編組站機(jī)車綜合安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

束維京

編組站機(jī)車綜合安全控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

束維京*

機(jī)車綜合安全控制系統(tǒng)對編組站的所有調(diào)車機(jī)車進(jìn)行控制及實(shí)現(xiàn)作業(yè)中的安全防護(hù),提高了編組站的控制水平和解體效率,又保證了整個(gè)作業(yè)過程的安全,實(shí)現(xiàn)推峰及調(diào)車信息車-地雙向傳輸,是編組站綜合自動(dòng)化的重要組成部分。對該系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工中的關(guān)鍵技術(shù)、現(xiàn)有資源的利用、系統(tǒng)配置及設(shè)計(jì)施工要求進(jìn)行了分析。

編組站;綜合自動(dòng)化;無線機(jī)車控制;安全防護(hù);系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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

1 編組站機(jī)車綜合安全控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)是由地面設(shè)備及機(jī)車設(shè)備組成。地面設(shè)備有地面主機(jī)、接口設(shè)備、點(diǎn)式應(yīng)答器、電務(wù)維修終端及車務(wù)終端;機(jī)車設(shè)備由車載控制計(jì)算機(jī)、接口設(shè)備、司機(jī)顯示器、點(diǎn)式查詢器主機(jī)及查詢天線、LKJ2000監(jiān)控裝置及平調(diào)燈顯設(shè)備等構(gòu)成。駝峰樓、峰尾樓各設(shè)一套地面設(shè)備,地面設(shè)備通過光纜與編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)通信,接受編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的控制指令并向其發(fā)送相關(guān)調(diào)車作業(yè)數(shù)據(jù);通過無線信道可同時(shí)對到達(dá)場、調(diào)車場、峰尾作業(yè)、出發(fā)場、交換場的多臺(tái)調(diào)車機(jī)車的調(diào)車作業(yè)進(jìn)行安全防護(hù)及遙控,并對到達(dá)場的推峰機(jī)車進(jìn)行遙控及自動(dòng)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(shí)對編組站的全部機(jī)車或作業(yè)車列實(shí)施控制。

2.對推峰機(jī)車實(shí)行變速推送控制,控制范圍為機(jī)車進(jìn)入推峰股道與列車連掛完畢、辦理了推峰進(jìn)路且司機(jī)授權(quán)后開始,直到駝峰解體作業(yè)結(jié)束。

3.對各個(gè)車場調(diào)車機(jī)車進(jìn)行調(diào)車作業(yè)的安全防護(hù)及調(diào)車長遙控機(jī)車進(jìn)行調(diào)車作業(yè)。

4.可應(yīng)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(diào)車監(jiān)控

當(dāng)車站進(jìn)行調(diào)車作業(yè)時(shí),在車站辦理好調(diào)車進(jìn)路或編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)車進(jìn)路預(yù)排后,在機(jī)車司機(jī)顯示屏上顯示出相關(guān)的調(diào)車進(jìn)路及防護(hù)信號(hào)。調(diào)車機(jī)車可實(shí)現(xiàn)調(diào)車長對調(diào)車作業(yè)的遙控,同時(shí)系統(tǒng)對調(diào)車作業(yè)全過程實(shí)現(xiàn)安全防護(hù),并將作業(yè)過程顯示在站調(diào)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(shí)現(xiàn)對駝峰推峰機(jī)車作業(yè)的全程遙控或自控,與駝峰自動(dòng)化系統(tǒng)形成閉環(huán)控制。推峰機(jī)車可由駝峰值班員遙控推峰,也可由計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)推峰作業(yè)的自動(dòng)控制。同時(shí),編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)可根據(jù)駝峰自動(dòng)化作業(yè)過程,實(shí)現(xiàn)駝峰推峰作業(yè)與調(diào)車作業(yè)的無縫連接,進(jìn)一步提高駝峰的作業(yè)效率。

1.4 車-地?cái)?shù)據(jù)傳輸

采用無線傳輸信道,可選用專用數(shù)傳電臺(tái)或GSM-R數(shù)字無線通信網(wǎng)。采用GSM-R數(shù)字無線通信網(wǎng)方式時(shí),利用每臺(tái)機(jī)車的專用控制通道,實(shí)現(xiàn)車-地信息傳輸,對車站中的每一臺(tái)機(jī)車進(jìn)行控制;采用無線數(shù)傳電臺(tái)進(jìn)行車-地信息交換時(shí),通過設(shè)在駝峰樓及峰尾樓的數(shù)傳電臺(tái)與全站的調(diào)車機(jī)車進(jìn)行控制信息交換,實(shí)現(xiàn)對全站的調(diào)車機(jī)車控制。

