張國華

摘 要：隨著我國的鐵路總里程日漸增多，通過使用CTC/TDCS設(shè)備加強(qiáng)了在鐵路的指揮中的信息化進(jìn)程，其在鐵路行車指揮自動(dòng)化方面具有很重要的意義。但是在享受大力推進(jìn)鐵路行車指揮自動(dòng)化和信息化所帶來的便利的同時(shí)也面臨著諸多的問題。如何保證鐵路行車指揮系統(tǒng)的安全，使其能夠應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的工況是一個(gè)擺在我們面前的難題，本文將會(huì)對(duì)使用了CTC/TDCS設(shè)備的鐵路行車指揮系統(tǒng)的安全性進(jìn)行闡述，并對(duì)易發(fā)的故障和安全隱患的解決方案進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞：CTC/TDCS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備；鐵路行車指揮；安全隱患；應(yīng)對(duì)措施

引言

現(xiàn)今，我國已經(jīng)在鐵路行車指揮中采用了TDCS/CTC系統(tǒng)的行車指揮系統(tǒng)。這種TDCS/CTC系統(tǒng)是由鐵路總公司、各鐵路局TDCS中心局域網(wǎng)及車站基層網(wǎng)組成，是一個(gè)覆蓋全路的現(xiàn)代化鐵路運(yùn)輸監(jiān)視和指揮系統(tǒng)。由于通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題或者是網(wǎng)絡(luò)遭到攻擊時(shí)都會(huì)導(dǎo)致無法及時(shí)對(duì)列車進(jìn)行調(diào)配，這就會(huì)對(duì)行駛列車的安全造成很大的隱患。文章將會(huì)對(duì)產(chǎn)生故障的原因以及采取的應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行簡介。

1 鐵路行車自動(dòng)化指揮簡介

鐵路行車指揮自動(dòng)化是指利用在線計(jì)算機(jī)和有關(guān)技術(shù)設(shè)備，自動(dòng)收集信號(hào)設(shè)備狀態(tài)和列車運(yùn)行的信息，按規(guī)定的算法和程序進(jìn)行處理，實(shí)時(shí)地發(fā)送出指揮列車運(yùn)行的有關(guān)命令，安排列車進(jìn)路和調(diào)整列車運(yùn)行，同時(shí)，將處理的結(jié)果予以記錄和顯示，這種集中控制和監(jiān)視系統(tǒng)稱為鐵路行車指揮自動(dòng)化。

2 TDCS/CTC系統(tǒng)簡要介紹

2.1 TDCS和CTC簡介

TDCS是鐵路調(diào)度指揮信息管理系統(tǒng)，主要完成調(diào)度指揮信息的記錄、分析、車次號(hào)校核、自動(dòng)報(bào)點(diǎn)、正晚點(diǎn)統(tǒng)計(jì)、運(yùn)行圖自動(dòng)繪制、調(diào)度命令及計(jì)劃的下達(dá)、行車日志自動(dòng)生成等功能，還句話說就是原來行車調(diào)度員和車站值班員需要用筆記下的東西現(xiàn)在都可以由TDCS自動(dòng)完成。

CTC是分散自律式調(diào)度集中系統(tǒng)，除了完成TDCS的全部功能外，還可以完成管內(nèi)車站信號(hào)設(shè)備的操控功能，也就是說原來車站值班員要?jiǎng)邮值墓ぷ饕部梢杂蒀TC來完成，分為集中控制和非常站控兩種模式。

2.2 TDCS和CTC的區(qū)別

TDCS和CTC的區(qū)別如下：（1）TDCS是 CTC的基礎(chǔ)，CTC是TDCS的功能增強(qiáng)和延伸；（2）TDCS以實(shí)時(shí)監(jiān)視和列車運(yùn)行計(jì)劃（運(yùn)行圖）管理為功能主體；（3）CTC 以車站控制、自動(dòng)按計(jì)劃排路和行車指揮自動(dòng)化為功能主體；（4）TDCS為CTC提供列車運(yùn)行計(jì)劃、車次跟蹤狀態(tài)、信號(hào)設(shè)備狀態(tài)等重要信息；（5）CTC對(duì)TDCS的可靠性提出了更高要求。

2.3 TDCS和CTC的出現(xiàn)的背景

由于早期歐洲鐵路的列車運(yùn)行控制系統(tǒng)種類繁多，且各國信號(hào)制式復(fù)雜、互不兼容，為有效解決各種列車控制系統(tǒng)之間的兼容性問題，保證高速列車在歐洲鐵路網(wǎng)內(nèi)跨線、跨國互通運(yùn)行，歐盟通過立法形式確定ETCS為強(qiáng)制性技術(shù)規(guī)范。我國通過對(duì)ETCS標(biāo)準(zhǔn)的引進(jìn)、消化、吸收，并結(jié)合成功應(yīng)用的CTCS-2級(jí)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)的建設(shè)和運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)，我國構(gòu)建了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。

