梁婷LⅠANG Ting

（北京現(xiàn)代通號工程咨詢有限公司，北京 100160）

1 概述

BDZ 型調(diào)機自動化系統(tǒng)是一套通過控制臺指揮機車應(yīng)用于編組站調(diào)車機車自動控制的全新智能化系統(tǒng)。針對調(diào)機自動化系統(tǒng)開發(fā)的數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)作為主系統(tǒng)的輔助工具，提供豐富的使用方式，盡可能給現(xiàn)場使用和維護人員提供最大的方便，方便了現(xiàn)場工作人員進行系統(tǒng)故障判斷和維護，提高系統(tǒng)使用維護效率，最大限度地減少了維護成本，代替了我們過去利用手動操作的方式，實現(xiàn)了機車錯峰作業(yè)的速度和準確性。程序采用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)方式，以網(wǎng)站形式實現(xiàn)，采用IBM DB2 數(shù)據(jù)庫，提供并實現(xiàn)以下功能：①車載信息數(shù)據(jù)查詢：以站場圖顯示道岔、站場信號機等信息實現(xiàn)快速瀏覽全部機車歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)前機車位置、實際速度、距前方阻擋信號機及停車點距離、當(dāng)前平調(diào)信息指令、系統(tǒng)狀態(tài)等方便操作人員對機車歷史狀態(tài)隨時掌握；②機車故障現(xiàn)象匯總：提供機車歷史故障和當(dāng)前發(fā)生并未恢復(fù)故障的綜合數(shù)據(jù)顯示；③故障原因分析說明：根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析，快速全面地提供故障原因及維修方法說明；④實時機車數(shù)據(jù)顯示：實時顯示全部機車當(dāng)前狀態(tài)，包括控制狀態(tài)、走行距離、占用區(qū)段、信號機顯示情況、機車是否故障以及機車當(dāng)前的速度；⑤機車速度、距離曲線生成：根據(jù)機車速度、目標速度、限速；機車空閑距離、防護距離、車列軌道占用百分比等數(shù)據(jù)生成曲線，方便機車狀態(tài)維護；⑥調(diào)機自動化系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：提供包括系統(tǒng)主機地址，地面系統(tǒng)所需各種參數(shù)，根據(jù)用戶權(quán)限，提供修改和查詢功能；⑦調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護工具維護：對數(shù)據(jù)維護工具所需的如故障分析方法，用戶權(quán)限等提供修改功能。調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)在使用一段時間后會出現(xiàn)一些嚴重影響系統(tǒng)性能的問題，開始影響用戶的使用，通過反復(fù)觀察總結(jié)，發(fā)現(xiàn)其中的問題，需要著重對針對該問題出現(xiàn)的原因作出相應(yīng)的修改和調(diào)整。針對以上問題的發(fā)生，技術(shù)人員已提出改進：當(dāng)發(fā)生冒進信號以及超速危險信號時，車載顯示器能夠及時發(fā)出聲音和文字報警的提示；在發(fā)生系統(tǒng)故障時，車載顯示器就能及時發(fā)出提示報警。目前的BDZ 系統(tǒng)采用了無線通信的方式將調(diào)車作業(yè)相關(guān)的道岔、軌道電路區(qū)段信息及信號傳送到調(diào)車機車，并且在車載人機界面單元上實現(xiàn)調(diào)車機車信號及站場聯(lián)鎖等信息的實時情況顯示，反映調(diào)車車列（含單機）的運行條件；同時，通過對調(diào)機運行前方信號和車站相關(guān)基本信息的處理，實現(xiàn)車站中聯(lián)鎖區(qū)域內(nèi)的調(diào)車車列（含單機）速度監(jiān)控；在駝峰推峰作業(yè)中實現(xiàn)駝峰機車遙控。

2 調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)鎖等待、 鎖升級引起的性能瓶頸問題闡述

數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)在運行一段時間后，通常會出現(xiàn)系統(tǒng)運行變慢，對于我們最終所使用的交互響應(yīng)并沒有達到預(yù)期中的效果，致使用戶不能完成其所有的工作，尤其在業(yè)務(wù)繁忙時更是無法得到及時的交互響應(yīng)，完成調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)指令事務(wù)和處理站場查詢及車載信息顯示功能所花費的時間太久。等待、鎖升級引起的性能等應(yīng)用程序在一段時段內(nèi)變得逐漸緩慢，系統(tǒng)CPU 使用頻率比較高，數(shù)據(jù)庫存在大量連接，每個連接都要處理很長時間。

對于要確定調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)信息顯示、操作及報警功能所造成問題的根本性原因，必須通過最終用戶來評估當(dāng)前車載顯示器人機交互界面系統(tǒng)的實際使用情況，并對此進行進一步的分析，找出系統(tǒng)功能及防護解鎖功能資源使用的問題所在。

