TDCS体系结构与原理讲义优秀PPT.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,卡斯柯信号有限公司,CASCO SIGNAL LTD.,-,*,-,TDCS,体系结构与原理,教材编号：,CASCO_*_000,版号：,3.01,2,、,TDCS,系统体系结构,4,、,TDCS,的发展前景,1,、,TDCS,产品背景介绍,3,、,TDCS,各子系统详细介绍,内容纲要,TDCS,产品背景介绍,第一部分,相关背景,-,全路信息化规划方案,相关背景,-TDCS,发展史,1990,年代：调度监督系统（,DSS,）,2000,2006,：,TDCS,逐步发展,2000,沪宁线,DMIS,南京模式,2004 DMIS,一期工程全面开通,2005 DMIS,改名为,TDCS,2006 TDCS,覆盖全路绝大多数车站,2006,年开始：,CTC,在繁忙干线得到应用,DSS,系统概述,DSS,Dispatching Supervision System,（调度监督系统）,功能,能够实时反映整个运营线路上进路开通、信号显示和列车走行的信息，为调度人员提供行车指挥的决策依据,特点,功能单一,实时性强,从,DSS,到,TDCS,发展契机,铁路信息化的需求,计算机硬件与网络的大发展,发展过程,以高速数字通道取代低速音频通道,大幅度提升,DSS,系统功能，增加铁路调度管理信息的功能（阶段计划、调度命令等）,TDCS,与,DMIS,DMIS,调度指挥管理信息系统,Dispatching Management Information System,TDCS,列车调度指挥系统,Train Dispatching Command System,TDCS,兼有两类系统的特点,管理信息系统：重点在于信息管理,控制系统：重点在于实时性,TMIS,铁路运输管理信息系统,从,TDCS,到,CTC,CTC,调度集中控制系统,Centralized Traffic Control,发展契机,铁路集中控制的需求,分散自律概念的创造性新内涵,发展过程,传统调度集中遇到的困难,分散自律调度集中在繁忙干线得到应用,TDCS,系统体系结构,第二部分,TDCS,系,统目标,实现铁路行车调度指挥管理现代化,提高运输效率,协调分界口交接工作,改善调度员及车站值班员工作条件,建立旅客服务信息系统，提高服务质量,为铁道部指挥中心提供决策依据,TDCS,体系结构图,TDCS,体系结构分解,中心逻辑处理子系统,调度终端子系统,车站子系统,网络子系统,外围接口子系统,TDCS,系统结构图,调度终端,1,调度终端,2,调度终端,n,调度终端,子系统,网络子系统,中心网,中心逻辑,子系统,网络子系统,车站网,车站,子系统,车站,1,车站,2,车站,n,中心服务器系统,外围接口,TDCS,外部系统,通,信,接,口,通,信,接,口,基础知识,硬件冗余体系结构,双机体系结构,双机冗余（车务终端、通信服务器）,双机热备（车站分机、应用服务器）,双机冷备,N,1,备份,调度终端通常采用此冗余结构,基础知识,客户服务体系结构,CSA,客户服务体系结构,Client Server Architecture,CSA,的优点,逻辑集中，数据统一，能够保证安全性和完整性,能够充分发挥服务器的高性能,CSA,的缺点,体系不够健壮，服务器是单点故障,基础知识 数据库系统,数据库系统组成,数据库,数据库管理系统,使用数据库的用户和应用程序,为什么使用数据库,能够对,TDCS,中的数据进行统一管理,使用成熟的数据库管理系统能够保证数据的安全性与一致性，而且能够节省开发成本,调度终端子系统,第三部分 