趙 歡

（天津軌道交通運營集團有限公司，天津 300000）

1 概述

軌道交通無線通信系統(tǒng)中，在主、備用控制中心設(shè)備配置包括：集群交換控制設(shè)備、鑒權(quán)設(shè)備，調(diào)度服務(wù)器、行車調(diào)度臺、防災(zāi)環(huán)控調(diào)度臺、乘客調(diào)度臺、總調(diào)度臺及中心網(wǎng)管設(shè)備組成。調(diào)度服務(wù)器在其中至關(guān)重要，它與時鐘系統(tǒng)進行校正，解析并轉(zhuǎn)發(fā)到調(diào)度臺（包括行車調(diào)度臺、環(huán)控調(diào)度臺和場調(diào)）；接收在線列車信息（ATS），信號系統(tǒng)（ATS）連接到調(diào)度服務(wù)器上，調(diào)度服務(wù)器解析后將在線列車信息發(fā)送給行車調(diào)度臺、停車場調(diào)度臺、車輛段調(diào)度臺。調(diào)度臺根據(jù)ATS信號與地鐵運營信息表對應(yīng)，這些信息用于顯示、呼叫、短信息和視頻等業(yè)務(wù)操作數(shù)據(jù)。實現(xiàn)多調(diào)度管理列車功能。所以調(diào)度服務(wù)器在主備控制中心需采用熱備方案，解決集群容災(zāi)問題。

2 調(diào)度服務(wù)器雙機熱備方案

為了避免自動切換出現(xiàn)的不可控因素，主備控制中心的調(diào)度服務(wù)器軟件切換方式為手動切換。即通過手動點擊調(diào)度服務(wù)器軟件上面的軟件切換按鈕，實現(xiàn)切換。由于無線調(diào)度服務(wù)器軟件手動切換的時機是以信號系統(tǒng)切換為前提，同時各系統(tǒng)同步切換，確保了無線系統(tǒng)調(diào)度服務(wù)器軟件切換到備用控制中心后，能夠與信號、綜合監(jiān)控、時鐘等系統(tǒng)的接口正常通信，保證無線系統(tǒng)各項功能正常運行。

圖 雙機熱備下的物理組網(wǎng)

雙機熱備下的邏輯連接如上圖，主備調(diào)度服務(wù)器（CAD）同時和大部分外部設(shè)備（除了時鐘服務(wù)器）都建立了TCP 連接，主備調(diào)度服務(wù)器都向時鐘服務(wù)器獲取時鐘信息，使得在進行主備切換時，切換時間在5秒之內(nèi)。

3 雙機熱備切換機制

雙機熱備切換分5種場景，下面描述各種場景的監(jiān)測方法，處理方法。

監(jiān)測軟件是獨立于調(diào)度服務(wù)器軟件運行的軟件，其作用是：與調(diào)度服務(wù)器軟件軟件相互監(jiān)測，用于判斷

確認調(diào)度服務(wù)器軟件是否達到切換場景條件，當調(diào)度服務(wù)器軟件發(fā)生異常則進行切換操作；另外，監(jiān)控軟件具備自監(jiān)測功能，若當前程序被任務(wù)管理器關(guān)閉，監(jiān)控軟件重啟自啟動。 監(jiān)控軟件A、B、C、D 是平級的，沒有級別區(qū)分。為了示意 4 個不同的 調(diào)度服務(wù)器上的監(jiān)控軟件，其功能沒有任何區(qū)別。

單中心沒有明確主備定義，當前工作即為主，上電運行根據(jù)監(jiān)測軟件配置指定，主備是邏輯上的主備，誰處于工作狀態(tài)誰就是主服務(wù)狀態(tài)。當工作狀態(tài)下的服務(wù)出現(xiàn)異常時才會執(zhí)行再次切換操作。

