编组站机车综合安全控制系统设计

束维京

编组站机车综合安全控制系统设计

束维京*

机车综合安全控制系统对编组站的所有调车机车进行控制及实现作业中的安全防护,提高了编组站的控制水平和解体效率,又保证了整个作业过程的安全,实现推峰及调车信息车-地双向传输,是编组站综合自动化的重要组成部分。对该系统设计施工中的关键技术、现有资源的利用、系统配置及设计施工要求进行了分析。

编组站;综合自动化;无线机车控制;安全防护;系统设计

编组站机车综合安全控制系统是编组站综合自动化系统的重要组成部分,它对编组站的所有调车机车进行控制及实现作业中的安全防护,并实现了编组站的调车机车的集中管理。它将我国已大面积推广应用的驼峰无线机车遥控系统与无线调车机车信号和监控系统有机地结合起来,实现编组站内的调车及推峰作业遥控、自动控制及安全防护,对站场的全部调车机车进行统一指挥控制及实时跟踪,显著地提高作业效率,确保站场调车作业的安全,并为综合自动化的智能决策和自动执行提供可靠的机车及车列的作业数据。该系统同时还可应用于驼峰自动化编组站,充分利用现有设备,与驼峰自动化系统及车站信息系统联网控制,以较低的投资显著地提高了驼峰自动化编组站的效率。

1 编组站机车综合安全控制系统

该系统是由地面设备及机车设备组成。地面设备有地面主机、接口设备、点式应答器、电务维修终端及车务终端;机车设备由车载控制计算机、接口设备、司机显示器、点式查询器主机及查询天线、LKJ2000监控装置及平调灯显设备等构成。驼峰楼、峰尾楼各设一套地面设备,地面设备通过光缆与编组站综合自动化系统联网通信,接受编组站综合自动化系统的控制指令并向其发送相关调车作业数据;通过无线信道可同时对到达场、调车场、峰尾作业、出发场、交换场的多台调车机车的调车作业进行安全防护及遥控,并对到达场的推峰机车进行遥控及自动控制。

1.1 系统作业范围与控制方式

1.采用无线数传控制方式,可同时对编组站的全部机车或作业车列实施控制。

2.对推峰机车实行变速推送控制,控制范围为机车进入推峰股道与列车连挂完毕、办理了推峰进路且司机授权后开始,直到驼峰解体作业结束。

3.对各个车场调车机车进行调车作业的安全防护及调车长遥控机车进行调车作业。

4.可应用于电气化区段与非电气化区段的编组站。

1.2 平面调车监控

当车站进行调车作业时,在车站办理好调车进路或编组站综合自动化系统进行调车进路预排后,在机车司机显示屏上显示出相关的调车进路及防护信号。调车机车可实现调车长对调车作业的遥控,同时系统对调车作业全过程实现安全防护,并将作业过程显示在站调及值班员的屏幕上。

1.3 推峰遥控

在驼峰推峰作业过程中,系统实现对驼峰推峰机车作业的全程遥控或自控,与驼峰自动化系统形成闭环控制。推峰机车可由驼峰值班员遥控推峰,也可由计算机系统根据驼峰解体作业的状态给出推峰速度命令,实现推峰作业的自动控制。同时,编组站综合自动化系统可根据驼峰自动化作业过程,实现驼峰推峰作业与调车作业的无缝连接,进一步提高驼峰的作业效率。

1.4 车-地数据传输

采用无线传输信道,可选用专用数传电台或GSM-R数字无线通信网。采用GSM-R数字无线通信网方式时,利用每台机车的专用控制通道,实现车-地信息传输,对车站中的每一台机车进行控制;采用无线数传电台进行车-地信息交换时,通过设在驼峰楼及峰尾楼的数传电台与全站的调车机车进行控制信息交换,实现对全站的调车机车控制。

2 系统工程设计

2.1 设备配置

2.1.1 地面设备

地面设备包括地面主机柜、电务终端、车务终端、天线和应答器。主机柜为双机热备;地面电台的天线安装在机房边天线铁塔上;设置专用通信接口装置,完成本系统与其他子系统之间的信息交换;地面应答器根据站场作业要求在站场相应的位置设置;在维护中心设有全站的电务维修终端。

2.1.2 车载设备

车载设备包括控制主机箱、查询器主机、车载天线、车载彩色显示器、空气制动控制接口箱。其中控制主机箱及查询器主机安装于电器间;空气制动控制接口箱安装于机械间。

2.1.3 软件工程设计

遵循软件工程自顶而下的层次化和结构化的设计原则,以保证系统可靠性的要求。符合标准化的设计要求,不会随站场形状和联锁条件的改变而造成数据结构和程序模块的变化。采用积木式结构,增减相应的模块,即可满足不同站场要求,而不必改变程序模块的组织结构。与安全联锁有关的采集、通信及联锁关系均采用多数判定的原则。

2.1.4 现场工程设计

1.地面安装工程。地面控制机柜安放在信号楼的控制系统机房内,使用电源屏交流220V稳压信号电源,设有安全防护地线和天线防雷地线;通过与计算机联锁系统或TDCS/CTC系统进行通信取得控制条件,如果与计算机联锁系统或TDCS/ CTC系统的通信接口不在同一个楼内,应设防雷装置;电台天线安装在地面机柜所在的信号楼旁的天线铁塔上,地面机柜通过天线电缆与铁塔上的天线连接,天线铁塔需设避雷针连接防雷地;车务终端根据车站作业要求设置,如果与地面控制机柜不在一个楼内,须通过电缆连接,并设置防雷装置;点式应答器设备的地面识别点,根据站场作业要求在站场相应的位置设置。