第一节,调度终端子系统功能,站场图调监显示,运行图显示,阶段计划编制、调整,调度命令编制、查询、下达,阶段记事编制、下达,车站运用车信息查询,列车小编组查询,调度终端类型,行调台,单调度区段管理,计划员台,编制基本图、调阅各区段运行图,值班主任台,查询各区段运行图、查看各区段调监显示,机调、货调台,查看相应区段的调监显示,TDCS,行调台,调度终端系统组成,调监显示子系统,运行图子系统,调度命令管理子系统,车站信息管理子系统,打印子系统,调监显示系统功能,支持区段和单站两种模式显示各车站的实际站场情况,信号状态（进站、出站、调车、区间）,列车进路状态（股道、道岔）,区间状态,车次号输入、修改、删除,车次早晚点显示,站场图回放,调监显示站场图界面,调监显示系统原理,信息来源,静态：站场元素组成以及各元素的位置、大小,动态：站场元素的状态编码,信息解析模块,根据静态与动态信息解析得到站场元素的实时状态,显示模块,将实时状态以直观的图形方式绘制在计算机屏幕上,本地存储,中心逻辑子系统,信息解析模块,显示模块,静态信息,动态信息,实时状态,站场元素状态编码,编码,0,1,2,3,4,股道,无岔区段,空闲,占用,锁闭,区间轨道,空闲,占用,进站信号,灭灯,绿灯,白灯,红灯,引导,出站信号,灭灯,绿灯,白灯,调车信号,灭灯,白灯,道岔,空闲,定白,定红,反白,反红,运行图系统功能,显示当前班次的实际运行图,阶段计划编制、下达,阶段计划调整（自动、人工）,修改编辑实际运行图,调阅基本图,绘制图形、文字注解,运行图界面,运行图系统原理,信息来源,静态：区段内车站的名称以及顺序列表,动态：车次以及该车次经过各车站的时间,信息解析模块,根据静态与动态信息运算得到一根经过各车站的实际运行线,显示模块,将实际运行线以直观的图形方式绘制在计算机屏幕上,本地存储,中心逻辑子系统,信息解析模块,显示模块,静态信息,动态信息,实时状态,调度命令系统功能,调度命令编制、存储、下达,无线调度命令编制、存储、下达,接收调度命令的签收回执,历史调度命令查询,调度命令模板编辑,常用调度词汇管理,调度命令管理界面,调度命令系统原理,调度命令存储,使用高性能大容量的机器，保存所有调度终端的调度命令,调度命令编制、查询,与上述的存储机器交互调度命令数据,调度命令下达,通过中心逻辑子系统转发，最终下达到车站子系统,车站子系统的签收回执也通过转发回到调度命令管理系统,调度命令存储,中心逻辑子系统,调度终端,1,调度命令,调度终端,2,车站子系统,车站信息管理系统功能与原理,车站站存车查询,站存车信息由车站值班员在车务终端上输入，并发送至应用服务器存储,调度终端从应用服务器中查询站存车信息,列车小编组查询,类似于站存车，由车站值班员输入,通过,TD,结合从,TMIS,查询,站存车查询界面,小编组查询界面,打印子系统概述,打印设备：高性能绘图仪,打印内容：列车运行图（基本图，实际图）,打印中要解决的问题,真实性：保证每条运行线正确打印,美观可读：车次号和时间点等数字清晰可读，尽量避免数字重叠,车站子系统,第三部分 第二节,车站子系统功能,接收调度员下发的阶段计划、调度命令,向调度台上报列车运行实际点,采集站场设备状态,显示本站与邻站站场调监画面,接收无线车次号信息,发送无线调度命令,发送列控临时限速命令,车站子系统的组成,车务终端子系统,车站分机子系统,站场设备状态采集系统,外围接口,无线调度命令接口,无线车次号接口,微机监测接口,列控中心接口,车站子系统结构图,车站分机采用专用计算机，双机热备结构,车务终端采用工控机，双机冗余结构,站场设备采集设备采用专用单板机系统，双套独立工作,A,B,A,B,车务终端,车站分机,采集系统,无线车次,接口,列控接口,中心逻辑子系统,无线调度,命令接口,车务终端的功能,站间透明功能,显示本站与邻站站场调监画面,显示本站与邻站车次跟踪情况,调度应用功能,接收、签收阶段计划、调度命令、阶段记事,行车日志自动生成、人工编辑,编辑车站站存车信息，并发送至调度中心,编辑与查询列车小编组信息,车务终端实景,车务终端站间透明画面,站间透明实现一 