站间安全信息传输实现方式浅析

2011-09-23王学军

科技传播 2011年6期

关键词：自动闭塞站间列控

王学军

中铁二十一局集团电务电化工程有限公司，甘肃兰州 730000

站间安全信息传输实现方式浅析

王学军

中铁二十一局集团电务电化工程有限公司，甘肃兰州 730000

本文结合在建包兰线惠银段增建二线工程站间安全信息传输实施方案，通过对基于光通信技术的站间信息安全传输系统和传统站联电路方式比较，阐述了安全信息传输系统的系统组成及功能，并结合工程实际从技术、经济、安全、应用等方面进行分析研究和探讨，对今后类似的工程具有指导价值。

站间信息；光通信技术；安全传输

0 引言

随着铁路跨越式的发展，铁路信号新技术不断涌现，在包兰线惠农至银川段增建二线并提速至200km/h改造工程信号方案中，利用通信专业提供的光纤通道及信号列控中心设备实现站间透明信息及方向电路信息的传输。基于光通信技术具有安全信息传输设备，取代传统以信号电缆及继电器联锁方式实现两站间的自动闭塞站联信息和方向电路信息的传输，是信号技术发展的又一项创新，既能提高系统可靠性、又降低投资成本，必将在越来越多的铁路信号工程中应用。

1 传统站间联系电路方式

1.1 传输通道

ZPW-2000(UM)系列复线四显示自动闭塞区段，其站联及方向电路传输通道一般采用国产SPTYWL23 型综合扭绞数字信号电缆。为节省电缆，站间联系电路采用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

1.2.1 站间透明信息

站间透明信息以区间分界点为边界，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～7GJ、小轨道继电器XGJ信息；分界点运行方向后方分区向前方分区传输轨道继电器GJ、小轨道继电器XGJ信息。当站间距离较近时，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。

1.2.2 方向电路控制信息

为实现双线双方向运行，一般设置四线制改方电路，电路通过四芯信号电缆传输方向电路控制信息，主要含监督区间轨道空闲条件信息JQ、JQH及方向电路控制信息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）电缆故障不容易查找排除；

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，闭塞电路会随时间的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差。

2 基于光通信技术的站间安全信息传输方式

2.1 系统功能概述

站间安全传输系统采用计算机和现代通信技术，以安全计算机为核心，通过继电器与联锁及自动闭塞系统接口，在两站或多站点间利用光缆进行信号信息交换，完成区间信息采集、传输及站间联系信息传输功能，同时根据信号系统制式可实现对区间运行方向改变的控制功能。

系统采集本站轨道电路及其他相关信息的继电器接点状态，通过光缆双向、点对点传输到邻站，直接驱动相应的继电器。两车站站间联系条件互传，为站间联系电路提供所需信息，并满足故障-安全原则。

2.2 系统组成

系统主要由传输设备与传输通道构成，系统结构示意如图1所示。

图1 系统结构示意图

由源站传输设备采集本地站间条件后，通过通信通道传送给目的站，目的站传输设备根据接收到的站间信息输出相应条件。

1）传输通道

站间传输通道采用冗余的专用光纤通道或专用2M数字通道。

（1）采用专用光纤通道时：

①光纤模式：单模光纤；

②采用FC、SC或ST接口。

光纤衰减应符合下表要求：

测试波长 nm 1310 1550衰减系数 dB/km≤0.35≤0.22

（2）采用由通信传输系统（SDHMSTP）提供的专用2M通道：

①应符合ITU-T G.703标准的E1通道；

②通信机械室至信号机械室应采用BNC接头、75Ω非平衡同轴电缆；

③当通信机械室至信号机械室电缆路径长度超过50m，应采用光纤通道和光接口设备连接。

2）传输设备

传输设备一般由以下部分构成：

（1）主机单元：逻辑处理和系统控制；

（2）输入输出（I/O）接口单元：条件采集和驱动；

（3）通信接口单元：数据接收与发送。

2.3 系统特点

1）采用模块化设计，输入/输出通过接线端子来实现，易于施工安装，外型结构简单；

2）系统扩容能力强，便于将来信息扩展；

3）系统的安全可靠性较高，系统不会由于人为操作错误而出现的故障造成不安全因素，实现系统故障导向安全。

2.4 站间信息传输内容

1）半自动闭塞、自动站间闭塞应用时，传输设备采集和输出车站闭塞电路ZDJ和FDJ继电器接点条件；

2）站、场间联系应用时，传输设备采集和输出站、场间联系相关继电器接点条件。

3 包兰线安全信息传输方案

3.1 工程概况

包兰二线惠农至银川段线路全长约97.863公里，涉及8个车站和7个区间。主要技术标准是：I级双线；电力牵引；牵引重量：5 000t；到发线有效长度1 050m；路段旅客列车设计行车速度：200km/h。

1）自动闭塞设备采用ZPW-2000A制式；

2）双线方向运行，正方向采用四显示自动闭塞，反方向按自动站间闭塞设计；

3）站联电缆取消，站联信息及方向电路信息传输由具有安全信息传输功能的列控中心实现。

3.2 站间安全信息传输

以惠农-燕子墩下行区间为例，该区段长26.635公里，下行线设置18架通过信号机，惠农及燕子墩区间各管辖9个信号点。站间安全信息传输数量根据本站边界区段发L5或L3码确定；L5码需要邻站7个闭塞分区/进路状态，L3码需要邻站5个闭塞分区/进路状态。本线设计时速200km/h，惠农-燕子墩区间下行线分界区段按发L5码考虑，因此燕子墩站需要给惠农站传以下自动闭塞信息及站联条件：GJF、DJF、XGJ、1GJ～6GJ；同时接收对方站的XGJ（邻）、GJ（邻）；

燕子墩站采集本站站间联系、小轨道等继电器条件，通过本站列控中心安全、可靠的通过站间敷设的线路两侧冗余的4芯光缆传输到惠农站列控中心，惠农站设备通过处理输出相应继电器条件或信息。

反之，上行区间惠农站需要通过列控中心给燕子墩站传以下自动闭塞信息及站联条件：GJF、DJF、XGJ、1GJ～6GJ；同时接收对方站的XGJ（邻）、GJ（邻）。

从上可以看出，站联电缆取消后，站间安全信息传输完全可以通过设于两站的列控中心设备及通信光通道实现。

3.3 方向电路信息传输

传统站联方式信号电缆不仅传输站间安全信息，同时还要传输方向电路信息。包兰线惠银段自闭方向电路信息采用列控中心（具备安全信息传输功能）传输，通过对四线制改方电路进行微机化处理，取消联系电缆及自闭组合，每个接（发）车口仅设置两个改方继电器。该方案区间自动闭塞方向逻辑控制由列控中心设备实现，列控中心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，主要接口电路如下。

1）与方向继电器的接口

方向继电器采用JYXC-660型极性保持继电器，在每个发车口设置一个，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。

每个发车口设置两个改方继电器，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。同时列控中心实时采集各口FJ的前后节点，对FJ的动作情况进行闭环检查。

2）与区段方向继电器的接口

每个轨道区段设置区段正向继电器及区段反向继电器各一个，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，列控中心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）与轨道继电器的接口

为了实现对区间方向的控制，列控中心需要获得整个区间轨道电路占用/出清状态。列控中心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了原方向电路的继电器逻辑，节省了大量继电器，使得系统简单、可行，代表了安全信息传输系统的发展方向。