2.机车设备安装工程。机车设备主机及查询器主机安装在机车的电器间,天线安装在机车顶部,使用机车110V直流电源;车载主机箱与列车运行监控记录装置、彩色显示器、查询器主机及天线等之间均由电缆相接;查询器天线安装于吊装架后,悬吊于机车后部的轨道感应器横梁上,悬吊位置取机车纵轴线中心。

3.无线电台的频点。无线电台的频点需要向当地无委会申请批准;通信频点建议从铁路频段450 MHz～470 MHz中选用。

2.2 与其他子系统的接口配置

2.2.1 与计算机联锁系统的接口

它是与计算机联锁系统的通信平台,须是安全通信接口。由计算机联锁系统提供其控制区域的信号显示、轨道电路状态、道岔位置及开通进路等码位表条件,通信格式按照计算机联锁系统的通信格式,场间联系室外电缆采用光缆。

2.2.2 与TDCS系统的接口

地面设备向TDCS系统提供其所需的相关机车车辆信息、推峰及调车作业信息,接收TDCS的调车作业单、自动预排进路等相关控制命令。场间联系室外电缆采用光缆通信方式。

2.2.3 与LKJ2000机车监控记录装置的接口

车载主机将接收的地面信号显示信息、进路条件、车列占用及出清进路的状态、点式应答器信息、有关限速条件等,传送给列车运行监控记录装置,作为系统安全防护时控制机车工作的数据及系统工作记录。列车运行监控记录装置将车列在股道及存车线中的停车距离、机车实际走行速度、设备制动控制时的控制模式、制动减压量、司机的有关操作等信息发送至地面设备,提供给编组站综合自动化系统及驼峰自动化系统,实现闭环控制。

2.3 需考虑的问题

1.在设计选型时,应选用通过铁道部技术鉴定并取得铁道部铁路运输安全产品认定的成熟产品实现调车机车无线综合安全控制系统。

2.机车综合安全控制系统由二部分组成,即驼峰机车推峰作业遥控及站场调车作业的控制与安全防护。目前这二个系统均是采用无线传输的工作方式,但其软硬件及与相关系统接口有所区别,如采用二个系统的简单叠加,将造成系统的配置不合理及资源的浪费,因此在应用中,应通过对系统的软硬件升级整合,选用统一的、兼容的硬件设备,实现一体化设计,这样才能保证工程设计合理及减少投资。

3.目前,在大部分未实现编组站综合自动化的大中型驼峰自动化编组站均已安装有驼峰推峰机车无线遥控系统,因此在这些编组站设计编组站机车安全控制系统时,应有效地利用已有的驼峰推峰机车无线遥控系统设备,实现调车机车无线安全控制,这将显著地减少工程投资,合理地利用设备资源,并为今后实现编组站综合自动化奠定基础。

4.无线频点选用要求。由于该系统为信号安全控制系统,信息传送通道须按专用安全信息通道设计,无线通道的误码率或者抗干扰能力均差于有线通道,因此,作为信号安全系统的信息传输通道,无论是通道的可靠性、抗干扰性及安全性均需采取严格的控制措施,保证系统满足信号安全的技术指标,同时有效合理地使用无线频点。为此,系统应考虑如下措施。

1)为保证系统安全,采用铁路专用频段。根据我国对无线网及无线频点使用的规定,划分为公用网及专用网、公用频点及专用频点。公用网或公用频点是对公众开放的,使用无需批准,无法控制无线干扰及其可靠性能。专用网或专用频点是国家为特定的、高可靠性、安全性使用部门划分设定的无线频段,必须经过相关部门的批准,在一个地区专频专用。因此,作为信号安全系统,应当使用专用无线网或专用无线频点作为控制信息的通道。系统采用的无线传输频点或频段应严格按照《无线调车机车信号和监控系统技术条件(暂行)》的通知(运基信号[2004]73号)的“8.3无线通信设备技术要求”设计,确保系统无线传输的安全性和可靠性。

2)选用专用的数传电台或GSM-R数字无线通信网通信方式。采用数传电台工作方式时,无线电台的频点需要向当地无委会申请批准。通信频点建议从铁路频段450MHz～470MHz中选用。系统选用高可靠性、高传输速率的专用数传电台,其传输误码率应达到完全满足控制信息传送的技术要求。在采用专用数传电台方式时,为了能最有效地利用无线频点,系统在一个地面设备控制区,采用一个无线频点对多台机车进行控制。采用GSM-R数字无线通信网方式时,应满足铁道部制定的技术协议的要求,通过分配的专用数传通道进行控制信息的安全传输。利用每台机车的专用控制通道,实现车-地信息传输,对车站中的每一台机车进行控制。

3 结束语

编组站机车综合安全控制系统实现了编组站全站机车的统一管理及控制,为编组站综合自动化系统提供了完善的调车机车及车列调车作业数据,实现了全站机车的实时跟踪,使编组站综合自动化系统实时掌握机车及作业车列的状态,完善了编组站综合自动化系统的调车进路预排及自动选路功能,显著提高了编组站的控制水平和解体效率,保证了整个作业过程的安全,实现了作业信息车-地双向传输及共享,为我国新一代编组站综合自动化系统的实现提供了良好基础。

编组站机车综合安全控制系统在我国编组站具有广阔的应用前景,不仅可应用于编组站综合自动化系统,也可以在目前的大中型驼峰编组站,与现有编组站的驼峰自动化系统及车站信息管理系统联网,配套推广运用,将能以较少的投资取得显著的作业效率及作业安全保证。

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

*铁道部鉴定中心 高级工程师,100844 北京

2011-01-21

(责任编辑:诸红)