2 系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備配置

2.1.1 地面設(shè)備

地面設(shè)備包括地面主機(jī)柜、電務(wù)終端、車務(wù)終端、天線和應(yīng)答器。主機(jī)柜為雙機(jī)熱備;地面電臺(tái)的天線安裝在機(jī)房邊天線鐵塔上;設(shè)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(yīng)答器根據(jù)站場作業(yè)要求在站場相應(yīng)的位置設(shè)置;在維護(hù)中心設(shè)有全站的電務(wù)維修終端。

2.1.2 車載設(shè)備

車載設(shè)備包括控制主機(jī)箱、查詢器主機(jī)、車載天線、車載彩色顯示器、空氣制動(dòng)控制接口箱。其中控制主機(jī)箱及查詢器主機(jī)安裝于電器間;空氣制動(dòng)控制接口箱安裝于機(jī)械間。

2.1.3 軟件工程設(shè)計(jì)

遵循軟件工程自頂而下的層次化和結(jié)構(gòu)化的設(shè)計(jì)原則,以保證系統(tǒng)可靠性的要求。符合標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)要求,不會(huì)隨站場形狀和聯(lián)鎖條件的改變而造成數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序模塊的變化。采用積木式結(jié)構(gòu),增減相應(yīng)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(jié)構(gòu)。與安全聯(lián)鎖有關(guān)的采集、通信及聯(lián)鎖關(guān)系均采用多數(shù)判定的原則。

2.1.4 現(xiàn)場工程設(shè)計(jì)

1.地面安裝工程。地面控制機(jī)柜安放在信號(hào)樓的控制系統(tǒng)機(jī)房內(nèi),使用電源屏交流220V穩(wěn)壓信號(hào)電源,設(shè)有安全防護(hù)地線和天線防雷地線;通過與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)或TDCS/CTC系統(tǒng)進(jìn)行通信取得控制條件,如果與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)或TDCS/ CTC系統(tǒng)的通信接口不在同一個(gè)樓內(nèi),應(yīng)設(shè)防雷裝置;電臺(tái)天線安裝在地面機(jī)柜所在的信號(hào)樓旁的天線鐵塔上,地面機(jī)柜通過天線電纜與鐵塔上的天線連接,天線鐵塔需設(shè)避雷針連接防雷地;車務(wù)終端根據(jù)車站作業(yè)要求設(shè)置,如果與地面控制機(jī)柜不在一個(gè)樓內(nèi),須通過電纜連接,并設(shè)置防雷裝置;點(diǎn)式應(yīng)答器設(shè)備的地面識(shí)別點(diǎn),根據(jù)站場作業(yè)要求在站場相應(yīng)的位置設(shè)置。

2.機(jī)車設(shè)備安裝工程。機(jī)車設(shè)備主機(jī)及查詢器主機(jī)安裝在機(jī)車的電器間,天線安裝在機(jī)車頂部,使用機(jī)車110V直流電源;車載主機(jī)箱與列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置、彩色顯示器、查詢器主機(jī)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(jī)車后部的軌道感應(yīng)器橫梁上,懸吊位置取機(jī)車縱軸線中心。

3.無線電臺(tái)的頻點(diǎn)。無線電臺(tái)的頻點(diǎn)需要向當(dāng)?shù)責(zé)o委會(huì)申請批準(zhǔn);通信頻點(diǎn)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(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的接口

它是與計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的通信平臺(tái),須是安全通信接口。由計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)提供其控制區(qū)域的信號(hào)顯示、軌道電路狀態(tài)、道岔位置及開通進(jìn)路等碼位表?xiàng)l件,通信格式按照計(jì)算機(jī)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(shè)備向TDCS系統(tǒng)提供其所需的相關(guān)機(jī)車車輛信息、推峰及調(diào)車作業(yè)信息,接收TDCS的調(diào)車作業(yè)單、自動(dòng)預(yù)排進(jìn)路等相關(guān)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(jī)車監(jiān)控記錄裝置的接口

車載主機(jī)將接收的地面信號(hào)顯示信息、進(jìn)路條件、車列占用及出清進(jìn)路的狀態(tài)、點(diǎn)式應(yīng)答器信息、有關(guān)限速條件等,傳送給列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置,作為系統(tǒng)安全防護(hù)時(shí)控制機(jī)車工作的數(shù)據(jù)及系統(tǒng)工作記錄。列車運(yùn)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(jī)車實(shí)際走行速度、設(shè)備制動(dòng)控制時(shí)的控制模式、制動(dòng)減壓量、司機(jī)的有關(guān)操作等信息發(fā)送至地面設(shè)備,提供給編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)及駝峰自動(dòng)化系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。

2.3 需考慮的問題

1.在設(shè)計(jì)選型時(shí),應(yīng)選用通過鐵道部技術(shù)鑒定并取得鐵道部鐵路運(yùn)輸安全產(chǎn)品認(rèn)定的成熟產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)調(diào)車機(jī)車無線綜合安全控制系統(tǒng)。

