王學軍

中鐵二十一局集團電務電化工程有限公司，甘肅蘭州 730000

站間安全信息傳輸實現(xiàn)方式淺析

王學軍

中鐵二十一局集團電務電化工程有限公司，甘肅蘭州 730000

本文結合在建包蘭線惠銀段增建二線工程站間安全信息傳輸實施方案，通過對基于光通信技術的站間信息安全傳輸系統(tǒng)和傳統(tǒng)站聯(lián)電路方式比較，闡述了安全信息傳輸系統(tǒng)的系統(tǒng)組成及功能，并結合工程實際從技術、經(jīng)濟、安全、應用等方面進行分析研究和探討，對今后類似的工程具有指導價值。

站間信息；光通信技術；安全傳輸

0 引言

隨著鐵路跨越式的發(fā)展，鐵路信號新技術不斷涌現(xiàn)，在包蘭線惠農(nóng)至銀川段增建二線并提速至200km/h改造工程信號方案中，利用通信專業(yè)提供的光纖通道及信號列控中心設備實現(xiàn)站間透明信息及方向電路信息的傳輸?；诠馔ㄐ偶夹g具有安全信息傳輸設備，取代傳統(tǒng)以信號電纜及繼電器聯(lián)鎖方式實現(xiàn)兩站間的自動閉塞站聯(lián)信息和方向電路信息的傳輸，是信號技術發(fā)展的又一項創(chuàng)新，既能提高系統(tǒng)可靠性、又降低投資成本，必將在越來越多的鐵路信號工程中應用。

1 傳統(tǒng)站間聯(lián)系電路方式

1.1 傳輸通道

ZPW-2000(UM)系列復線四顯示自動閉塞區(qū)段，其站聯(lián)及方向電路傳輸通道一般采用國產(chǎn)SPTYWL23 型綜合扭絞數(shù)字信號電纜。為節(jié)省電纜，站間聯(lián)系電路采用JWXC-1000型和JPXC-1000型繼電器，為防止電路接點轉換過程中信號閃燈，JWXC-1000型繼電器需要設計JWXC-H340型復示繼電器。

1.2 傳輸信息

1.2.1 站間透明信息

站間透明信息以區(qū)間分界點為邊界，分界點運行方向前方分區(qū)向后方分區(qū)傳輸信號機燈絲DJ、軌道繼電器1GJ～7GJ、小軌道繼電器XGJ信息；分界點運行方向后方分區(qū)向前方分區(qū)傳輸軌道繼電器GJ、小軌道繼電器XGJ信息。當站間距離較近時，還應考慮進站信號機LXJ、ZXJ、YXJ、LUXJ、TXJ、1DJ、UUSJ的傳輸信息及出站信號機LXJ等的傳輸信息。

1.2.2 方向電路控制信息

為實現(xiàn)雙線雙方向運行，一般設置四線制改方電路，電路通過四芯信號電纜傳輸方向電路控制信息，主要含監(jiān)督區(qū)間軌道空閑條件信息JQ、JQH及方向電路控制信息FQ、FQH。

1.3 傳統(tǒng)站間聯(lián)系電路的缺點

1）采用多芯信號電纜傳輸，工程投資大；

2）電纜故障不容易查找排除；

3）信息交換容量有限，不利于提速改造；

4）受站間閉塞電路中電阻電容老化、閉塞電源性能下降的影響，閉塞電路會隨時間的推移而出現(xiàn)工作不穩(wěn)定現(xiàn)象；

5）電纜傳輸通道對設備防雷、電磁兼容要求高，傳輸距離和抗干擾能力差。

2 基于光通信技術的站間安全信息傳輸方式

2.1 系統(tǒng)功能概述

站間安全傳輸系統(tǒng)采用計算機和現(xiàn)代通信技術，以安全計算機為核心，通過繼電器與聯(lián)鎖及自動閉塞系統(tǒng)接口，在兩站或多站點間利用光纜進行信號信息交換，完成區(qū)間信息采集、傳輸及站間聯(lián)系信息傳輸功能，同時根據(jù)信號系統(tǒng)制式可實現(xiàn)對區(qū)間運行方向改變的控制功能。

