王學(xué)軍

中鐵二十一局集團(tuán)電務(wù)電化工程有限公司，甘肅蘭州 730000

站間安全信息傳輸實(shí)現(xiàn)方式淺析

王學(xué)軍

中鐵二十一局集團(tuán)電務(wù)電化工程有限公司，甘肅蘭州 730000

本文結(jié)合在建包蘭線惠銀段增建二線工程站間安全信息傳輸實(shí)施方案，通過(guò)對(duì)基于光通信技術(shù)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(jié)合工程實(shí)際從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全、應(yīng)用等方面進(jìn)行分析研究和探討，對(duì)今后類似的工程具有指導(dǎo)價(jià)值。

站間信息；光通信技術(shù)；安全傳輸

0 引言

隨著鐵路跨越式的發(fā)展，鐵路信號(hào)新技術(shù)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(hào)方案中，利用通信專業(yè)提供的光纖通道及信號(hào)列控中心設(shè)備實(shí)現(xiàn)站間透明信息及方向電路信息的傳輸。基于光通信技術(shù)具有安全信息傳輸設(shè)備，取代傳統(tǒng)以信號(hào)電纜及繼電器聯(lián)鎖方式實(shí)現(xiàn)兩站間的自動(dòng)閉塞站聯(lián)信息和方向電路信息的傳輸，是信號(hào)技術(shù)發(fā)展的又一項(xiàng)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(lái)越多的鐵路信號(hào)工程中應(yīng)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(fù)線四顯示自動(dòng)閉塞區(qū)段，其站聯(lián)及方向電路傳輸通道一般采用國(guó)產(chǎn)SPTYWL23 型綜合扭絞數(shù)字信號(hào)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(diǎn)轉(zhuǎn)換過(guò)程中信號(hào)閃燈，JWXC-1000型繼電器需要設(shè)計(jì)JWXC-H340型復(fù)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(diǎn)為邊界，分界點(diǎn)運(yùn)行方向前方分區(qū)向后方分區(qū)傳輸信號(hào)機(jī)燈絲DJ、軌道繼電器1GJ～7GJ、小軌道繼電器XGJ信息；分界點(diǎn)運(yùn)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(dāng)站間距離較近時(shí)，還應(yīng)考慮進(jìn)站信號(hào)機(jī)LXJ、ZXJ、YXJ、LUXJ、TXJ、1DJ、UUSJ的傳輸信息及出站信號(hào)機(jī)LXJ等的傳輸信息。

1.2.2 方向電路控制信息

為實(shí)現(xiàn)雙線雙方向運(yùn)行，一般設(shè)置四線制改方電路，電路通過(guò)四芯信號(hào)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(diǎn)

1）采用多芯信號(hào)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(huì)隨時(shí)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(duì)設(shè)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(shù)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(jì)算機(jī)和現(xiàn)代通信技術(shù)，以安全計(jì)算機(jī)為核心，通過(guò)繼電器與聯(lián)鎖及自動(dòng)閉塞系統(tǒng)接口，在兩站或多站點(diǎn)間利用光纜進(jìn)行信號(hào)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(shí)根據(jù)信號(hào)系統(tǒng)制式可實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)間運(yùn)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(guān)信息的繼電器接點(diǎn)狀態(tài)，通過(guò)光纜雙向、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)洁徴?，直接?qū)動(dòng)相應(yīng)的繼電器。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(shè)備與傳輸通道構(gòu)成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

由源站傳輸設(shè)備采集本地站間條件后，通過(guò)通信通道傳送給目的站，目的站傳輸設(shè)備根據(jù)接收到的站間信息輸出相應(yīng)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?qū)Ｓ?M數(shù)字通道。

（1）采用專用光纖通道時(shí)：

①光纖模式：?jiǎn)文９饫w；

②采用FC、SC或ST接口。

光纖衰減應(yīng)符合下表要求：

測(cè)試波長(zhǎng) 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(yīng)符合ITU-T G.703標(biāo)準(zhǔn)的E1通道；

②通信機(jī)械室至信號(hào)機(jī)械室應(yīng)采用BNC接頭、75Ω非平衡同軸電纜；

③當(dāng)通信機(jī)械室至信號(hào)機(jī)械室電纜路徑長(zhǎng)度超過(guò)50m，應(yīng)采用光纖通道和光接口設(shè)備連接。

2）傳輸設(shè)備

傳輸設(shè)備一般由以下部分構(gòu)成：

（1）主機(jī)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(qū)動(dòng)；

（3）通信接口單元：數(shù)據(jù)接收與發(fā)送。

2.3 系統(tǒng)特點(diǎn)

1）采用模塊化設(shè)計(jì)，輸入/輸出通過(guò)接線端子來(lái)實(shí)現(xiàn)，易于施工安裝，外型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；

2）系統(tǒng)擴(kuò)容能力強(qiáng)，便于將來(lái)信息擴(kuò)展；

3）系統(tǒng)的安全可靠性較高，系統(tǒng)不會(huì)由于人為操作錯(cuò)誤而出現(xiàn)的故障造成不安全因素，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)故障導(dǎo)向安全。