2.機(jī)車綜合安全控制系統(tǒng)由二部分組成,即駝峰機(jī)車推峰作業(yè)遙控及站場調(diào)車作業(yè)的控制與安全防護(hù)。目前這二個(gè)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(guān)系統(tǒng)接口有所區(qū)別,如采用二個(gè)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(fèi),因此在應(yīng)用中,應(yīng)通過對系統(tǒng)的軟硬件升級(jí)整合,選用統(tǒng)一的、兼容的硬件設(shè)備,實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計(jì),這樣才能保證工程設(shè)計(jì)合理及減少投資。

3.目前,在大部分未實(shí)現(xiàn)編組站綜合自動(dòng)化的大中型駝峰自動(dòng)化編組站均已安裝有駝峰推峰機(jī)車無線遙控系統(tǒng),因此在這些編組站設(shè)計(jì)編組站機(jī)車安全控制系統(tǒng)時(shí),應(yīng)有效地利用已有的駝峰推峰機(jī)車無線遙控系統(tǒng)設(shè)備,實(shí)現(xiàn)調(diào)車機(jī)車無線安全控制,這將顯著地減少工程投資,合理地利用設(shè)備資源,并為今后實(shí)現(xiàn)編組站綜合自動(dòng)化奠定基礎(chǔ)。

4.無線頻點(diǎn)選用要求。由于該系統(tǒng)為信號(hào)安全控制系統(tǒng),信息傳送通道須按專用安全信息通道設(shè)計(jì),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(hào)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(yán)格的控制措施,保證系統(tǒng)滿足信號(hào)安全的技術(shù)指標(biāo),同時(shí)有效合理地使用無線頻點(diǎn)。為此,系統(tǒng)應(yīng)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(wǎng)及無線頻點(diǎn)使用的規(guī)定,劃分為公用網(wǎng)及專用網(wǎng)、公用頻點(diǎn)及專用頻點(diǎn)。公用網(wǎng)或公用頻點(diǎn)是對公眾開放的,使用無需批準(zhǔn),無法控制無線干擾及其可靠性能。專用網(wǎng)或?qū)Ｓ妙l點(diǎn)是國家為特定的、高可靠性、安全性使用部門劃分設(shè)定的無線頻段,必須經(jīng)過相關(guān)部門的批準(zhǔn),在一個(gè)地區(qū)專頻專用。因此,作為信號(hào)安全系統(tǒng),應(yīng)當(dāng)使用專用無線網(wǎng)或?qū)Ｓ脽o線頻點(diǎn)作為控制信息的通道。系統(tǒng)采用的無線傳輸頻點(diǎn)或頻段應(yīng)嚴(yán)格按照《無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)條件(暫行)》的通知(運(yùn)基信號(hào)[2004]73號(hào))的“8.3無線通信設(shè)備技術(shù)要求”設(shè)計(jì),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(tái)或GSM-R數(shù)字無線通信網(wǎng)通信方式。采用數(shù)傳電臺(tái)工作方式時(shí),無線電臺(tái)的頻點(diǎn)需要向當(dāng)?shù)責(zé)o委會(huì)申請批準(zhǔn)。通信頻點(diǎn)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(tái),其傳輸誤碼率應(yīng)達(dá)到完全滿足控制信息傳送的技術(shù)要求。在采用專用數(shù)傳電臺(tái)方式時(shí),為了能最有效地利用無線頻點(diǎn),系統(tǒng)在一個(gè)地面設(shè)備控制區(qū),采用一個(gè)無線頻點(diǎn)對多臺(tái)機(jī)車進(jìn)行控制。采用GSM-R數(shù)字無線通信網(wǎng)方式時(shí),應(yīng)滿足鐵道部制定的技術(shù)協(xié)議的要求,通過分配的專用數(shù)傳通道進(jìn)行控制信息的安全傳輸。利用每臺(tái)機(jī)車的專用控制通道,實(shí)現(xiàn)車-地信息傳輸,對車站中的每一臺(tái)機(jī)車進(jìn)行控制。

3 結(jié)束語

編組站機(jī)車綜合安全控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了編組站全站機(jī)車的統(tǒng)一管理及控制,為編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)提供了完善的調(diào)車機(jī)車及車列調(diào)車作業(yè)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)了全站機(jī)車的實(shí)時(shí)跟蹤,使編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)時(shí)掌握機(jī)車及作業(yè)車列的狀態(tài),完善了編組站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的調(diào)車進(jìn)路預(yù)排及自動(dòng)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(gè)作業(yè)過程的安全,實(shí)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(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了良好基礎(chǔ)。

編組站機(jī)車綜合安全控制系統(tǒng)在我國編組站具有廣闊的應(yīng)用前景,不僅可應(yīng)用于編組站綜合自動(dòng)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(dòng)化系統(tǒng)及車站信息管理系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng),配套推廣運(yùn)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(jí)工程師,100844 北京

2011-01-21

(責(zé)任編輯:諸紅)