劉磊 王艷召

摘 要：太原電務(wù)段STP無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)工程包括太原站在內(nèi)的28個(gè)車站，由于部分車站STP天線設(shè)置條件受限，將太原站作為試點(diǎn)，采用了GSM-R網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)脑O(shè)計(jì)方案，有效的增加了太原站STP系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，為同類型STP系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：GSM-R網(wǎng)絡(luò)傳輸；STP；數(shù)據(jù)庫

Abstract： The STP system project of Taiyuan Electricity Services Department contains 28 stations including Taiyuan.Because a part of the STP antenna setting condition is limited， we take the Taiyuan railway station as an experiment. The system uses GSM-R network transmission plan， effectively increases the stability and reliability of the STP system Taiyuan railway station， which provides a good reference for the same kind of STP systems.

Keywords： GSM-R network transmission； Shunting Train Protection

中圖分類號(hào)：U284 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

1 概述

STP無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)是一項(xiàng)確保鐵路調(diào)車作業(yè)安全的切實(shí)可行的重要技術(shù)保障，系統(tǒng)同時(shí)適用于固定調(diào)車機(jī)車和本務(wù)機(jī)車調(diào)車作業(yè)的安全防護(hù)。

太原電務(wù)段STP無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)工程包括太原（太原站、太原客技站）、榆次（榆客、榆西、榆次一場(chǎng)、二場(chǎng)、三場(chǎng)、四場(chǎng)）、壽陽、修文、太原東、古東、鎮(zhèn)城底、古交、忻州、軒崗、原平、太原北（太北一場(chǎng)、二場(chǎng)、三場(chǎng)、四場(chǎng)、五場(chǎng)、六場(chǎng)）、皇后園、太谷、平遙、介休（上下行場(chǎng)、工業(yè)站）28個(gè)車站（場(chǎng)）及配屬調(diào)車機(jī)安裝STP無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)，用于防護(hù)各車站調(diào)車作業(yè)的安全。

2 STP系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 地面設(shè)備

2.1.1 STP主機(jī)柜。在各站信號(hào)樓微機(jī)室安裝STP系統(tǒng)主機(jī)柜一套，負(fù)責(zé)綜合分析各站站場(chǎng)碼位信息，發(fā)送給本站車載主機(jī)、車務(wù)終端和站調(diào)終端。

2.1.2 聯(lián)鎖通信機(jī)。各站新設(shè)一臺(tái)聯(lián)鎖通信機(jī)，用于將信號(hào)聯(lián)鎖信息傳至STP主機(jī)。

2.1.3 車務(wù)終端。各站行車室安裝車務(wù)終端1臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)本站調(diào)車機(jī)調(diào)車作業(yè)情況的監(jiān)控，輔助折返操作確認(rèn)。

2.1.4 站調(diào)終端。太原客技站、壽陽、修文、太原東、古東、古交、忻州、軒崗、原平、太北五場(chǎng)、太北六場(chǎng)、皇后園、太谷、平遙各站站調(diào)室（或調(diào)車區(qū)長(zhǎng)室）安裝STP站調(diào)終端一臺(tái)，介休站上行、下行調(diào)車區(qū)長(zhǎng)室，榆次西站南區(qū)、北區(qū)調(diào)車區(qū)長(zhǎng)室各設(shè)站調(diào)終端一臺(tái)。采用串口方式與TMIS/SMIS系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)車作業(yè)情況的監(jiān)控，作業(yè)單信息的編輯、修改、傳輸?shù)裙δ堋?/p>

2.1.5 天線及數(shù)傳電臺(tái)設(shè)備。各站安裝1套全向天線（一主一備）、1套數(shù)傳電臺(tái)設(shè)備。

2.1.6 地面應(yīng)答器。各車站站界、集中區(qū)出入口處，需設(shè)置地面識(shí)別設(shè)備，用于為系統(tǒng)準(zhǔn)確提供聯(lián)鎖區(qū)分界點(diǎn)，防止調(diào)車機(jī)闖入聯(lián)鎖區(qū)。

2.2 車載設(shè)備

在各調(diào)車機(jī)車安裝STP系統(tǒng)車載主機(jī)，與LKJ-2000設(shè)備共用車載顯示器；安裝車載無線通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)與站場(chǎng)地面電臺(tái)通信功能；安裝應(yīng)答器查詢主機(jī)及查詢天線、GPS定位模塊，實(shí)現(xiàn)與地面識(shí)別設(shè)備的通信；安裝車載打印機(jī)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)打印調(diào)車作業(yè)單功能。