分散模式,本站车务终端与本站分机以及所有邻站分机分别建立连接,站间透明功能所需的站场设备状态分别从各站的车站分机获取,车务终端中有独立的调监表示处理模块,本站分机,上行邻站分机,下行邻站分机,调监表示处理,本站车务终端,调监表示处理,中心逻辑子系统,站场设备状态,站场设备状态,站间透明实现二 集中模式,车务终端仅与中心通信服务器建立连接,站间透明功能所需的站场设备状态均从中心逻辑子系统获取,车务终端只有显示模块，没有独立的调监表示处理模块,本站分机,上行邻站分机,下行邻站分机,本站车务终端,调监表示处理,中心逻辑子系统,站场设备状态,站场表示信息,站间透明实现方式的比较,集中模式,优点：结构简单，逻辑集中，对通道要求低,缺点：故障点单一，中心逻辑子系统的故障会导致全线的车站站间透明功能失效,分散模式,优点：结构健壮，每个独立的故障不会影响其他车站的功能,缺点：结构负责，对通道要求高,车务终端行车日志界面,中心逻辑子系统,行车日志实现原理,行车日志主要内容,阶段计划中列车的图定点、计划点,列车实际运行点,行车日志自动生成,根据阶段计划填写图定点、计划点,列车运行中，根据系统自动报点将计划点更新为实际点,行车日志人工管理,值班员可人工编辑行车日志,本站车务终端,自动报点,阶段计划,调度终端,车站值班员,人工报点,车务终端调度命令界面,车务终端现车管理界面,车务终端编组查询,车站分机功能,站场设备状态采集,6502,车站：采集信号联锁设备的状态,微机联锁车站：接收联锁系统发来的设备状态信息,接收并转发无线车次号信息,转发无线调度命令，处理命令回执,列控中心通信,检索列控中心设备状态,发送列控临时限速命令至列控中心,检索列控中心的实时限速状态,站场设备状态采集原理,采集目标：码位,码位：站场设备状态的二进制编码,每个站场设备通常对应于多个码位,码位管理原理,分机保存采集到的所有码位，根据设备状态变化实时更新,接收请求，实时发送全体码位信息和码位变化信息,码位管理,车,站,分,机,状态采集,联锁通信机,采集板,信号设备,微机联锁车站,6502,车站,中心逻辑,子系统,车务终端,微机监测,无线车次号接收与转发,车站分机通过串口通信，从无线车次地面转接器接收无线车次信息。,TDCS,车站分机本身不涉及无线通信,车站分机本身通常不对无线车次信息进行逻辑处理，而是直接转发给中心逻辑子系统统一处理,车站分机,地面转接器,中心逻辑,子系统,串口,串口,无线电波,无线电台,机车,无线调度命令发送与接收,信息发送,从调度终端或车务终端接收各类调度命令，发送至地面转接器,信息接收：,从地面转接器接收各种命令的回执,发送逻辑,自动重发（接收不到命令回执时分机自动重发命令）,自动分包（将超长命令自动分包，使每包长度满足通信要求）,车站分机,地面转接器,调度终端,串口,串口,无线电波,无线电台,机车,车务终端,列控中心接口通信,车站分机,列控中心,调度终端,临时限速命令,车务终端,限速实时状态、列控设备状态,车站分机在调度终端、车务终端和列控中心之间起信息中转作用,串口通信,中心逻辑处理子系统,第三部分 第三节,中心逻辑处理子系统功能,管理与所有车站子系统和调度终端子系统的通信,阶段计划存储管理与调整,调度命令、车站信息存储管理与转发,调监表示处理逻辑,车次自动跟踪与无线车次自动校核,自动采集列车运行到发、通过点,中心逻辑处理系统结构,A,B,A,B,数据库服务器,应用服务器,B,A,通信服务器,共享磁盘阵列,调度终端,1,调度终端,2,调度终端,n,车站子系统,1,车站子系统,1,车站子系统,1,中心逻辑处理子系统,中心的硬件设备,中心逻辑子系统的应用需求,强大的数据处理能力,724,小时不间断运行,硬件设备性能要求,强运算能力,大存储容量,高稳定性,应用服务器,2,台,IBM