Mesh網(wǎng)絡(luò)對(duì)鐵路運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)的影響

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1mesh網(wǎng)絡(luò)和運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)功能介紹

1.1Mesh網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)介

無(wú)線Mesh網(wǎng)絡(luò)是一種基于多跳路由、對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的新型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，采用的技術(shù)與傳統(tǒng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)不同。MeshMEA網(wǎng)絡(luò)具有如下優(yōu)點(diǎn)。

（1）通訊范圍較大。MeshMEA網(wǎng)絡(luò)最大直線通訊距離可以達(dá)到5km，而且抗干擾能力強(qiáng)。

（2）數(shù)據(jù)傳輸速率較大。MeshMEA網(wǎng)絡(luò)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率為6Mbps，可以滿足實(shí)時(shí)視頻傳輸?shù)男枨蟆?/p>

（3）移動(dòng)性好。MeshMEA網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)性非常好，其終端可以在高速移動(dòng)狀態(tài)中保持較好的傳輸速率。

（4）兼容性好。MeshMEA網(wǎng)絡(luò)可以與其他的網(wǎng)絡(luò)連接，如WIFI、Internet、電話網(wǎng)等。

（5）安全性較好。建立MeshMEA網(wǎng)絡(luò)無(wú)需基站和發(fā)射塔，而且還可以自動(dòng)修復(fù)，從而消除了因?yàn)閱蝹€(gè)通訊設(shè)備故障而導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)崩潰的隱患?？紤]到專用鐵路的生產(chǎn)條件惡劣，運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)采用無(wú)線和有線共同組網(wǎng)的方式。這樣，即使因事故或者自然災(zāi)害等導(dǎo)致部分設(shè)備受損，MeshMEA網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)全部受阻，未受損害的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備仍能正常工作。

1.2運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)功能

運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)功能是為各級(jí)調(diào)度人員和管理人員提供指揮管理平臺(tái)。系統(tǒng)以運(yùn)輸計(jì)劃為龍頭，強(qiáng)化調(diào)度指揮與執(zhí)行閉環(huán)，將管理貫穿控制過(guò)程，以執(zhí)行跟蹤為主線，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)跟蹤與閉環(huán)，支持運(yùn)輸分析、決策，提高運(yùn)輸管理水平。系統(tǒng)為高速局域網(wǎng)，支持系統(tǒng)檢控中心、行調(diào)中心、車站控制、車站與機(jī)車之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信；方便協(xié)調(diào)列車和調(diào)車之間的矛盾，以提高運(yùn)輸效率。

2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

在全面分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模式的基礎(chǔ)上，采用B/S與C/S相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，以降低系統(tǒng)的維護(hù)成本與工作量，并與具體業(yè)務(wù)功能相適應(yīng)。同時(shí)采用“抽象工廠”模式，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫(kù)之間的無(wú)縫鏈接，便于系統(tǒng)移植，增強(qiáng)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性。在具體業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)處理方面，采用ORACLE數(shù)據(jù)庫(kù)的存儲(chǔ)過(guò)程和游標(biāo)來(lái)完成，提高系統(tǒng)運(yùn)行速度。在客戶端利用WCF技術(shù)實(shí)現(xiàn)決策層的查詢功能，通過(guò)實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地反映現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)情況為決策提供依據(jù)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分3層：最上層、中間層和最下層。系統(tǒng)的最上層是信息系統(tǒng)，通過(guò)獲得各車站及區(qū)間行車作業(yè)數(shù)據(jù)和貨運(yùn)數(shù)據(jù)，建立中心數(shù)據(jù)庫(kù)。在獲得真實(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，為領(lǐng)導(dǎo)決策提供真實(shí)可靠的信息。無(wú)線車次號(hào)校核采用中心人工輸入的方式，實(shí)現(xiàn)調(diào)車指揮的現(xiàn)代化管理。系統(tǒng)的中間層安裝有行車調(diào)度終端、助理終端和現(xiàn)車顯示終端以及大屏幕，為調(diào)度指揮提供指揮工具。調(diào)度中心不僅完成基層網(wǎng)信息的匯總、處理和標(biāo)準(zhǔn)化，而且按照一定的要求將基層信息通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴蠈訑?shù)據(jù)庫(kù)。系統(tǒng)的最下層是基層設(shè)備，主要包括車站聯(lián)鎖系統(tǒng)、區(qū)間閉塞系統(tǒng)等。