通過檢查DB2DIAG.LOG，在數(shù)據(jù)庫診斷日志中發(fā)現(xiàn)表 JB_RIGHT_RC，ROUTE_PACKAGE，SL_PACKAGE 這幾張表經(jīng)常存在S 鎖升級現(xiàn)象，通過快照監(jiān)控發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中存在大量鎖等待：

以上這些都嚴重影響數(shù)據(jù)庫的性能。

總體上，發(fā)現(xiàn)在通常情況下存在以下幾個性能問題：①事務(wù)或查詢的響應(yīng)時間比預(yù)期的要長；②事務(wù)吞吐量不足以完成必須的工作負載；③事務(wù)的吞吐量減少。

為了達到數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序使用的最佳方式，系統(tǒng)使用人員必須經(jīng)過專業(yè)操作人員的培訓(xùn)，達到一定標準方可進行操作，其中包括車載設(shè)備操作人員、地面設(shè)備維護人員及車載設(shè)備維護人員等。車載設(shè)備操作人員必須具備遙控狀態(tài)下的人工干預(yù)能力；地面設(shè)備操作人員必須具備基本的計算機使用常識。對此專業(yè)操作人員應(yīng)根據(jù)實際情況制定出一個簡單清晰的計劃用于評估這些系統(tǒng)的性能，同時在出現(xiàn)問題的時候能夠及時準確地對數(shù)據(jù)修復(fù)或調(diào)整，來維持數(shù)據(jù)應(yīng)用程序的良好運轉(zhuǎn)。車載設(shè)備日常使用時，接班人員應(yīng)按步驟對設(shè)備進行常規(guī)檢查，系統(tǒng)開始運行之后，觀察車載顯示器主程序是否始終保持正常運行狀態(tài)，如有存在異常，這就說明設(shè)備配置不匹配，必須記錄故障發(fā)生時間，需要報維修人員進行手動配置。這樣就能夠通過盡早地識別出問題所在，及時地修復(fù)并調(diào)整使用性能，有效地防止問題的產(chǎn)生，避免對用戶產(chǎn)生不必要的影響。以下便是故障出現(xiàn)情況下常見的幾種操作方法：

①無線通信斷路丟失：

無線通信斷路丟失后，此刻的車載設(shè)備處于無法接收地面信號的狀態(tài)，同時車載顯示器主界面上所有的信號機名稱都會閃爍，此時操作人員應(yīng)注意觀察并確認地面信號，以確保行車安全。

無線通信斷路丟失時，應(yīng)禁止投入自控。如果在自控狀態(tài)下通信消失，此時的車載設(shè)備會自動進入制動狀態(tài)，等待通信恢復(fù)之后，如果仍然處于遙控的狀態(tài)，那么系統(tǒng)就會根據(jù)當(dāng)前實時的狀態(tài)來繼續(xù)跟蹤控制。

車地?zé)o線通信斷路丟失之后，機車防護功能會導(dǎo)向自動禁用狀態(tài)，此時的操作人員應(yīng)注意觀察地面信號，保持正常行車。等待車地?zé)o線通信恢復(fù)正常之后，防護功能便會自動投入工作狀態(tài)。

②定位錯誤：

操作人員在使用系統(tǒng)時，如果發(fā)現(xiàn)定位錯誤，應(yīng)該及時進行“重新定位”的操作，清除或者手動修改定位。如果定位錯誤的時候正是機車處于自控的狀態(tài)，那么應(yīng)該必須立即退出自控。同時在定位錯誤的同時禁止使用遙控功能。

清除定位操作是按壓“重新定位”的按鈕，同時點擊“僅清除定位”的按鈕并點擊“確認”按鈕清除機車定位，確認以上操作之后，系統(tǒng)會自動清除當(dāng)前定位并且重新開始定位計算機車的位置，等待條件滿足之后，會自動對調(diào)機進行定位。

手動定位操作是按壓“重新定位”的按鈕，輸入此刻機車前方信號機，并且點擊“確認”的按鈕，重新放置定位。

③站場表示故障：

當(dāng)?shù)孛娣?wù)器與CIPS 站場表示服務(wù)的連接發(fā)生沖突時，故障發(fā)生，車載顯示器所有的調(diào)車信號都會顯示藍燈，沒有進路顯示。此時的車載顯示器信號失效，系統(tǒng)的信息防護以及自控功能都顯示失效狀態(tài)，操作人員必須等待確認地面信號正常之后方可行車。

