54、和专列跟踪等。 管理信息系统软件包 本软件包主要是为了适应铁路运输的需要，改变调 度指挥手工操作方式，减少调度员通话量，改善调度员工作条件，减少调度员手 工制表，提高工作效率和实现调度指挥现代化等。主要包括行车调度管理、货运 调度管理、机车调度管理、运输秩序宏观分析、运输报告、电务调度管理、工务 调度管理、电力调度管理、车辆调度管理、燃料调度管理和运输培训。 运输技术资料库软件包 开发本软件包的目的是将与运输有关的资料保存 在数据库中，便于用户检索和查询。主要面向铁路运输调度和工程技术人员，使 他们能及时掌握运输能力和现场情况的详细资料，包括资料收集、存储、查询、 后备及恢复、转送等。 运输统

55、计分析软件包 开发本软件包的目的是为了实现各种运输状况的统 计分析。包括列车早、晚点统计，行车计划完成情况统计，列车运行秩序统计， 分界口交接车数动态统计，分界口到发线使用情况统计，主要港口口岸的存车数 及装卸作业情况统计，大企业站的存车数及装卸作业情况统计，主要干线区段运 行情况统计，主要枢纽、编组站股道占用统计等。 多媒体应用软件包 开发本软件包的目的是为了实现部调度中心运输管理 系统多媒体功能，包括图像信息的采集与传输、声音信息的采集与传输、文字信 息的采集与传输、公告牌信息共享、音频会议、视频会议等。第二节 调度集中、 传统调度集中系统一) 、传统调度集中系统结构调度集中能使调度员通过

56、其遥控设备直接控制所辖区段内各车站上的道岔 和信号设备，办理列车进路、组织和指挥列车运行，并通过其遥信设备使调度员 在调度所内及时了解现场道岔和信号设备的状况及列车运行情况。因此调度集中 就是对列车运行进行集中控制的设备，是一种远动系统。调度集中的控制中心是在调度所，被控制对象是沿铁路线的各个车站。调度 集中设备布置概况如图9-10 所示。分为调度所设备、车站设备以及数据传输三 部分。1 调度所设备调度所设备主要包括：调度集中总机、中央计算机、调度员台、操作员台及 大屏幕显示盘、系统维护台等。目前，调度所各设备均采用高性能微机，各设备 间以局域网的形式互相连接。各部分的功能如下：(1) 调度集

57、中总机 接收中央计算机发送出来的控制命令并向分机发送；接 收各分机送来的表示信息并送往中央计算机。由调度集中总机、分机实现调度所 与所辖车站间的数据传输和信息传递。(2) 中央计算机 是整个系统的中心环节，它负责处理调度集中总机、显示 屏、操作员台、系统维护台发出的各种信息，完成整个系统功能并提供系统维护 所需的信息。(3) 操作员台 供操作员办理发送至现场的各种控制命令。操作员可通过键 盘或鼠标，按需要随时调出有关的站场显示。并采用与 6502 电气集中一致的操 作方式实现对管辖区段内各站的控制。车姑1调度集中分机1调度集中分机* * *调度所操作员台央中总机概况图共调度员调看各图9-10调

58、度集中设备(4)调度员台供调度员指挥列车运行、中心口八“ 口一、“r宀*;行图，并可实现三小时阶段计划亍图 运彳 由发情况B制,显示，调度员台可显示计划及实迹运彳 同时还可实现车次号管理、描绘？(5) 调度集中显示盘(显示屏) 干个彩色显示器构成的显示屏可显示管辖区 排列、信号机的开放、进路占用、 表示对象的状态。(6) 系统维护台供系统维护 码位状态，记录系统各种操作命令 等信息。2 车站设备 车站设备主要包括调度集中分机、车站调度子系统以及它与其他系统(如微 机联锁、微机监测等)的接口。车站子系统一般有两种结构可选用：局域网结构 和串亍通信网结构。车站电气集中设备与区间闭塞设备都是调度集中

