1、1列车调度指挥系统绿色化研究摘要：随着社会的发展与进步，重视列车调度指挥系统绿色化研究对于现实生活中具有重要的意义。本文主要介绍列车调度指挥系统绿色化研究的有关内容。 关键词列车；调度；指挥；系统；数据；方案；绿色化； 中图分类号：U260.13+8 文献标识码：A 文章编号： 引言 随着人们对节能和效率的不断重视，信息系统也兴起了 “绿色”潮流: 绿色计算、绿色存储、绿色数据中心等等，不一而足。而伴随着云计算和虚拟化技术的出现，建立绿色数据中心将成为系统整体绿色化的终极目标。 一、绿色数据中心的内涵 根据美国环保局 2007 年 4 月公布的一份报告显示，目前服务器能耗占全球总能耗的 1%，
2、并估计在接下来的 5 年内，服务器能耗将增加 1 倍。IDC2006 年 9 月的报告也显示: IT 设备能耗支出的增长比 IT 设备采购支出的增长快 4 倍。随着能耗的不断增长，数据中心的成本随之攀高。如今，若将服务器的能耗成本与相关基础设施成本 ( 包括数据中心发电机、电源和空调系统) 加在一起，则一台服务器的电源与散热总成本将是服务器购买成本的 2 倍。显然，不断攀升的能耗成本，催高了数据中心运营成本。 2因此，绿色数据中心有了它存在的理由。它是 IT 技术发展的产物，也是 IT 应用发展的必然。绿色数据中心是基于社会发展和环保节能的角度而提出的一种新观点，代表一整套的系统框架和设计理念
3、。其中包括地理位置、环境、物理建筑、基础设施、员工、系统搭建和维护等众多元素。简单地说，绿色数据中心就是指设备、照明、电力与电脑系统均遵循最大能源节约，及最低环境影响的设计重点。绿色数据中心的构建与执行，必须符合先进的技术与策略。此外，绿色数据中心还意味着数据中心设备更能节约空间，提高空间利用率，还能让数据中心内的支撑系统接地更安全，电气连接和布线更可靠，并能降低内部环境空气污染、噪音污染、电磁干扰和辐射污染。在降低企业能耗成本、提高资源利用率和工作效率，以及保护环境等方面，可以起到十分重要的作用。 二、 TDCS 的体系结构 2.1TDCS 的整体结构. 我国目前铁路运输管理体制时铁道部、铁
4、路局、车站三级管理体系结构，TDCS 作为列车调度指挥系统是以列车调度指挥为核心，以站段为基础的调度指挥系统。为适应现行的铁路运输管理体制，考虑到铁路不断进行的体制改革， 铁路技术管理规程将 TDCS 的管理体系结构设计为由铁道部中心 TDCS、铁路局调度所 TDCS 以及车站 TDCS 三级子系统构成。因此从系统管理和技术角度出发，一般将 TDCS 结构分为铁道部中心TDCS、铁路局调度所 TDCS、车站 TDCS 三级。 2.2TDCS 的网络体系结构 TDCS 的网络体系构成的原则是；统一规划、统一标准、合理布局、3要求使用铁道部统一标准，统一分配的 IP 地址和域名。整个 TDCS 网
5、络由局域网和广域网组成，采用成熟的 TCP/IP 技术和多层交换技术组网，建立符合开放式网络体系结构的系统，建成一个稳定高效、易于管理、易于维护、易于扩展且有很强升级能力的网络系统。为了保证 TDCS 覆盖全国铁路，须将 TDCS 构成一个非常庞大和复杂的广域网。目前，网络结构设计中常采用层次化的网络设计原则，其优点；（1）结构简单，开放性号；（2）有良好的扩展性和升级能力；（3）提高了整个网络的灵活性、有效性和可靠性；（4）系统安全性好；（5）系统可管理性好。 大型网络常常采用三层分层体系模型，核心层、区域层、接入层的层次化构架，这样的层次构架也符合我国铁路运输现行的三级管理体制。三、TDC
6、S 绿色化分析 我国铁路调度指挥管理采用以行车调度为核心，站、段为基础，实行铁道部和铁路局两级调度指挥管理的体制。从部分铁路局 TDCS 使用情况的调研发现，相比其他信息管理系统，TDCS 系统在快速发展的同时，存在着维护、电力、占地空间、环境压力进一步加大的问题，现以一个 TDCS 路局中心为例，详细介绍如下。 1 电力成本巨大。按 1 台 P5 服务器( 5. 0GHz CPU，32GB 内存，6 个 PCI Cards) 每日耗电 50 度计算，中心每日大约耗电 15000 度，加上冷却用电(一般和设备用电为 1: 1)，按照北京工业用电均价 0. 6 元/度，中心一年电力花费约 600