④系統(tǒng)故障：

當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障并且影響到我們正常作業(yè)的時候，應(yīng)及時關(guān)閉車載電源控制器或者車載主機控制開關(guān)，強制關(guān)閉防護功能。同時也可以采用關(guān)機的方式關(guān)閉所有系統(tǒng)功能，并及時向工作人員報修。但當(dāng)機車不在系統(tǒng)控制區(qū)域內(nèi)運行的時候，即可關(guān)機。維護人員應(yīng)及時根據(jù)站內(nèi)控制區(qū)內(nèi)的軌道電路分路不良等情況分析進行統(tǒng)計，提交給系統(tǒng)技術(shù)人員。由技術(shù)人員將軌道電路分路不良區(qū)段導(dǎo)入系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，及時減輕軌道電路分路不良對系統(tǒng)功能造成的影響。調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)考慮到上述因素，根據(jù)實際設(shè)計采用適當(dāng)?shù)挠布诒ＷC較充足的硬件物理資源的同時，在軟件上進行下一步的系統(tǒng)性能優(yōu)化調(diào)整。

調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)性能調(diào)整的方法和過程以傳統(tǒng)的調(diào)機自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)，綜合現(xiàn)代調(diào)機自動化的需求，BDZ 型調(diào)機自動化系統(tǒng)集合了駝峰推峰機車信號、調(diào)車作業(yè)信息（包括地面信號、調(diào)車計劃等）車上顯示、利用無線通信通道，完成對站場內(nèi)所有有調(diào)車機車日常作業(yè)的監(jiān)控和特定作業(yè)的自控，利用先進的計算機軟件和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，從網(wǎng)絡(luò)平臺、硬件平臺、軟件平臺以及應(yīng)用界面幾個方面，將系統(tǒng)與CIPS 系統(tǒng)結(jié)合，使系統(tǒng)的一體化程度以及整體的自動化程度都達到了一定的水準，同時也提高了調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)存儲以及讀取的速度。

①性能調(diào)整方法：

根據(jù)數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)的特殊性能要求，對于調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護性能改進過程可以通過以下幾個方面來考量。

1）首先執(zhí)行下面的初始檢查：

a）獲取直接用戶（即車站信息工區(qū)工作人員）的使用反饋，確定性能改進的目的和范圍；b）獲取性能表示好與壞結(jié)果時的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫以及我們的應(yīng)用程序統(tǒng)計的信息；c）對數(shù)據(jù)庫做一次全面健康檢查。

2）制動測試無輸出：

a）首先根據(jù)收集的信息進行制動測試，在對應(yīng)用特性的了解進行單獨制動測試時，如果投入后沒有制動效果，可進行檢查，如果問題不能解決，應(yīng)該排除操作系統(tǒng)以及硬件資源造成的原因，及時通知維修人員；b）檢查車載主機上的控制開關(guān)，此時應(yīng)處于打開狀態(tài)，因為系統(tǒng)性能的問題也有可能是由于非SQL 部分造成的；c）檢查車載主機上的控制開關(guān)下方的保險管是否導(dǎo)通良好。

3）控車測試不能正?？剀嚕哼M行控車測試時，如果投入后機車沒有按照當(dāng)前指令執(zhí)行，可以進行相關(guān)檢查并通知維修人員提出相應(yīng)的優(yōu)化措施，并根據(jù)用戶需求輕重程度來進行逐一改進并加以實施。

4）檢查車載主機上的控制開關(guān)是否處于打開的狀態(tài)，通過操作者與維修工作人員的多次溝通，檢查車載主機上的控制開關(guān)以及下方的保險管是否導(dǎo)通良好，以此來驗證測試時反映出的異常問題處理完成之后是否達到了用戶的預(yù)期效果。

調(diào)整僅能夠?qū)?shù)據(jù)維護系統(tǒng)的效率進行一定程度的更改。要考慮投入多少時間和費用來改善系統(tǒng)性能，以及要投入多少額外的時間和費用來幫助系統(tǒng)的用戶。

實際的性能調(diào)整需要系統(tǒng)資源間的交易，例如，要提供改進的I/O 性能，可以增加緩沖池的大小。但更大的緩沖池也需要更多的內(nèi)存，這就可能影響性能的其他方面。

隨著數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)的應(yīng)用越來越龐大和硬件性能的不斷提高，全面的調(diào)整應(yīng)用逐漸變成代價高昂的行為，在這種情況下，要取得最大的投入/效率比，較好的辦法是調(diào)整數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵部分，使其達到比較高的性能，這樣從總體上來說，整個系統(tǒng)的性能那也是比較高的。這也就是有名的20/80 原則，調(diào)整應(yīng)用的20%（關(guān)鍵部分），能解決80%的問題。（如圖1 所示）

