莫志藝

（云桂鐵路廣西有限責(zé)任公司 工程管理部，廣西 南寧 530005）

1 概述

按中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱國鐵集團(tuán)）規(guī)劃，在全路范圍內(nèi)，把450 MHz無線列車調(diào)度系統(tǒng)逐步改造為GSM-R通信系統(tǒng)［1-2］。但鐵路沿線危巖落石監(jiān)測系統(tǒng)使用的仍是基于450 MHz通信傳輸?shù)牧熊嚪雷o(hù)報(bào)警設(shè)備（LBJ），改造后報(bào)警信息無法通過800 MHz通信傳輸通道傳輸，導(dǎo)致運(yùn)行中列車無法接收到報(bào)警信息，直接影響行車安全。在現(xiàn)有條件下，解決這一問題有2種方案：

方案1：通過GSM-R網(wǎng)絡(luò)［3-7］發(fā)送299緊急呼叫。此方案的缺點(diǎn)是：基于299緊急呼叫的危巖落石報(bào)警系統(tǒng)會(huì)對GSM-R通信系統(tǒng)運(yùn)用功能造成影響。如危巖落石報(bào)警啟用后，會(huì)無條件將所處區(qū)段的列車調(diào)度員、車站值班員、FAS用戶、報(bào)警信息發(fā)起基站及上下行方向鄰近2個(gè)基站范圍內(nèi)的移動(dòng)用戶（含GSM-R手持終端，機(jī)車、動(dòng)車組綜合無線通信設(shè)備（CIR））的現(xiàn)有通信功能強(qiáng)制中斷，強(qiáng)制加入緊急呼叫。如果在樞紐地區(qū)，高、普共（并）線區(qū)段發(fā)生報(bào)警時(shí)，會(huì)對樞紐地區(qū)、共（并）線區(qū)段高、普速線路GSM-R系統(tǒng)的FAS調(diào)度用戶、移動(dòng)用戶造成影響。

方案2：通過公網(wǎng)傳輸?shù)奈r落石報(bào)警系統(tǒng)［8-13］。此方案缺點(diǎn)是使用公網(wǎng)系統(tǒng)，安全性和可靠性無法保證，出現(xiàn)險(xiǎn)情時(shí)無法第一時(shí)間通知司機(jī)前方線路有障礙信息。

為了克服這2種方案的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于800 MHz通信的列車報(bào)警裝置，不僅不需要增加額外車載設(shè)備，而且具備一鍵報(bào)警功能。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況或危巖落下時(shí)，列車報(bào)警裝置可一鍵觸發(fā)，向機(jī)車CIR發(fā)送報(bào)警信息，機(jī)車收到報(bào)警信息后，通過CIR設(shè)備終端顯示報(bào)警地點(diǎn)的公里標(biāo)、線路名稱、報(bào)警類型和語音提示，同時(shí)把前方有危險(xiǎn)的信息第一時(shí)間通知司機(jī)。

2 列車報(bào)警裝置系統(tǒng)構(gòu)成及關(guān)鍵技術(shù)

2.1 系統(tǒng)組成和主機(jī)結(jié)構(gòu)

列車報(bào)警裝置由主機(jī)、天饋線系統(tǒng)、外置報(bào)警按鍵、揚(yáng)聲器、外置交流電源等構(gòu)成，系統(tǒng)組成見圖1。主機(jī)由控制單元、信道機(jī)、指示燈單元、語音單元、存儲(chǔ)單元、通信單元、直流電源單元、外部信號(hào)接口單元等構(gòu)成，主機(jī)結(jié)構(gòu)見圖2。

圖1 列車報(bào)警裝置系統(tǒng)組成

圖2 列車報(bào)警裝置主機(jī)結(jié)構(gòu)

2.2 關(guān)鍵技術(shù)

基于800 MHz通信的危巖落石監(jiān)測設(shè)備的列車報(bào)警裝置采用的關(guān)鍵技術(shù)主要是：

（1）無線數(shù)傳技術(shù)和軌道電路技術(shù)。利用800 MHz列車安全預(yù)警平臺(tái)，采用無線數(shù)傳技術(shù)，避開列調(diào)通信頻段。

（2）中繼系統(tǒng)在弱場強(qiáng)區(qū)的利用。為解決山區(qū)鐵路隧道繁多，無線傳輸信號(hào)受阻，采用中繼系統(tǒng)，將對鐵路進(jìn)行場強(qiáng)檢測，場強(qiáng)覆蓋不小于3 km。

