李遠(yuǎn)剛

（中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，成都 610031）

基于光纜傳輸?shù)男盘?hào)系統(tǒng)拓展探討

李遠(yuǎn)剛

（中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，成都 610031）

在總結(jié)國(guó)內(nèi)鐵路信號(hào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合國(guó)外部分項(xiàng)目的實(shí)施情況，提出光纜替代部分電纜，搭建基于光纜傳輸?shù)男盘?hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并討論目前國(guó)內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓展的可能性。

光纜傳輸；信號(hào)系統(tǒng)；拓展

隨著我國(guó)鐵路的大規(guī)模建設(shè)和運(yùn)營(yíng),從最初的120、160 km/h普速鐵路到200、250、300及350 km/h高速鐵路,我國(guó)對(duì)應(yīng)不同速度等級(jí)的信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已逐步穩(wěn)定并成熟,也儲(chǔ)備大量的信號(hào)系統(tǒng)理論標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行規(guī)范和技術(shù)政策,這些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和政策也決定了信號(hào)系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的方向。然而,隨著我國(guó)高速鐵路品牌在國(guó)際市場(chǎng)地位的提升,國(guó)內(nèi)產(chǎn)品和技術(shù)的輸出是未來發(fā)展的必然趨勢(shì),但由于國(guó)外鐵路市場(chǎng)的需求和運(yùn)營(yíng)維護(hù)習(xí)慣的差異,照搬國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)是無法達(dá)到該要求,這也成為我國(guó)具有品牌知名度的信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備輸出國(guó)外的最大瓶頸。適應(yīng)、調(diào)整和拓展是國(guó)內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)走向海外的必經(jīng)之路。本文在總結(jié)國(guó)內(nèi)鐵路信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國(guó)外部分項(xiàng)目的實(shí)施情況,提出以光纜替代部分電纜為例,搭建基于光纜傳輸?shù)男盘?hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)平臺(tái),并探討目前國(guó)內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)適用、調(diào)整和拓展方向的可能性。

1 國(guó)內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1)160 km/h及以下自動(dòng)閉塞區(qū)段

我國(guó)目前主要實(shí)施的160 km/h及以下自動(dòng)閉塞區(qū)段信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2)200～250 km/h 區(qū)段

我國(guó)目前主要實(shí)施的200～250 km/h區(qū)段信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3)300～350 km/h區(qū)段

我國(guó)面向300～350 km/h基于CTCS-3級(jí)列控系統(tǒng)的信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本等同于200～250 km/h速度區(qū)段信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2 基于光纜傳輸?shù)男盘?hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于光纜傳輸、分散供電的信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 系統(tǒng)比較

1)系統(tǒng)配置

幾個(gè)系統(tǒng)的主要配置對(duì)比如表1所示。

2)系統(tǒng)功能

基于光纜傳輸控制信息的信號(hào)系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)的主要功能如下。

*調(diào)度指揮;

*區(qū)間閉塞;

*列車超速防護(hù);

*車站聯(lián)鎖;

*信號(hào)設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè);

*軌道電路編碼;

*信號(hào)機(jī)點(diǎn)燈控制;

*轉(zhuǎn)轍機(jī)控制;

圖1 16O km/h及以下自動(dòng)閉塞區(qū)段信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 2OO～25O km/h區(qū)段信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 基于光纜傳輸、分散供電的信號(hào)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

*信號(hào)設(shè)備防雷接地。

3)傳輸方式

控制電纜用光纜取代的主要優(yōu)勢(shì):

*傳輸距離長(zhǎng),不受電纜控制長(zhǎng)度的影響,如區(qū)間超過10 km則設(shè)置中繼站等;

*傳輸信息量大,根據(jù)傳輸bit位計(jì)列信息量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電纜的模擬量組合;

*減少投資,除控制電纜與控制光纜的差價(jià)金額外,還減少了因電纜控制距離超長(zhǎng)增加的中繼站等接口專業(yè)投資;

表1 系統(tǒng)配置對(duì)比表

*減少用銅量,防偷盜;

*減少用銅量,更加環(huán)保。

4 應(yīng)用案例

下面以采用基于Ansaldo STS的MicroLok II、MicroTrax和100 Hz機(jī)車信號(hào)的信號(hào)系統(tǒng)為例進(jìn)行說明。

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

信號(hào)系統(tǒng)由地面設(shè)備和車載設(shè)備組成。車載設(shè)備包括車載ATC、速度傳感器、ADU、機(jī)車信號(hào)接收模塊等;地面設(shè)備包括CTT、MicroLok II聯(lián)鎖、MicroTrax軌道電路、100 Hz機(jī)車信號(hào)、信號(hào)機(jī)、轉(zhuǎn)轍機(jī)和探測(cè)器等。

4.2 控車模式

MicroCab ATP系統(tǒng)是基于MicroTrax和100 Hz機(jī)車信號(hào)的列車運(yùn)行控制系統(tǒng),其包含的操作模式如下。

正常ATC模式:該模式在區(qū)間使用,在該模式下,ATP正常工作,列車根據(jù)100 Hz機(jī)車信號(hào)移動(dòng)授權(quán)運(yùn)行;當(dāng)列車超速時(shí),ATP根據(jù)級(jí)別輸出緊急制動(dòng)或常用制動(dòng)。