2.4 站間信息傳輸內(nèi)容

1）半自動(dòng)閉塞、自動(dòng)站間閉塞應(yīng)用時(shí)，傳輸設(shè)備采集和輸出車站閉塞電路ZDJ和FDJ繼電器接點(diǎn)條件；

2）站、場(chǎng)間聯(lián)系應(yīng)用時(shí)，傳輸設(shè)備采集和輸出站、場(chǎng)間聯(lián)系相關(guān)繼電器接點(diǎn)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(zhǎng)約97.863公里，涉及8個(gè)車站和7個(gè)區(qū)間。主要技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是：I級(jí)雙線；電力牽引；牽引重量：5 000t；到發(fā)線有效長(zhǎng)度1 050m；路段旅客列車設(shè)計(jì)行車速度：200km/h。

1）自動(dòng)閉塞設(shè)備采用ZPW-2000A制式；

2）雙線方向運(yùn)行，正方向采用四顯示自動(dòng)閉塞，反方向按自動(dòng)站間閉塞設(shè)計(jì)；

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(shí)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(zhǎng)26.635公里，下行線設(shè)置18架通過(guò)信號(hào)機(jī)，惠農(nóng)及燕子墩區(qū)間各管轄9個(gè)信號(hào)點(diǎn)。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(gè)閉塞分區(qū)/進(jìn)路狀態(tài)，L3碼需要鄰站5個(gè)閉塞分區(qū)/進(jìn)路狀態(tài)。本線設(shè)計(jì)時(shí)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(dòng)閉塞信息及站聯(lián)條件：GJF、DJF、XGJ、1GJ～6GJ；同時(shí)接收對(duì)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(guò)本站列控中心安全、可靠的通過(guò)站間敷設(shè)的線路兩側(cè)冗余的4芯光纜傳輸?shù)交蒉r(nóng)站列控中心，惠農(nóng)站設(shè)備通過(guò)處理輸出相應(yīng)繼電器條件或信息。

反之，上行區(qū)間惠農(nóng)站需要通過(guò)列控中心給燕子墩站傳以下自動(dòng)閉塞信息及站聯(lián)條件：GJF、DJF、XGJ、1GJ～6GJ；同時(shí)接收對(duì)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(guò)設(shè)于兩站的列控中心設(shè)備及通信光通道實(shí)現(xiàn)。

3.3 方向電路信息傳輸

傳統(tǒng)站聯(lián)方式信號(hào)電纜不僅傳輸站間安全信息，同時(shí)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(guò)對(duì)四線制改方電路進(jìn)行微機(jī)化處理，取消聯(lián)系電纜及自閉組合，每個(gè)接（發(fā)）車口僅設(shè)置兩個(gè)改方繼電器。該方案區(qū)間自動(dòng)閉塞方向邏輯控制由列控中心設(shè)備實(shí)現(xiàn)，列控中心需獲得整個(gè)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(dāng)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(gè)發(fā)車口設(shè)置一個(gè)，用于表示區(qū)間運(yùn)行方向，并在站間傳輸系統(tǒng)故障時(shí)保持區(qū)間方向不變。

每個(gè)發(fā)車口設(shè)置兩個(gè)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(gè)發(fā)車口的FJ由相應(yīng)的改方繼電器帶動(dòng)動(dòng)作。同時(shí)列控中心實(shí)時(shí)采集各口FJ的前后節(jié)點(diǎn)，對(duì)FJ的動(dòng)作情況進(jìn)行閉環(huán)檢查。

2）與區(qū)段方向繼電器的接口

每個(gè)軌道區(qū)段設(shè)置區(qū)段正向繼電器及區(qū)段反向繼電器各一個(gè)，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(yīng)發(fā)車口的FJ帶動(dòng)動(dòng)作。在改變方向時(shí)，為獲得區(qū)間每個(gè)軌道區(qū)段的發(fā)送、接收端是否成功轉(zhuǎn)換，列控中心需要采集每個(gè)進(jìn)站口所有區(qū)間軌道的QZJ及QFJ前接點(diǎn)信息（前接點(diǎn)可以串聯(lián)后采集）。

3）與軌道繼電器的接口

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)區(qū)間方向的控制，列控中心需要獲得整個(gè)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(guò)光纜把QGJ狀態(tài)信息復(fù)示到對(duì)方站，同時(shí)接收鄰站的的QGJ信息，從而獲得整個(gè)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(jiǎn)單、可行，代表了安全信息傳輸系統(tǒng)的發(fā)展方向。

4 結(jié)論

采用基于光通信技術(shù)的站間安全信息傳輸系統(tǒng)替代以信號(hào)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(dòng)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(hào)系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)電子化站間閉塞和站間聯(lián)系，推動(dòng)信號(hào)系統(tǒng)向高度自動(dòng)化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、集成化方向發(fā)展。

[1]西門子信號(hào)有限公司.AzS(M)350U型信息安全傳輸設(shè)備系統(tǒng)說(shuō)明，2007.

[2]北京國(guó)正信安系統(tǒng)控制技術(shù)有限公司.WBS-C閉塞傳輸設(shè)備簡(jiǎn)介，2008.

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

TP309

A

1674-6708（2011）39-0186-02