2.1系統(tǒng)硬件組成

專用鐵路運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)硬件由服務(wù)器和若干終端組成，可完成鐵路運(yùn)輸貨運(yùn)調(diào)度管理功能，實(shí)現(xiàn)大屏幕監(jiān)控，建立安全可靠的聯(lián)鎖信息采集接口，并與車號(hào)自動(dòng)識(shí)別系統(tǒng)的信息共享。各站場(chǎng)信號(hào)通過(guò)網(wǎng)關(guān)機(jī)發(fā)送到值班員終端，再通過(guò)網(wǎng)絡(luò)（光纖和Mesh無(wú)線設(shè)備）傳送到中心服務(wù)器。大屏幕以及各終端通過(guò)訪問(wèn)中心服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)大屏幕監(jiān)控系統(tǒng)和鐵路貨運(yùn)綜合信息系統(tǒng)的管理功能，建立信息共享。服務(wù)器包括數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)、Web服務(wù)器和FirtideController服務(wù)器。

2.2網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

選擇其中1個(gè)站場(chǎng)作為主Mesh節(jié)點(diǎn)，各站場(chǎng)布置1個(gè)固定Mesh節(jié)點(diǎn)和NGIMesh節(jié)點(diǎn)，通過(guò)光纖與集配站中心交換機(jī)相連接。NGI通過(guò)超五類網(wǎng)線與站內(nèi)Mesh節(jié)點(diǎn)連接，其作用是把站內(nèi)Mesh節(jié)點(diǎn)收到的數(shù)據(jù)通過(guò)光纖優(yōu)先傳輸?shù)街行慕粨Q機(jī)。站與站之間架設(shè)Mesh節(jié)點(diǎn)作為中繼點(diǎn)，同時(shí)覆蓋沿線區(qū)間。Controller服務(wù)器放置在集配站中心機(jī)房，Controller服務(wù)器為移動(dòng)點(diǎn)（機(jī)車）管理軟件。

2.3網(wǎng)絡(luò)安全措施

（1）貨運(yùn)調(diào)度指揮系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)接口采用帶光隔離的422串叉連接方式。

（2）對(duì)系統(tǒng)終端建立身份認(rèn)證和權(quán)限管理，采用S-DES密鑰用于終端登錄，在應(yīng)用層進(jìn)行加解密處理，防止非法用戶訪問(wèn)和登錄。

（3）與公司網(wǎng)通過(guò)核心交換機(jī)連接，在核心交換機(jī)上建立訪問(wèn)控制表，控制訪問(wèn)路徑。對(duì)流入或流出接口的訪問(wèn)進(jìn)行控制，同時(shí)在系統(tǒng)中心服務(wù)器上通過(guò)加密算法驗(yàn)證訪問(wèn)的合法性，防止外來(lái)攻擊。

（4）實(shí)現(xiàn)沖突登記，監(jiān)視與控制用戶的每個(gè)連接。通過(guò)訪問(wèn)監(jiān)視和異常報(bào)警，為網(wǎng)管人員提供有用信息。

（5）在傳輸層由通訊中間件對(duì)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包進(jìn)行加密處理。

（6）系統(tǒng)提供專門(mén)的數(shù)據(jù)維護(hù)工具，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)，每周對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行1次全備份。備份數(shù)據(jù)可以刻錄光盤(pán)，異地存儲(chǔ)，隨時(shí)恢復(fù)。

