王曉橋，陳延春

網(wǎng)絡(luò)是TDCS/CTC系統(tǒng)的重要組成部分,網(wǎng)絡(luò)傳輸通道的穩(wěn)定是系統(tǒng)可靠運(yùn)行的重要保障。隨著鐵路信號(hào)裝備的不斷發(fā)展,第一代TDCS系統(tǒng)逐步改造成TDCS 3.0或CTC系統(tǒng),原有的單通道網(wǎng)絡(luò)同步改造為雙通道網(wǎng)絡(luò),雖然提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性,但更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),也給日常維護(hù)和故障處理增加了難度。如何能在消除網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中存在安全隱患的同時(shí),也便于日常維護(hù)和應(yīng)急處置,是當(dāng)前需要迫切解決的問(wèn)題。

TDCS/CTC系統(tǒng)主要由調(diào)度中心子系統(tǒng)、車站子系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)組成［1］。車站內(nèi)部設(shè)備包括自律機(jī)、車務(wù)終端、信號(hào)員終端、維護(hù)終端、打印機(jī)等,設(shè)備之間通過(guò)網(wǎng)線與交換機(jī)組成內(nèi)部局域網(wǎng)。車站與車站、車站與中心間通過(guò)路由器和通信通道相互連接組成廣域網(wǎng),并通過(guò)TCP/IP協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。路由器與交換機(jī)間設(shè)置防火墻,并采用入侵檢測(cè)、防病毒、身份鑒別、安全接入等安全措施組成統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)安全防御體系［2］。下面通過(guò)幾個(gè)實(shí)例介紹網(wǎng)絡(luò)通道的優(yōu)化方案。

1 廣域網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

如圖1所示,其上部為原有TDCS網(wǎng)絡(luò)。隨著加入TDCS網(wǎng)絡(luò)的車站數(shù)量逐漸增多,新增的車站設(shè)備直接就近接入既有網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn),并未充分考慮網(wǎng)絡(luò)干擾等因素的潛在影響。這就造成TDCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更加雜亂,極易造成環(huán)網(wǎng)交叉、路由迂回干擾等網(wǎng)絡(luò)故障［3］。

圖1 TDCS網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化前后對(duì)比圖

2018年泗杭線18個(gè)站實(shí)施改造,所有車站TDCS設(shè)備均更新成TDCS 3.0系統(tǒng)。為減少對(duì)既有TDCS網(wǎng)絡(luò)造成的干擾,同時(shí)也為后續(xù)TDCS 3.0雙網(wǎng)改造創(chuàng)造有利條件,首先將滬昆線、泗杭線既有的TDCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,拆除3個(gè)衛(wèi)星站,增加1個(gè)中繼站,將原有的38個(gè)車站優(yōu)化為36個(gè)站,按線別以5～7個(gè)站單獨(dú)成環(huán)的方式分成6個(gè)環(huán)網(wǎng),并增加回TDCS調(diào)度中心的通道。

這種優(yōu)化方式減少了網(wǎng)絡(luò)間路由迂回干擾的可能性；同時(shí),簡(jiǎn)化后的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也更便于日常維護(hù)管理和故障應(yīng)急排查。

2 局域網(wǎng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化

2019年,杭州電務(wù)段發(fā)生多起網(wǎng)絡(luò)通道故障,造成調(diào)度中心和車站TDCS/CTC界面顯示出現(xiàn)閃斷、“灰屏”等現(xiàn)象?，F(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理時(shí),將防火墻旁路后恢復(fù)了正常,但更換下來(lái)的防火墻返廠檢測(cè),并未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

深入分析后發(fā)現(xiàn)：既有車站網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,路由器與防火墻為交叉互連［4］,交換機(jī)與防火墻之間為2根網(wǎng)線冗余連接［5］。為避免冗余網(wǎng)線之間產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴,交換機(jī)與防火墻之間通過(guò)生成樹協(xié)議協(xié)商,選擇其中一根網(wǎng)線為主用線路,另一根為備用線路。當(dāng)主用線路故障時(shí),自動(dòng)切換到備用線路。

如圖2所示的連接方式雖然從物理層面實(shí)現(xiàn)了冗余,但只有在主用線路完全中斷的情況下,才能切換到備用通道,實(shí)際上同一時(shí)刻僅有單通道在用［6］。而且,如果防火墻與交換機(jī)之間出現(xiàn)生成樹協(xié)議協(xié)商異常,則會(huì)出現(xiàn)2根網(wǎng)線“搶主”的情況,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)工作不穩(wěn)定。

圖2 拆除冗余網(wǎng)線前后對(duì)比

為避免類似故障再次發(fā)生,現(xiàn)場(chǎng)將交換機(jī)與防火墻之間的冗余網(wǎng)線拆除,成功消除了上述故障隱患,為TDCS/CTC系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行以及鐵路行車安全提供了有力保障。