圖4 基于MicroLok II、MicroTrax的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

站場(chǎng)模式:在車站內(nèi)使用(車站內(nèi)地面不配置100 Hz機(jī)車信號(hào)),該模式為沒有機(jī)車信號(hào)情況下的降級(jí)模式,允許列車按照固定限速運(yùn)行。如果出現(xiàn)超速情況,ATP將自動(dòng)輸出制動(dòng)。當(dāng)接收到任何有效機(jī)車信號(hào)時(shí),站場(chǎng)模式將自動(dòng)結(jié)束并轉(zhuǎn)換至正常ATC模式。當(dāng)出現(xiàn)無碼或列車停止運(yùn)行時(shí),司機(jī)可操作轉(zhuǎn)換至站場(chǎng)模式?；蛟诮邮盏杰壟哉緢?chǎng)模式機(jī)車信號(hào)時(shí)自動(dòng)轉(zhuǎn)換至站場(chǎng)模式。

拖曳模式:在機(jī)車重聯(lián)時(shí)使用,被拖曳的機(jī)車進(jìn)入該模式。在該模式下ATP不提供任何防護(hù)。

旁路模式:切斷所有ATP輸出,ATP不提供任何防護(hù)。

盲區(qū)模式:該模式對(duì)于本線在環(huán)線使用(環(huán)線地面不配置100 Hz機(jī)車信號(hào)),盲區(qū)模式是在沒有機(jī)車信號(hào)情況下允許機(jī)車按照固定限速運(yùn)行的降級(jí)模式。僅當(dāng)ATC系統(tǒng)接收到軌旁設(shè)備的盲區(qū)機(jī)車信號(hào)時(shí),列車轉(zhuǎn)入盲區(qū)模式。在接受到有效機(jī)車信號(hào)時(shí),盲區(qū)模式結(jié)束。

4.3 控車原理

MicroCab ATP系統(tǒng)基于MicroTrax軌道電路和100 Hz機(jī)車信號(hào),MicroTrax提供前行列車所處閉塞分區(qū)位置,100 Hz機(jī)車信號(hào)提供列車移動(dòng)授權(quán)。

1)區(qū)間運(yùn)行

列車區(qū)間運(yùn)行運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景如圖5所示。

2)站內(nèi)運(yùn)行

列車站內(nèi)運(yùn)行運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景如圖6所示。

圖5 列車區(qū)間運(yùn)行運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景

圖6 列車站內(nèi)運(yùn)行運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景

3)臨時(shí)限速

本系統(tǒng)可在區(qū)間按照閉塞分區(qū)分段設(shè)置兩個(gè)級(jí)別的臨時(shí)限速,通過每個(gè)閉塞分區(qū)處控制箱內(nèi)的編碼開關(guān)對(duì)編碼進(jìn)行設(shè)置,編碼信息分別為75 ppm和120 ppm。

4)100 Hz機(jī)車信號(hào)定義

100 Hz機(jī)車信號(hào)疊加在MicroTrax軌道電路上,采用占用發(fā)碼方式,100 Hz機(jī)車信號(hào)定義如下。

Green(180 ppm):按最大線路允許速度運(yùn)行;

Yellow(75 ppm):減速;

Red(No Cab Signal Present):立即停車;

Temporary Speed Restriction 1(75 ppm):臨時(shí)限速1;

Temporary Speed Restriction 2(120 ppm):臨時(shí)限速2;

Enter Yard Mode(270 ppm):ATP進(jìn)入站場(chǎng)模式,保持站內(nèi)固定限速直到收到有效機(jī)車信號(hào)為止。

Enter Dark Territory Mode(420 ppm):ATP進(jìn)入盲區(qū)模式,并保持盲區(qū)模式限速直到收到有效機(jī)車信號(hào)為止。

5 其他存在拓展方向的可能性

為了適應(yīng)國(guó)外項(xiàng)目的需求和實(shí)際情況,可考慮如下幾種拓展方向。

1)供電方式

國(guó)內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)普遍采用集中供電,其優(yōu)勢(shì)在于集中控制,統(tǒng)一管理,方便維護(hù)。國(guó)外很多項(xiàng)目受外電資源的影響,供電方式多樣化,包括太陽能、風(fēng)能和大功率發(fā)電機(jī)組等,其供電方式也采用分散供電,其優(yōu)勢(shì)在于設(shè)置靈活、投資少,但對(duì)室外設(shè)備的可靠性和適應(yīng)環(huán)境等要求更高。

2)列控、聯(lián)鎖、調(diào)度、監(jiān)測(cè)設(shè)備功能整合

目前,國(guó)內(nèi)列控、聯(lián)鎖、調(diào)度、監(jiān)測(cè)等設(shè)備均各自完成自己的功能,之間通過接口實(shí)現(xiàn)信息的交換,接口協(xié)議也在不斷的升級(jí)和更新。通過信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備功能的整合,減少接口信息,減少維護(hù)工作量等,以適應(yīng)國(guó)外項(xiàng)目需求。

3)提高設(shè)備制造工藝水平,適用不同地區(qū)環(huán)境要求。

6 結(jié)語

本文僅以作者經(jīng)歷的海外項(xiàng)目作背景,提出部分國(guó)內(nèi)信號(hào)系統(tǒng)適用、調(diào)整和拓展的可能性,旨在拋磚引玉,希望更多國(guó)內(nèi)參與海外信號(hào)項(xiàng)目的專家提出寶貴建議,以指導(dǎo)海外信號(hào)系統(tǒng)項(xiàng)目的建設(shè)。

Based on the summary of Chinese railway signal system designs, this paper presents to establish signal architecture based on fiber cable transmission instead of electric cables combining with implementation of some abroad projects. And it discusses the probability about the expansion of current railway signal system architecture of our country.

transmission based on fiber cable; signal system; expansion

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.005

2013-11-27）