Mesh網絡對鐵路運輸調度系統的影響
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1.1Mesh網絡簡介
無線Mesh網絡是一種基于多跳路由、對等網絡技術的新型網絡結構，采用的技術與傳統無線網絡不同。MeshMEA網絡具有如下優點。
（1）通訊范圍較大。MeshMEA網絡最大直線通訊距離可以達到5km，而且抗干擾能力強。
（2）數據傳輸速率較大。MeshMEA網絡的最大數據傳輸速率為6Mbps，可以滿足實時視頻傳輸的需求。
（3）移動性好。MeshMEA網絡移動性非常好，其終端可以在高速移動狀態中保持較好的傳輸速率。
（4）兼容性好。MeshMEA網絡可以與其他的網絡連接，如WIFI、Internet、電話網等。
（5）安全性較好。建立MeshMEA網絡無需基站和發射塔，而且還可以自動修復，從而消除了因為單個通訊設備故障而導致整個系統崩潰的隱患?？紤]到專用鐵路的生產條件惡劣，運輸調度系統采用無線和有線共同組網的方式。這樣，即使因事故或者自然災害等導致部分設備受損，MeshMEA網絡也不會全部受阻，未受損害的網絡設備仍能正常工作。
1.2運輸調度系統功能
運輸調度系統功能是為各級調度人員和管理人員提供指揮管理平臺。系統以運輸計劃為龍頭，強化調度指揮與執行閉環，將管理貫穿控制過程，以執行跟蹤為主線，實現數據實時跟蹤與閉環，支持運輸分析、決策，提高運輸管理水平。系統為高速局域網，支持系統檢控中心、行調中心、車站控制、車站與機車之間的實時數據通信；方便協調列車和調車之間的矛盾，以提高運輸效率。
2系統結構設計方案
在全面分析系統結構模式的基礎上，采用B/S與C/S相結合的結構，以降低系統的維護成本與工作量，并與具體業務功能相適應。同時采用“抽象工廠”模式，實現數據庫之間的無縫鏈接，便于系統移植，增強系統的可擴展性。在具體業務的數據處理方面，采用ORACLE數據庫的存儲過程和游標來完成，提高系統運行速度。在客戶端利用WCF技術實現決策層的查詢功能，通過實時準確地反映現場生產作業情況為決策提供依據。系統結構分3層：最上層、中間層和最下層。系統的最上層是信息系統，通過獲得各車站及區間行車作業數據和貨運數據，建立中心數據庫。在獲得真實數據的基礎上，為領導決策提供真實可靠的信息。無線車次號校核采用中心人工輸入的方式，實現調車指揮的現代化管理。系統的中間層安裝有行車調度終端、助理終端和現車顯示終端以及大屏幕，為調度指揮提供指揮工具。調度中心不僅完成基層網信息的匯總、處理和標準化，而且按照一定的要求將基層信息通過網絡傳輸到上層數據庫。系統的最下層是基層設備，主要包括車站聯鎖系統、區間閉塞系統等。
2.1系統硬件組成
專用鐵路運輸調度系統硬件由服務器和若干終端組成，可完成鐵路運輸貨運調度管理功能，實現大屏幕監控，建立安全可靠的聯鎖信息采集接口，并與車號自動識別系統的信息共享。各站場信號通過網關機發送到值班員終端，再通過網絡（光纖和Mesh無線設備）傳送到中心服務器。大屏幕以及各終端通過訪問中心服務器，實現大屏幕監控系統和鐵路貨運綜合信息系統的管理功能，建立信息共享。服務器包括數據庫服務器系統、Web服務器和FirtideController服務器。
2.2網絡架構
選擇其中1個站場作為主Mesh節點，各站場布置1個固定Mesh節點和NGIMesh節點，通過光纖與集配站中心交換機相連接。NGI通過超五類網線與站內Mesh節點連接，其作用是把站內Mesh節點收到的數據通過光纖優先傳輸到中心交換機。站與站之間架設Mesh節點作為中繼點，同時覆蓋沿線區間。Controller服務器放置在集配站中心機房，Controller服務器為移動點（機車）管理軟件。
2.3網絡安全措施
（1）貨運調度指揮系統與計算機聯鎖系統接口采用帶光隔離的422串叉連接方式。
（2）對系統終端建立身份認證和權限管理，采用S-DES密鑰用于終端登錄，在應用層進行加解密處理，防止非法用戶訪問和登錄。
（3）與公司網通過核心交換機連接，在核心交換機上建立訪問控制表，控制訪問路徑。對流入或流出接口的訪問進行控制，同時在系統中心服務器上通過加密算法驗證訪問的合法性，防止外來攻擊。
（4）實現沖突登記，監視與控制用戶的每個連接。通過訪問監視和異常報警，為網管人員提供有用信息。
（5）在傳輸層由通訊中間件對傳輸的數據包進行加密處理。