系統(tǒng)采集本站軌道電路及其他相關信息的繼電器接點狀態(tài)，通過光纜雙向、點對點傳輸?shù)洁徴荆苯域寗酉鄳睦^電器。兩車站站間聯(lián)系條件互傳，為站間聯(lián)系電路提供所需信息，并滿足故障-安全原則。

2.2 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)主要由傳輸設備與傳輸通道構成，系統(tǒng)結構示意如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結構示意圖

由源站傳輸設備采集本地站間條件后，通過通信通道傳送給目的站，目的站傳輸設備根據(jù)接收到的站間信息輸出相應條件。

1）傳輸通道

站間傳輸通道采用冗余的專用光纖通道或專用2M數(shù)字通道。

（1）采用專用光纖通道時：

①光纖模式：單模光纖；

②采用FC、SC或ST接口。

光纖衰減應符合下表要求：

測試波長 nm 1310 1550衰減系數(shù) dB/km≤0.35≤0.22

（2）采用由通信傳輸系統(tǒng)（SDHMSTP）提供的專用2M通道：

①應符合ITU-T G.703標準的E1通道；

②通信機械室至信號機械室應采用BNC接頭、75Ω非平衡同軸電纜；

③當通信機械室至信號機械室電纜路徑長度超過50m，應采用光纖通道和光接口設備連接。

2）傳輸設備

傳輸設備一般由以下部分構成：

（1）主機單元：邏輯處理和系統(tǒng)控制；

（2）輸入輸出（I/O）接口單元：條件采集和驅動；

（3）通信接口單元：數(shù)據(jù)接收與發(fā)送。

2.3 系統(tǒng)特點

1）采用模塊化設計，輸入/輸出通過接線端子來實現(xiàn)，易于施工安裝，外型結構簡單；

2）系統(tǒng)擴容能力強，便于將來信息擴展；

3）系統(tǒng)的安全可靠性較高，系統(tǒng)不會由于人為操作錯誤而出現(xiàn)的故障造成不安全因素，實現(xiàn)系統(tǒng)故障導向安全。

2.4 站間信息傳輸內(nèi)容

1）半自動閉塞、自動站間閉塞應用時，傳輸設備采集和輸出車站閉塞電路ZDJ和FDJ繼電器接點條件；

2）站、場間聯(lián)系應用時，傳輸設備采集和輸出站、場間聯(lián)系相關繼電器接點條件。

3 包蘭線安全信息傳輸方案

3.1 工程概況

包蘭二線惠農(nóng)至銀川段線路全長約97.863公里，涉及8個車站和7個區(qū)間。主要技術標準是：I級雙線；電力牽引；牽引重量：5 000t；到發(fā)線有效長度1 050m；路段旅客列車設計行車速度：200km/h。

1）自動閉塞設備采用ZPW-2000A制式；

2）雙線方向運行，正方向采用四顯示自動閉塞，反方向按自動站間閉塞設計；

3）站聯(lián)電纜取消，站聯(lián)信息及方向電路信息傳輸由具有安全信息傳輸功能的列控中心實現(xiàn)。

3.2 站間安全信息傳輸

以惠農(nóng)-燕子墩下行區(qū)間為例，該區(qū)段長26.635公里，下行線設置18架通過信號機，惠農(nóng)及燕子墩區(qū)間各管轄9個信號點。站間安全信息傳輸數(shù)量根據(jù)本站邊界區(qū)段發(fā)L5或L3碼確定；L5碼需要鄰站7個閉塞分區(qū)/進路狀態(tài)，L3碼需要鄰站5個閉塞分區(qū)/進路狀態(tài)。本線設計時速200km/h，惠農(nóng)-燕子墩區(qū)間下行線分界區(qū)段按發(fā)L5碼考慮，因此燕子墩站需要給惠農(nóng)站傳以下自動閉塞信息及站聯(lián)條件：GJF、DJF、XGJ、1GJ～6GJ；同時接收對方站的XGJ（鄰）、GJ（鄰）；

