■ 樊艷 管建華 周鋒

根據客運專線鐵路調度指揮的需要，目前在建的客專調度所均采用在調度大廳內集中設置調度臺的方案；濟南、沈陽、太原鐵路局等調度所改造后，也采用在調度大廳內集中設置調度臺的方案。在調度大廳內集中設置上百臺甚至上千臺調度臺計算機終端，會對調度大廳內調度員的工作環(huán)境造成非常不利的影響，直接影響調度員的身心健康和工作效率，且不利于維護管理。因此，有必要研究調度臺計算機終端主機與KVM分離解決方案。

1 鐵路調度所調度臺設置概況

1.1 既有調度所調度臺設置情況

既有鐵路局調度所一般采用按線路設置小型調度室、調度臺方式，或按計調臺、行調臺等相同工種調度臺相對集中設置中小型調度室方式。該種方式調度室內調度臺計算機終端數量有限，耗電量、散熱量、噪聲、電磁輻射等影響不是很明顯。

已改造完成的濟南、太原、沈陽鐵路局調度所均采用設置調度大廳（太原鐵路局2 000 m2左右、沈陽鐵路局1 200 m2左右），將調度臺集中設置于調度大廳的方式。該種方式調度大廳內調度臺計算機終端數量較多，耗電量、散熱量、噪聲、電磁輻射等影響較明顯。

1.2 客專調度所調度臺設置情況

目前在建的北京、武漢、上海、廣州調度所均設置調度大廳，調度大廳面積2 000～4 000 m2，可設置長3.2 m、寬1.75 m的調度臺數量100～250個。各客專調度所均需滿足2015年客運專線鐵路調度臺設置的需求及既有鐵路調度臺搬遷至新建調度大廳的需要。根據計算，調度大廳內調度臺實際使用占用率80%～100%，有的調度所甚至出現不能滿足2012年客運專線鐵路調度臺設置及既有鐵路調度臺搬遷至新建調度大廳需要的情況。

如按照2 000 m2調度大廳能夠容納100個調度臺，平均每調度臺設置3臺主機、6臺顯示器估算，每調度臺的耗電量將達到2～3 kW，則整個調度大廳調度工作站為300臺、1 800臺顯示器，耗電量將達到600～900 kW。如此大的耗電量產生的熱量，加上大量主機造成高噪聲、高電磁輻射，長期工作在這樣的工作環(huán)境下將嚴重損害調度員的身心健康。

大量主機分散設置于調度工作臺下，也不利于系統(tǒng)升級及維護管理。

如何解決調度大廳空調節(jié)能、噪聲污染、電磁輻射等問題，為調度員提供一個綠色、舒適的工作環(huán)境，應分析、研究調度臺計算機終端主機與KVM（鍵盤：K——Keyboard，顯示器：V——Video，鼠標：M——Mouse）分離的解決方案。

2 調度臺計算機終端設備配置需求分析

2.1 客運專線鐵路調度臺

客運專線鐵路規(guī)劃設置有營銷計劃調度臺、列車調度臺、動車調度臺、客運調度臺、供電調度臺、維修調度臺、貨運調度臺，主要由運營調度管理系統(tǒng)、客專CTC/TDCS系統(tǒng)、PSCADA系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)等應用系統(tǒng)提供服務器及客戶端的應用支持。

2.1.1 營銷計劃調度臺

調度所營銷計劃調度臺主機及顯示屏配置需求見表1。

2.1.2 列車調度臺

客運專線鐵路調度所列車調度臺主機及顯示屏配置需求見表2。

其中，主機6（列控C3復示終端）接至信號列控系統(tǒng)，主機7（運調管理系統(tǒng)復示終端）接至運營調度管理系統(tǒng)，主機8（視頻監(jiān)控終端）接至通信綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.1.3 供電調度臺

調度所供電調度臺主機及顯示屏配置需求見表3。

其中，主機4（運調管理復示終端）接入運營調度管理系統(tǒng)，主機5（視頻監(jiān)控終端）接入綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2 普速鐵路調度臺

既有普速鐵路一般設置有計劃調度臺、行車調度臺、機車調度臺、車輛調度臺、動車調度臺、客運調度臺、貨運調度臺、施工調度臺等，主要由TDMS系統(tǒng)、CTC/TDCS系統(tǒng)、5T系統(tǒng)等應用系統(tǒng)提供服務器及客戶端的應用支持。

以下對普速鐵路TDCS行調臺、CTC行調臺計算機終端主機與顯示屏的配置關系、顯示屏的要求進行說明，其他工種調度臺配置與客運專線鐵路營銷計劃調度臺類同。

2.3 行車調度臺

行車調度臺包括TDCS調度臺、CTC調度臺兩種類型，TDCS行調臺、CTC行調臺主機及顯示屏配置需求見表4、表5。

表4中的主機1、2接至TDCS系統(tǒng)，主機3（TDMS系統(tǒng)復示終端）接至TDMS系統(tǒng)，主機4（視頻監(jiān)控終端）接至通信綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