X3650,服务器，双机热备结构,1.6G Inter,至强处理器，,2G,内存、,73.4G,硬盘,数据库服务器,2,台,IBM P570,服务器，双机热备结构,1,套,DS4300,磁盘阵列,通信服务器,2,台,IBM X3650,服务器，双机热备或双机冗余结构,中心机房实景,中心子系统中的数据库,数据库存储的内容,基本图,各调度台的实际运行图,调度命令、车站信息,数据库管理系统,使用成熟高效的商用数据库管理系统，如,IBM DB2,、,Oracle,等,数据库用户,应用服务器是数据库的唯一用户,使用规范的,SQL,数据库接口进行数据库管理,通信服务,通信服务的对象,通信服务器为车站子系统提供通信服务,应用服务器为各调度终端提供通信服务,通信服务流程,为每一个服务终端管理一个通信任务,根据消息中的目的地，由相应通信任务发送,接收发往,车站的消息,分析消息,中的目的车站,根据目的车站,找到通信任务,将消息在,通信任务中,发往车站,通信服务器界面,阶段计划管理与调整,阶段计划,计划调整模块,应用服务器,数据库服务器,基本图,实际图,调度终端,车务终端,自动采点模块,调整计划,人工报点,自动采点,阶段计划调整模块的功能,根据基本图生成初始阶段计划,根据调度终端的指令对阶段计划进行人工和自动调整,根据自动采点和人工报点将计划中的计划点转化为实际运行点,生成实际运行图存入数据库服务器,阶段计划整体流程,调度终端,显示阶段计划、实际图,发送调整计划指令,应用服务器,生成、调整、发送计划,处理自动,/,人工报点,数据库服务器,存储基本图、实际图,通信服务器,转发阶段计划、签收消息,车务终端,接收、签收阶段计划,人工报点,调度终端,应用服务器,数据库服务器,通信服务器,车务终端,阶段计划,签收,数据存储,报点,调整命令,实际图,调度命令存储与管理,待发箱：存储尚未发送的调度命令,发令箱：存储已发送未签收的调度命令,储令箱：存储已全部签收的调度命令,待发箱,发令箱,储令箱,新建,/,编辑调度命令,发送调度命令,存储已签收的调度命令,调度终端,车务终端,编辑命令,签收命令,调度命令整体流程,调度终端,新建、编辑、发送、存储调度命令,应用服务器,/,通信服务器,转发调度命令消息,转发命令签收消息,数据库服务器,提供调度命令存储服务,车务终端,接收、签收调度命令,调度终端,应用服务器,数据库服务器,通信服务器,车务终端,调度命令消息,签收消息,调度命令存储,调监表示处理逻辑,核心功能,将车站分机采集的码位转化为设备的状态编码,转化处理逻辑,根据车站数据中的设备码位表，和当前码位值（,0,或,1,），将各设备置为相应的状态,设备码位表举例,股道,IG,占用：,100,锁闭：,101,信号机,X,绿灯：,200,红灯：,201,引导：,202,道岔,1,定位：,1,反位：,2,占用：,10,锁闭：,11,调监表示整体流程,车站,分机,车站子系统,调监表示,处理逻辑,中心逻辑,子系统,微机,联锁,采集板,调监显示,模块,调度终端,子系统,设备,码位表,站场静态,数据,码位,码位,设备状态,编码,可视化,调监画面,车次跟踪逻辑,车次跟踪的作用,保证车次号在调监画面中跟随列车实际运行的红光带而移动,车次窗：车次号在调监画面中停留的位置,股道车次窗,区间车次窗,站内跟踪,车次移动时机：信号机内第一个轨道区段占用,车次移动逻辑：沿进路搜索前方车次窗,区间跟踪,车次移动时机：区间占用,车次移动逻辑：沿区间方向搜索前方车次窗,无线车次号校核逻辑,无线车次校核的作用,纠正假车次号,与真车次号校核,无线车次包含的内容,车次号、机车号,进、出站、通过标志,公里标,车次校核逻辑,关键：如何与站场图中正在运行的各列车车次进行匹配,匹配成功后，如果原车次是假车次号，则直接更改,如果原车次是真车次号且不一致，则根据预定逻辑替换或报警,自动采点逻辑,自动采点目标,列车到达点、出发点、通过点,自动采点的依据,列车完全进入股道的时间点,T1,列车越过出站信号机的时间点,T2,计算公式,到达点,T1,调整时分,出发点,T2,调整时分,通过点（,T1,T2,）,/2,网络子系统,第三部分 