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故障侦测及无缝迁移技术在铁路列车调度指挥系统中应用的研究

作　者: 王毅
导　师: 王壮锋
学　校: 中国铁道科学研究院
专　业: 交通信息工程及控制
关键词: 列车调度指挥系统容灾系统故障侦测无缝迁移
分类号: U284.59
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

列车调度指挥系统以信息和网络技术替代既有的信息交换方式,提升了信息交换的效率和质量,已经成为铁路运输生产不可或缺的技术设备,数据的丢失以及系统的失效将会给铁路运输生产安全、运输效率以及社会服务造成重大影响。铁路局调度指挥中心作为整个TDCS系统的核心部分,其灾备系统的建设成为铁路信息化建设中的重中之重。作为系统重要组成部分的铁路局调度所TDCS/CTC中心系统,必须具备容灾功能,即建立灾备中心。当中心发生大规模故障而不能实现系统功能时,如何利用技术手段进行系统的迅速迁移,保证列车调度指挥连续可用是研究的目的及意义。本文首先从我国铁路列车调度指挥技术发展历程开始介绍,从落后的手工作业发展到今天的信息化、智能化作业。随着铁路信息化建设的加快,系统高可靠性的地位越显突出,如何保证信息系统的安全运行是我们所面临的新的问题和挑战,这就需要一种新的技术---容灾技术。论文从容灾系统的基本理论开始,研究了容灾系统的定义、评价指标、分类和等级划分,具体列举了容灾系统的关键技术,为后面的系统方案设计打下基础。同时结合国内容灾建设的现状,着重容灾系统理论中的关键技术之一:故障侦测和无缝迁移技术开始研究,详细说明了两种技术的研究现状、定义、结构和特点。接下来就我国铁路列车调度指挥中心的结构、功能及网络体系等进行阐述,分析了目前我国铁路列车调度指挥中心在容灾方面的需求,根据容灾等级划分,提出了基于最高级别的灾难恢复设计方案。论文根据前面对容灾系统的介绍和我国铁路局TDCS中心的容灾需求,设计了一个铁路局TDCS中心远程应用容灾系统方案,在方案设计中详细说明了方案的设计目标、设计原则和相关技术指标。最后,论文根据容灾备份方案的设计,实现一个远程应用容灾系统。系统由故障侦测系统和无缝迁移系统两部分组成。前者将TDCS系统的稳定性抽象成一个线性矩阵不等式,通过对不等式条件的求解来判断故障是否发生,达到侦测报警的功能,当故障发生时,将报警信号同步传递给无缝迁移系统;无缝迁移系统是基于Mobile Agent平台的设计,它的特点是平台能在异构计算机网络中的主机间自主迁移,这是无缝迁移系统实现的重要技术,保证了TDCS中心数据的零丢失和零影响。

全文目录

中文摘要  3-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-17
  1.1 研究背景  10-11
  1.2 容灾技术的起源和发展  11-12
  1.3 国内容灾建设及现状  12-14
  1.4 论文研究目的及内容  14-15
    1.4.1 研究目的  14-15
    1.4.2 研究内容  15
  1.5 论文组织结构  15-17
第2章容灾、故障侦测及无缝迁移的基本理论  17-47
  2.1 引言  17
  2.2 容灾的概念  17-19
    2.2.1 灾难的定义  17-18
    2.2.2 灾难与错误的关系  18
    2.2.3 容灾定义  18-19
  2.3 容灾的评价指标  19
  2.4 容灾的分类  19-20
    2.4.1 以容灾的范围划分  19-20
    2.4.2 以容灾的实现方式划分  20
    2.4.3 以容灾的层次划分  20
  2.5 容灾系统的等级划分  20-25
  2.6 容灾系统结构  25-26
  2.7 容灾系统的关键技术  26-32
    2.7.1 数据备份  27-30
    2.7.2 数据复制  30-31
    2.7.3 故障侦测技术及无缝迁移技术  31-32
  2.8 故障侦测  32-38
    2.8.1 故障侦测的研究现状  32
    2.8.2 故障侦测的定义  32-33
    2.8.3 故障侦测的整体结构  33-34
    2.8.4 故障侦测服务的度量标准  34
    2.8.5 心跳检测技术  34-35
    2.8.6 检查点检测技术  35
    2.8.7 网络控制的检测技术  35-38
  2.9 无缝迁移  38-47
    2.9.1 无缝迁移的定义  38-39
    2.9.2 无缝迁移的特性  39
    2.9.3 移动代理技术  39-47
第3章 TDCS 系统简介及容灾需求分析  47-60
  3.1 TDCS 系统构成及功能  47-54
    3.1.1 铁道部TDCS 中心结构  48-49
    3.1.2 铁路局TDCS 中心结构  49-51
    3.1.3 基层网TDCS 结构  51-52
    3.1.4 铁道部TDCS 中心功能  52-53
    3.1.5 铁路局TDCS 中心功能  53-54
    3.1.6 基层网TDCS 功能  54
  3.2 TDCS 的网络管理及网络安全  54-58
    3.2.1 TDCS 网络管理结构  55
    3.2.2 TDCS 网络管理功能  55-56
    3.2.3 TDCS 网络安全  56-58
  3.3 铁路局TDCS 中心容灾需求分析  58-60
    3.3.1 铁路局TDCS 中心容灾备份现状  58-59
    3.3.2 铁路局TDCS 中心容灾需求  59-60
第4章铁路局TDCS 中心容灾备份方案的设计  60-69
  4.1 铁路局TDCS 中心容灾备份方案的设计目标  60-63
    4.1.1 铁路局TDCS 中心容灾备份方案的恢复要求  60-63
    4.1.2 铁路局TDCS 中心容灾备份方案的恢复目标  63
  4.2 铁路局TDCS 中心容灾备份方案的设计原则  63-69
    4.2.1 铁路局TDCS 中心容灾备份方案设计原则的制定要素  63-64
    4.2.2 容灾恢复资源的获取方式  64-65
    4.2.3 容灾恢复等级各要素的要求  65-66
    4.2.4 铁路局TDCS 中心容灾备份方案的建设原则  66-68
    4.2.5 铁路局TDCS 容灾备份中心的选择和建设  68-69
第5章铁路局TDCS 中心容灾备份方案的实现  69-82
  5.1 基于异步动态的网络控制故障侦测系统  69-74
    5.1.1 系统总体设计  69-70
    5.1.2 系统组件划分  70-71
    5.1.3 系统数学建模  71-72
    5.1.4 观测器设计  72-73
    5.1.5 稳定性分析  73-74
  5.2 基于Mobile Agent 平台的无缝迁移系统  74-82
    5.2.1 系统总体设计  74-75
    5.2.2 系统功能组成  75-77
    5.2.3 系统流量分析  77-78
    5.2.4 系统响应时间分析  78-79
    5.2.5 系统工作流程图  79-80
    5.2.6 系统功能实现  80-82
第6章总结及展望  82-84
  6.1 工作总结  82
  6.2 研究展望  82-84
参考文献  84-86
致谢  86-87
详细摘要  87-95

故障侦测及无缝迁移技术在铁路列车调度指挥系统中应用的研究

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