圖1 數(shù)據(jù)處理過程拓撲結(jié)構(gòu)圖

②問題處理過程：

1）首先檢查數(shù)據(jù)庫配置并進行性能監(jiān)控：

經(jīng)過查看數(shù)據(jù)庫的配置參數(shù)和數(shù)據(jù)庫的性能監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫中的鎖內(nèi)存（LockList）參數(shù)為10240，在監(jiān)控數(shù)據(jù)庫中發(fā)現(xiàn)該值的使用高水位已經(jīng)達到最大值，所以首先調(diào)整該參數(shù)，將它調(diào)整為20480：

Db2 update db cfg for locomdb using locklist using locklist 20480

調(diào)整后繼續(xù)監(jiān)控數(shù)據(jù)庫，發(fā)現(xiàn)鎖內(nèi)存的使用高水位仍然達到最大值，所以這個時候懷疑是大量應(yīng)用沒有釋放鎖才導(dǎo)致即使分配了更多的鎖內(nèi)存，也仍然無法滿足要求。這種情況下需要考慮從應(yīng)用程序SQL 語句入手。

2）找出引起鎖等待的SQL 的語句：

執(zhí)行db2 get snapshot for dynamic sql on locomdb |sort-5 +1＞top.sql grep -E“total execution time“top.sql＞time.sql sort -5 +1 time.sql, 發(fā)現(xiàn)一條sql 語句的執(zhí)行時間較高。與應(yīng)用人員交流，發(fā)現(xiàn)這條SQL 語句的執(zhí)行次數(shù)特別多，對該SQL 語句執(zhí)行時間評估；

Db2batch -d locomdb -f l.sql

發(fā)現(xiàn)這條SQL 語句執(zhí)行時間大概在3 秒左右（如果資源緊張，執(zhí)行時間會更長），這條SQL 語句會導(dǎo)致JB_RIGHT_RC,ROUTE_PROPERTY 表發(fā)生鎖升級現(xiàn)象。進而會導(dǎo)致另外的SQL 語句出現(xiàn)等待現(xiàn)象，那么在這條語句出現(xiàn)鎖等待的阻塞后，進而會影響后續(xù)的SQL 語句，這樣，就會出現(xiàn)大量的鎖不釋放，而連接不釋放又導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫連接耗盡。這是造成數(shù)據(jù)庫問題的根本原因。

③問題總結(jié)：

1）在這條SQL 語句后面加上with ur 參數(shù)，這樣該SQL 語句再度取得時候就不會在所應(yīng)用的表上加S 鎖，從而可以把這個問題解決掉。2）對SQL 語句考慮能否優(yōu)化邏輯；3）利用DB2 相關(guān)工具為這條SQL 語句生成索引建議；4） 檢 查 并 更 新 數(shù) 據(jù) 庫 統(tǒng) 計 信 息；5） 檢 查DB2_EVALUNCOMMITTED 注冊表變量。這個設(shè)置使DB2不必事先在CS 或者RS 隔離級別鎖住一行才判斷謂詞，這樣在確定這一行滿足謂詞之前，他不會被鎖??；6）檢查DB2_SKIPINSERTED 注冊表變量。這個變量控制未提交的插入在CS 或者RS 隔離級別下是否可以被游標忽略。啟用這個變量會使未提交的插入被當(dāng)成他們完全沒被插入一樣處理。同樣，這種行為也許可以被接受，也許不能被接受，所以需要了解他的隱含后果。

3 結(jié)束語

在數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)中，造成系統(tǒng)處理速度緩慢，響應(yīng)時間過長的主要原因是存在大量的I/O 等待，而造成I/O 等待的主要原因有兩個：一是因為最初的存儲規(guī)劃設(shè)計沒有正確合理的分布數(shù)據(jù)，二是數(shù)據(jù)庫中某些不夠簡潔的SQL語句并沒有創(chuàng)建合理的索引。通過以上步驟的調(diào)整，基于DB2 數(shù)據(jù)庫的調(diào)機自動化數(shù)據(jù)維護系統(tǒng)處理速度大大提高，系統(tǒng)響應(yīng)時間大大減少，目前運轉(zhuǎn)狀態(tài)正常，可以滿足當(dāng)前應(yīng)用需求。

在現(xiàn)今信息化高速發(fā)展的社會，我們必須要及時而充分地利用有效的管理方式和搜集各類信息的資源，對數(shù)據(jù)庫技術(shù)進行必要的科學(xué)研究和決策管理。BDZ 型調(diào)機自動化系統(tǒng)就是利用管理信息系統(tǒng)采用無限通信的方式將調(diào)車作業(yè)相關(guān)的軌道電路區(qū)段、信號及道岔的信息通過傳送的方式送到調(diào)車機車，并且在車載主機的人機界面上通過實時信號顯示調(diào)車機車以及站場連鎖的信息，可以及時地反映出相關(guān)道岔、進路準備以及調(diào)車車列的當(dāng)前位置信息等情況，從而進一步提升安全保障能力。