莫志藝
(云桂鐵路廣西有限責任公司 工程管理部,廣西 南寧 530005)
按中國國家鐵路集團有限公司(簡稱國鐵集團)規(guī)劃,在全路范圍內,把450 MHz無線列車調度系統逐步改造為GSM-R通信系統[1-2]。但鐵路沿線危巖落石監(jiān)測系統使用的仍是基于450 MHz通信傳輸的列車防護報警設備(LBJ),改造后報警信息無法通過800 MHz通信傳輸通道傳輸,導致運行中列車無法接收到報警信息,直接影響行車安全。在現有條件下,解決這一問題有2種方案:
方案1:通過GSM-R網絡[3-7]發(fā)送299緊急呼叫。此方案的缺點是:基于299緊急呼叫的危巖落石報警系統會對GSM-R通信系統運用功能造成影響。如危巖落石報警啟用后,會無條件將所處區(qū)段的列車調度員、車站值班員、FAS用戶、報警信息發(fā)起基站及上下行方向鄰近2個基站范圍內的移動用戶(含GSM-R手持終端,機車、動車組綜合無線通信設備(CIR))的現有通信功能強制中斷,強制加入緊急呼叫。如果在樞紐地區(qū),高、普共(并)線區(qū)段發(fā)生報警時,會對樞紐地區(qū)、共(并)線區(qū)段高、普速線路GSM-R系統的FAS調度用戶、移動用戶造成影響。
方案2:通過公網傳輸的危巖落石報警系統[8-13]。此方案缺點是使用公網系統,安全性和可靠性無法保證,出現險情時無法第一時間通知司機前方線路有障礙信息。
為了克服這2種方案的缺點,設計了基于800 MHz通信的列車報警裝置,不僅不需要增加額外車載設備,而且具備一鍵報警功能。當出現緊急情況或危巖落下時,列車報警裝置可一鍵觸發(fā),向機車CIR發(fā)送報警信息,機車收到報警信息后,通過CIR設備終端顯示報警地點的公里標、線路名稱、報警類型和語音提示,同時把前方有危險的信息第一時間通知司機。
列車報警裝置由主機、天饋線系統、外置報警按鍵、揚聲器、外置交流電源等構成,系統組成見圖1。主機由控制單元、信道機、指示燈單元、語音單元、存儲單元、通信單元、直流電源單元、外部信號接口單元等構成,主機結構見圖2。
圖1 列車報警裝置系統組成
圖2 列車報警裝置主機結構
基于800 MHz通信的危巖落石監(jiān)測設備的列車報警裝置采用的關鍵技術主要是:
(1)無線數傳技術和軌道電路技術。利用800 MHz列車安全預警平臺,采用無線數傳技術,避開列調通信頻段。
(2)中繼系統在弱場強區(qū)的利用。為解決山區(qū)鐵路隧道繁多,無線傳輸信號受阻,采用中繼系統,將對鐵路進行場強檢測,場強覆蓋不小于3 km。
按照QCR 651.1—2018《機車綜合無線通信設備》的第1部分的技術條件要求,列車報警裝置實現地面向機車發(fā)送報警和解除報警數據的功能。列車報警裝置主要解決了線路障礙報警、道口事故報警問題,還可直接替代線路上已安裝的450 MHz報警單元的功能。列車報警裝置主要分為8大功能:發(fā)送和解除800 MHz道口報警或施工防護報警、發(fā)出聲光提示功能,參數設置功能,記錄存儲及查詢導出功能,指示燈顯示功能,日常維護功能,自檢功能,狀態(tài)、參數查詢功能,數據管理器功能。
當列車報警裝置安裝到道口房時,道口現場發(fā)現故障,觸發(fā)報警,報警指示燈點亮,揚聲器播報語音提示。當列車報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的“施工防護報警”信息,在出現危險信號時,根據不同的技術條件,報警系統觸發(fā)報警,報警指示燈點亮,揚聲器播報語音提示。機車CIR設備收到報警信息后,在終端按照QCR 651.1—2018的第1部分的技術條件要求,顯示報警地點的公里標、線路名稱及報警類型,并發(fā)出相應的語音提示:“注意運行!”,收到道口報警解除信息時,CIR設備發(fā)出2次語音提示,內容是:“注意!道口報警解除”。當收到的是施工防護報警信息時,CIR設備每隔5 s發(fā)出1次語音提示,內容是:“注意!收到施工防護報警信息,注意運行!”。收到施工防護報警解除信息時CIR設備發(fā)出2次語音提示,內容是:“注意!施工防護報警解除,注意運行!”。
