李 寅，李佑文，褚紅健

（南京國電南自軌道交通工程有限公司，江蘇南京 210032）

0 引言

軌道交通建設(shè)是近年來城市基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展的重點(diǎn)，城市軌道交通在城市住宅區(qū)、交通運(yùn)輸中心和工作地點(diǎn)之間提供了一個(gè)快捷便利的連接［1］。城市軌道交通與綜合監(jiān)控系統(tǒng)密切相關(guān)，綜合監(jiān)控系統(tǒng)將軌道交通內(nèi)部各個(gè)分散孤立的自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)結(jié)成一個(gè)有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)軌道交通各專業(yè)相關(guān)系統(tǒng)之間的信息互通、資源共享［2］。它至少需要集成變電所自動(dòng)化系統(tǒng)、機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)、火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)、屏蔽門系統(tǒng)、防淹門系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、廣播系統(tǒng)、閉路電視系統(tǒng)、自動(dòng)列車監(jiān)控系統(tǒng)、乘客信息導(dǎo)向系統(tǒng)、自動(dòng)售檢票系統(tǒng)、信號(hào)系統(tǒng)、時(shí)鐘系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)［3］。綜合監(jiān)控系統(tǒng)與各系統(tǒng)之間接口眾多，數(shù)據(jù)交互量大，因此安全性、可靠性要求成為城市軌道交通運(yùn)營工作的重點(diǎn)。

1 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)同步

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)采用分層、分布式架構(gòu)，中心及車站兩臺(tái)主備冗余服務(wù)器分別獨(dú)立工作，各自處理不同應(yīng)用的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)可靠與高效的統(tǒng)一，如圖1所示。在每臺(tái)工作站與服務(wù)器上都有完全同步的面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫副本，因此具有分布式軟件架構(gòu)所具有的高效靈活的優(yōu)點(diǎn)。并行對(duì)象管理服務(wù)（POMS）自動(dòng)向連接到局域網(wǎng)絡(luò)（LAN）的所有服務(wù)器和工作站發(fā)布數(shù)據(jù)。因?yàn)槊颗_(tái)主機(jī)都維護(hù)著POMS數(shù)據(jù)庫，刷新的數(shù)據(jù)只是POMS數(shù)據(jù)庫的一部分，所以并行的面向?qū)ο蟮膶?shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫極大地簡化了系統(tǒng)容錯(cuò)功能設(shè)計(jì)。

當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生變化時(shí)，信息在局域網(wǎng)內(nèi)廣播，在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的工作站和服務(wù)器都可以收到廣播信息。每條信息都含有序列號(hào)，信息丟失的時(shí)候會(huì)很快被發(fā)現(xiàn)，并發(fā)送重傳丟失信息的請(qǐng)求。如果軟件或硬件發(fā)生故障導(dǎo)致某一服務(wù)不再可用，將由運(yùn)行在另一臺(tái)主機(jī)或服務(wù)器上的進(jìn)程自動(dòng)接管這一服務(wù)（見圖1）。

圖1 中心及車站主備服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

2 基于并行對(duì)象管理服務(wù)的城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)容錯(cuò)機(jī)制設(shè)計(jì)

在本設(shè)計(jì)中，服務(wù)器1與服務(wù)器2為冗余服務(wù)器，分別維護(hù)一個(gè)并行的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。正常情況下，系統(tǒng)始終保證其中一個(gè)服務(wù)器為主，而另一個(gè)為備。綜合監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用鏈接的是主服務(wù)器。假設(shè)服務(wù)器1為主服務(wù)器，服務(wù)器2為備服務(wù)器，服務(wù)器1負(fù)責(zé)采集與處理車站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流如圖2所示。

2.1 實(shí)時(shí)服務(wù)器故障

正常情況下由同步和復(fù)制程序保證主備數(shù)據(jù)庫服務(wù)器的數(shù)據(jù)一致，當(dāng)車站或中心的一臺(tái)實(shí)時(shí)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)，例如主服務(wù)器斷電、斷網(wǎng)，另一臺(tái)實(shí)時(shí)服務(wù)器可以立即轉(zhuǎn)為主機(jī)運(yùn)行，不丟失任何數(shù)據(jù)。

