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編組站機車綜合安全控制系統(tǒng)設計

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機車綜合安全控制系統(tǒng)對編組站的所有調車機車進行控制及實現(xiàn)作業(yè)中的安全防護,提高了編組站的控制水平和解體效率,又保證了整個作業(yè)過程的安全,實現(xiàn)推峰及調車信息車-地雙向傳輸,是編組站綜合自動化的重要組成部分。對該系統(tǒng)設計施工中的關鍵技術、現(xiàn)有資源的利用、系統(tǒng)配置及設計施工要求進行了分析。

編組站;綜合自動化;無線機車控制;安全防護;系統(tǒng)設計

編組站機車綜合安全控制系統(tǒng)是編組站綜合自動化系統(tǒng)的重要組成部分,它對編組站的所有調車機車進行控制及實現(xiàn)作業(yè)中的安全防護,并實現(xiàn)了編組站的調車機車的集中管理。它將我國已大面積推廣應用的駝峰無線機車遙控系統(tǒng)與無線調車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)有機地結合起來,實現(xiàn)編組站內的調車及推峰作業(yè)遙控、自動控制及安全防護,對站場的全部調車機車進行統(tǒng)一指揮控制及實時跟蹤,顯著地提高作業(yè)效率,確保站場調車作業(yè)的安全,并為綜合自動化的智能決策和自動執(zhí)行提供可靠的機車及車列的作業(yè)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)同時還可應用于駝峰自動化編組站,充分利用現(xiàn)有設備,與駝峰自動化系統(tǒng)及車站信息系統(tǒng)聯(lián)網控制,以較低的投資顯著地提高了駝峰自動化編組站的效率。

1 編組站機車綜合安全控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)是由地面設備及機車設備組成。地面設備有地面主機、接口設備、點式應答器、電務維修終端及車務終端;機車設備由車載控制計算機、接口設備、司機顯示器、點式查詢器主機及查詢天線、LKJ2000監(jiān)控裝置及平調燈顯設備等構成。駝峰樓、峰尾樓各設一套地面設備,地面設備通過光纜與編組站綜合自動化系統(tǒng)聯(lián)網通信,接受編組站綜合自動化系統(tǒng)的控制指令并向其發(fā)送相關調車作業(yè)數(shù)據(jù);通過無線信道可同時對到達場、調車場、峰尾作業(yè)、出發(fā)場、交換場的多臺調車機車的調車作業(yè)進行安全防護及遙控,并對到達場的推峰機車進行遙控及自動控制。

1.1 系統(tǒng)作業(yè)范圍與控制方式

1.采用無線數(shù)傳控制方式,可同時對編組站的全部機車或作業(yè)車列實施控制。

2.對推峰機車實行變速推送控制,控制范圍為機車進入推峰股道與列車連掛完畢、辦理了推峰進路且司機授權后開始,直到駝峰解體作業(yè)結束。

3.對各個車場調車機車進行調車作業(yè)的安全防護及調車長遙控機車進行調車作業(yè)。

4.可應用于電氣化區(qū)段與非電氣化區(qū)段的編組站。

1.2 平面調車監(jiān)控

當車站進行調車作業(yè)時,在車站辦理好調車進路或編組站綜合自動化系統(tǒng)進行調車進路預排后,在機車司機顯示屏上顯示出相關的調車進路及防護信號。調車機車可實現(xiàn)調車長對調車作業(yè)的遙控,同時系統(tǒng)對調車作業(yè)全過程實現(xiàn)安全防護,并將作業(yè)過程顯示在站調及值班員的屏幕上。

1.3 推峰遙控

在駝峰推峰作業(yè)過程中,系統(tǒng)實現(xiàn)對駝峰推峰機車作業(yè)的全程遙控或自控,與駝峰自動化系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。推峰機車可由駝峰值班員遙控推峰,也可由計算機系統(tǒng)根據(jù)駝峰解體作業(yè)的狀態(tài)給出推峰速度命令,實現(xiàn)推峰作業(yè)的自動控制。同時,編組站綜合自動化系統(tǒng)可根據(jù)駝峰自動化作業(yè)過程,實現(xiàn)駝峰推峰作業(yè)與調車作業(yè)的無縫連接,進一步提高駝峰的作業(yè)效率。

1.4 車-地數(shù)據(jù)傳輸

采用無線傳輸信道,可選用專用數(shù)傳電臺或GSM-R數(shù)字無線通信網。采用GSM-R數(shù)字無線通信網方式時,利用每臺機車的專用控制通道,實現(xiàn)車-地信息傳輸,對車站中的每一臺機車進行控制;采用無線數(shù)傳電臺進行車-地信息交換時,通過設在駝峰樓及峰尾樓的數(shù)傳電臺與全站的調車機車進行控制信息交換,實現(xiàn)對全站的調車機車控制。