列車報警裝置包括3種模式:信號接口、數據命令和外置報警按鍵。用信號接口控發(fā)、解除報警模式中,列車報警裝置信號接口,對外部繼電器提供+12 V電平,在繼電器觸點信號輸入口,如果外部的繼電器觸點閉合時,觸發(fā)報警;斷開時,解除報警。在電平信號輸入口,裝置內部要進行光電隔離,當外部輸入高電平時,光耦導通,觸發(fā)報警;當輸入低電平時,光耦不導通,解除報警。用數據命令控發(fā)、解除報警模式中,采用標準RS232數據接口,讓數據通過RS232接口,向設備傳送報警或解除指令,設備收到指令后,觸發(fā)或解除報警。在外置報警按鍵控發(fā)、解除報警模式中,采用外置報警按鍵(自鎖),按下報警按鍵,觸發(fā)報警,抬起按鍵,解除報警。
列車報警裝置參數設置功能包括5個子功能:
(1)報警公里標參數設置。通過數據接口設置報警公里標參數,正公里標5位,負公里標4位。
(2)線路名稱參數設置。通過數據接口設置線路名稱,名稱為BCD中文內碼,可設置最多4個中文字代表的內碼。
(3)時間參數設置。通過數據接口設置設備時間,格式為:年、月、日、時、分。
(4)工作模式參數設置。通過數據接口設置工作模式,工作模式分為2種,一種是線路模式,另一種是道口模式。
(5)外部數據控制檢測開關參數設置。通過數據接口設置外部數據控制檢測狀態(tài)開關,一種是“開”,另一種是“關”。
列車報警裝置記錄存儲及查詢導出功能包括7個子功能:
(1)記錄信息及查詢。具有信息記錄和存儲功能,超出存儲能力時循環(huán)覆蓋,其項目包括:報警開始信息、報警結束信息、設置公里標信息、設置線路名稱信息、設置工作模式信息、設置外部數據控制檢測開關信息。所有記錄信息能通過數據接口命令查詢導出。
(2)報警開始信息記錄。在觸發(fā)報警時,開始記錄報警信息,其信息包括:信息名稱、報警公里標、報警線路代碼、報警觸發(fā)時間。
(3)報警結束信息記錄。在解除報警時,記錄報警結束信息,其信息包括:信息名稱、報警公里標、報警線路代碼、報警解除時間。
(4)設置公里標信息記錄。當設置公里標完成時,設置公里標信息,其信息包括:信息名稱、設置的公里標、設置時間。
(5)設置線路代碼信息記錄。當設置線路代碼完成時,記錄設置線路代碼信息,其信息包括:信息名稱、設置的線路代碼、設置時間。
(6)設置工作模式信息記錄。當設置工作模式完成時,記錄設置工作模式信息,其信息包括:信息名稱、設置的工作模式、設置時間。
(7)設置外部數據控制檢測開關信息記錄。當設置外部數據控制檢測開關完成時,記錄其信息,其信息包括:信息名稱、設置的外部數據控制檢測開關狀態(tài)、設置時間。
列車報警裝置指示燈定義如下:
(1)電源指示燈(綠色):通電時指示燈常亮;
(2)設備故障指示燈(黃色):信道機模塊控制單元之間通訊異常,或列車報警設備同外部控制設備通信異常時,指示燈常亮,非上述情況下指示燈熄滅;
(3)報警指示燈(紅色):設備啟動報警后指示燈常亮。
列車報警裝置日常維護功能主要用于設備的日常檢修,包括場強測試和報警測試2個子功能。場強測試子功能,通過數據接口,控制開始或停止發(fā)送場強測試信號,場強測試信號使用專用測試頻點865.287 5 MHz,控發(fā)未加調制的載波,以控發(fā)25 s、停5 s為周期循環(huán)發(fā)送,保證設備場強覆蓋不小于3 km。報警測試子功能,通過數據接口,控制開始或停止發(fā)送報警測試信號,報警功能測試信號使用專用測試頻點865.287 5 MHz,每隔5~10 s隨機發(fā)送6幀報警測試信息。
列車報警裝置自檢功能包括自檢和互檢2個子功能。自檢子功能主要是指信道機同主控單元定期進行信息交互,交互成功則自檢成功,交互失敗則故障,故障指示燈點亮。互檢子功能是指當設備外部數據檢測開關參數設置為“開”時,設備通過數據接口向外發(fā)送握手檢測指令,在一定時間內無數據回應時,認為互檢失敗,故障指示燈點亮。