（6）系統提供專門的數據維護工具，實現數據的備份和恢復，每周對數據進行1次全備份。備份數據可以刻錄光盤，異地存儲，隨時恢復。
3系統各個終端模塊
運輸調度系統采用終端用戶設計，包括系統維護終端、調度終端、值班員終端和交接口終端4個模塊。
3.1系統維護終端
系統維護終端主要負責系統基礎信息的管理，包括鐵路相關信息、車輛信息、機務信息和部門權限信息的管理。系統維護終端在設計上采用B/S結構，使用WCF編程。系統維護終端分為用戶登錄與退出子模塊和基礎信息維護子模塊。用戶登錄與退出模塊主要實現用戶登錄、用戶退出和用戶切換。基礎信息維護模塊包括終端狀態管理、靜態機車管理和用戶管理。終端狀態管理包括客戶端管理、服務器文件配置管理、相關界面顯示和與客戶端用戶的消息傳遞?？蛻舳斯芾磲槍χ攸cIP和客戶端軟件進行檢測，為系統重要的客戶端IP地址注冊提供增加、刪除、修改、查詢功能；服務器文件配置管理，為客戶提供方便的自動升級服務，提供版本文件和服務器文件目錄設置功能、用戶配置功能、日志配置功能；相關界面顯示，用于監視客戶端軟硬件運行狀態，通過不同顏色區分運行狀態，登錄用戶信息，在線用戶顯示（包括IP地址、用戶名）等；與客戶端用戶的消息傳遞，實現現場操作指導等功能，包括發送、接收消息，實時顯示客戶端界面和操作。靜態機車管理包括機車基本信息管理、機車型號信息管理，實現信息的增加、刪除、修改、查詢、打印等功能。用戶管理包括賬戶管理、密碼重置、角色定義、操作定義、權限管理和部門管理。賬戶管理提供對用戶名稱、權限和崗位的增加、刪除、修改、查詢功能；密碼重置提供對用戶密碼的重新設置功能；角色定義為系統管理員提供角色的增加、刪除、修改、查詢以及角色包含操作，角色可以由原子組成，也可以包含角色；操作定義為系統管理員提供原子操作的增加、刪除、修改、查詢和歸類功能；權限管理用于系統管理員根據用戶崗位，對用戶所屬的角色進行增加、刪除、修改、查詢，1個用戶可以有多個角色（崗位）；部門管理用于系統管理員針對用戶基本部門信息的增加、刪除、修改、查詢，包括各個部門的相互關系以及所屬關系。
3.2調度終端
調度終端包括系統登錄、站場顯示、現貨統計、現車管理、調度命令和調度單等6個子模塊，采用C/S結構，使用C#編程。系統登錄模塊與系統維護終端的系統用戶登錄模塊功能實現方法一樣；站場顯示模塊主要用于顯示各個站場的界面和線路管理；現貨統計模塊主要用于顯示當前站場相應軌道上車輛裝載的物資信息（空/重車，重車的物資名稱、數量、到站），根據需要可以實時刷新；現車管理模塊主要用于當前站場線路上車輛的信息顯示，并可進行信息導出；調度命令模塊用以實現調度命令的增加、刪除、修改、下發車站、下發機車、回執查看和查詢。
3.3值班員終端
值班員終端包括系統登錄、站場顯示、現貨統計、現車管理和調車作業單5個子模塊，采用C/S結構，使用VC++編程。值班員終端的系統登錄、站場顯示、現貨統計和現車管理這4個子模塊分別與調度終端的對應模塊實現方法相同。調車作業單模塊是值班員終端設計的中心部分，用于實現調車作業單的新增、修改、取消、打印預覽、打印、發送和查詢等功能。利用調車作業單模塊，用戶可以通過點擊站場股道列表編制調車作業單，也可以通過直接輸入方式編制調車作業單。新增調車作業單是指新建調車作業計劃；修改調車作業單是對編制好的作業單進行修改，對調車作業單的修改，系統只允許用戶修改沒有完成的鉤計劃信息，對已經完成的鉤計劃不能進行任何改動。在配置有車載終端的情況下，在調車作業單模塊點擊發送命令，可以把選中的調車作業單發送到機車上，包括新增作業單、修改后作業單和取消作業單。機車收到數據包后會給出回執信息，因此發送命令是否成功，以是否收到機車電臺相應的回執為準。調車作業單可根據用戶定義格式打印。3.4交接口終端交接口終端模塊用于鐵路局列車的進出廠交接，分為進廠和出廠2個部分，分別記錄鐵路局列車進廠和出廠的交接時間、列車編組信息、列車出廠貨物信息等，并提供對信息的修改、刪除和查詢等功能。交接口終端采用C/S結構，使用VC++編程。
4結語
在保障行車安全的基礎上，按照專用鐵路調度系統的需求，綜合利用計算機技術、Mesh網絡技術和調度信息管理技術，建立起一套企業專用鐵路運輸調度系統。該系統可提高專用鐵路的運輸生產效率，實現作業計劃的制定、下達和執行的自動化，為專用鐵路運輸過程的管理與控制一體化提供有效的支撐平臺。
作者：孫超單位：中國鐵道科學研究院標準計量研究所