3系統(tǒng)各個(gè)終端模塊

運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)采用終端用戶設(shè)計(jì)，包括系統(tǒng)維護(hù)終端、調(diào)度終端、值班員終端和交接口終端4個(gè)模塊。

3.1系統(tǒng)維護(hù)終端

系統(tǒng)維護(hù)終端主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)基礎(chǔ)信息的管理，包括鐵路相關(guān)信息、車輛信息、機(jī)務(wù)信息和部門(mén)權(quán)限信息的管理。系統(tǒng)維護(hù)終端在設(shè)計(jì)上采用B/S結(jié)構(gòu)，使用WCF編程。系統(tǒng)維護(hù)終端分為用戶登錄與退出子模塊和基礎(chǔ)信息維護(hù)子模塊。用戶登錄與退出模塊主要實(shí)現(xiàn)用戶登錄、用戶退出和用戶切換?；A(chǔ)信息維護(hù)模塊包括終端狀態(tài)管理、靜態(tài)機(jī)車管理和用戶管理。終端狀態(tài)管理包括客戶端管理、服務(wù)器文件配置管理、相關(guān)界面顯示和與客戶端用戶的消息傳遞?？蛻舳斯芾磲槍?duì)重點(diǎn)IP和客戶端軟件進(jìn)行檢測(cè)，為系統(tǒng)重要的客戶端IP地址注冊(cè)提供增加、刪除、修改、查詢功能；服務(wù)器文件配置管理，為客戶提供方便的自動(dòng)升級(jí)服務(wù)，提供版本文件和服務(wù)器文件目錄設(shè)置功能、用戶配置功能、日志配置功能；相關(guān)界面顯示，用于監(jiān)視客戶端軟硬件運(yùn)行狀態(tài)，通過(guò)不同顏色區(qū)分運(yùn)行狀態(tài)，登錄用戶信息，在線用戶顯示（包括IP地址、用戶名）等；與客戶端用戶的消息傳遞，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)操作指導(dǎo)等功能，包括發(fā)送、接收消息，實(shí)時(shí)顯示客戶端界面和操作。靜態(tài)機(jī)車管理包括機(jī)車基本信息管理、機(jī)車型號(hào)信息管理，實(shí)現(xiàn)信息的增加、刪除、修改、查詢、打印等功能。用戶管理包括賬戶管理、密碼重置、角色定義、操作定義、權(quán)限管理和部門(mén)管理。賬戶管理提供對(duì)用戶名稱、權(quán)限和崗位的增加、刪除、修改、查詢功能；密碼重置提供對(duì)用戶密碼的重新設(shè)置功能；角色定義為系統(tǒng)管理員提供角色的增加、刪除、修改、查詢以及角色包含操作，角色可以由原子組成，也可以包含角色；操作定義為系統(tǒng)管理員提供原子操作的增加、刪除、修改、查詢和歸類功能；權(quán)限管理用于系統(tǒng)管理員根據(jù)用戶崗位，對(duì)用戶所屬的角色進(jìn)行增加、刪除、修改、查詢，1個(gè)用戶可以有多個(gè)角色（崗位）；部門(mén)管理用于系統(tǒng)管理員針對(duì)用戶基本部門(mén)信息的增加、刪除、修改、查詢，包括各個(gè)部門(mén)的相互關(guān)系以及所屬關(guān)系。