第四节,网络子系统概述,功能,提供,TDCS,各子系统间的信息传输通道,调度中心网络,为各调度终端和中心应用服务器、通信服务器提供高速通信通道,一般使用千兆以太网，双网结构,车站广域网络,为各车站子系统之间，以及车站与中心间提供高速通道,基于光纤，采用高性能路由器构建广域网络,网络子系统中的设备,路由器,协议转换器,Cable Modem,（基带猫）,交换机,Hub,（集线器）,网络拓扑结构 车站广域网,结构：环状结构,要点：环的两端必须接入不同的路由器,优点：任何单点故障不会造成网络瘫痪,网管软件界面 车站广域网,网络拓扑结构 中心局域网,结构：双以太网结构,要点：每台机器的两块网卡必须接入不同的交换机,优点：避免单交换机故障引起网络瘫痪,网管软件界面 中心局域网,外围接口,第三部分 第五节,外围接口分类,车站串口通信接口,微机联锁接口,无线车次号接口,无线调度命令接口,微机监测接口,列控接口,GSM-R,通信接口,TD,结合,分界口通信接口,铁道部通信接口,串口通信接口,串口通信概念,在单根导线上将二进制数据一位一位顺序传送,适用于远距传输（几米到几公里）,常用串口类型：,RS232,、,RS422,9,芯串口管脚图,RS232,Tx(3)-Rx(2),Rx(2)-Tx(3),GND(5)-GND(5),RS422,T+(2)-R+(3),T-(1)-R-(4),R+(3)-T+(2),R-(4)-T-(1),GSM-R,通信接口,GSM-R,：铁路综合数字移动通信网,GSM-R,的优点,提供比传统无线电波更稳定高速的无线传输通道,传输更多的信息，尤其适用于无线调度命令传输,GSM-R,接口方式,GSM-R,接口服务器,TDCS,通信服务器,TDCS,调度终端,TDCS,车务终端,GSM-R,通信服务器,GSM-R,无线网络,TDCS,系统,GSM-R,传输系统,TD,结合,TD,结合：,DMIS,（,TDCS,）与,TMIS,系统的数据库之间互相传递信息,TMIS,传递给,TDCS,的信息,基本图、日班计划、确报,TDCS,传递给,TMIS,的信息,阶段计划、调度命令、实际运行图,TD,接口方式图解,TDCS,数据库,接口,通信机,接口,通信机,TD,结合,数据库,TMIS,入库代理,TMIS,数据库,TDCS,系统,TD,接口系统,TMIS,系统,高速串行口,TDCS,发展前景,第四部分,TDCS,发展前景,开发拓展功能,防错办系统,紧跟踪报警,旅客向导系统,适应不同的需求,适应高速城际铁路,适应客运专线,向,CTC,迈进,TDCS,拓展功能,防错办系统,需求的提出,在多方向车站，需防止列车发车进路往错误的方向办理,对电力、超限等列车，需防止列车接车进路办往不能接车的线路,系统功能与实现原理,TDCS,系统以阶段计划为依据，对系统中当前的列车进路判断其合理性,当发现不合理的进路时，及时进行语音报警,TDCS,拓展功能,紧跟踪报警,需求的提出,防止列车区间追尾事故,系统功能,检查区间中列车运行追踪情况,发现列车紧跟踪时（相邻的两个区间被同方向不同的列车占用），立即以语音与图示等方式进行报警,TDCS,拓展功能,旅客向导系统,需求的提出,发挥,TDCS,系统的信息优势，为旅客提供更直观的向导系统,系统功能,为旅客提供列车运行位置信息,为旅客提供列车到达出发时间的信息,为旅客提供列车接入股道和站台信息,谢谢大家！,