3 列車報(bào)警裝置功能

按照QCR 651.1—2018《機(jī)車綜合無線通信設(shè)備》的第1部分的技術(shù)條件要求，列車報(bào)警裝置實(shí)現(xiàn)地面向機(jī)車發(fā)送報(bào)警和解除報(bào)警數(shù)據(jù)的功能。列車報(bào)警裝置主要解決了線路障礙報(bào)警、道口事故報(bào)警問題，還可直接替代線路上已安裝的450 MHz報(bào)警單元的功能。列車報(bào)警裝置主要分為8大功能：發(fā)送和解除800 MHz道口報(bào)警或施工防護(hù)報(bào)警、發(fā)出聲光提示功能，參數(shù)設(shè)置功能，記錄存儲(chǔ)及查詢導(dǎo)出功能，指示燈顯示功能，日常維護(hù)功能，自檢功能，狀態(tài)、參數(shù)查詢功能，數(shù)據(jù)管理器功能。

3.1 發(fā)送和解除800 MHz道口報(bào)警/施工防護(hù)報(bào)警并發(fā)出聲光提示功能

當(dāng)列車報(bào)警裝置安裝到道口房時(shí)，道口現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)故障，觸發(fā)報(bào)警，報(bào)警指示燈點(diǎn)亮，揚(yáng)聲器播報(bào)語音提示。當(dāng)列車報(bào)警裝置安裝在有危巖落石的線路上，采用用于線路障礙防護(hù)的“施工防護(hù)報(bào)警”信息，在出現(xiàn)危險(xiǎn)信號(hào)時(shí)，根據(jù)不同的技術(shù)條件，報(bào)警系統(tǒng)觸發(fā)報(bào)警，報(bào)警指示燈點(diǎn)亮，揚(yáng)聲器播報(bào)語音提示。機(jī)車CIR設(shè)備收到報(bào)警信息后，在終端按照QCR 651.1—2018的第1部分的技術(shù)條件要求，顯示報(bào)警地點(diǎn)的公里標(biāo)、線路名稱及報(bào)警類型，并發(fā)出相應(yīng)的語音提示：“注意運(yùn)行！”，收到道口報(bào)警解除信息時(shí)，CIR設(shè)備發(fā)出2次語音提示，內(nèi)容是：“注意！道口報(bào)警解除”。當(dāng)收到的是施工防護(hù)報(bào)警信息時(shí)，CIR設(shè)備每隔5 s發(fā)出1次語音提示，內(nèi)容是：“注意！收到施工防護(hù)報(bào)警信息，注意運(yùn)行！”。收到施工防護(hù)報(bào)警解除信息時(shí)CIR設(shè)備發(fā)出2次語音提示，內(nèi)容是：“注意！施工防護(hù)報(bào)警解除，注意運(yùn)行！”。

列車報(bào)警裝置包括3種模式：信號(hào)接口、數(shù)據(jù)命令和外置報(bào)警按鍵。用信號(hào)接口控發(fā)、解除報(bào)警模式中，列車報(bào)警裝置信號(hào)接口，對外部繼電器提供+12 V電平，在繼電器觸點(diǎn)信號(hào)輸入口，如果外部的繼電器觸點(diǎn)閉合時(shí)，觸發(fā)報(bào)警；斷開時(shí)，解除報(bào)警。在電平信號(hào)輸入口，裝置內(nèi)部要進(jìn)行光電隔離，當(dāng)外部輸入高電平時(shí)，光耦導(dǎo)通，觸發(fā)報(bào)警；當(dāng)輸入低電平時(shí)，光耦不導(dǎo)通，解除報(bào)警。用數(shù)據(jù)命令控發(fā)、解除報(bào)警模式中，采用標(biāo)準(zhǔn)RS232數(shù)據(jù)接口，讓數(shù)據(jù)通過RS232接口，向設(shè)備傳送報(bào)警或解除指令，設(shè)備收到指令后，觸發(fā)或解除報(bào)警。在外置報(bào)警按鍵控發(fā)、解除報(bào)警模式中，采用外置報(bào)警按鍵（自鎖），按下報(bào)警按鍵，觸發(fā)報(bào)警，抬起按鍵，解除報(bào)警。

3.2 參數(shù)設(shè)置功能

列車報(bào)警裝置參數(shù)設(shè)置功能包括5個(gè)子功能：

（1）報(bào)警公里標(biāo)參數(shù)設(shè)置。通過數(shù)據(jù)接口設(shè)置報(bào)警公里標(biāo)參數(shù)，正公里標(biāo)5位，負(fù)公里標(biāo)4位。

