殷勤策

殷勤策:西安鐵路局電務(wù)處 高級(jí)工程師 710054 西安

編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng) (簡(jiǎn)稱SAM系統(tǒng))，是中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通信信號(hào)研究所和鐵道部信息中心聯(lián)合研制的，集編組站信息管理、決策管理、車(chē)輛管理、駝峰進(jìn)路自動(dòng)控制、駝峰溜放速度自動(dòng)控制、聯(lián)鎖進(jìn)路自動(dòng)排列、調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)安全監(jiān)控等為一體的綜合信息管理與控制平臺(tái)。具有計(jì)劃自動(dòng)編制與調(diào)整、計(jì)劃自動(dòng)執(zhí)行與集中控制、作業(yè)過(guò)程自動(dòng)控制等功能，實(shí)現(xiàn)了局站調(diào)度一體化、信息管理和生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化、運(yùn)輸管理與決策支持智能化。

新豐鎮(zhèn)編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)于2008年1月8日開(kāi)始試運(yùn)行，于2010年8月28日正式通過(guò)西安鐵路局驗(yàn)收。對(duì)于鐵路局電務(wù)部門(mén)來(lái)說(shuō)SAM系統(tǒng)是一種全新的技術(shù)裝備，系統(tǒng)的使用和維護(hù)均與傳統(tǒng)電務(wù)設(shè)備有較大差異。7.23事故后，全路對(duì)設(shè)備安全性有了更加深刻的認(rèn)識(shí)，也對(duì)作為設(shè)備維護(hù)者的電務(wù)部門(mén)提出了更高的要求。本文是在近年來(lái)SAM系統(tǒng)使用、管理以及維護(hù)過(guò)程中經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的基礎(chǔ)上，結(jié)合系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)SAM系統(tǒng)的安全性進(jìn)行的分析，為后續(xù)其他編組站的推廣應(yīng)用提供借鑒。

SAM系統(tǒng)分為3層，自上而下分別是車(chē)站信息管理系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)。其中過(guò)程控制系統(tǒng)又包含了計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖子系統(tǒng)、駝峰自動(dòng)控制子系統(tǒng)、調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)安全監(jiān)控子系統(tǒng)、停車(chē)器自動(dòng)控制子系統(tǒng)，均為通過(guò)鐵道部有關(guān)機(jī)構(gòu)安全性認(rèn)可的有多年成功運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)的成熟設(shè)備。因此本文重點(diǎn)分析車(chē)站信息管理系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)的硬件、軟件及其接口的安全性。

1 系統(tǒng)架構(gòu)的安全性

SAM系統(tǒng)采用管理、控制、過(guò)程三層分離的架構(gòu)，如圖1所示，對(duì)于新豐鎮(zhèn)這樣的大型路網(wǎng)編組站來(lái)說(shuō)，這種結(jié)構(gòu)科學(xué)巧妙地解決了效率和安全這一對(duì)復(fù)雜的問(wèn)題。

圖1 SAM系統(tǒng)三層架構(gòu)

作為管理層的信息系統(tǒng)將計(jì)劃集中編制調(diào)整，分階段傳輸給控制系統(tǒng);控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)分析來(lái)自過(guò)程系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，通過(guò)一系列自動(dòng)控制算法，運(yùn)算出當(dāng)前最合適的命令，及時(shí)下達(dá)給對(duì)應(yīng)的過(guò)程系統(tǒng);各過(guò)程系統(tǒng)接收到控制系統(tǒng)的命令后，根據(jù)各過(guò)程子系統(tǒng)的邏輯分別執(zhí)行控制。當(dāng)執(zhí)行過(guò)程出現(xiàn)異常時(shí)，在控制層面即可調(diào)整控制方案，立即排除異常;當(dāng)執(zhí)行過(guò)程結(jié)束后，及時(shí)將執(zhí)行結(jié)果反饋給上層信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)劃執(zhí)行靈活高效，以及現(xiàn)車(chē)信息的及時(shí)準(zhǔn)確。

車(chē)站信息管理系統(tǒng)與集中控制系統(tǒng)各自獨(dú)立建設(shè)網(wǎng)絡(luò)，中間通過(guò)防火墻隔離，在自由共享計(jì)劃與執(zhí)行信息的同時(shí)保證信息系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的安全。