表1 調度所營銷計劃調度臺主機及顯示屏配置需求

表2 客運專線鐵路調度所列車調度臺主機及顯示屏配置需求

表5中的主機1至主機5接至CTC系統(tǒng)，主機6（列控C3復示終端）接至信號列控系統(tǒng)，主機7（TDMS系統(tǒng)復示終端）接至TDMS系統(tǒng)，主機8（視頻監(jiān)控終端）接至通信綜合視頻監(jiān)控系統(tǒng)。

2.4 需求分析

綜上所述，同一調度臺配置的計算機終端主機可能設置于不同的應用系統(tǒng)中，計算機終端主機與顯示屏的對應關系有1機帶1屏、1機帶2屏、1機帶3屏、1機帶4屏、1機帶6屏（列車調度臺、助理調度臺）的需求，顯示屏的分辨率有1 600×1 200、1 920×1 280兩種。調度臺工作站主機與KVM分離方案應滿足上述需求。

表3 調度所供電調度臺主機及顯示屏配置需求

表4 TDCS行車調度臺主機及顯示屏配置需求

表5 CTC行車調度臺主機及顯示屏配置需求

3 調度臺工作站主機設備與KVM分離技術方案

為解決調度臺主機集中設置于調度大廳內存在的高耗電量、高散熱量、高噪聲、高電磁輻射、不利于維護管理等問題，有效的解決方案是：將調度臺計算機終端主機與KVM分離，即將調度臺主機集中設置于相關專業(yè)機房，將KVM設置于調度大廳內調度工作臺桌面。

根據目前的產品技術水平及成熟工程應用案例，有4種方案可供選擇。

3.1 遠程圖形工作站+瘦客戶端+圖形壓縮卡解決方案（方案一）

根據調度臺各類工作站主機的配置需求，主機采用高性能的機架式圖形工作站（定制），將圖形工作站部署在主機機房內；根據調度臺工作站顯示屏的配置需求，為調度大廳內各調度臺工位部署瘦客戶端（每臺瘦客戶端支持2屏顯示）及相應數量的KVM設備，瘦客戶端提供DVI、USB接口實現與KVM設備的連接；遠程圖形工作站、瘦客戶端分別配置圖形壓縮卡，實現對KVM數據的硬件壓縮、解壓；構建專用的KVM網絡，實現遠程圖形工作站與瘦客戶端的網絡連接，將遠程工作站的顯卡顯示信息加密傳輸至瘦客戶端上，同時返回瘦客戶端的鍵盤鼠標操作信息。方案一結構示意圖見圖1。

3.2 遠程圖形工作站+瘦客戶端+壓縮軟件解決方案（方案二）

根據調度臺各類工作站主機的配置需求，主機采用高性能的刀片圖形工作站，將圖形工作站部署在主機機房內；根據調度臺工作站顯示屏的配置需求，為調度大廳內各調度臺工位部署瘦客戶端（每臺瘦客戶端支持4屏顯示）及相應數量的KVM設備，瘦客戶端提供DVI、USB接口實現與KVM的連接；刀片圖形工作站、瘦客戶端分別配置壓縮軟件，實現對KVM數據的軟件壓縮、解壓；構建專用的KVM網絡，實現遠程圖形工作站與瘦客戶端的網絡連接，將遠程工作站的顯卡顯示信息加密傳輸至瘦客戶端上，同時返回瘦客戶端的鍵盤鼠標操作信息。方案二結構示意圖見圖2。

3.3 基于網絡傳輸的KVM延長器解決方案（方案三）

將調度臺圖形工作站主機（通用）設置于主機機房內；根據調度臺工作站鍵盤、鼠標及顯示屏的配置需求，通過配置KVM信號延長器延長鍵盤、鼠標及多個顯示器至調度臺桌面（KVM信號延長器分為支持單屏或兩屏顯示的產品）；KVM信號發(fā)送器設置于主機機房內，一方面通過標準的100 Mb/s網口接入KVM網絡，另一方面通過DVI、USB接口實現與調度臺圖形工作站主機內顯卡及鼠標、鍵盤I/O接口的連接；KVM信號接收器在接入KVM網絡的同時，提供DVI、USB接口實現與KVM設備的連接。方案三結構示意圖見圖3、圖4。

圖1 方案一結構示意圖

圖2 方案二結構示意圖

3.4 視頻光端機解決方案（方案四）

將調度臺圖形工作站主機（通用）設置于主機機房內；根據調度臺工作站鍵盤、鼠標及顯示屏的配置需求，通過在主機機房、調度大廳調度臺內點對點配置視頻光端機，實現KVM信號的傳輸。

視頻光端機將DVI信號、USB信號及其他電信號（含音頻、網管信號），通過電/光轉換后轉換為不同波長的光信號，經過波分復用模塊復用在一根光纖上，在接收端將光信號還原為電信號。

視頻光端機分為支持兩屏顯示的兩屏光端機和支持四屏顯示的四屏光端機。兩屏光端機之間需要1芯光纖互連，四屏光端機之間需要2芯光纖互連。方案四結構示意圖見圖5。

3.5 方案分析與比較

3.5.1 方案一與方案二

方案一、方案二為整體解決方案，提供從主機至桌面的KVM傳輸解決方案。方案一由機架式圖形工作站（內置圖形壓縮卡）、瘦客戶端及KVM網絡構成，方案二由刀片工作站、刀片機箱、瘦客戶端、圖形壓縮軟件及KVM網絡構成。

