胶济线站间信息安全传输系统的应用分析

李卫锋 黄仁清

（中铁二院工程集团有限责任公司，成都 610031）

2006年在胶济铁路线高密至即墨段提速250 km/h改造工程中，利用光纤通道，西门子AzS（M）350U型站间信息安全传输系统首次进行了站间透明信息6GJ、7GJ（机车信号L4、L5码）的传输。2008年，胶济客运专线（简称“胶济线”）工程从济南东（含）至即墨（不含）段各站均采用该系统成功进行了站间透明信息传输（方向电路信息除外），并积累了一定的工程经验，对以后类似工程的设计有较好借鉴和参考作用。

1 传统站间联系电路方式

1.1 传输通道

以电气化区段ZPW-2000（UM）系列轨道电路组成的四显示自动闭塞区段为例，其传输通道一般采用国产SPTYWL23型综合扭绞数字信号电缆，控制距离一般按10 km设计。为节省电缆，联系电路采用JWXC-1000型和JPXC-1000型继电器。为防止电路接点转换过程中信号闪灯，JWXC-1000型继电器需要设计JWXC-H340型复示继电器。

1.2 传输信息

（1）站间透明信息

分界点运行方向前方分区向后方分区传输信号机灯丝DJ、轨道继电器1GJ～6GJ（最高码序为L5，以下同）、小轨道继电器XGJ（纳入闭塞控制时）信息；分界点运行方向后方分区向前方分区传输GJ、XGJ（纳入闭塞控制时）信息。站间距离较短时，还应考虑进站信号机LXJ、ZXJ、YXJ、LUXJ、TXJ、1DJ、UUSJ的传输信息及出站信号机LXJ等的传输信息。

（2）方向电路控制信息

主要含监督区间轨道空闲条件信息JQ、JQH和方向电路控制信息FQ、FQH。

1.3 传统站间联系电路的缺点

（1）采用多芯信号电缆传输，工程投资大。

（2）电缆故障不易查找排除。

（3）信息交换容量有限，不利于提速改造。

（4）受站间闭塞电路中电阻电容老化、闭塞电源性能下降的影响，闭塞电路会随时间推移而出现工作不稳定现象。

（5）电缆传输通道对设备防雷、电磁兼容要求高，传输距离和抗干扰能力比光缆通道差。

2 西门子AzS(M)350U型站间信息安全传输系统

西门子AzS（M）350U型站间信息安全传输系统采用基于SIMIS计算机系统的符合故障-安全的二取二结构，具有1个用于连接任何联锁系统的通用接口，该接口采用继电器接点输出，光耦输入。站间信息的传输主要利用光缆进行信息交换，完成站间信息采集、输出以及站间联系信息传输功能。

2.1 系统组成

该系统仅作为信息通道方案时，由4部分组成：信息安全传输设备、调制解调器、通道转换设备及不间断电源，这4部分全部放置于1个23U的机柜内，系统组成如图1所示。需注意：当用户只能提供一个站间通道时，不需要通道转换设备和备用调制解调器。

站间信息的传输是适时、双向的。信息传输设备采集本站站间透明信息的接点条件，经编码后通过站间通道传送到邻站的信息传输设备，解码后驱动邻站的相应继电器，输入与输出一一对应。1个站的信息传输设备在传输信息量允许的情况下，可向2个咽喉传送数据。

2.2 主要技术性能

（1）信息数量：站间最大可双向传送24路信息。

（2）传输速率：9 600 bit/s或1 200 bit/s。

（3）传输可靠性：汉明距离= 964 bit安全码。

（4）输入：光电耦合。

（5）输出：继电器接点或驱动复示继电器。

（6）通道：主、备用通道自动切换；主、备用通道均中断或受到干扰时，设备将所有的输出置于安全状态。如果设备重新完成连接，则又自动返回信息传送的实际状态。

2.3 胶济线站间信息传输概况

胶济线只进行了站间透明信息（自动闭塞站间联系条件）的传输，典型的站间信息传输内容及传输结构如图2所示。需注意：图2为昌乐至潍坊间上行方向传输内容，下行方向传输原理同上。传输通道采用光缆，控制距离不小于40 km，输入为继电器接点闭合信息，输出继电器采用JWXC-1700型。

由图2可以看出，每个进站口方向需要输入9路信息、输出2路信息，每个咽喉需要输入11路信息、输出11路信息，共计22路信息。胶济线站间信息安全传输系统采用双通道热备自动转换装置保证传输通道的可靠性。为降低传输设备故障对行车运输的影响范围，胶济线对应车站每个咽喉采用1套西门子站间信息安全传输系统，因此，每个车站（含中继站）需要2套站间信息安全传输系统。

2.4 经济效益分析

胶济线工程从济南东（含）至即墨（不含）段线路全长304 km，含10个车站、8个中继站，共设置站间信息安全传输系统34套，合计578万元。全段铺设SPTYWL23型12芯电缆约792万元，全段铺设GYTA53型4芯单模光缆约165万元。采用站间信息安全传输系统和电缆传输方向电路的方式共需投资约1 535万元。

若采用传统站间联系电路，全段需铺设SPTYWL23型42芯电缆约1 782万元；全段站间透明信息站间联系电缆需要防雷保安器约816只，计36.7万元；分线柜防雷底座约20层，计11万元；防雷分线柜约9个，计31.5万元。采用传统站间联系电路，共需要投资约1 861.2万元。