2 系統(tǒng)工程設計

2.1 設備配置

2.1.1 地面設備

地面設備包括地面主機柜、電務終端、車務終端、天線和應答器。主機柜為雙機熱備;地面電臺的天線安裝在機房邊天線鐵塔上;設置專用通信接口裝置,完成本系統(tǒng)與其他子系統(tǒng)之間的信息交換;地面應答器根據(jù)站場作業(yè)要求在站場相應的位置設置;在維護中心設有全站的電務維修終端。

2.1.2 車載設備

車載設備包括控制主機箱、查詢器主機、車載天線、車載彩色顯示器、空氣制動控制接口箱。其中控制主機箱及查詢器主機安裝于電器間;空氣制動控制接口箱安裝于機械間。

2.1.3 軟件工程設計

遵循軟件工程自頂而下的層次化和結構化的設計原則,以保證系統(tǒng)可靠性的要求。符合標準化的設計要求,不會隨站場形狀和聯(lián)鎖條件的改變而造成數(shù)據(jù)結構和程序模塊的變化。采用積木式結構,增減相應的模塊,即可滿足不同站場要求,而不必改變程序模塊的組織結構。與安全聯(lián)鎖有關的采集、通信及聯(lián)鎖關系均采用多數(shù)判定的原則。

2.1.4 現(xiàn)場工程設計

1.地面安裝工程。地面控制機柜安放在信號樓的控制系統(tǒng)機房內,使用電源屏交流220V穩(wěn)壓信號電源,設有安全防護地線和天線防雷地線;通過與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)或TDCS/CTC系統(tǒng)進行通信取得控制條件,如果與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)或TDCS/ CTC系統(tǒng)的通信接口不在同一個樓內,應設防雷裝置;電臺天線安裝在地面機柜所在的信號樓旁的天線鐵塔上,地面機柜通過天線電纜與鐵塔上的天線連接,天線鐵塔需設避雷針連接防雷地;車務終端根據(jù)車站作業(yè)要求設置,如果與地面控制機柜不在一個樓內,須通過電纜連接,并設置防雷裝置;點式應答器設備的地面識別點,根據(jù)站場作業(yè)要求在站場相應的位置設置。

2.機車設備安裝工程。機車設備主機及查詢器主機安裝在機車的電器間,天線安裝在機車頂部,使用機車110V直流電源;車載主機箱與列車運行監(jiān)控記錄裝置、彩色顯示器、查詢器主機及天線等之間均由電纜相接;查詢器天線安裝于吊裝架后,懸吊于機車后部的軌道感應器橫梁上,懸吊位置取機車縱軸線中心。

3.無線電臺的頻點。無線電臺的頻點需要向當?shù)責o委會申請批準;通信頻點建議從鐵路頻段450 MHz～470 MHz中選用。

2.2 與其他子系統(tǒng)的接口配置

2.2.1 與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口

它是與計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通信平臺,須是安全通信接口。由計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)提供其控制區(qū)域的信號顯示、軌道電路狀態(tài)、道岔位置及開通進路等碼位表條件,通信格式按照計算機聯(lián)鎖系統(tǒng)的通信格式,場間聯(lián)系室外電纜采用光纜。

2.2.2 與TDCS系統(tǒng)的接口

地面設備向TDCS系統(tǒng)提供其所需的相關機車車輛信息、推峰及調車作業(yè)信息,接收TDCS的調車作業(yè)單、自動預排進路等相關控制命令。場間聯(lián)系室外電纜采用光纜通信方式。

2.2.3 與LKJ2000機車監(jiān)控記錄裝置的接口

車載主機將接收的地面信號顯示信息、進路條件、車列占用及出清進路的狀態(tài)、點式應答器信息、有關限速條件等,傳送給列車運行監(jiān)控記錄裝置,作為系統(tǒng)安全防護時控制機車工作的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)工作記錄。列車運行監(jiān)控記錄裝置將車列在股道及存車線中的停車距離、機車實際走行速度、設備制動控制時的控制模式、制動減壓量、司機的有關操作等信息發(fā)送至地面設備,提供給編組站綜合自動化系統(tǒng)及駝峰自動化系統(tǒng),實現(xiàn)閉環(huán)控制。

2.3 需考慮的問題

1.在設計選型時,應選用通過鐵道部技術鑒定并取得鐵道部鐵路運輸安全產品認定的成熟產品實現(xiàn)調車機車無線綜合安全控制系統(tǒng)。

2.機車綜合安全控制系統(tǒng)由二部分組成,即駝峰機車推峰作業(yè)遙控及站場調車作業(yè)的控制與安全防護。目前這二個系統(tǒng)均是采用無線傳輸?shù)墓ぷ鞣绞?但其軟硬件及與相關系統(tǒng)接口有所區(qū)別,如采用二個系統(tǒng)的簡單疊加,將造成系統(tǒng)的配置不合理及資源的浪費,因此在應用中,應通過對系統(tǒng)的軟硬件升級整合,選用統(tǒng)一的、兼容的硬件設備,實現(xiàn)一體化設計,這樣才能保證工程設計合理及減少投資。