3.1 業(yè)務(wù)網(wǎng)口異常

（1）監(jiān)測方式。每秒監(jiān)測當前業(yè)務(wù)網(wǎng)口（調(diào)度服務(wù)器上有個網(wǎng)口的網(wǎng)線連接到交換機上，這個網(wǎng)口稱為業(yè)務(wù)網(wǎng)口）的物理狀態(tài)，用來監(jiān)測業(yè)務(wù)網(wǎng)口是否正常。監(jiān)測軟件通過 WINDOWS API接口可以獲得業(yè)務(wù)網(wǎng)口的物理狀態(tài)，例如業(yè)務(wù)網(wǎng)口的網(wǎng)線拔掉，監(jiān)測軟件可以監(jiān)測到。監(jiān)測到異常的時間是3秒（每秒獲取1次業(yè)務(wù)網(wǎng)口的物理狀態(tài)，連續(xù)3次都是異常，則認為業(yè)務(wù)網(wǎng)口有異常）。

（2）處理方式。檢測到當前業(yè)務(wù)網(wǎng)口處于異常狀態(tài)，則：

如果當前調(diào)度服務(wù)器為主用調(diào)度服務(wù)器，則啟動主備切換；如果當前調(diào)度服務(wù)器為備用調(diào)度服務(wù)器，則自啟動主備切換，網(wǎng)管會出現(xiàn)這個異常，報警。

3.2 ATS網(wǎng)口異常

（1）監(jiān)測方式。每秒監(jiān)測 ATS 網(wǎng)口的的物理狀態(tài)，用來監(jiān)測 ATS 網(wǎng)口是否正常。監(jiān)測軟件通過WINDOWS API接口可以獲得 ATS 網(wǎng)口的物理狀態(tài)，例如 ATS 網(wǎng)口的網(wǎng)線拔掉，監(jiān)測軟件可以監(jiān)測到。監(jiān)測到異常的時間是3秒（每秒獲取 1 次 ATS 網(wǎng)口的物理狀態(tài)，連續(xù)3次都是異常，則認為ATS網(wǎng)口有異常）。

（2）處理方式。檢測到當前 ATS 網(wǎng)口處于異常狀態(tài)，異常包括物理異常和邏輯異常，物理異常包括：網(wǎng)口松動、網(wǎng)線破壞等邏輯異常包括ATS不回復(fù)位置信息，無法建立TCP通信；異常時網(wǎng)關(guān)有告警顯示，統(tǒng)一顯示為ATS未連接；備用服務(wù)器ATS故障時，網(wǎng)管可以監(jiān)測到這些狀態(tài)：

如果當前調(diào)度服務(wù)器為主用調(diào)度服務(wù)器，則啟動主備切換；如果當前調(diào)度服務(wù)器為備用調(diào)度服務(wù)器，則自啟動主備切換，網(wǎng)管會出現(xiàn)這個異常報警。

3.3 調(diào)度服務(wù)器軟件是否運行

（1）監(jiān)測方式。監(jiān)控軟件通過WINDOWS API接口查詢當前正在運行的進程里是否包含調(diào)度服務(wù)器軟件進程，通過這種方法可以判斷本機的 調(diào)度服務(wù)器 是否在運行。監(jiān)測到異常的時間是1秒（每秒查詢一次，出現(xiàn)調(diào)度服務(wù)器軟件沒有在運行，立刻就可以判斷出這個異常）

（2）處理方式。檢測到本機的調(diào)度服務(wù)器軟件沒有在運行，則：

如果當前調(diào)度服務(wù)器為主用調(diào)度服務(wù)器，則啟動主備切換；如果當前調(diào)度服務(wù)器為備用調(diào)度服務(wù)器，則重啟本機的備用 調(diào)度服務(wù)器 程序。

3.4 死機關(guān)機系統(tǒng)崩潰異常

（1）監(jiān)測方式。監(jiān)測軟件互 ping 其他調(diào)度服務(wù)器，通過這種方式，備可以監(jiān)測主是否死機關(guān)機系統(tǒng)崩潰等；監(jiān)測軟件使用.NET框架下的 ping API來實現(xiàn) ping，根據(jù)返回值來判斷是否ping通，如果ping不通，為了確定是對方死機還是自身原因，需要ping第三方（例如時鐘）的連接。監(jiān)測到異常的時間是3秒。