（2）線路名稱參數(shù)設(shè)置。通過數(shù)據(jù)接口設(shè)置線路名稱，名稱為BCD中文內(nèi)碼，可設(shè)置最多4個(gè)中文字代表的內(nèi)碼。

（3）時(shí)間參數(shù)設(shè)置。通過數(shù)據(jù)接口設(shè)置設(shè)備時(shí)間，格式為：年、月、日、時(shí)、分。

（4）工作模式參數(shù)設(shè)置。通過數(shù)據(jù)接口設(shè)置工作模式，工作模式分為2種，一種是線路模式，另一種是道口模式。

（5）外部數(shù)據(jù)控制檢測開關(guān)參數(shù)設(shè)置。通過數(shù)據(jù)接口設(shè)置外部數(shù)據(jù)控制檢測狀態(tài)開關(guān)，一種是“開”，另一種是“關(guān)”。

3.3 記錄存儲(chǔ)及查詢導(dǎo)出功能

列車報(bào)警裝置記錄存儲(chǔ)及查詢導(dǎo)出功能包括7個(gè)子功能：

（1）記錄信息及查詢。具有信息記錄和存儲(chǔ)功能，超出存儲(chǔ)能力時(shí)循環(huán)覆蓋，其項(xiàng)目包括：報(bào)警開始信息、報(bào)警結(jié)束信息、設(shè)置公里標(biāo)信息、設(shè)置線路名稱信息、設(shè)置工作模式信息、設(shè)置外部數(shù)據(jù)控制檢測開關(guān)信息。所有記錄信息能通過數(shù)據(jù)接口命令查詢導(dǎo)出。

（2）報(bào)警開始信息記錄。在觸發(fā)報(bào)警時(shí)，開始記錄報(bào)警信息，其信息包括：信息名稱、報(bào)警公里標(biāo)、報(bào)警線路代碼、報(bào)警觸發(fā)時(shí)間。

（3）報(bào)警結(jié)束信息記錄。在解除報(bào)警時(shí)，記錄報(bào)警結(jié)束信息，其信息包括：信息名稱、報(bào)警公里標(biāo)、報(bào)警線路代碼、報(bào)警解除時(shí)間。

（4）設(shè)置公里標(biāo)信息記錄。當(dāng)設(shè)置公里標(biāo)完成時(shí)，設(shè)置公里標(biāo)信息，其信息包括：信息名稱、設(shè)置的公里標(biāo)、設(shè)置時(shí)間。

（5）設(shè)置線路代碼信息記錄。當(dāng)設(shè)置線路代碼完成時(shí)，記錄設(shè)置線路代碼信息，其信息包括：信息名稱、設(shè)置的線路代碼、設(shè)置時(shí)間。

（6）設(shè)置工作模式信息記錄。當(dāng)設(shè)置工作模式完成時(shí)，記錄設(shè)置工作模式信息，其信息包括：信息名稱、設(shè)置的工作模式、設(shè)置時(shí)間。

（7）設(shè)置外部數(shù)據(jù)控制檢測開關(guān)信息記錄。當(dāng)設(shè)置外部數(shù)據(jù)控制檢測開關(guān)完成時(shí)，記錄其信息，其信息包括：信息名稱、設(shè)置的外部數(shù)據(jù)控制檢測開關(guān)狀態(tài)、設(shè)置時(shí)間。

3.4 指示燈顯示功能

列車報(bào)警裝置指示燈定義如下：

（1）電源指示燈（綠色）：通電時(shí)指示燈常亮；

（2）設(shè)備故障指示燈（黃色）：信道機(jī)模塊控制單元之間通訊異常，或列車報(bào)警設(shè)備同外部控制設(shè)備通信異常時(shí)，指示燈常亮，非上述情況下指示燈熄滅；

（3）報(bào)警指示燈（紅色）：設(shè)備啟動(dòng)報(bào)警后指示燈常亮。

3.5 日常維護(hù)功能

列車報(bào)警裝置日常維護(hù)功能主要用于設(shè)備的日常檢修，包括場強(qiáng)測試和報(bào)警測試2個(gè)子功能。場強(qiáng)測試子功能，通過數(shù)據(jù)接口，控制開始或停止發(fā)送場強(qiáng)測試信號(hào)，場強(qiáng)測試信號(hào)使用專用測試頻點(diǎn)865.287 5 MHz，控發(fā)未加調(diào)制的載波，以控發(fā)25 s、停5 s為周期循環(huán)發(fā)送，保證設(shè)備場強(qiáng)覆蓋不小于3 km。報(bào)警測試子功能，通過數(shù)據(jù)接口，控制開始或停止發(fā)送報(bào)警測試信號(hào)，報(bào)警功能測試信號(hào)使用專用測試頻點(diǎn)865.287 5 MHz，每隔5~10 s隨機(jī)發(fā)送6幀報(bào)警測試信息。

