技術研究論文：鐵路整合方法及技術探究

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本文作者：盧懷國工作單位：中鐵第四勘察設計院集團有限公司電化處

數據傳輸模型的選擇

為保證數據傳輸,模型應滿足以下要求。(1)系統有良好的實時性和穩定性。(2)多個后臺工作站、服務器從多臺前置機獲取數據,二者是多對多的關系。因此,后臺工作站和前置機之間必須滿足解耦合。(3)為了保證實時數據傳輸的可靠性,數據傳輸模型應該提供QoS策略,對數據傳輸質量進行控制。(4)每臺工作站、服務器所感興趣的數據不同,因此數據傳輸模型應該提供過濾機制。根據以上要求,數據傳輸模型的選擇應是基于數據分發服務(datadistributionservice,以下簡稱DDS)。DDS是OMG專門針對分布式實時系統中數據/訂閱模型頒布的一個最新規范,它純粹以數據為中心來進行數據分發,并將資源狀況、對資源的期待程圖1電力遠動系統的典型配置度、網絡狀況等都用QoS參數來描述,大大增強了通信的實時性和靈活性[4]。

基于DDS的電力遠動系統的實現

基于DDS的電力遠動系統采取分布式體系結構,者和訂閱者通過指定通信的QoS來選擇合適的通信方式,通過Topic確立匹配關系,實現了方和訂閱方之間的異步實時通信[5]。待訂閱關系建立以后,開始不斷的接收數據,實現數據的高效、可靠傳輸。該體系結構的示意如圖2所示。圖2基于DDS的電力遠動系統示意總體來說,基于DDS的新一代電力遠動系統具備如下特點[5]。(1)實時性訂閱者和者之間的連接是在訂閱時確立的,每個數據者節點都知道將數據發往何處,訂閱者和者之間形成一種P2P的通信連接,因此實際的數據傳輸效率是很高的。(2)冗余性和可靠性真正實現了全分布式結構,單點失效對系統功能無影響。即使是作為數據者的前置機退出后,訂閱者會自動轉向備用的者(即備用前置機),建立新的訂閱關系,重新開始接收數據。(3)可擴展型可以隨時增加一個新的數據主題,為系統增加新的功能;也可以隨時增加數據者,接入新的監控對象。(4)動態性由于訂閱者和者之間是解耦合的,因此可以方便地根據系統需要隨時添加或刪除節點,而不影響整個系統的穩定運行。(5)靈活性者和訂閱者可以通過QoS約束,靈活采用最符合自己要求的傳輸策略,如UDP、TCP和組播等[6]。4新老系統整合的實施方案在進行系統整合時,首先必須以不影響既有遠動系統的正常運行、保證鐵路運營安全為前提。在對既有系統接入時,按照“逐一接入、并列運行、逐步淘汰冶的原則進行,即逐一接入老系統,先易后難;接入后老系統并不是馬上退出,而是新老系統并列運行;待新系統運行穩定、功能和性能全部取代或超越老系統后,再撤出老的系統[7]。整合后的系統如圖3所示。圖3新老系統整合典型案例該整合方案具有如下特點。(1)節省硬件投資通過保留既有系統的前置機,可以將既有系統中前置機以及前置機以下的通信設備統一納入新系統,成為新系統的一個獨立的組成部分。另外,通過更換監控軟件,既有調度工作站和服務器同樣可以成為新系統中專門負責既有線監控的獨立調度平臺。所有的既有硬件資源都能得到合理的利用,大大節省了系統的總體投資。(2)避免既有系統的重新調試,縮短整合時間在系統整合過程中,最大的工作量在于將既有系統的被控設備納入新系統以后,為了保證系統的安全性,需要重新調試前置機和站端設備之間的通信,并對被控設備進行遙控實驗[812]。通過在前置機上創建“者冶程序的方法,完全保留了既有系統中前置機和站端設備之間的一切硬件、軟件和參數,避免了鐵路正常運營情況下的設備調試,縮短整合時間。(3)整合后的系統保持了新系統的架構和優點通過創建“者冶程序屏蔽了既有系統原來的通信處理軟件,使得這些程序在新系統中只是作為一個“本地數據源冶而存在。整合后的系統具備了統一的操作界面,對用戶來說就是一個單一的監控平臺,方便了用戶的操作和使用。同時,整合后的系統保持了新系統的整體架構,依舊是一個結構清晰的基于DDS的分布式監控系統,從而完整地保留了該系統的所有特點。

通過系統整合,將多套SCADA系統融合成一套性能穩定、功能完善的電力遠動調度平臺,不僅能夠統一操作界面,簡化系統架構,提高系統的可靠性和易維護性,更能方便調度員的使用,降低出錯概率,極大的減輕用戶的工作難度和工作壓力。因此,新一代鐵路電力遠動系統必須能夠更好地適應鐵路網快速發展,更快速、可靠地整合既有系統,滿足更高要求的鐵路建設。洛襄鐵路電力遠動系統的建設和對既有系統的整合,在這方面做了積極有益的探索,具有重要的借鑒和指導意義。