Mesh网络对铁路运输调度系统的影响
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1.1Mesh网络简介
无线Mesh网络是一种基于多跳路由、对等网络技术的新型网络结构，采用的技术与传统无线网络不同。MeshMEA网络具有如下优点。
（1）通讯范围较大。MeshMEA网络最大直线通讯距离可以达到5km，而且抗干扰能力强。
（2）数据传输速率较大。MeshMEA网络的最大数据传输速率为6Mbps，可以满足实时视频传输的需求。
（3）移动性好。MeshMEA网络移动性非常好，其终端可以在高速移动状态中保持较好的传输速率。
（4）兼容性好。MeshMEA网络可以与其他的网络连接，如WIFI、Internet、电话网等。
（5）安全性较好。建立MeshMEA网络无需基站和发射塔，而且还可以自动修复，从而消除了因为单个通讯设备故障而导致整个系统崩溃的隐患。考虑到专用铁路的生产条件恶劣，运输调度系统采用无线和有线共同组网的方式。这样，即使因事故或者自然灾害等导致部分设备受损，MeshMEA网络也不会全部受阻，未受损害的网络设备仍能正常工作。
1.2运输调度系统功能
运输调度系统功能是为各级调度人员和管理人员提供指挥管理平台。系统以运输计划为龙头，强化调度指挥与执行闭环，将管理贯穿控制过程，以执行跟踪为主线，实现数据实时跟踪与闭环，支持运输分析、决策，提高运输管理水平。系统为高速局域网，支持系统检控中心、行调中心、车站控制、车站与机车之间的实时数据通信；方便协调列车和调车之间的矛盾，以提高运输效率。
2系统结构设计方案
在全面分析系统结构模式的基础上，采用B/S与C/S相结合的结构，以降低系统的维护成本与工作量，并与具体业务功能相适应。同时采用“抽象工厂”模式，实现数据库之间的无缝链接，便于系统移植，增强系统的可扩展性。在具体业务的数据处理方面，采用ORACLE数据库的存储过程和游标来完成，提高系统运行速度。在客户端利用WCF技术实现决策层的查询功能，通过实时准确地反映现场生产作业情况为决策提供依据。系统结构分3层：最上层、中间层和最下层。系统的最上层是信息系统，通过获得各车站及区间行车作业数据和货运数据，建立中心数据库。在获得真实数据的基础上，为领导决策提供真实可靠的信息。无线车次号校核采用中心人工输入的方式，实现调车指挥的现代化管理。系统的中间层安装有行车调度终端、助理终端和现车显示终端以及大屏幕，为调度指挥提供指挥工具。调度中心不仅完成基层网信息的汇总、处理和标准化，而且按照一定的要求将基层信息通过网络传输到上层数据库。系统的最下层是基层设备，主要包括车站联锁系统、区间闭塞系统等。
2.1系统硬件组成
专用铁路运输调度系统硬件由服务器和若干终端组成，可完成铁路运输货运调度管理功能，实现大屏幕监控，建立安全可靠的联锁信息采集接口，并与车号自动识别系统的信息共享。各站场信号通过网关机发送到值班员终端，再通过网络（光纤和Mesh无线设备）传送到中心服务器。大屏幕以及各终端通过访问中心服务器，实现大屏幕监控系统和铁路货运综合信息系统的管理功能，建立信息共享。服务器包括数据库服务器系统、Web服务器和FirtideController服务器。
2.2网络架构
选择其中1个站场作为主Mesh节点，各站场布置1个固定Mesh节点和NGIMesh节点，通过光纤与集配站中心交换机相连接。NGI通过超五类网线与站内Mesh节点连接，其作用是把站内Mesh节点收到的数据通过光纤优先传输到中心交换机。站与站之间架设Mesh节点作为中继点，同时覆盖沿线区间。Controller服务器放置在集配站中心机房，Controller服务器为移动点（机车）管理软件。
2.3网络安全措施
（1）货运调度指挥系统与计算机联锁系统接口采用带光隔离的422串叉连接方式。
（2）对系统终端建立身份认证和权限管理，采用S-DES密钥用于终端登录，在应用层进行加解密处理，防止非法用户访问和登录。
（3）与公司网通过核心交换机连接，在核心交换机上建立访问控制表，控制访问路径。对流入或流出接口的访问进行控制，同时在系统中心服务器上通过加密算法验证访问的合法性，防止外来攻击。
（4）实现冲突登记，监视与控制用户的每个连接。通过访问监视和异常报警，为网管人员提供有用信息。
（5）在传输层由通讯中间件对传输的数据包进行加密处理。