3.6 自檢功能

列車報(bào)警裝置自檢功能包括自檢和互檢2個(gè)子功能。自檢子功能主要是指信道機(jī)同主控單元定期進(jìn)行信息交互，交互成功則自檢成功，交互失敗則故障，故障指示燈點(diǎn)亮?；z子功能是指當(dāng)設(shè)備外部數(shù)據(jù)檢測開關(guān)參數(shù)設(shè)置為“開”時(shí)，設(shè)備通過數(shù)據(jù)接口向外發(fā)送握手檢測指令，在一定時(shí)間內(nèi)無數(shù)據(jù)回應(yīng)時(shí)，認(rèn)為互檢失敗，故障指示燈點(diǎn)亮。

3.7 狀態(tài)、參數(shù)查詢功能

列車報(bào)警裝置狀態(tài)、參數(shù)查詢功能具有狀態(tài)查詢和參數(shù)查詢2個(gè)子功能，通過數(shù)據(jù)接口，使用指令查詢當(dāng)前報(bào)警或非報(bào)警狀態(tài)及所有參數(shù)配置，來控制檢測開關(guān)配置，包括：設(shè)置報(bào)警公里標(biāo)、線路名稱信息、工作模式、外部數(shù)據(jù)。

災(zāi)情發(fā)生后，云南電網(wǎng)公司董事長薛武指示：“請高度重視，預(yù)判可能對電網(wǎng)以及沿江流域電力設(shè)施影響，采取相應(yīng)防范措施?！笨偨?jīng)理劉靜萍緊急召開會(huì)議，對應(yīng)急處置進(jìn)行安排部署。公司應(yīng)急辦于10月12日19：30時(shí) 決定將自然災(zāi)害(強(qiáng)降水、地質(zhì)災(zāi)害)藍(lán)色預(yù)警調(diào)整為黃色預(yù)警。預(yù)警范圍：昆明、楚雄、昭通、迪慶、麗江、西雙版納供電局。

3.8 數(shù)據(jù)管理器功能

列車報(bào)警裝置數(shù)據(jù)管理器功能，是通過手持式數(shù)據(jù)管理器，對列車報(bào)警裝置進(jìn)行參數(shù)設(shè)置及記錄數(shù)據(jù)的查詢、轉(zhuǎn)儲(chǔ)、導(dǎo)出。

4 現(xiàn)場測試

在中國鐵路南寧局集團(tuán)有限公司（簡稱南寧局集團(tuán)公司）黎湛線K6+017道口進(jìn)行列車報(bào)警裝置現(xiàn)場測試。測試條件是試驗(yàn)設(shè)備配置試驗(yàn)數(shù)據(jù)和試驗(yàn)機(jī)車安裝CIR/LBJ設(shè)備。列車報(bào)警裝置測試主要分為測試試驗(yàn)、正式試驗(yàn)2個(gè)階段。

4.1 測試試驗(yàn)

由南寧局集團(tuán)公司科研所組織試驗(yàn)，黎湛線K6+017處進(jìn)行設(shè)備安裝，設(shè)備通過測試頻點(diǎn)發(fā)送報(bào)警信息進(jìn)行線路障礙報(bào)警試驗(yàn)。

試驗(yàn)過程是在地面靜態(tài)條件下，分別進(jìn)行設(shè)備工作模式及相關(guān)參數(shù)設(shè)置、報(bào)警測試及數(shù)據(jù)采集分析功能測試，分為3個(gè)子過程：參數(shù)設(shè)置、報(bào)警測試、數(shù)據(jù)采集分析。

（1）參數(shù)設(shè)置。在使用前，應(yīng)通過數(shù)據(jù)管理器對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括：設(shè)備工作模式、設(shè)備公里標(biāo)、線路名稱、時(shí)間。