综上所述 ，胶济线从济南东（含）至即墨（不含）段采用站间信息安全传输系统比采用传统站间联系电路节省投资约1 861.2-1 535=326.2万元，平均每公里节省投资约1.07万元，经济效益显著。

3 站间信息安全传输系统的功能扩展方案

胶济线西门子AzS（M）350 U型站间信息安全传输系统只进行站间透明信息的传输，结合目前站间信息安全传输系统的技术发展和达成线的实验情况，采用安全信息传输系统设备实现站间闭塞和方向电路控制，其功能扩展方案主要有以下2个。

3.1 传统继电电路的控制方案

根据信息传输设备的特点，该设备只能一一对应传输“0”（断开）、“1”（闭合）信号，因此，需将四线制方向电路进行改进，将本站方向电路的状态传输到邻站，并根据邻站传来方向电路的状态（改方操作）实现运行方向的改变。信息传输系统仅完成信息传输，而由改进型方向电路实现改方／辅助改方逻辑功能。

信息传输设备启动时，设备随机选择1个车站为发车站。若未进行改方操作，则该站一直为发车站，改方操作后，该站一直为接车站，直到再次改方操作。

电路的改进措施可以取消方向电源和监督区间电源，用KZ/KF代替，取消二线/四线上的调节电阻等。

为满足故障-安全原则，不能出现“双发”的要求，以方向继电器闭合表示“发车方向”，方向继电器释放表示“接车方向”，因此，设备的故障只会导致“双接”，不会出现“双发”。

由于继电式方向电路采用的是成熟电路，只是根据原理将其进行拆分后以数据的形式进行传输，安全性不变。电路结构与原方向电路形式基本相同，利用传输系统实现通过光缆进行传输；同时，系统内部对所传输方向信息进行逻辑判断，结合现有方向电路实现改方或辅助改方操作。本方案简单易行，保持了原方向电路的控制台及联锁接口，但仍需保留原方向电路的大部分继电器。

3.2 微机化方向电路控制方案

区间自动闭塞方向逻辑控制由站间传输系统实现时，站间传输系统需获得整个区间轨道电路占用/出清状态，并能控制方向电路的切换，轨道电路编码需获得当前区间的方向。该方案的主要接口电路如下。

（1）与方向继电器（FJ）的接口

方向继电器采用JYXC-660型极性保持继电器，在每个发车口设置1个，用于表示区间运行方向，并在站间传输系统故障时保持区间方向不变。

每个发车口设置2个改方继电器（ZGFJ、FGFJ），采用JWXC-1700型继电器，由站间信息安全传输系统控制。每个发车口的FJ由相应的改方继电器带动动作。同时站间传输系统实时采集各车口FJ的前后节点，对FJ的动作情况进行闭环检查。

（2）与区段方向继电器（QZJ、QFJ）的接口

每个轨道区段设置区段正向继电器（QZJ）和区段反向继电器（QFJ）各1个，采用JWXC-1700型继电器，用于本轨道区段的发送、接收电缆切换及编码方向的控制。区段方向继电器由相应发车口的FJ带动动作。

在改变方向时，为获得区间每个轨道区段的发送、接收端是否成功转换，站间信息安全传输系统需要采集每个进站口所有区间轨道的QZJ及QFJ前接点信息（前接点可以串联后采集）。

（3）与轨道继电器（QGJ）的接口

为了实现对区间方向的控制，站间信息传输系统需要获得整个区间轨道电路占用/出清状态。站间信息传输系统采集本站管辖范围内的QGJ继电器条件，通过光缆把QGJ状态信息复示到对方站，同时接收邻站的QGJ信息，从而获得整个区间轨道电路占用/出清状态。

该方案用数字方向逻辑取代原方向电路的继电器逻辑，减少继电器使用量，使得系统简单、可行，代表了安全信息传输系统的发展方向。

4 现有安全信息传输设备的发展概况

目前，国内现有和正在研制的站间信息安全传输专用设备的厂家及其产品技术指标如表1所示。

表1 站间信息安全传输设备对照表

通过比较可以发现，站间信息安全传输专用设备在向高可靠性和大容量（输入输出开关量）的方向发展。另外，站间信息安全传输系统具有较大优势的性价比，以胶济线济南东（含）至即墨（不含）段为例，本段方向电路电缆投资约792万元（平均每公里2.6万元），若本段站间信息全部由光缆实现，平均每公里可节省投资约3.67万元。

5 结论

通过分析，针对列车最高运行速度160 km/h及以下、无列控中心设备的新建或改建铁路工程，或既有线提速200 km/h或250 km/h而列控中心维持既有功能的铁路工程，推荐采用光缆通道的站间信息安全传输系统替代电缆通道的传统站间联系电路，完成站间自动闭塞方向电路控制和站间安全信息传输功能。既可降低工程投资，又可提高信号系统的可靠性和稳定性，从而实现电子化站间闭塞和站间联系，推动信号系统向高度自动化、数字化、网络化和集成化方向发展。

[1] 西门子信号有限公司.AzS（M）350 U型信息安全传输设备系统说明.西安：西门子信号有限公司，2007.

[2] 北京国正信安系统控制技术有限公司.WBS-C闭塞传输设备简介.北京：北京国正信安系统控制技术有限公司，2008.