列車報警裝置狀態(tài)、參數查詢功能具有狀態(tài)查詢和參數查詢2個子功能,通過數據接口,使用指令查詢當前報警或非報警狀態(tài)及所有參數配置,來控制檢測開關配置,包括:設置報警公里標、線路名稱信息、工作模式、外部數據。
災情發(fā)生后,云南電網公司董事長薛武指示:“請高度重視,預判可能對電網以及沿江流域電力設施影響,采取相應防范措施?!笨偨浝韯㈧o萍緊急召開會議,對應急處置進行安排部署。公司應急辦于10月12日19:30時 決定將自然災害(強降水、地質災害)藍色預警調整為黃色預警。預警范圍:昆明、楚雄、昭通、迪慶、麗江、西雙版納供電局。
列車報警裝置數據管理器功能,是通過手持式數據管理器,對列車報警裝置進行參數設置及記錄數據的查詢、轉儲、導出。
在中國鐵路南寧局集團有限公司(簡稱南寧局集團公司)黎湛線K6+017道口進行列車報警裝置現場測試。測試條件是試驗設備配置試驗數據和試驗機車安裝CIR/LBJ設備。列車報警裝置測試主要分為測試試驗、正式試驗2個階段。
由南寧局集團公司科研所組織試驗,黎湛線K6+017處進行設備安裝,設備通過測試頻點發(fā)送報警信息進行線路障礙報警試驗。
試驗過程是在地面靜態(tài)條件下,分別進行設備工作模式及相關參數設置、報警測試及數據采集分析功能測試,分為3個子過程:參數設置、報警測試、數據采集分析。
(1)參數設置。在使用前,應通過數據管理器對設備參數進行設置,包括:設備工作模式、設備公里標、線路名稱、時間。
(2)報警測試。參數設置完成后進行報警測試,用測試頻點865.287 5 MHz來進行報警測試。測試開始后報警紅色指示燈點亮,揚聲器播報語音“道口障礙報警”;按“結束”鍵測試結束,報警紅色指示燈熄滅,揚聲器播報語音“道口障礙報警排除”。
(3)數據采集分析。提取列車報警裝置數據記錄并進行分析,上述(1)(2)試驗過程記錄應完整、正確。
試驗結果按“列車報警裝置靜態(tài)功能試驗記錄”進行記錄(見表1),如果出現測試不合格,則測試通不過。
表1 列車報警裝置靜態(tài)功能試驗記錄
正式試驗由南寧局集團公司科研所牽頭,由工務處、電務處及科研所組織和安排試驗人員,做好試驗準備工作,測試當日電務處提供1臺GSM-R手持臺與試驗機車進行聯絡。正式試驗分為試驗設備安裝、試驗過程、試驗結果記錄3個子過程。
(1)試驗設備安裝。由南寧鐵路局指定3臺試驗機車,用頻點866.237 5 MHz對800 MHz列車報警設備進行報警測試,試驗機車確保CIR/LBJ設備運用正常。
(2)試驗過程,分為3步:
第1步,南寧局集團公司電務處根據試驗車次、機車運行時間交路安排,指定專人對運行車次本務機車進行添乘。登乘人員使用GSM-R手持臺通知K6+017道口試驗指揮人員觸發(fā)道口報警信號。
第2步,K6+017標處報警信號觸發(fā)后循環(huán)發(fā)送報警信息。添乘人員密切關注CIR/LBJ設備運用狀況,做好接收到線路障礙報警信號接收時間、地點、報警語音播報內容、文字顯示信息的記錄工作。
第3步,試驗列車經過黎湛線K6+017時,地面試驗指揮人員觸發(fā)解除報警信號,電務添乘人員做好接收到解除報警信號接收時間、地點、報警語音播報內容、文字顯示信息的記錄工作。
(3)試驗結果記錄,最終結果按“列車報警設備動態(tài)試驗記錄”進行記錄,測試項目和填寫要求與表1一致,測試結果為“合格”。
經過南寧局集團公司科研所的測試試驗和正式試驗測試后,列車報警裝置滿足相關技術標準規(guī)定的功能性能要求,場強覆蓋公里、設備工作功率能夠滿足穩(wěn)定性、可靠性和使用效果的要求,還滿足了鐵路運輸業(yè)務的實際要求。
列車報警裝置安裝在危巖落石報警系統所在位置時,可替代原危巖落石報警系統的報警功能。裝置在現場測試中運行穩(wěn)定可靠、操作簡單、維護簡易,還可安裝在平交道口。目前,列車報警裝置已在南寧局集團公司湘桂線、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警信息,及時攔停接近列車,為鐵路運輸安全發(fā)揮了保障作用。