TDCS体系结构与原理讲义

TDCS体系结构与原理教材编号：CASCO_****_000版号：3.012、TDCS系统体系结构4、TDCS的开展前景1、TDCS产品背景介绍3、TDCS各子系统详细介绍内容纲要TDCS产品背景介绍第一局部相关背景-全路信息化规划方案相关背景-TDCS开展史1990年代：调度监督系统〔DSS〕2000～2006：TDCS逐步开展2000沪宁线DMIS南京模式2004DMIS一期工程全面开通2005DMIS改名为TDCS2006TDCS覆盖全路绝大多数车站2006年开始：CTC在繁忙干线得到应用DSS系统概述DSSDispatchingSupervisionSystem〔调度监督系统〕功能能够实时反映整个运营线路上进路开通、信号显示和列车走行的信息，为调度人员提供行车指挥的决策依据特点功能单一实时性强从DSS到TDCS开展契机铁路信息化的需求计算机硬件与网络的大开展开展过程以高速数字通道取代低速音频通道大幅度提升DSS系统功能，增加铁路调度管理信息的功能〔阶段方案、调度命令等〕TDCS与DMISDMIS调度指挥管理信息系统DispatchingManagementInformationSystemTDCS列车调度指挥系统TrainDispatchingCommandSystemTDCS兼有两类系统的特点管理信息系统：重点在于信息管理控制系统：重点在于实时性TMIS铁路运输管理信息系统从TDCS到CTCCTC调度集中控制系统CentralizedTrafficControl开展契机铁路集中控制的需求分散自律概念的创造性新内涵开展过程传统调度集中遇到的困难分散自律调度集中在繁忙干线得到应用TDCS系统体系结构第二局部TDCS系统目标实现铁路行车调度指挥管理现代化提高运输效率协调分界口交接工作改善调度员及车站值班员工作条件建立旅客效劳信息系统，提高效劳质量为铁道部指挥中心提供决策依据TDCS体系结构图TDCS体系结构分解中心逻辑处理子系统调度终端子系统车站子系统网络子系统外围接口子系统TDCS系统结构图调度终端1调度终端2调度终端n调度终端子系统网络子系统中心网中心逻辑子系统网络子系统车站网车站子系统车站1车站2车站n中心效劳器系统外围接口TDCS外部系统通信接口通信接口根底知识–硬件冗余体系结构双机体系结构双机冗余〔车务终端、通信效劳器〕双机热备〔车站分机、应用效劳器〕双机冷备N＋1备份调度终端通常采用此冗余结构根底知识–客户效劳体系结构CSA客户效劳体系结构ClientServerArchitectureCSA的优点逻辑集中，数据统一，能够保证平安性和完整性能够充分发挥效劳器的高性能CSA的缺点体系不够健壮，效劳器是单点故障根底知识－数据库系统数据库系统组成数据库数据库管理系统使用数据库的用户和应用程序为什么使用数据库能够对TDCS中的数据进行统一管理使用成熟的数据库管理系统能够保证数据的平安性与一致性，而且能够节省开发本钱调度终端子系统第三局部第一节调度终端子系统功能站场图调监显示运行图显示阶段方案编制、调整调度命令编制、查询、下达阶段记事编制、下达车站运用车信息查询列车小编组查询调度终端类型行调台单调度区段管理方案员台编制根本图、调阅各区段运行图值班主任台查询各区段运行图、查看各区段调监显示机调、货调台查看相应区段的调监显示TDCS行调台调度终端系统组成调监显示子系统运行图子系统调度命令管理子系统车站信息管理子系统打印子系统调监显示系统功能支持区段和单站两种模式显示各车站的实际站场情况信号状态〔进站、出站、调车、区间〕列车进路状态〔股道、道岔〕区间状态车次号输入、修改、删除车次早晚点显示站场图回放调监显示站场图界面调监显示系统原理信息来源静态：站场元素组成以及各元素的位置、大