（2）處理方式。監(jiān)測到其他調(diào)度服務(wù)器系統(tǒng)崩潰或者死機關(guān)機時，則：

如果當前調(diào)度服務(wù)器為主用調(diào)度服務(wù)器，監(jiān)測到其他備機調(diào)度服務(wù)器關(guān)機等，則自啟動主備切換，網(wǎng)管會出現(xiàn)這個異常報警。如果當前調(diào)度服務(wù)器為備用調(diào)度服務(wù)器，監(jiān)測到主用調(diào)度服務(wù)器關(guān)機，則啟動主備切換流程。

3.5 數(shù)據(jù)庫服務(wù)異常

（1）監(jiān)測方式。監(jiān)測當前數(shù)據(jù)庫的狀態(tài)，用來監(jiān)測數(shù)據(jù)庫服務(wù)是否異常。監(jiān)控軟件周期讀取調(diào)度服務(wù)器數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)表的個數(shù)，每秒監(jiān)測1次，連續(xù)3秒讀叏數(shù)據(jù)庫表個數(shù)返回值為0，則認為數(shù)據(jù)庫服務(wù)異常。監(jiān)測到異常的時間是3秒。

（2）處理方式。檢測到當前數(shù)據(jù)庫處于斷連狀態(tài)，則：

如果當前調(diào)度服務(wù)器為主用調(diào)度服務(wù)器，則啟動主備切換；如果當前調(diào)度服務(wù)器為備用調(diào)度服務(wù)器，則自啟動主備切換，網(wǎng)管會出現(xiàn)這個異常報警。

4 數(shù)據(jù)同步

當前調(diào)度服務(wù)器軟件第一次檢測到主用調(diào)度服務(wù)器時，該調(diào)度服務(wù)器軟件會向主用調(diào)度服務(wù)器申請必要數(shù)據(jù)（列車位置信息、電臺狀態(tài)）；當主用調(diào)度服務(wù)器接收到電臺狀態(tài)信息發(fā)生改發(fā)時通知所有在線的備用服務(wù)器進行數(shù)據(jù)同步；因為列車位置消息特殊的時效性，其數(shù)據(jù)內(nèi)容是從信號中獲取的所以不需要同步。

當手動修改列車位置時會屏蔽該列車的ATS信號，當主用調(diào)度服務(wù)器發(fā)現(xiàn)被屏蔽的ATS信號的列車其位置収生改發(fā)主用調(diào)度服務(wù)器會通知所有備用調(diào)度服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫進行同步。

4.1 列車信息

列車的信息從信號系統(tǒng)獲得，每個調(diào)度服務(wù)器和信號系統(tǒng)建立兩路連接，每路連接都會收到信號系統(tǒng)接收來的數(shù)據(jù)，周期是1秒，調(diào)度服務(wù)器對這兩路數(shù)據(jù)都解析，但是只處理其中一路。主備調(diào)度服務(wù)器都是如此，都可以從信號系統(tǒng)獲得車的信息，所以車的信息不用同步。

關(guān)于主備調(diào)度服務(wù)器上車的信息的一致性：如果信號系統(tǒng)給主備調(diào)度服務(wù)器的數(shù)據(jù)是一樣的，那么主備調(diào)度服務(wù)器上關(guān)于車的信息就是一致的；2）如果信號系統(tǒng)給主備調(diào)度服務(wù)器的數(shù)據(jù)不一樣，備用調(diào)度服務(wù)器 上關(guān)于列車的信息沒有必要和主用調(diào)度服務(wù)器上的車信息一致。因為在備機切換成主以后，它處理的還是原來備機連接的那路ATS數(shù)據(jù)，會繼續(xù)按原來那路ATS數(shù)據(jù)走。

4.2 列車機車臺、固定臺開關(guān)機信息

列車機車臺、固定臺開關(guān)機信息的同步，分兩種同步操作：

（1）主備剛連接上時，備用調(diào)度服務(wù)器從主用調(diào)度服務(wù)器 獲得終端開關(guān)機信息；主調(diào)度服務(wù)器獲得新的開關(guān)機信息時，實時轉(zhuǎn)發(fā)給備調(diào)度服務(wù)器。

5 結(jié)束語

此方案經(jīng)過多方論證，現(xiàn)場實測通過，已應(yīng)用到某城市地鐵線路專用無線系統(tǒng)中。