3 路由EIGRP區(qū)域優(yōu)化

2020年,杭州電務(wù)段管內(nèi)TDCS調(diào)度中心蕭甬臺(tái)控制的4個(gè)車站,發(fā)生TDCS信息“灰屏”故障,持續(xù)1 min后陸續(xù)自動(dòng)恢復(fù)正常。

后經(jīng)回放分析發(fā)現(xiàn)：各站路由器和TDCS分機(jī)均未發(fā)現(xiàn)中斷和異常情況,且通信部門也未發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通道異常報(bào)警信息。

進(jìn)一步查看調(diào)度中心蕭甬臺(tái)的核心交換機(jī),發(fā)現(xiàn)EIGRP 100區(qū)域鄰居中斷的多次記錄。其中某個(gè)IP地址的設(shè)備（位于某客技站的路由器）出現(xiàn)“卡在活躍狀態(tài)”的報(bào)警,導(dǎo)致核心交換機(jī)大量發(fā)送查詢請(qǐng)求。在此情況下,如果EIGRP 100區(qū)域內(nèi)某個(gè)車站的路由器沒(méi)有回復(fù)此項(xiàng)請(qǐng)求,則會(huì)發(fā)生該車站路由器的EIGRP 100區(qū)域鄰居中斷現(xiàn)象,進(jìn)而影響TDCS/CTC系統(tǒng)部分功能。

由此確定引起此次故障的原因是：同屬于EIGRP 100區(qū)域內(nèi)的某客技站路由器通道出現(xiàn)頻繁閃斷。而此站路由器的聯(lián)網(wǎng)方式類似于圖1中的衛(wèi)星站,僅有的單方向通道出現(xiàn)問(wèn)題后,無(wú)環(huán)路迂回路徑,進(jìn)而出現(xiàn)端口反復(fù)重連現(xiàn)象；同時(shí),由于蕭甬臺(tái)控制的這4個(gè)車站都在一個(gè)環(huán)網(wǎng)內(nèi),因此上述車站都受影響。后續(xù),此客技站的路由器通道恢復(fù)穩(wěn)定后,調(diào)度中心蕭甬臺(tái)信息恢復(fù)正常。

而普速既有TDCS/CTC網(wǎng)絡(luò)的大部分車站,均采用EIGRP 100區(qū)域方式進(jìn)行連接,如果其中某個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不穩(wěn)定,將可能影響該EIGRP區(qū)域內(nèi)所有其他車站的網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)［7］。故而該EIGRP區(qū)域分配方式,以及廣泛存在的衛(wèi)星車站,均潛藏較大的安全隱患和較大范圍的影響,這將嚴(yán)重危及鐵路行車安全。

為此,首先拆除TDCS/CTC系統(tǒng)環(huán)網(wǎng)內(nèi)衛(wèi)星站的連接,改為單獨(dú)成網(wǎng)或加到環(huán)網(wǎng)中,以增加網(wǎng)絡(luò)通道迂回路徑［8］；其次,對(duì)EIGRP區(qū)域按調(diào)度中心調(diào)度臺(tái)重新進(jìn)行優(yōu)化分配,減少同一EIGRP區(qū)域內(nèi)車站的數(shù)量,以縮小故障影響范圍。此外,對(duì)新建線路的車站規(guī)劃新的EIGRP區(qū)域,以防止網(wǎng)絡(luò)設(shè)備不穩(wěn)定造成相互間的干擾。

4 網(wǎng)絡(luò)通道進(jìn)一步優(yōu)化建議

1）將信號(hào)機(jī)房至通信機(jī)房間既有的同軸電纜改成光纜傳輸。這樣能有效解決信號(hào)機(jī)房與通信機(jī)房不共地引起的電位差［9］,減少通信通道傳輸中的誤碼、中斷等影響,可以極大地改善網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量。

2）雙通道網(wǎng)絡(luò)改為雙路同時(shí)傳輸。這樣能保證雙網(wǎng)同時(shí)向中心及車站傳輸業(yè)務(wù)數(shù)據(jù),其中一個(gè)環(huán)網(wǎng)故障,不會(huì)影響另一個(gè)環(huán)網(wǎng)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行［10］。同時(shí)雙環(huán)網(wǎng)絡(luò)各自獨(dú)立,網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造更加簡(jiǎn)單,也更便于日常的維護(hù)及故障處置。

5 結(jié)束語(yǔ)

TDCS/CTC系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)故障不僅會(huì)直接影響調(diào)度指揮和調(diào)度集中系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和可靠性,還會(huì)對(duì)運(yùn)輸安全和運(yùn)輸效率產(chǎn)生影響。因此,要求電務(wù)維護(hù)人員應(yīng)深入學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí),熟練掌握技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),及時(shí)深入分析設(shè)備運(yùn)行中的各類問(wèn)題,防微杜漸,從源頭上消除網(wǎng)絡(luò)故障的各類隱患,為鐵路行車安全提供可靠保障。