小动态：站场元素的状态编码信息解析模块根据静态与动态信息解析得到站场元素的实时状态显示模块将实时状态以直观的图形方式绘制在计算机屏幕上本地存储中心逻辑子系统信息解析模块显示模块静态信息动态信息实时状态站场元素状态编码编码01234股道无岔区段空闲占用锁闭区间轨道空闲占用进站信号灭灯绿灯白灯红灯引导出站信号灭灯绿灯白灯调车信号灭灯白灯道岔空闲定白定红反白反红运行图系统功能显示当前班次的实际运行图阶段方案编制、下达阶段方案调整〔自动、人工〕修改编辑实际运行图调阅根本图绘制图形、文字注解运行图界面运行图系统原理信息来源静态：区段内车站的名称以及顺序列表动态：车次以及该车次经过各车站的时间信息解析模块根据静态与动态信息运算得到一根经过各车站的实际运行线显示模块将实际运行线以直观的图形方式绘制在计算机屏幕上本地存储中心逻辑子系统信息解析模块显示模块静态信息动态信息实时状态调度命令系统功能调度命令编制、存储、下达无线调度命令编制、存储、下达接收调度命令的签收回执历史调度命令查询调度命令模板编辑常用调度词汇管理调度命令管理界面调度命令系统原理调度命令存储使用高性能大容量的机器，保存所有调度终端的调度命令调度命令编制、查询与上述的存储机器交互调度命令数据调度命令下达通过中心逻辑子系统转发，最终下到达车站子系统车站子系统的签收回执也通过转发回到调度命令管理系统调度命令存储中心逻辑子系统调度终端1调度命令调度终端2车站子系统车站信息管理系统功能与原理车站站存车查询站存车信息由车站值班员在车务终端上输入，并发送至应用效劳器存储调度终端从应用效劳器中查询站存车信息列车小编组查询类似于站存车，由车站值班员输入通过TD结合从TMIS查询站存车查询界面小编组查询界面打印子系统概述打印设备：高性能绘图仪打印内容：列车运行图〔根本图，实际图〕打印中要解决的问题真实性：保证每条运行线正确打印美观可读：车次号和时间点等数字清晰可读，尽量防止数字重叠车站子系统第三局部第二节车站子系统功能接收调度员下发的阶段方案、调度命令向调度台上报列车运行实际点采集站场设备状态显示本站与邻站站场调监画面接收无线车次号信息发送无线调度命令发送列控临时限速命令车站子系统的组成车务终端子系统车站分机子系统站场设备状态采集系统外围接口无线调度命令接口无线车次号接口微机监测接口列控中心接口车站子系统结构图车站分机采用专用计算机，双机热备结构车务终端采用工控机，双机冗余结构站场设备采集设备采用专用单板机系统，双套独立工作ABAB车务终端车站分机采集系统无线车次接口列控接口中心逻辑子系统无线调度命令接口车务终端的功能站间透明功能显示本站与邻站站场调监画面显示本站与邻站车次跟踪情况调度应用功能接收、签收阶段方案、调度命令、阶段记事行车日志自动生成、人工编辑编辑车站站存车信息，并发送至调度中心编辑与查询列车小编组信息车务终端实景车务终端站间透明画面站间透明实现一－分散模式本站车务终端与本站分机以及所有邻站分机分别建立连接站间透明功能所需的站场设备状态分别从各站的车站分机获取车务终端中有独立的调监表示处理模块本站分机上行邻站分机下行邻站分机调监表示处理本站车务终端调监表示处理中心逻辑子系统站场设备状态站场设备状态站间透明实现二－集中模式车务终端仅与中心通信效劳器建立连接站间透明功能所需的站场设备状态均从中心逻辑子系统获取车务终端只有显示模块，没有独立的调监表示处理模块本站分机上行邻站分机下行邻站分机本站车务终端调监表示处理中心逻辑子系统站场设备状态站场表示信息站间透明实现方式的比较集中模式优点：结构简单，逻辑集中，对通道要求低缺点：故障点单一，中心逻辑子系统的故障会导致全线的车站站间透明功能失效分散模式优点：结构健壮，每个独立的故障不会影响其他车站的功能缺点：结构负责，对通道要求高