3 CTC/TDCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

TDCS采用單網(wǎng)結(jié)構(gòu)而CTC采用雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，根據(jù)國外研究數(shù)據(jù)表明，不論是采用單網(wǎng)還是雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，其在運(yùn)行過程中發(fā)生局部網(wǎng)絡(luò)癱瘓幾率是一樣的。下面我們介紹下CTC網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)配置。

TDCS 車站信息采集系統(tǒng)主要由鐵路總公司調(diào)度指揮中心、鐵路局調(diào)度指揮中心、車站信息采集系統(tǒng)三大部分組成。其主要由電源設(shè)備、信息采集及處理設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備、顯示設(shè)備等組成。

CTC設(shè)備網(wǎng)絡(luò)主要由調(diào)度中心局域網(wǎng)、系統(tǒng)廣域網(wǎng)及車站局域網(wǎng)三部分組成。其中，系統(tǒng)廣域網(wǎng)由調(diào)度中心與車站之間及車站與車站間，調(diào)度中心與調(diào)度中心間的廣域網(wǎng)組成。CTC網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為調(diào)度中心和車站兩層，車站只接收本調(diào)度中心控制。CTC廣域網(wǎng)由路由器、協(xié)議轉(zhuǎn)化器等網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和傳輸通道構(gòu)成，傳輸通道應(yīng)采用迂回、環(huán)狀、冗余等方式，并盡可能采用具有自愈功能的雙環(huán)結(jié)構(gòu)，以提高系統(tǒng)廣域網(wǎng)的可靠性。站間廣域網(wǎng)采用環(huán)形通道時(shí)，每8～15個(gè)車站應(yīng)有一條通道返回調(diào)度中心。CTC的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)基本構(gòu)成如下，在每個(gè)車站有兩臺(tái)路由器，每個(gè)車站之間都采用光纖作為通信的傳輸媒介，采用E1接口（2M帶寬）再通過部分中間轉(zhuǎn)換設(shè)備將其轉(zhuǎn)換為V.35協(xié)議的數(shù)字接口，在連接路由器。換句話說就是每兩個(gè)站之間都采用兩條2M的通道相連。這樣將一部分車站或全部車站連接成串行，再從其中的一部分車站以相同的方式連回局調(diào)度中心，組成幾個(gè)環(huán)，局中心的兩臺(tái)路由器再通過兩個(gè)集線器將其局域網(wǎng)口相連，目的是為了增加其冗余通道的數(shù)量。鐵路局調(diào)度中心的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備除了路由器外還有四臺(tái)并行連接的防火墻及兩臺(tái)交換機(jī)。其交換機(jī)進(jìn)行局域網(wǎng)的通信，如果需要訪問其他網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)包便會(huì)先通過防火墻，然后通過路由器傳輸?shù)杰囌緩V域網(wǎng)上，再通過車站廣域網(wǎng)傳輸?shù)骄唧w車站的相應(yīng)設(shè)備。

CTC與TDCS網(wǎng)絡(luò)不同的是：車站為雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每個(gè)車站有兩臺(tái)路由器和兩臺(tái)交換機(jī)組成車站網(wǎng)絡(luò)，而且每臺(tái)路由器都有兩個(gè)以太網(wǎng)口，與兩臺(tái)交換機(jī)交叉相連，每臺(tái)路由器再通過E1鏈路與相鄰的車站相連。在CTC網(wǎng)絡(luò)中與TDCS不同的在于車站我們采用的是雙星形以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，每臺(tái)主機(jī)或者終端通過兩條雙絞線分別連接到車站兩臺(tái)交換機(jī)上，再通過百兆鏈路將交換機(jī)兩臺(tái)路由器交叉相連。如果訪問外部網(wǎng)絡(luò)通過交換機(jī)將數(shù)據(jù)包傳輸?shù)铰酚善鳎儆陕酚善魍ㄟ^通信設(shè)備傳出。各設(shè)備與交換機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)，采用高可靠的雙絞線連接器，提高了網(wǎng)段的可靠性和抗干擾能力，由于系統(tǒng)采用了雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，所以任一節(jié)點(diǎn)的1個(gè)網(wǎng)卡故障時(shí)，都不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行，采用兩臺(tái)獨(dú)立的交換機(jī)，分別連接各分機(jī)各節(jié)點(diǎn)的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口，使得1臺(tái)集線器或路由器等故障時(shí)，不影響網(wǎng)絡(luò)傳輸。而且交換機(jī)的每個(gè)端口都有網(wǎng)絡(luò)隔離功能。endprint