3.2調(diào)度終端

調(diào)度終端包括系統(tǒng)登錄、站場(chǎng)顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)車管理、調(diào)度命令和調(diào)度單等6個(gè)子模塊，采用C/S結(jié)構(gòu)，使用C#編程。系統(tǒng)登錄模塊與系統(tǒng)維護(hù)終端的系統(tǒng)用戶登錄模塊功能實(shí)現(xiàn)方法一樣；站場(chǎng)顯示模塊主要用于顯示各個(gè)站場(chǎng)的界面和線路管理；現(xiàn)貨統(tǒng)計(jì)模塊主要用于顯示當(dāng)前站場(chǎng)相應(yīng)軌道上車輛裝載的物資信息（空/重車，重車的物資名稱、數(shù)量、到站），根據(jù)需要可以實(shí)時(shí)刷新；現(xiàn)車管理模塊主要用于當(dāng)前站場(chǎng)線路上車輛的信息顯示，并可進(jìn)行信息導(dǎo)出；調(diào)度命令模塊用以實(shí)現(xiàn)調(diào)度命令的增加、刪除、修改、下發(fā)車站、下發(fā)機(jī)車、回執(zhí)查看和查詢。

3.3值班員終端

值班員終端包括系統(tǒng)登錄、站場(chǎng)顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計(jì)、現(xiàn)車管理和調(diào)車作業(yè)單5個(gè)子模塊，采用C/S結(jié)構(gòu)，使用VC++編程。值班員終端的系統(tǒng)登錄、站場(chǎng)顯示、現(xiàn)貨統(tǒng)計(jì)和現(xiàn)車管理這4個(gè)子模塊分別與調(diào)度終端的對(duì)應(yīng)模塊實(shí)現(xiàn)方法相同。調(diào)車作業(yè)單模塊是值班員終端設(shè)計(jì)的中心部分，用于實(shí)現(xiàn)調(diào)車作業(yè)單的新增、修改、取消、打印預(yù)覽、打印、發(fā)送和查詢等功能。利用調(diào)車作業(yè)單模塊，用戶可以通過(guò)點(diǎn)擊站場(chǎng)股道列表編制調(diào)車作業(yè)單，也可以通過(guò)直接輸入方式編制調(diào)車作業(yè)單。新增調(diào)車作業(yè)單是指新建調(diào)車作業(yè)計(jì)劃；修改調(diào)車作業(yè)單是對(duì)編制好的作業(yè)單進(jìn)行修改，對(duì)調(diào)車作業(yè)單的修改，系統(tǒng)只允許用戶修改沒(méi)有完成的鉤計(jì)劃信息，對(duì)已經(jīng)完成的鉤計(jì)劃不能進(jìn)行任何改動(dòng)。在配置有車載終端的情況下，在調(diào)車作業(yè)單模塊點(diǎn)擊發(fā)送命令，可以把選中的調(diào)車作業(yè)單發(fā)送到機(jī)車上，包括新增作業(yè)單、修改后作業(yè)單和取消作業(yè)單。機(jī)車收到數(shù)據(jù)包后會(huì)給出回執(zhí)信息，因此發(fā)送命令是否成功，以是否收到機(jī)車電臺(tái)相應(yīng)的回執(zhí)為準(zhǔn)。調(diào)車作業(yè)單可根據(jù)用戶定義格式打印。3.4交接口終端交接口終端模塊用于鐵路局列車的進(jìn)出廠交接，分為進(jìn)廠和出廠2個(gè)部分，分別記錄鐵路局列車進(jìn)廠和出廠的交接時(shí)間、列車編組信息、列車出廠貨物信息等，并提供對(duì)信息的修改、刪除和查詢等功能。交接口終端采用C/S結(jié)構(gòu)，使用VC++編程。

4結(jié)語(yǔ)

在保障行車安全的基礎(chǔ)上，按照專用鐵路調(diào)度系統(tǒng)的需求，綜合利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、Mesh網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和調(diào)度信息管理技術(shù)，建立起一套企業(yè)專用鐵路運(yùn)輸調(diào)度系統(tǒng)。該系統(tǒng)可提高專用鐵路的運(yùn)輸生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)作業(yè)計(jì)劃的制定、下達(dá)和執(zhí)行的自動(dòng)化，為專用鐵路運(yùn)輸過(guò)程的管理與控制一體化提供有效的支撐平臺(tái)。

作者：孫超單位：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量研究所