3 設(shè)計(jì)中遇到的問題

3.1 增加設(shè)備多

每個(gè)車站都需要設(shè)置STP專用天線和與主機(jī)配套的無線數(shù)傳電臺(tái)等設(shè)備，需增加設(shè)備費(fèi)及相關(guān)建安工程費(fèi)用。

3.2 信號(hào)傳輸不穩(wěn)定

STP天線在設(shè)置時(shí)需覆蓋整個(gè)站場(chǎng)作業(yè)范圍，設(shè)置于無遮擋的制高點(diǎn)。受到各站場(chǎng)的地形條件限制，有的車站附近沒有較高的建筑物可以擺放天線支架，有的車站有較高的建筑物遮擋，信號(hào)傳輸不穩(wěn)定。

3.3 綜合防雷系統(tǒng)受到影響

STP系統(tǒng)天線應(yīng)設(shè)置于除信號(hào)樓外的建筑物樓頂，采用屋頂支架方式安裝。信號(hào)樓周圍無其他建筑（或其他建筑物高度無法滿足STP系統(tǒng)天線信號(hào)傳輸要求）時(shí)，STP系統(tǒng)天線采用屋頂支架方式安裝于信號(hào)樓屋頂（信號(hào)樓屋頂若全部安裝有避雷網(wǎng)的情況除外），屋頂支架須遠(yuǎn)離既有信號(hào)樓的避雷網(wǎng)并與避雷網(wǎng)絕緣。

若信號(hào)樓周圍無其他建筑物或信號(hào)樓屋頂全部安裝有避雷網(wǎng)無法避開時(shí)，STP系統(tǒng)天線宜采用水泥電桿方式進(jìn)行安裝，水泥電桿宜選擇距離信號(hào)樓15m以外的位置進(jìn)行設(shè)置。此時(shí)，應(yīng)單獨(dú)設(shè)置避雷針，避雷針需單獨(dú)設(shè)置接地裝置，并距離信號(hào)樓環(huán)形接地裝置不小于15m。條件受限距離小于15m時(shí)，應(yīng)接入信號(hào)樓環(huán)型接地裝置或貫通地線，但該接入點(diǎn)與其他地線在環(huán)型接地裝置接入點(diǎn)之間的距離不得小于5m。以上條件如果不能滿足，STP系統(tǒng)天線將影響既有信號(hào)設(shè)備的綜合防雷系統(tǒng)。

3.4 需多專業(yè)配合，交叉施工導(dǎo)致施工進(jìn)度較慢

水泥電桿的施工、天線支架的制作安裝、天線饋線的連接和綜合防雷系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)等項(xiàng)目需要通信、建筑及綜合防雷專業(yè)施工單位等各專業(yè)的配合，增加了施工工序，延長(zhǎng)了工期。

4 GSM-R網(wǎng)絡(luò)傳輸方案

太原站STP系統(tǒng)包括有太原站、太原客技站兩個(gè)站場(chǎng)，該系統(tǒng)設(shè)置有1臺(tái)STP主機(jī)。太原站處于太原市市內(nèi)，站場(chǎng)兩側(cè)有高層住宅等建筑物，站場(chǎng)為曲線站場(chǎng)，車站擋雨棚和過街天橋等遮擋物對(duì)STP系統(tǒng)天線覆蓋整個(gè)車站影響很大，STP系統(tǒng)天線設(shè)置非常困難，該站案例典型，故將該站作為本次項(xiàng)目的試點(diǎn)站。

4.1 STP系統(tǒng)基于GSM-R網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的工作原理

太原站為石太客運(yùn)專線的中間站，設(shè)有GSM-R網(wǎng)絡(luò)。STP系統(tǒng)利用G網(wǎng)傳輸?shù)脑砣鐖D1所示。

4.1.1 地面設(shè)備。在太原鐵路局G網(wǎng)中心設(shè)置數(shù)據(jù)交換中心（DSC），數(shù)據(jù)交換中心接受車載設(shè)備的CSD鏈接建立請(qǐng)求，將車載數(shù)據(jù)與車站控制數(shù)據(jù)作一對(duì)一的數(shù)據(jù)傳送。

新設(shè)一臺(tái)STP數(shù)據(jù)服務(wù)器，太原站STP系統(tǒng)地面主機(jī)通過鐵路內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)與STP數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行連接，再通過PRI接口單元連接至G網(wǎng)中心服務(wù)器，建立并保持和調(diào)車機(jī)車的通信聯(lián)系，向調(diào)車機(jī)車發(fā)送站場(chǎng)信號(hào)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、調(diào)車作業(yè)單、輪詢等信息。