3.目前,在大部分未實現(xiàn)編組站綜合自動化的大中型駝峰自動化編組站均已安裝有駝峰推峰機車無線遙控系統(tǒng),因此在這些編組站設計編組站機車安全控制系統(tǒng)時,應有效地利用已有的駝峰推峰機車無線遙控系統(tǒng)設備,實現(xiàn)調車機車無線安全控制,這將顯著地減少工程投資,合理地利用設備資源,并為今后實現(xiàn)編組站綜合自動化奠定基礎。

4.無線頻點選用要求。由于該系統(tǒng)為信號安全控制系統(tǒng),信息傳送通道須按專用安全信息通道設計,無線通道的誤碼率或者抗干擾能力均差于有線通道,因此,作為信號安全系統(tǒng)的信息傳輸通道,無論是通道的可靠性、抗干擾性及安全性均需采取嚴格的控制措施,保證系統(tǒng)滿足信號安全的技術指標,同時有效合理地使用無線頻點。為此,系統(tǒng)應考慮如下措施。

1)為保證系統(tǒng)安全,采用鐵路專用頻段。根據(jù)我國對無線網及無線頻點使用的規(guī)定,劃分為公用網及專用網、公用頻點及專用頻點。公用網或公用頻點是對公眾開放的,使用無需批準,無法控制無線干擾及其可靠性能。專用網或專用頻點是國家為特定的、高可靠性、安全性使用部門劃分設定的無線頻段,必須經過相關部門的批準,在一個地區(qū)專頻專用。因此,作為信號安全系統(tǒng),應當使用專用無線網或專用無線頻點作為控制信息的通道。系統(tǒng)采用的無線傳輸頻點或頻段應嚴格按照《無線調車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)技術條件(暫行)》的通知(運基信號[2004]73號)的“8.3無線通信設備技術要求”設計,確保系統(tǒng)無線傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/p>

2)選用專用的數(shù)傳電臺或GSM-R數(shù)字無線通信網通信方式。采用數(shù)傳電臺工作方式時,無線電臺的頻點需要向當?shù)責o委會申請批準。通信頻點建議從鐵路頻段450MHz～470MHz中選用。系統(tǒng)選用高可靠性、高傳輸速率的專用數(shù)傳電臺,其傳輸誤碼率應達到完全滿足控制信息傳送的技術要求。在采用專用數(shù)傳電臺方式時,為了能最有效地利用無線頻點,系統(tǒng)在一個地面設備控制區(qū),采用一個無線頻點對多臺機車進行控制。采用GSM-R數(shù)字無線通信網方式時,應滿足鐵道部制定的技術協(xié)議的要求,通過分配的專用數(shù)傳通道進行控制信息的安全傳輸。利用每臺機車的專用控制通道,實現(xiàn)車-地信息傳輸,對車站中的每一臺機車進行控制。

3 結束語

編組站機車綜合安全控制系統(tǒng)實現(xiàn)了編組站全站機車的統(tǒng)一管理及控制,為編組站綜合自動化系統(tǒng)提供了完善的調車機車及車列調車作業(yè)數(shù)據(jù),實現(xiàn)了全站機車的實時跟蹤,使編組站綜合自動化系統(tǒng)實時掌握機車及作業(yè)車列的狀態(tài),完善了編組站綜合自動化系統(tǒng)的調車進路預排及自動選路功能,顯著提高了編組站的控制水平和解體效率,保證了整個作業(yè)過程的安全,實現(xiàn)了作業(yè)信息車-地雙向傳輸及共享,為我國新一代編組站綜合自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了良好基礎。

編組站機車綜合安全控制系統(tǒng)在我國編組站具有廣闊的應用前景,不僅可應用于編組站綜合自動化系統(tǒng),也可以在目前的大中型駝峰編組站,與現(xiàn)有編組站的駝峰自動化系統(tǒng)及車站信息管理系統(tǒng)聯(lián)網,配套推廣運用,將能以較少的投資取得顯著的作業(yè)效率及作業(yè)安全保證。

The locomotive integrated safety control system control all shunting locomotives in a marshalling yard and provide safety protection for shunting operation,notonly improving the level of controlling and the efficiency of vehicle dissembling,butalso ensuring the safety ofentire operation process,and realizing the bidirectional transm ission of humping and shunting data between shunting locomotive and ground control system.Asan importantpartof Synthetic Automation ofMarshalling yard,thewireless locomotive integrated safety control system can be applied in marshalling yards with automatic hump.For this reason,many aspects of design and construction of system,such as key technology,utilization of available resources,system configuration,and requirements of design and construction,are analyzed in this paper.

Marshalling yard;Synthetic automation;W ireless locomotive control;Safety protection; System design

*鐵道部鑒定中心 高級工程師,100844 北京

2011-01-21

(責任編輯:諸紅)