（6）系统提供专门的数据维护工具，实现数据的备份和恢复，每周对数据进行1次全备份。备份数据可以刻录光盘，异地存储，随时恢复。
3系统各个终端模块
运输调度系统采用终端用户设计，包括系统维护终端、调度终端、值班员终端和交接口终端4个模块。
3.1系统维护终端
系统维护终端主要负责系统基础信息的管理，包括铁路相关信息、车辆信息、机务信息和部门权限信息的管理。系统维护终端在设计上采用B/S结构，使用WCF编程。系统维护终端分为用户登录与退出子模块和基础信息维护子模块。用户登录与退出模块主要实现用户登录、用户退出和用户切换。基础信息维护模块包括终端状态管理、静态机车管理和用户管理。终端状态管理包括客户端管理、服务器文件配置管理、相关界面显示和与客户端用户的消息传递。客户端管理针对重点IP和客户端软件进行检测，为系统重要的客户端IP地址注册提供增加、删除、修改、查询功能；服务器文件配置管理，为客户提供方便的自动升级服务，提供版本文件和服务器文件目录设置功能、用户配置功能、日志配置功能；相关界面显示，用于监视客户端软硬件运行状态，通过不同颜色区分运行状态，登录用户信息，在线用户显示（包括IP地址、用户名）等；与客户端用户的消息传递，实现现场操作指导等功能，包括发送、接收消息，实时显示客户端界面和操作。静态机车管理包括机车基本信息管理、机车型号信息管理，实现信息的增加、删除、修改、查询、打印等功能。用户管理包括账户管理、密码重置、角色定义、操作定义、权限管理和部门管理。账户管理提供对用户名称、权限和岗位的增加、删除、修改、查询功能；密码重置提供对用户密码的重新设置功能；角色定义为系统管理员提供角色的增加、删除、修改、查询以及角色包含操作，角色可以由原子组成，也可以包含角色；操作定义为系统管理员提供原子操作的增加、删除、修改、查询和归类功能；权限管理用于系统管理员根据用户岗位，对用户所属的角色进行增加、删除、修改、查询，1个用户可以有多个角色（岗位）；部门管理用于系统管理员针对用户基本部门信息的增加、删除、修改、查询，包括各个部门的相互关系以及所属关系。
3.2调度终端
调度终端包括系统登录、站场显示、现货统计、现车管理、调度命令和调度单等6个子模块，采用C/S结构，使用C#编程。系统登录模块与系统维护终端的系统用户登录模块功能实现方法一样；站场显示模块主要用于显示各个站场的界面和线路管理；现货统计模块主要用于显示当前站场相应轨道上车辆装载的物资信息（空/重车，重车的物资名称、数量、到站），根据需要可以实时刷新；现车管理模块主要用于当前站场线路上车辆的信息显示，并可进行信息导出；调度命令模块用以实现调度命令的增加、删除、修改、下发车站、下发机车、回执查看和查询。
3.3值班员终端
值班员终端包括系统登录、站场显示、现货统计、现车管理和调车作业单5个子模块，采用C/S结构，使用VC++编程。值班员终端的系统登录、站场显示、现货统计和现车管理这4个子模块分别与调度终端的对应模块实现方法相同。调车作业单模块是值班员终端设计的中心部分，用于实现调车作业单的新增、修改、取消、打印预览、打印、发送和查询等功能。利用调车作业单模块，用户可以通过点击站场股道列表编制调车作业单，也可以通过直接输入方式编制调车作业单。新增调车作业单是指新建调车作业计划；修改调车作业单是对编制好的作业单进行修改，对调车作业单的修改，系统只允许用户修改没有完成的钩计划信息，对已经完成的钩计划不能进行任何改动。在配置有车载终端的情况下，在调车作业单模块点击发送命令，可以把选中的调车作业单发送到机车上，包括新增作业单、修改后作业单和取消作业单。机车收到数据包后会给出回执信息，因此发送命令是否成功，以是否收到机车电台相应的回执为准。调车作业单可根据用户定义格式打印。3.4交接口终端交接口终端模块用于铁路局列车的进出厂交接，分为进厂和出厂2个部分，分别记录铁路局列车进厂和出厂的交接时间、列车编组信息、列车出厂货物信息等，并提供对信息的修改、删除和查询等功能。交接口终端采用C/S结构，使用VC++编程。
4结语
在保障行车安全的基础上，按照专用铁路调度系统的需求，综合利用计算机技术、Mesh网络技术和调度信息管理技术，建立起一套企业专用铁路运输调度系统。该系统可提高专用铁路的运输生产效率，实现作业计划的制定、下达和执行的自动化，为专用铁路运输过程的管理与控制一体化提供有效的支撑平台。
作者：孙超单位：中国铁道科学研究院标准计量研究所