4.1.2 車載設(shè)備。機(jī)車上安裝車載無線傳輸單元（RTM），通過車載RTM建立并保持和地面設(shè)備的通信聯(lián)系，接收地面設(shè)備發(fā)送的站場(chǎng)信號(hào)設(shè)備實(shí)時(shí)狀態(tài)、調(diào)車作業(yè)單、機(jī)車輪詢等信息。

4.2 GSM-R信息傳輸通信方式及通信過程

4.2.1 地面設(shè)備。（1）地面主機(jī)上電后，立即向DSC發(fā)起TCP連接，鏈接成功后，每隔2s向DSC發(fā)送“握手請(qǐng)求”信息包，不斷將地面主機(jī)的16位地址告知DSC。（2）地面主機(jī)發(fā)現(xiàn)與DSC的TCP連接斷開，則自動(dòng)重新發(fā)起TCP連接請(qǐng)求。（3）DSC接收到“握手請(qǐng)求”信息包后，應(yīng)向地面主機(jī)返回“握手確認(rèn)”信息包，表示通道暢通。

4.2.2 車載設(shè)備。（1）車載主機(jī)上電后，立即向RTM發(fā)起TCP連接，鏈接成功后，每隔2s向RTM發(fā)送“握手請(qǐng)求”信息包。（2）車載主機(jī)發(fā)現(xiàn)與RTM的TCP連接斷開，則自動(dòng)重新發(fā)起TCP連接請(qǐng)求。（3）RTM接收到“握手請(qǐng)求”信息包后，應(yīng)向車載主機(jī)返回“握手確認(rèn)”信息包，告知安全連接狀態(tài)。（4）RTM將所有車載主機(jī)需要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給DSC，并將從DSC接收到的數(shù)據(jù)通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)給車載主機(jī)。

4.3 GSM-R網(wǎng)絡(luò)傳輸方案設(shè)計(jì)

4.3.1 地面設(shè)備。在太原鐵路局G網(wǎng)中心設(shè)置STP數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺(tái)，與太原局G網(wǎng)中心連接，負(fù)責(zé)發(fā)送太原站的STP系統(tǒng)信息。

4.3.2 車載設(shè)備。太原站安裝3套（其中一套為備用機(jī)車）GSM-R網(wǎng)絡(luò)的終端接入設(shè)備，負(fù)責(zé)注冊(cè)并接入到GSM-R網(wǎng)絡(luò)，完成CSD業(yè)務(wù)需要的功能。

4.3.3 傳輸通道

5 GSM-R網(wǎng)絡(luò)傳輸方案的優(yōu)缺點(diǎn)

5.1 優(yōu)點(diǎn)

5.1.1 利用既有條件，節(jié)約投資。太原站覆蓋有GSM-R網(wǎng)絡(luò)，只需將STP系統(tǒng)信息接入到既有G網(wǎng)中心即可實(shí)現(xiàn)全覆蓋的STP信號(hào)傳輸。無需再設(shè)置STP系統(tǒng)車站天線等配套設(shè)備，節(jié)約了投資。

5.1.2 施工方便。改進(jìn)后的設(shè)計(jì)方案，免去了水泥電桿的施工、天線支架的制作安裝、天線饋線的連接和綜合防雷系統(tǒng)補(bǔ)強(qiáng)等項(xiàng)目，縮短了工期，施工方便。

5.1.3 集中資源。STP數(shù)據(jù)服務(wù)器目前可接入30個(gè)車站的STP數(shù)據(jù)，為后續(xù)車站的合理配置提供了簡(jiǎn)單便捷的方案，大大節(jié)約了整個(gè)項(xiàng)目的投資。

5.2 缺點(diǎn)

STP調(diào)車終端為24小時(shí)不間斷接收車站STP主機(jī)信息，長(zhǎng)期固定占用G網(wǎng)資源，如果接入數(shù)量過多，會(huì)對(duì)整個(gè)G網(wǎng)業(yè)務(wù)的容量造成影響。

結(jié)語

通過采用基于GSM—R無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)的應(yīng)用，可以有效的增加STP系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，使現(xiàn)場(chǎng)使用單位得到良好的使用效果，更進(jìn)一步保障調(diào)車作業(yè)的安全，很好的滿足了鐵路運(yùn)輸?shù)男枨螅蓪?duì)類似工程的STP系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供參考。

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