TDCS（CTC）網(wǎng)絡(luò)連接方式普遍采用一對(duì)E1通道（帶寬為2Mbps），在通信機(jī)械室至信號(hào)機(jī)械室之間采用同軸電纜連接，在兩個(gè)通信站之間采用光纜連接，每條2M通道采用一對(duì)同軸電纜（即一收一發(fā)）接入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換器（一般采用E1協(xié)議），再由協(xié)議轉(zhuǎn)換器將E1協(xié)議轉(zhuǎn)換為V.35協(xié)議接入路由器。如下圖：

4 CTC/TDCS系統(tǒng)易發(fā)故障介紹

4.1 CTC/TDCS系統(tǒng)地線干擾問題

在進(jìn)行CTC/TDCS系統(tǒng)維護(hù)管理工作時(shí)，發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)機(jī)房地線干擾現(xiàn)象普遍存在，常引發(fā)通信傳輸通道嚴(yán)重丟包，導(dǎo)致系統(tǒng)不能穩(wěn)定運(yùn)行。通過檢查，通信傳輸通道采用的是同軸電纜，它由外導(dǎo)體和內(nèi)導(dǎo)體組成，在內(nèi)外導(dǎo)體之間有絕緣材料為填充料，外導(dǎo)體通常是由銅絲編制而成的網(wǎng)，他對(duì)外界電磁干擾具有良好的屏蔽作用，使內(nèi)導(dǎo)體處于外導(dǎo)體的嚴(yán)密防護(hù)下，因此，同軸電纜自身具有較好的抗干擾能力，通過現(xiàn)場測試，可以排除同軸電纜質(zhì)量差或施工工藝問題導(dǎo)致線纜屏蔽不良的可能。根據(jù)現(xiàn)場維護(hù)人員通常采用甩開地線的方法來處理傳輸通道丟包故障的經(jīng)驗(yàn)分析，造成通道干擾的主要原因是地線干擾。

消除地線干擾一般可采用以下三種方法：（1）將機(jī)房內(nèi)內(nèi)的信號(hào)線和電源線分開鋪設(shè)，并采用相應(yīng)的屏蔽措施，避免電源線路上有過電壓、過電流或雷擊等情況下發(fā)生時(shí)通過電磁輻射形成的干擾。（2）通信傳輸設(shè)備與CTC/TDCS設(shè)備共地，使之不能形成環(huán)路。（3）采取一端浮地的方法，也就是目前現(xiàn)場維護(hù)人員通常采用的“甩”地線。

4.2 CTC/TDCS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安全隱患及解決方案

從現(xiàn)場使用情況看， CTC/TDCS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備故障經(jīng)常發(fā)生在協(xié)議轉(zhuǎn)換器與光接入設(shè)備間。經(jīng)過以上分析，現(xiàn)在采用的接入方法有兩點(diǎn)不足：1）部分站通信機(jī)械室與信號(hào)機(jī)械室地電位不同，影響通道穩(wěn)定性，在路由器與機(jī)柜間需要加裝隔離設(shè)備。2）電磁兼容性缺陷。當(dāng)遭到雷擊時(shí)，雷電通過同軸電纜將超高伏電壓引入信號(hào)設(shè)備。將會(huì)燒毀多個(gè)聯(lián)鎖機(jī)與CTC連接的光電隔離設(shè)備。

4.3 CTC/TDCS通道網(wǎng)絡(luò)誤碼

TDCS（CTC）系統(tǒng)經(jīng)常發(fā)生通道不暢的問題，其中協(xié)議轉(zhuǎn)換器故障最多，經(jīng)過現(xiàn)場測分析發(fā)現(xiàn)當(dāng)同軸電纜受到強(qiáng)電流干擾后，由于電磁輻射的原因，在同軸線纜中就會(huì)產(chǎn)生大量誤碼，從而導(dǎo)致信息重復(fù)發(fā)送?；蛘呤峭S電纜兩端設(shè)備不共地，兩者接地電壓差大到一定程度時(shí)，就會(huì)引起嚴(yán)重誤碼，嚴(yán)重的甚至?xí)龎膮f(xié)議轉(zhuǎn)換器，這也是協(xié)議轉(zhuǎn)換器經(jīng)常損壞的根本原因。