燕子墩站采集本站站間聯(lián)系、小軌道等繼電器條件，通過本站列控中心安全、可靠的通過站間敷設的線路兩側冗余的4芯光纜傳輸?shù)交蒉r(nóng)站列控中心，惠農(nóng)站設備通過處理輸出相應繼電器條件或信息。

反之，上行區(qū)間惠農(nóng)站需要通過列控中心給燕子墩站傳以下自動閉塞信息及站聯(lián)條件：GJF、DJF、XGJ、1GJ～6GJ；同時接收對方站的XGJ（鄰）、GJ（鄰）。

從上可以看出，站聯(lián)電纜取消后，站間安全信息傳輸完全可以通過設于兩站的列控中心設備及通信光通道實現(xiàn)。

3.3 方向電路信息傳輸

傳統(tǒng)站聯(lián)方式信號電纜不僅傳輸站間安全信息，同時還要傳輸方向電路信息。包蘭線惠銀段自閉方向電路信息采用列控中心（具備安全信息傳輸功能）傳輸，通過對四線制改方電路進行微機化處理，取消聯(lián)系電纜及自閉組合，每個接（發(fā)）車口僅設置兩個改方繼電器。該方案區(qū)間自動閉塞方向邏輯控制由列控中心設備實現(xiàn)，列控中心需獲得整個區(qū)間軌道電路占用/出清狀態(tài)，并能控制方向電路的切換，軌道電路編碼需獲得當前區(qū)間的方向，主要接口電路如下。

1）與方向繼電器的接口

方向繼電器采用JYXC-660型極性保持繼電器，在每個發(fā)車口設置一個，用于表示區(qū)間運行方向，并在站間傳輸系統(tǒng)故障時保持區(qū)間方向不變。

每個發(fā)車口設置兩個改方繼電器，采用JWXC-1700型繼電器，由站間信息安全傳輸系統(tǒng)控制。每個發(fā)車口的FJ由相應的改方繼電器帶動動作。同時列控中心實時采集各口FJ的前后節(jié)點，對FJ的動作情況進行閉環(huán)檢查。

2）與區(qū)段方向繼電器的接口

每個軌道區(qū)段設置區(qū)段正向繼電器及區(qū)段反向繼電器各一個，采用JWXC-1700型繼電器，用于本軌道區(qū)段的發(fā)送、接收電纜切換及編碼方向的控制。區(qū)段方向繼電器由相應發(fā)車口的FJ帶動動作。在改變方向時，為獲得區(qū)間每個軌道區(qū)段的發(fā)送、接收端是否成功轉換，列控中心需要采集每個進站口所有區(qū)間軌道的QZJ及QFJ前接點信息（前接點可以串聯(lián)后采集）。

3）與軌道繼電器的接口

為了實現(xiàn)對區(qū)間方向的控制，列控中心需要獲得整個區(qū)間軌道電路占用/出清狀態(tài)。列控中心采集本站管轄范圍內(nèi)的QGJ繼電器條件，通過光纜把QGJ狀態(tài)信息復示到對方站，同時接收鄰站的的QGJ信息，從而獲得整個區(qū)間軌道電路占用/出清狀態(tài)。

該方案用數(shù)字方向邏輯取代了原方向電路的繼電器邏輯，節(jié)省了大量繼電器，使得系統(tǒng)簡單、可行，代表了安全信息傳輸系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4 結論

采用基于光通信技術的站間安全信息傳輸系統(tǒng)替代以信號電纜及聯(lián)鎖為載體的傳統(tǒng)站間聯(lián)系電路，完成站間自動閉塞方向電路控制和站間安全信息傳輸功能，既可降低工程投資，又可提高信號系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)電子化站間閉塞和站間聯(lián)系，推動信號系統(tǒng)向高度自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡化、集成化方向發(fā)展。

[1]西門子信號有限公司.AzS(M)350U型信息安全傳輸設備系統(tǒng)說明，2007.

[2]北京國正信安系統(tǒng)控制技術有限公司.WBS-C閉塞傳輸設備簡介，2008.

[3]鐵道部運輸局基于光通信的站間安全信息傳輸系統(tǒng)應用技術條件（暫行），2010.

TP309

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1674-6708（2011）39-0186-02