车务终端行车日志界面中心逻辑子系统行车日志实现原理行车日志主要内容阶段方案中列车的图定点、方案点列车实际运行点行车日志自动生成根据阶段方案填写图定点、方案点列车运行中，根据系统自动报点将方案点更新为实际点行车日志人工管理值班员可人工编辑行车日志本站车务终端自动报点阶段方案调度终端车站值班员人工报点车务终端调度命令界面车务终端现车管理界面车务终端编组查询车站分机功能站场设备状态采集6502车站：采集信号联锁设备的状态微机联锁车站：接收联锁系统发来的设备状态信息接收并转发无线车次号信息转发无线调度命令，处理命令回执列控中心通信检索列控中心设备状态发送列控临时限速命令至列控中心检索列控中心的实时限速状态站场设备状态采集原理采集目标：码位码位：站场设备状态的二进制编码每个站场设备通常对应于多个码位码位管理原理分机保存采集到的所有码位，根据设备状态变化实时更新接收请求，实时发送全体码位信息和码位变化信息码位管理车站分机状态采集联锁通信机采集板信号设备微机联锁车站6502车站中心逻辑子系统车务终端微机监测无线车次号接收与转发车站分机通过串口通信，从无线车次地面转接器接收无线车次信息。TDCS车站分机本身不涉及无线通信车站分机本身通常不对无线车次信息进行逻辑处理，而是直接转发给中心逻辑子系统统一处理车站分机地面转接器中心逻辑子系统串口串口无线电波无线电台机车无线调度命令发送与接收信息发送从调度终端或车务终端接收各类调度命令，发送至地面转接器信息接收：从地面转接器接收各种命令的回执发送逻辑自动重发〔接收不到命令回执时分机自动重发命令〕自动分包〔将超长命令自动分包，使每包长度满足通信要求〕车站分机地面转接器调度终端串口串口无线电波无线电台机车车务终端列控中心接口通信车站分机列控中心调度终端临时限速命令车务终端限速实时状态、列控设备状态车站分机在调度终端、车务终端和列控中心之间起信息中转作用串口通信中心逻辑处理子系统第三局部第三节中心逻辑处理子系统功能管理与所有车站子系统和调度终端子系统的通信阶段方案存储管理与调整调度命令、车站信息存储管理与转发调监表示处理逻辑车次自动跟踪与无线车次自动校核自动采集列车运行到发、通过点中心逻辑处理系统结构ABAB数据库效劳器应用效劳器BA通信效劳器共享磁盘阵列调度终端1调度终端2调度终端n车站子系统1车站子系统1车站子系统1中心逻辑处理子系统中心的硬件设备中心逻辑子系统的应用需求强大的数据处理能力7×24小时不间断运行硬件设备性能要求强运算能力大存储容量高稳定性应用效劳器2台IBMX3650效劳器，双机热备结构1.6GInter至强处理器，2G内存、73.4G硬盘数据库效劳器2台IBMP570效劳器，双机热备结构1套DS4300磁盘阵列通信效劳器2台IBMX3650效劳器，双机热备或双机冗余结构中心机房实景中心子系统中的数据库数据库存储的内容根本图各调度台的实际运行图调度命令、车站信息数据库管理系统使用成熟高效的商用数据库管理系统，如IBMDB2、Oracle等数据库用户应用效劳器是数据库的唯一用户使用标准的SQL数据库接口进行数据库管理通信效劳通信效劳的对象通信效劳器为车站子系统提供通信效劳应用效劳器为各调度终端提供通信效劳通信效劳流程为每一个效劳终端管理一个通信任务根据消息中的目的地，由相应通信任务发送接收发往车站的消息分析消息中的目的车站根据目的车站找到通信任务将消息在通信任务中发往车站通信效劳器界面阶段方案管理与调整阶段方案方案调整模块应用效劳器数据库效劳器根本图实际图调度终端车务终端自动采点模块调整方案人工报点自动采点阶段方案调整模块的功能根据根本图生成初始阶段方案根据调度终端的指令对阶段方案进行人工和自动调整根据自动采点和人工报点将方案中的方案点转化为实际运行点生成实际运行图存入数