SAM系統(tǒng)采用的分布、獨(dú)立聯(lián)鎖設(shè)置，可以將故障影響范圍縮小到最小，有利于局部設(shè)備故障隔離，也有利于以后站場(chǎng)局部改造的施工安排。

2 硬件設(shè)計(jì)的安全性

系統(tǒng)所用的計(jì)算機(jī)終端全部采用具有高穩(wěn)定性的工控機(jī)，并采用雙機(jī)熱備方式設(shè)置;后臺(tái)服務(wù)器均采用雙套高性能服務(wù)器的冗余設(shè)置;作為系統(tǒng)核心的數(shù)據(jù)庫(kù)采用雙套小型機(jī)配合磁盤(pán)陣列的冗余存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，以確保SAM系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全可靠;網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)選用工業(yè)級(jí)交換機(jī)，具有自動(dòng)冗余功能，在監(jiān)測(cè)到網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，可以自動(dòng)進(jìn)行迂回，保證網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的暢通。

由于采用集中分布式的硬件布置方式，SAM系統(tǒng)具有極高的安全性和冗余性，極大程度上保證了行車(chē)系統(tǒng)在各類極端情況下的安全。如通信網(wǎng)絡(luò)全部失效、站調(diào)樓供電失效時(shí)，各場(chǎng)聯(lián)鎖現(xiàn)地設(shè)備仍具有獨(dú)立操作和維持行車(chē)作業(yè)的能力。

3 網(wǎng)絡(luò)的安全性

信息系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用星形雙網(wǎng)絡(luò)，便于擴(kuò)展辦公崗位終端;控制系統(tǒng)采用冗余的雙環(huán)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，具有網(wǎng)絡(luò)冗余功能，為系統(tǒng)提供高速、可靠的通信信道。信息系統(tǒng)與控制系統(tǒng)分離設(shè)計(jì)，通過(guò)防火墻連接，兼顧了信息系統(tǒng)功能的擴(kuò)展和控制系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)安全監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)卡接入控制網(wǎng)，與機(jī)車(chē)之間采用數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行通信。該方式傳輸速率和每包數(shù)據(jù)大小均有限制，基于該技術(shù)的開(kāi)發(fā)也相對(duì)復(fù)雜，但該種通信方式的可靠性很高，不會(huì)發(fā)生如802.11b無(wú)線網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常出現(xiàn)的因干擾產(chǎn)生的通信速率下降甚至連接不穩(wěn)定現(xiàn)象。

SAM系統(tǒng)每臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備均有網(wǎng)絡(luò)殺毒軟件監(jiān)控。系統(tǒng)設(shè)有網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，從而保證系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的安全。

4 接口設(shè)計(jì)的安全性

集中控制系統(tǒng)與各過(guò)程控制系統(tǒng)采用冗余的安全接口，分別設(shè)置通信接口機(jī)。借鑒CTC的成功經(jīng)驗(yàn)，在不改變?cè)羞^(guò)程控制系統(tǒng)技術(shù)條件的情況下，集中控制系統(tǒng)通過(guò)命令方式下達(dá)控制指令，并接收?qǐng)?zhí)行反饋。過(guò)程控制系統(tǒng)保持原有的獨(dú)立性和安全性，并作為最后一關(guān)的安全保障。

SAM系統(tǒng)與TDCS系統(tǒng)以及路局TDMS系統(tǒng)兩端均設(shè)置專用接口機(jī)，兩個(gè)系統(tǒng)接口機(jī)通過(guò)防火墻進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)隔離，保證SAM系統(tǒng)與外圍系統(tǒng)之間的獨(dú)立性和安全性。

5 功能安全

在軟件功能設(shè)計(jì)方面，突出了系統(tǒng)安全性設(shè)計(jì)。集中控制系統(tǒng)與過(guò)程控制系統(tǒng)間的通信均采用定時(shí)心跳機(jī)制，一旦集中控制系統(tǒng)與過(guò)程子系統(tǒng)間通信出現(xiàn)問(wèn)題，能夠立即停止該部分功能，并發(fā)出報(bào)警，避免出現(xiàn)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)不同步等未知故障。

自動(dòng)降級(jí)功能能保證SAM系統(tǒng)在自動(dòng)執(zhí)行過(guò)程中，當(dāng)出現(xiàn)接口數(shù)據(jù)異?；蛘呷魏卧O(shè)備狀態(tài)異常時(shí)，自動(dòng)轉(zhuǎn)為人工控制模式，避免計(jì)算機(jī)產(chǎn)生錯(cuò)誤命令。