（2）報(bào)警測試。參數(shù)設(shè)置完成后進(jìn)行報(bào)警測試，用測試頻點(diǎn)865.287 5 MHz來進(jìn)行報(bào)警測試。測試開始后報(bào)警紅色指示燈點(diǎn)亮，揚(yáng)聲器播報(bào)語音“道口障礙報(bào)警”；按“結(jié)束”鍵測試結(jié)束，報(bào)警紅色指示燈熄滅，揚(yáng)聲器播報(bào)語音“道口障礙報(bào)警排除”。

（3）數(shù)據(jù)采集分析。提取列車報(bào)警裝置數(shù)據(jù)記錄并進(jìn)行分析，上述（1）（2）試驗(yàn)過程記錄應(yīng)完整、正確。

試驗(yàn)結(jié)果按“列車報(bào)警裝置靜態(tài)功能試驗(yàn)記錄”進(jìn)行記錄（見表1），如果出現(xiàn)測試不合格，則測試通不過。

表1 列車報(bào)警裝置靜態(tài)功能試驗(yàn)記錄

4.2 正式試驗(yàn)

正式試驗(yàn)由南寧局集團(tuán)公司科研所牽頭，由工務(wù)處、電務(wù)處及科研所組織和安排試驗(yàn)人員，做好試驗(yàn)準(zhǔn)備工作，測試當(dāng)日電務(wù)處提供1臺(tái)GSM-R手持臺(tái)與試驗(yàn)機(jī)車進(jìn)行聯(lián)絡(luò)。正式試驗(yàn)分為試驗(yàn)設(shè)備安裝、試驗(yàn)過程、試驗(yàn)結(jié)果記錄3個(gè)子過程。

（1）試驗(yàn)設(shè)備安裝。由南寧鐵路局指定3臺(tái)試驗(yàn)機(jī)車，用頻點(diǎn)866.237 5 MHz對800 MHz列車報(bào)警設(shè)備進(jìn)行報(bào)警測試，試驗(yàn)機(jī)車確保CIR/LBJ設(shè)備運(yùn)用正常。

（2）試驗(yàn)過程，分為3步：

第1步，南寧局集團(tuán)公司電務(wù)處根據(jù)試驗(yàn)車次、機(jī)車運(yùn)行時(shí)間交路安排，指定專人對運(yùn)行車次本務(wù)機(jī)車進(jìn)行添乘。登乘人員使用GSM-R手持臺(tái)通知K6+017道口試驗(yàn)指揮人員觸發(fā)道口報(bào)警信號(hào)。

第2步，K6+017標(biāo)處報(bào)警信號(hào)觸發(fā)后循環(huán)發(fā)送報(bào)警信息。添乘人員密切關(guān)注CIR/LBJ設(shè)備運(yùn)用狀況，做好接收到線路障礙報(bào)警信號(hào)接收時(shí)間、地點(diǎn)、報(bào)警語音播報(bào)內(nèi)容、文字顯示信息的記錄工作。

第3步，試驗(yàn)列車經(jīng)過黎湛線K6+017時(shí)，地面試驗(yàn)指揮人員觸發(fā)解除報(bào)警信號(hào)，電務(wù)添乘人員做好接收到解除報(bào)警信號(hào)接收時(shí)間、地點(diǎn)、報(bào)警語音播報(bào)內(nèi)容、文字顯示信息的記錄工作。

（3）試驗(yàn)結(jié)果記錄，最終結(jié)果按“列車報(bào)警設(shè)備動(dòng)態(tài)試驗(yàn)記錄”進(jìn)行記錄，測試項(xiàng)目和填寫要求與表1一致，測試結(jié)果為“合格”。

4.3 測試分析

經(jīng)過南寧局集團(tuán)公司科研所的測試試驗(yàn)和正式試驗(yàn)測試后，列車報(bào)警裝置滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的功能性能要求，場強(qiáng)覆蓋公里、設(shè)備工作功率能夠滿足穩(wěn)定性、可靠性和使用效果的要求，還滿足了鐵路運(yùn)輸業(yè)務(wù)的實(shí)際要求。

4 結(jié)束語

列車報(bào)警裝置安裝在危巖落石報(bào)警系統(tǒng)所在位置時(shí)，可替代原危巖落石報(bào)警系統(tǒng)的報(bào)警功能。裝置在現(xiàn)場測試中運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護(hù)簡易，還可安裝在平交道口。目前，列車報(bào)警裝置已在南寧局集團(tuán)公司湘桂線、南百線、黎湛線推廣安裝了96套。使用中發(fā)出23次危及行車安全的報(bào)警信息，及時(shí)攔停接近列車，為鐵路運(yùn)輸安全發(fā)揮了保障作用。