新一代机车信号车载系统主要功能特征

顾克荣

（上海铁路通信有限公司，上海 200436）

新一代机车信号车载系统主要功能特征

顾克荣

（上海铁路通信有限公司，上海 200436）

JT-CZ2000-jd型新一代机车信号车载系统整合既有系统的优势以及多年现场使用的经验累积，提高与列车运行监控记录装置的接口兼容性，并全面提升信息化管理功能，从安全性、可靠性、可用性等多方面全面优化提升系统性能。

机车信号车载系统；远程监测系统；电磁兼容能力；安全可靠性

1 简介

JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统是我国各铁路局的主要选用装备。截至2014年，全路各路局、集团公司和各地方铁路累计运用近2万套，设备运用地域广阔，其安全可靠性历经长期实际运用考验证明。

新一代JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统传承了既有优势，采用 “二乘二取二”的容错安全结构、频域处理和时域处理相结合技术、机车信号数据记录技术等十多项先进的安全技术措施，极大提高设备的安全性和可靠性。新一代机车信号车载系统针对现场的应用，提高了与列车运行监控记录装置的接口兼容性，提升了信息化管理功能，更有效进行干扰防护，从安全性、可靠性、可用性等多方面全面优化系统性能。

2 系统构成

JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统（以下简称“系统设备”）由车载主机、机车信号双路接收线圈和机车信号机组成，如图1所示。

机车信号车载系统接收轨道电路信息，通过解译码通道向LKJ设备输出灯位及速度等级等信息，用于运行曲线的生成。由图1可知，该系统设备的接口界面主要为监控装置、车载电源、轨道电路信息。新一代机车信号车载系统充分考虑接口界面，主要从主机、机车信号机、以及系统连接电缆等多个方面进行系统的优化。

图1 JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统组成图

3 性能优化

3.1 系统电缆

新一代JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统的屏蔽电缆符合TB/T 1484.1-2010 《机车车辆电缆 第1部分：额定电压3kV及以下标准壁厚绝缘电缆》的要求。电缆的屏蔽通过屏蔽层接地实现，针对低频电路，系统电缆屏蔽层采用单端接地的方式。屏蔽层接地时使用屏蔽电缆接头，采用特殊的加工工艺，保证屏蔽层对芯线形成360°的环接，在避免pigtail单级天线的不良影响同时，也优化了接地导通性、降低干扰的影响。

3.2 机车信号机

机车信号机安装在司机室前挡风玻璃中间或两侧。在实际应用中，由于一些机车的密封性较差，易造成车顶水顺着线缆流入机车信号机。新一代车载系统加强了密封处理，实现了IP52的防水防尘等级，提升了产品的适用性。

机车信号机内部八LED灯位采用冗余设计，防止单点故障造成完全无显示，提高了可靠性。为了清晰的区分故障界面，LED灯增加门限控制判断，即安全点灯电压输出小于35 V时，点灯输出自动截止。

3.3 机车信号车载主机

3.3.1 与LKJ的接口

机车信号主机与LKJ接口有两种方式，如图2所示，主机板A和B通过并出切换机构输出灯位信息以及速度等级、绝缘信息给监控装置；或者两块冗余的主机板通过串口通信输出信息给监控装置。

图2 主机结构原理框图

a.控制并口输出电压，确保正常电压

并口输出升级，既有机车信号并口输出控制采用双断。

并口输出安全主要依靠动态电源模块。原有的动态电源模块设计复杂且可靠性不足，新一代机车信号由原来的双断+动态电源模式，替换成三重关断电路，同时增加了对三重关断电路的自检。JY、SD2、SD3的控制电路由光耦驱动修改为继电器驱动，增加了驱动能力。

b.优化CAN通信功能，全面兼容新一代LKJ

CAN通信是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。从整体信号系统的发展趋势来看，由于协议通信方案可以适应各种安全性的要求，因此采用协议通信接口代替简单的IO量接口是系统间接口升级的趋势。

新一代机车信号提供4路CAN总线通信接口，能够直接兼容新一代的LKJ，既有机车信号产品需经过多处改造后方可达到类似效果。对于以后不断升级换代或者新制式下的机车车载控制系统，新一代机车信号车载系统在兼容性和扩展性能上明显提升。

3.3.2 软件系统升级

新一代机车信号车载系统进一步适应的机车运用范围,针对HXD，HXD3，HXN5等机车带来的干扰，对译码程序进行了改进，增强了抗大不平衡电路干扰的能力。在大功率机车干扰以及不平衡电路干扰环境下的抗干扰能力和译码能力更强，能有效减轻机车信号在特定应用环境下解码的故障率。

3.3.3 硬件电路优化

电源端口进行防雷、短路、ESD、EMI和浪涌等防护。增加电压监测电路，确保工作电源的可靠性，动态电源输出采用可靠型继电器。对于信号采集回路增加防护器件，确保采集到的信号更加可靠。主机板以及记录板CPU更换为新一代的处理器，提高处理速度，降低功耗。通过元器件降额设计、冗余设计提高可靠性

3.3.4 信息化管理功能进一步提升

新一代机车信号车载系统实时监测机车信号动态，快速掌握在线机车信号运行状况，图形直观显示和表格数据查询并存，方便现场人员操作；历史事件回放，数据库自动保存10天数据，可随时远程回放历史数据；优化事件查询功能，增加判定条件，自动弹出异常事件，便于现场分析维护。

新一代机车信号车载系统利用远程实时监测的功能，对于轨道电路信息进行全方位的监测。新增补偿电容监测功能，可快速直观定位损坏补偿电容；新增邻线干扰功能，便于查看绝缘节失效或分路不良情况；新增轨道电路监测，协助查看轨道电路发码异常。

3.3.5 机箱设计的改进

新一代机车信号机箱从多维度进一步优化了设计。使用符合EMC效果的开孔技术、接触面粉喷处理、缝隙屏蔽处理以及整机电气贯通性能和电气密闭等技术，增加整体导通性，提高密闭效果，实现EMC性能的提升；采用双层错孔技术，实现防水防尘的IP21设计效果；通过对热传导的研究，优化散热性能；通过严谨的设计以及加工，不仅增强其工业性视觉效果而且提高了产品的防护等级，优化了整体的电磁兼容能力。

4 总结

总的来说，新一代JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统在继承既有机车信号车载系统成熟设计经验的基础上，对软硬件进行了优化设计，充分考虑了接口设备的兼容型，从安全性、可靠性、可用性等多方面全面优化系统性能，满足“故障-安全”原则。

[1]高继祥.铁路信号运营基础[M].北京：中国铁道出版社，2007.

[2]邱宽民.JT1-CZ2000-jd型机车信号车载系统[M].北京：中国铁道出版社，2007.

As a new generation of cab signal systems, JT-CZ2000-jd cab signal system integrates existing system advantages and operates for years. It can improve its interface compatibility with LKJ equipment, update fully information management functions and enhance system performances from many aspects such as the safety, reliability and availability.

cab signal system; remote supervision system; EMC compatibility; safety and reliability

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.03.019

2015-03-29）