7、 万元。 2升级空间有限。中心现有机房面积 为 3000m2，现已使用 70%。4如果实现 TDCS 向 CTC 全面升级，硬件配置标准达到既有线 CTC 基本要求，现有机房无法满足要求。 3 维护异常复杂。路局中心配备 200 多台各类主机和 30 多种应用程序，相应关键数据以 G 计算，平日正常更新异常频繁，这些需求极大困扰了系统维护人员。 鉴于以上问题，铁路调度指挥系统这样的大型系统有必要考虑构建系统绿色数据中心，研究在新技术条件下，更好地优化铁路调度指挥系统体系结构，最大程度地降低系统能源消耗，大幅度提升空间综合利用率。 四、TDCS 绿色化实施方案 4.1 硬件配置。放弃原有设计中小
8、型机和多型号 PC 服务器共存的结构，改用目前比较流行的刀片中心构架，将多个独立的刀片服务器封装，同时共享电力、冷却、KVM 等通用基础模块。可在占用空间大幅减少的前提下，实现系统对硬件资源的细粒度分配，为中心机群提供可扩展和模块化的方法，并实现在高度整合的密集环境下，系统和工作负载的快速部署和再供应。 整合的方式需要根据现有系统各类服务器使用状态确定，采用一对一的迁移或整合，从现存的大型服务器到刀片服务器 ( 如数据库服务器、对外信息共享服务器) ，或将多个未完全利用的物理服务器整合成一个刀片上的虚拟机 ( 如应用服务器、前置服务器)。 此外，硬件的密集整合会导致在特定的占地空间内电力和冷却
9、需求激增，出现热岛现象，这需要机房空调子系统的特殊布置。 54.2 系统软件。通过业务基础架构虚拟化，将现有数据中心转化为内部云系统，实现系统内部 IT 资源的共享。在传统操作系统下增加新的软件层，对底层实际硬件操作由新增模块接管，传统系统所需的资源由虚拟层来提供。通过技术比选，确定使用 VMare 的云操作系统 VMware vSphere4 和桌面虚拟化工具 VMwareview4，建立系统所需的虚拟服务器和瘦客户机架构，实现系统整体的仿真 ( 与既有技术和程序的共存) 、抽象 ( 物理资源的透明化管理) 、分割(应用系统、用户和其他实体的隔离) 、聚合 (应用软件、操作系统或服务器的合并
10、) 和供应 (新模块的快速部署)。 此外，虚拟化也是一个架构多方平衡、互相协调和彼此隔离的工作，必须重点防范系统整合过度，即重视系统虚拟集成过度，造成资源冲突、功能瓶颈和性能不稳定，对可用性产生负面影响，导致多点故障激增的现象。 4.3 应用软件。数据生命周期是指从数据创建开始，一直到用户不再需要该数据，并将它从存储器中删除为止的这段时间，它关联着数据足迹的变化，也就影响了系统的整体使用效率。对应到 TDCS，主要有运输和电务 2 类信息，呈现短期( 24h) 使用频繁，中期(1 个季度) 偶尔查询，长期( 1 年以上) 基本废弃无用的现象，建议在应用软件设计中，使用分层存储技术，即根据数据使
11、用频繁程度，将中心数据按内存、阵列、磁带、光盘的存储模式，实现对应数据生命周期的分级存储。 结束语 综上所述，解决问题的出路只能是系统 “绿色化” ，通过采用逐渐6成熟的绿色化技术，将系统应用程序和硬件基础架构隔离，减少数字足迹，改善系统各部件的利用率，降低系统模块实际消耗的电量和空间需求，同步提高系统总体可用性。 参考文献 1Greg Schulz. 绿色虚拟数据中心M. 北京: 人民邮电出版社，2010，1 2铁道部运输局 . 铁路列车调度指挥系统M. 北京:中国铁道出版社，2006. 3侯启同.调度集中和列车调度指挥系统.北京：中国铁道出版社，2008.11. 4陈宣.TDCS 体系结构与原理.北京卡斯柯公司，2007. 5铁道部运输局.铁路列车调度指挥系统（TDCS）.北京：中国铁道出版社，2006.