若某時(shí)刻主服務(wù)器由于宕機(jī)或網(wǎng)絡(luò)中斷導(dǎo)致退出服務(wù)，備服務(wù)器將切換為主服務(wù)器并接替所有工作，不會(huì)影響數(shù)據(jù)的采集與處理，且歷史數(shù)據(jù)、報(bào)警數(shù)據(jù)、配置數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，如圖3所示，服務(wù)器1故障從現(xiàn)場來的數(shù)據(jù)流示意圖。在服務(wù)器1故障的情況下，OCC服務(wù)器2提供給OCC工作站數(shù)據(jù)。當(dāng)RDBMS管理進(jìn)程監(jiān)測與到主的連接失敗時(shí)，在切換之前會(huì)先嘗試重新連接，服務(wù)器可能只是暫時(shí)失效，如重啟計(jì)算機(jī)。如果RDBMS管理器進(jìn)程在第二次嘗試后，依舊無法連接服務(wù)器，則確定此服務(wù)器不可用，并切換到另外一個(gè)服務(wù)器。

2.2 實(shí)時(shí)服務(wù)器恢復(fù)

當(dāng)實(shí)時(shí)服務(wù)器1恢復(fù)，它首先從實(shí)時(shí)服務(wù)器02同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，如圖4所示。當(dāng)同步完成，OCC實(shí)時(shí)服務(wù)器1成為備服務(wù)器，隨時(shí)準(zhǔn)備接替服務(wù)器2的工作，并且整個(gè)過程不影響服務(wù)器2的正常工作。

2.3 數(shù)據(jù)采集服務(wù)故障

數(shù)據(jù)采集程序提供數(shù)據(jù)采集服務(wù)，從車站采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)送至中心服務(wù)器。數(shù)據(jù)采集程序運(yùn)行在中心主備兩臺(tái)服務(wù)器上，系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，其中一個(gè)數(shù)據(jù)采集程序提供數(shù)據(jù)采集服務(wù)，如圖5所示。

若在某一時(shí)刻數(shù)據(jù)采集程序1退出服務(wù)，則另一臺(tái)服務(wù)器上的數(shù)據(jù)采集程序2立即接管數(shù)據(jù)采集任務(wù)繼續(xù)運(yùn)行，保證數(shù)據(jù)不丟失，如圖6所示。

圖2 數(shù)據(jù)流示意

圖3 服務(wù)器1故障

圖4 服務(wù)器1恢復(fù)

2.4 數(shù)據(jù)采集服務(wù)恢復(fù)

在數(shù)據(jù)采集程序1恢復(fù)之后，將作為備用等待提供服務(wù)，不會(huì)影響當(dāng)前數(shù)據(jù)采集服務(wù)器的進(jìn)行。只有當(dāng)前提供服務(wù)的程序退出，才會(huì)接替數(shù)據(jù)采集服務(wù)。

3 結(jié)語

城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)是地鐵安全運(yùn)營的重要保障，若綜合監(jiān)控的安全性、可靠性無法保證，則有可能出現(xiàn)地鐵運(yùn)營癱瘓、乘客生命財(cái)產(chǎn)安全受到威脅等重大問題。因此綜合監(jiān)控系統(tǒng)的安全性、可靠性是綜合監(jiān)控系統(tǒng)的重要指標(biāo)，成為監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重中之重。本容錯(cuò)機(jī)制設(shè)計(jì)運(yùn)用在城市軌道交通綜合監(jiān)控系統(tǒng)軟件平臺(tái)中，已在較多城市軌道交通大型綜合系統(tǒng)中得到了應(yīng)用與驗(yàn)證，并深受用戶好評(píng)。

圖5 數(shù)據(jù)采集示意

圖6 數(shù)據(jù)采集程序1退出服務(wù)