SAM系統(tǒng)在作業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)均設(shè)計(jì)有相應(yīng)的自動(dòng)安全卡控功能。如計(jì)劃編制中違編作業(yè)的卡控、整體作業(yè)過(guò)程中的人機(jī)聯(lián)控、調(diào)機(jī)安全的自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)控制過(guò)程中的自動(dòng)沖突避讓與各種進(jìn)路條件卡控，保證了行車(chē)作業(yè)的安全，避免了人為過(guò)失引發(fā)的事故。

6 系統(tǒng)維護(hù)

SAM系統(tǒng)具有完備的系統(tǒng)維護(hù)功能，系統(tǒng)維修機(jī)可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的記錄回放、系統(tǒng)設(shè)備狀態(tài)端口的監(jiān)測(cè)和記錄、系統(tǒng)異常預(yù)警和故障報(bào)警，以及遠(yuǎn)程輔助維護(hù)等。

SAM系統(tǒng)所有設(shè)備均采用雙機(jī)熱備，冗余網(wǎng)絡(luò);支持在不停機(jī)狀態(tài)下，以單機(jī)作業(yè)方式維持系統(tǒng)正常功能使用，以便對(duì)系統(tǒng)所有備用設(shè)備進(jìn)行更換維修;使維護(hù)人員可以隨時(shí)切換設(shè)備主、備用狀態(tài)，維護(hù)工作安全靈活。

由于SAM系統(tǒng)的信息系統(tǒng)和控制系統(tǒng)分離設(shè)置，在維護(hù)策略的組織上也具有了更好的靈活性和可操作性。其信息系統(tǒng)由車(chē)站電算室負(fù)責(zé)日常維護(hù)工作，基于車(chē)站電算室多年對(duì)于信息系統(tǒng)和辦公網(wǎng)的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，在簡(jiǎn)單培訓(xùn)后即可承擔(dān)維護(hù)工作。其控制系統(tǒng)由電務(wù)部門(mén)負(fù)責(zé)日常維護(hù)，由于SAM系統(tǒng)的控制系統(tǒng)維護(hù)與CTC系統(tǒng)維護(hù)方法近似，現(xiàn)有電務(wù)系統(tǒng)可以很快接手維護(hù)工作，因此集中控制系統(tǒng)、聯(lián)鎖、駝峰和調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)系統(tǒng)的維護(hù)工作則由電務(wù)室內(nèi)車(chē)間承擔(dān)。

憑借完備的維護(hù)功能以及科學(xué)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使維護(hù)單位可以方便地進(jìn)行設(shè)備維護(hù)，從而把安全隱患消滅在萌芽時(shí)期。這也是SAM系統(tǒng)整體安全性設(shè)計(jì)的體現(xiàn)。

7 使用效果

通過(guò)近五年的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)用，新豐鎮(zhèn)SAM系統(tǒng)在日常作業(yè)中充分體現(xiàn)出其提高作業(yè)效率，保證作業(yè)安全的作用。截至2011年下半年，新豐鎮(zhèn)日作業(yè)量已達(dá)到28171輛的成績(jī)。至今為止新豐鎮(zhèn)未發(fā)生因SAM系統(tǒng)引發(fā)的安全事故。在學(xué)習(xí)維護(hù)SAM系統(tǒng)的過(guò)程中，電務(wù)部門(mén)也培養(yǎng)出一批具有較高水平的專業(yè)維護(hù)人員。他們精通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，并且為此類新型計(jì)算機(jī)設(shè)備的維護(hù)總結(jié)了許多寶貴經(jīng)驗(yàn)，從而提高了電務(wù)部門(mén)的整體業(yè)務(wù)水平。

［1］ 劉雋．SAM系統(tǒng)電務(wù)維護(hù)功能的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)［J］ ．鐵道通信信號(hào)，2010(12).

［2］ 魏汝寶．關(guān)于新豐鎮(zhèn)SAM系統(tǒng)雙光纖環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的分析［J］ ．西鐵科技，2007(S2).

［3］ 王振宏．編組站作業(yè)計(jì)劃自動(dòng)執(zhí)行與階段計(jì)劃自動(dòng)調(diào)整探討［J］ ．鐵道通信信號(hào)，2010，46(增刊):27－28．