方案一、方案二系統(tǒng)集成度高，機房占地面積小。方案一配置內置圖形壓縮卡的機架式圖形工作站，42U標準機柜滿配可安裝42臺圖形工作站（不含接入層網絡交換機）。方案二采用刀片式工作站，42U標準機柜滿配可安裝4個刀片機箱共64片刀片圖形工作站（因耗電量、散熱量問題，建議每個機柜安裝2～3個刀箱），各刀片機箱均內置接入層網絡交換機。

方案一、方案二主機配線簡單，主機與KVM網絡之間僅需標準網絡配線，無任何其他外部配線。

四屏圖形工作站應用情況下：方案一需配置1臺主機、2臺瘦客戶端，僅能支持單網架構，該圖站主機通過2個標準網口（2塊圖形壓縮卡）與KVM網絡連接，2臺瘦客戶端分別通過1個標準網口與KVM網絡連接；方案二需配置1臺主機、1臺瘦客戶端，該方案圖站主機、瘦客戶端可根據用戶需求采用單網口或雙網口配置，支持單網或雙網架構。

方案一、方案二均能很好地滿足運營調度系統(tǒng)圖形工作站、視頻監(jiān)控終端的應用需求。方案一采用硬件圖形壓縮方式，圖形壓縮處理由專用圖形壓縮卡實現，不占用主機資源，網絡帶寬占用率相對較高，任何應用情況下圖形壓縮處理效率高、質量優(yōu)；方案二采用軟件圖形壓縮方式，圖形壓縮處理由專用壓縮軟件實現，占用主機資源，網絡帶寬占用率相對適中，高清分辨率視頻流壓縮處理、顯示效果一般。

方案一不能支持統(tǒng)一的維護管理，方案二能夠支持統(tǒng)一的維護管理。

3.5.2 方案三與方案四

方案三、方案四僅提供KVM傳輸解決方案，需與傳統(tǒng)桌面圖形工作站配套使用。方案三由傳統(tǒng)圖形工作站、KVM發(fā)送器/接收器、KVM網絡構成；方案四由傳統(tǒng)圖形工作站、四屏光端機及傳輸光纜構成。

方案三、方案四機房占地面積大，42U標準機柜滿配可安裝10臺傳統(tǒng)桌面圖站（不含KVM發(fā)送器/接收器、視頻光端機及接入層網絡）。

方案三、方案四主機配線復雜。四屏圖形工作站應用情況下：方案三需配置4對KVM發(fā)送器、接收器（支持1屏產品），在主機與4臺KVM發(fā)送器之間配置KVM傳輸線纜（需配置4根RGB/DVI電纜，四屏驅動，2根USB接口：鍵盤、鼠標驅動，另外還需配置4根電源線）；方案四需配置一對四屏光端機，在主機與四屏光端機之間需配置KVM傳輸線纜。

方案三僅支持單網架構。四屏圖形工作站應用情況下：方案三需配置4對KVM發(fā)送器、接收器（支持1屏產品），KVM發(fā)送器、接收器側均需通過4個標準網口與KVM網絡聯(lián)接；方案四不支持網絡傳輸方式，采用光纜傳輸方案，在一對四屏光端機之間通過四芯光纜傳輸（2芯主用、2芯備用），主機與瘦客戶端之間對應關系的調整只能通過光纖跳線調整，存在一定的應用局限性。

方案三、方案四均采用硬件圖形壓縮方式，帶寬占用率相對較高，任何應用情況下圖形壓縮處理效率高、質量優(yōu)。

方案三可根據用戶需求，選用能或不能提供統(tǒng)一維護管理功能的KVM延長器產品。方案四不能提供統(tǒng)一維護管理功能。

3.5.3 綜合分析

根據上述分析，統(tǒng)籌考慮系統(tǒng)解決方案的產品集成度、機房面積占用、主機配線復雜度、KVM網絡架構、可維護性及工程造價等因素，方案一、方案二略優(yōu)。

根據不同的應用需求及工程具體情況，也可選用方案三或方案四。

4 結論

（1）調度臺計算機終端主機與KVM分離方案能夠有效地解決大面積、高密度調度臺調度大廳高散熱量、高噪聲、高電磁輻射等環(huán)境問題，能夠為調度員提供一個相對綠色的工作環(huán)境，有利于保障調度員的身心健康。

（2）調度臺計算機終端主機與KVM分離方案將計算機終端主既集中設置于主機機房，調度大廳調度臺桌面僅保留KVM設備、瘦客戶端設備或KVM延長器，便于應用系統(tǒng)及硬件設備的維護管理。

（3）調度臺計算機終端是調度員工作的重要工具及技術手段。調度臺計算機終端主機與KVM分離方案應具備高可靠性、高可用性及可維護性?？赏ㄟ^詳細的技術經濟比較，根據不同的條件和具體情況，選擇適宜的實現方案。