据库效劳器阶段方案整体流程调度终端显示阶段方案、实际图发送调整方案指令应用效劳器生成、调整、发送方案处理自动/人工报点数据库效劳器存储根本图、实际图通信效劳器转发阶段方案、签收消息车务终端接收、签收阶段方案人工报点调度终端应用效劳器数据库效劳器通信效劳器车务终端阶段方案签收数据存储报点调整命令实际图调度命令存储与管理待发箱：存储尚未发送的调度命令发令箱：存储已发送未签收的调度命令储令箱：存储已全部签收的调度命令待发箱发令箱储令箱新建/编辑调度命令发送调度命令存储已签收的调度命令调度终端车务终端编辑命令签收命令调度命令整体流程调度终端新建、编辑、发送、存储调度命令应用效劳器/通信效劳器转发调度命令消息转发命令签收消息数据库效劳器提供调度命令存储效劳车务终端接收、签收调度命令调度终端应用效劳器数据库效劳器通信效劳器车务终端调度命令消息签收消息调度命令存储调监表示处理逻辑核心功能将车站分机采集的码位转化为设备的状态编码转化处理逻辑根据车站数据中的设备码位表，和当前码位值〔0或1〕，将各设备置为相应的状态设备码位表举例股道IG占用：100锁闭：101信号机X绿灯：200红灯：201引导：202道岔1＃定位：1反位：2占用：10锁闭：11调监表示整体流程车站分机车站子系统调监表示处理逻辑中心逻辑子系统微机联锁采集板调监显示模块调度终端子系统设备码位表站场静态数据码位码位设备状态编码可视化调监画面车次跟踪逻辑车次跟踪的作用保证车次号在调监画面中跟随列车实际运行的红光带而移动车次窗：车次号在调监画面中停留的位置股道车次窗区间车次窗站内跟踪车次移动时机：信号机内第一个轨道区段占用车次移动逻辑：沿进路搜索前方车次窗区间跟踪车次移动时机：区间占用车次移动逻辑：沿区间方向搜索前方车次窗无线车次号校核逻辑无线车次校核的作用纠正假车次号与真车次号校核无线车次包含的内容车次号、机车号进、出站、通过标志公里标车次校核逻辑关键：如何与站场图中正在运行的各列车车次进行匹配匹配成功后，如果原车次是假车次号，那么直接更改如果原车次是真车次号且不一致，那么根据预定逻辑替换或报警自动采点逻辑自动采点目标列车到达点、出发点、通过点自动采点的依据列车完全进入股道的时间点T1列车越过出站信号机的时间点T2计算公式到达点＝T1＋调整时分出发点＝T2－调整时分通过点＝〔T1＋T2〕/2网络子系统第三局部第四节网络子系统概述功能提供TDCS各子系统间的信息传输通道调度中心网络为各调度终端和中心应用效劳器、通信效劳器提供高速通信通道一般使用千兆以太网，双网结构车站广域网络为各车站子系统之间，以及车站与中心间提供高速通道基于光纤，采用高性能路由器构建广域网络网络子系统中的设备路由器协议转换器CableModem〔基带猫〕交换机Hub〔集线器〕网络拓扑结构－车站广域网结构：环状结构要点：环的两端必须接入不同的路由器优点：任何单点故障不会造成网络瘫痪网管软件界面－车站广域网网络拓扑结构－中心局域网结构：双以太网结构要点：每台机器的两块网卡必须接入不同的交换机优点：防止单交换机故障引起网络瘫痪网管软件界面－中心局域网外围接口第三局部第五节外围接口分类车站串口通信接口微机联锁接口无线车次号接口无线调度命令接口微机监测接口列控接口GSM-R通信接口TD结合分界口通信接口铁道部通信接口串口通信接口串口通信概念在单根导线上将二进制数据一位一位顺序传送适用于远距传输〔几米到几公里〕常用串口类型：RS232、RS4229芯串口管脚图RS232Tx(3)----Rx(2) Rx(2)-----Tx(3) GND(5)-----GND(5)RS422T+(2)-----R+(3)T-(1)-----R-(4)R+(3)-----T+(2)R-(4)-----T-(1)GSM-R通信接口