4.4 其他的案例分析

2008年8月28日，大同樞紐地區(qū)在同一網(wǎng)絡(luò)環(huán)路中相鄰的大西一場、房子村及小站三個(gè)車站，車站值班員同時(shí)反映：TDCS設(shè)備不能錄入車次和收不到調(diào)度命令。測試上述各站通道誤碼均超過50%，經(jīng)鐵通逐站排除，最后確認(rèn)為小站對(duì)房子村方向的一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換器故障，協(xié)議轉(zhuǎn)換器類型為CONV-1035U，更換后修復(fù)。

4.5 針對(duì)病毒和網(wǎng)絡(luò)攻擊造成的影響

對(duì)于病毒需要做好以下應(yīng)對(duì)措施：（1）重新新配置服務(wù)器，用于管理局域網(wǎng)內(nèi)以及基層網(wǎng)中各計(jì)算、作站的防毒、殺毒和升級(jí)工作，安裝網(wǎng)絡(luò)版殺毒軟件和防火墻。（2）局域網(wǎng)算機(jī)內(nèi)存相應(yīng)改造，以滿足防病毒軟件運(yùn)行的基礎(chǔ)硬件條件。（3）TDCS/CTC維中心安排專職技術(shù)人員，定期從指定的網(wǎng)站或服務(wù)器上下載防病毒升級(jí)軟件和操系統(tǒng)補(bǔ)丁，并結(jié)合年度TDCS/CTC設(shè)備集中檢查指導(dǎo)計(jì)劃開展相應(yīng)的維護(hù)工作，保各站TDCS/CTC設(shè)備正常運(yùn)行，一般安排在春檢、秋檢活動(dòng)中進(jìn)行。（4）做好統(tǒng)軟件的備份，包括每個(gè)車站的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)作為光盤備份，每站數(shù)據(jù)和系統(tǒng)作移動(dòng)硬盤備.TDCS/CTC維護(hù)中心管理的各個(gè)工作站及維護(hù)臺(tái)、前置機(jī)等也做類似的備份。（5）要求各車間安排負(fù)責(zé)TDCS/CTC人員，封堵車站端機(jī)上的I/O接口，如光驅(qū)、軟驅(qū)、USB插口等并在主板BIOS里修改相應(yīng)項(xiàng)屏蔽端口，杜絕在車站終端機(jī)及網(wǎng)內(nèi)計(jì)算機(jī)上進(jìn)行與業(yè)務(wù)無關(guān)的作業(yè)內(nèi)容。（6）理非法接入局域網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，查清有無一機(jī)多網(wǎng)的可能，并對(duì)非接入計(jì)算機(jī)進(jìn)行屏蔽。采取以上應(yīng)急措施后，TDCS/CTC網(wǎng)絡(luò)安全得到了很大的提高，使操作系統(tǒng)及各應(yīng)用軟件在一個(gè)相對(duì)安全的環(huán)境中工作，從而保證了DCS/CTC的正常工作。

應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)攻擊需要做好應(yīng)對(duì)措施：CTC和CTCS直接涉及行車安全，必須自成系，單獨(dú)組網(wǎng)，獨(dú)立運(yùn)行，嚴(yán)禁與其他系統(tǒng)直接聯(lián)網(wǎng)。聯(lián)網(wǎng)時(shí)應(yīng)采取物理離方式，與其他信息系統(tǒng)連接，采用專用的接口及協(xié)議，并在嚴(yán)格可控的條件下行數(shù)據(jù)交換。系統(tǒng)應(yīng)設(shè)有防火墻、入侵監(jiān)測、病毒防護(hù)、身份認(rèn)證等安全設(shè)施。網(wǎng)絡(luò)中各網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)采用統(tǒng)一時(shí)鐘并自動(dòng)校核.系統(tǒng)還應(yīng)具備雙套冗余，局部故障不得影響整個(gè)統(tǒng)。系統(tǒng)設(shè)備故障時(shí)，不影響車站聯(lián)鎖設(shè)備和區(qū)間閉塞設(shè)備的正常工作，不應(yīng)導(dǎo)車站聯(lián)鎖設(shè)備和區(qū)間閉塞設(shè)備的錯(cuò)誤動(dòng)作。

5 結(jié)束語

文章對(duì)CTC/TDCS系統(tǒng)的組成原理及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，并對(duì)CTC/TDCS系統(tǒng)易發(fā)故障及解決措施進(jìn)行了闡述，并對(duì)CTC/TDCS車站子系統(tǒng)設(shè)備日常養(yǎng)護(hù)作業(yè)進(jìn)行了說明。

參考文獻(xiàn)

[1]馮皓.探討TDCS的發(fā)展[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2008（2）.endprint