TDCS/CTC系统网络优化改造探索

王晓桥，陈延春

网络是TDCS/CTC系统的重要组成部分,网络传输通道的稳定是系统可靠运行的重要保障。随着铁路信号装备的不断发展,第一代TDCS系统逐步改造成TDCS 3.0或CTC系统,原有的单通道网络同步改造为双通道网络,虽然提高了系统的可靠性和稳定性,但更加复杂的网络结构,也给日常维护和故障处理增加了难度。如何能在消除网络结构中存在安全隐患的同时,也便于日常维护和应急处置,是当前需要迫切解决的问题。

TDCS/CTC系统主要由调度中心子系统、车站子系统和网络子系统组成［1］。车站内部设备包括自律机、车务终端、信号员终端、维护终端、打印机等,设备之间通过网线与交换机组成内部局域网。车站与车站、车站与中心间通过路由器和通信通道相互连接组成广域网,并通过TCP/IP协议进行数据传输。路由器与交换机间设置防火墙,并采用入侵检测、防病毒、身份鉴别、安全接入等安全措施组成统一的网络安全防御体系［2］。下面通过几个实例介绍网络通道的优化方案。

1 广域网结构优化

如图1所示,其上部为原有TDCS网络。随着加入TDCS网络的车站数量逐渐增多,新增的车站设备直接就近接入既有网络节点,并未充分考虑网络干扰等因素的潜在影响。这就造成TDCS网络结构更加杂乱,极易造成环网交叉、路由迂回干扰等网络故障［3］。

图1 TDCS网络优化前后对比图

2018年泗杭线18个站实施改造,所有车站TDCS设备均更新成TDCS 3.0系统。为减少对既有TDCS网络造成的干扰,同时也为后续TDCS 3.0双网改造创造有利条件,首先将沪昆线、泗杭线既有的TDCS网络结构进行优化,拆除3个卫星站,增加1个中继站,将原有的38个车站优化为36个站,按线别以5～7个站单独成环的方式分成6个环网,并增加回TDCS调度中心的通道。

这种优化方式减少了网络间路由迂回干扰的可能性；同时,简化后的网络结构也更便于日常维护管理和故障应急排查。

2 局域网结构优化

2019年,杭州电务段发生多起网络通道故障,造成调度中心和车站TDCS/CTC界面显示出现闪断、“灰屏”等现象。现场应急处理时,将防火墙旁路后恢复了正常,但更换下来的防火墙返厂检测,并未发现问题。

深入分析后发现：既有车站网络结构中,路由器与防火墙为交叉互连［4］,交换机与防火墙之间为2根网线冗余连接［5］。为避免冗余网线之间产生网络风暴,交换机与防火墙之间通过生成树协议协商,选择其中一根网线为主用线路,另一根为备用线路。当主用线路故障时,自动切换到备用线路。

如图2所示的连接方式虽然从物理层面实现了冗余,但只有在主用线路完全中断的情况下,才能切换到备用通道,实际上同一时刻仅有单通道在用［6］。而且,如果防火墙与交换机之间出现生成树协议协商异常,则会出现2根网线“抢主”的情况,导致网络工作不稳定。

图2 拆除冗余网线前后对比

为避免类似故障再次发生,现场将交换机与防火墙之间的冗余网线拆除,成功消除了上述故障隐患,为TDCS/CTC系统稳定运行以及铁路行车安全提供了有力保障。

3 路由EIGRP区域优化

2020年,杭州电务段管内TDCS调度中心萧甬台控制的4个车站,发生TDCS信息“灰屏”故障,持续1 min后陆续自动恢复正常。

后经回放分析发现：各站路由器和TDCS分机均未发现中断和异常情况,且通信部门也未发现网络通道异常报警信息。

进一步查看调度中心萧甬台的核心交换机,发现EIGRP 100区域邻居中断的多次记录。其中某个IP地址的设备（位于某客技站的路由器）出现“卡在活跃状态”的报警,导致核心交换机大量发送查询请求。在此情况下,如果EIGRP 100区域内某个车站的路由器没有回复此项请求,则会发生该车站路由器的EIGRP 100区域邻居中断现象,进而影响TDCS/CTC系统部分功能。

由此确定引起此次故障的原因是：同属于EIGRP 100区域内的某客技站路由器通道出现频繁闪断。而此站路由器的联网方式类似于图1中的卫星站,仅有的单方向通道出现问题后,无环路迂回路径,进而出现端口反复重连现象；同时,由于萧甬台控制的这4个车站都在一个环网内,因此上述车站都受影响。后续,此客技站的路由器通道恢复稳定后,调度中心萧甬台信息恢复正常。

而普速既有TDCS/CTC网络的大部分车站,均采用EIGRP 100区域方式进行连接,如果其中某个网络设备不稳定,将可能影响该EIGRP区域内所有其他车站的网络状态［7］。故而该EIGRP区域分配方式,以及广泛存在的卫星车站,均潜藏较大的安全隐患和较大范围的影响,这将严重危及铁路行车安全。

为此,首先拆除TDCS/CTC系统环网内卫星站的连接,改为单独成网或加到环网中,以增加网络通道迂回路径［8］；其次,对EIGRP区域按调度中心调度台重新进行优化分配,减少同一EIGRP区域内车站的数量,以缩小故障影响范围。此外,对新建线路的车站规划新的EIGRP区域,以防止网络设备不稳定造成相互间的干扰。

4 网络通道进一步优化建议

1）将信号机房至通信机房间既有的同轴电缆改成光缆传输。这样能有效解决信号机房与通信机房不共地引起的电位差［9］,减少通信通道传输中的误码、中断等影响,可以极大地改善网络传输质量。

2）双通道网络改为双路同时传输。这样能保证双网同时向中心及车站传输业务数据,其中一个环网故障,不会影响另一个环网设备的稳定运行［10］。同时双环网络各自独立,网络构造更加简单,也更便于日常的维护及故障处置。

5 结束语

TDCS/CTC系统的网络故障不仅会直接影响调度指挥和调度集中系统的实时性和可靠性,还会对运输安全和运输效率产生影响。因此,要求电务维护人员应深入学习专业知识,熟练掌握技术标准,及时深入分析设备运行中的各类问题,防微杜渐,从源头上消除网络故障的各类隐患,为铁路行车安全提供可靠保障。