59、系统的监视 与控制对象。车次号It用的执行时阴及打光二级一段内跟踪及予井卩有关运行报 管制成的显示器件 各车站及相邻区段 站控、局控/匕k區告等能。调间系统4试排 各设备的工作 统各种告讐锚子Jt或由若 进路 等有关状:发输入腹原刃、时间车站设备各部分功能如下：(1) 调度集中分机 接收总机发来的控制命令以动作车站的被控对象；将采 集到的车站和区间有关表示信息发送至总机。(2) 车站调度子系统 完成三小时阶段计划的显示和下达；三小时阶段计划 的修改、相邻车站的站场显示、车次号输入等。(3) 与其他系统的接口 实现调度集中车站子系统与其他信号基础设备如微 机联锁、微机监测及 ATP 系统等的联系

60、。3数据传输系统 总分机以一对通信电线路连接，各分机均采取环形引入，实现站站中继，每 台分机均有再生中继器。为了提高系统的可靠性，可设置迂回通道，即主通道的 备用通道，迂回通道将总机发送的信息通过高频通道送至末端分机，以便在主通 道电缆某处出现故障时，故障点以远分机可通过迂回通道接收到总机发送来的信 息和向总机发送信息。二) 、调度集中系统的主要功能调度集中系统具有对所辖区段内的车站信号和区间信号进行控制和监督的 两大基本功能。因此，常把控制部分叫调度集中，而把监督部分称为调度监督。 一般所说的调度集中系统均包含调度监督部分，它不能离开调度监督而独立存 在。另外，由于目前的行车调度管理系统一般

61、均包含 CAD(Computer Aided Dispa tch,计算机辅助调度)系统和调度集中系统，故又把调度集中系统称为基 本级，它是相对于CAD级而言的。1基本级调度监督功能(1) 站场表示 站场表示内容有接、发车信号的开放；进路的开通锁闭及占 用；区间开通运行方向；区间闭塞分区的占用；车次号显示；分机故障表示；电 气集中挤岔；灯丝断丝及自动闭塞灯丝断丝、报警信息等。(2) 车次号跟踪 当列车由编组站、区段站、端站等站始发时，车站值班员 将车次号输入系统设备或由调度员直接输人车次号，随着列车的行进，将自动跟 踪列车车次号。(3) 车次号管理 调度员使用键盘或鼠标可编制及修改各站接、发车的

62、列车 车次表，并在任何时间内可对系统中所有车次窗进行编辑(写人、删除和修改)， 还可移动车次号。(4) 列车记点 列车在经过车站时，系统根据车站电气集中的轨道电路占用 情况，自动记录列车的到达时刻、出发时刻或通过时间。调度员可在显示的实迹 运行图上了解列车运行情况。(5) 实迹运行图显示 系统根据车次号跟踪及列车记点，在调度员台的显示 器上连续显示当前时刻以前三小时内的实迹运行图，在实迹运行图中显示的列车 运行线以颜色来区分，如客车用红线，货车用绿线。(6) 实迹运行图输出 系统保存 24 小时48 小时内实迹运行图的数据，需 要时可通过打印机输出。(7) 运行报告输出 系统保存 24 小时4

63、8 小时内计划运行图与实迹运行图的 数据，需要时可由调度员操作打印机输出在系统保存数据范围内的任意时间长度 的列车始发正点率、运行正点串及货车旅行速度等运行报告。2基本级调度集中功能(1) 进路的试排 在遥控或局控模式下，当咽喉区没有建立任何进路或进路 未占用时，调度集中操作员可办理进入试排状态，对试排区进行排路，但不开放 信号。 进人试排状态，系统自动抑制该站存储进路命令的发出。车站某一咽喉 进入试排状态，另一咽喉区可正常进行接发列车作业。(2) 进路储存控制进路储存模式下，调度集中操作员根据列车运行情况，可 预先办理列车进路所需的控制命令，系统根据列车运行情况按储存进路命令的先 后顺序，自动发送储存进路命令。系统首先检查储存进路命令的发送时机，发送 时机满足，则系统检查该进路命令的联锁条件，联锁条件满足，进路命令即发至 现场