STP-TH型无线调车机车信号和监控系统研究

佟 哲

(北京全路通信信号研究设计院集团有限公司，北京 100070)

1 概述

STP-TH 型无线调车机车信号和监控系统是一套应用于车站调车机车信息服务和走行监控的控制系统，该系统是通过无线通信，建立沟通站场地面信号、区段占用情况与机车运行情况的一体化系统，将站场地面信号、进路、道岔、调车计划等信息传送上车并进行显示、提示，将机车位置、速度、状态等信息反馈给地面，并生成监控参数，通过LKJ同时对调机及车列的运行进行超速及距离防护。

2 主要系统结构

系统由地面系统和车载系统两部分组成。车载系统与地面系统间使用无线通信技术进行数据通信，如图1 所示。

2.1 地面系统设备构成

图1 STP-TH型无线调车机车信号和监控系统结构Fig.1 Structure diagram of STP-TH radio signaling and train protection system for shunting locomotive

地面主要设备由机柜内计算机设备及室外安装的电台天线、点式应答定位器构成。如图2 所示，地面主机由A、B 两套主机系统构成双机热备系统。两台地面主机同时连接用于站场表示采集的计算机联锁系统或TDCS/CTC 系统。地面主机将收到的站场表示信息解析后，通过各自的电台发送到车载设备。地面主机通过交换机进行通信，并分别连接到电务维护终端和车务终端。两台地面主机可以通过共享的显示、输入设备进行操作。系统内的网络采用双路冗余结构。

在机柜所在楼的顶部或楼旁设立电台天线，电台天线通过馈线接入地面电台。在站场出入口及特殊位置安装点式应答定位器，实现机车定位及跟踪校验。

地面系统架构如图2 所示。

2.2 车载系统设备构成

车载设备包括以下几项。

车载主机：车载主机为整个车载系统的核心，所有的作业信息均汇总到车载主机进行计算、处理。如图2 所示为车载主机，通过车载主机面板上的插座，可以连接LKJ 车载主机、点式应答定位器车载主机、车载电台天线、电源控制器等设备，实现系统各项功能。

图2 地面系统结构图Fig.2 Structure diagram of wayside system

车载无线通信设备：用于车地通信。

列车运行监控记录装置：即LKJ 设备，用于显示车载站场表示、防护限速、限距、信号等信息，能够实现制动输出，同时用于车载人员操作。该设备为独立系统，通过与车载主机的CAN 总线接口实现信息交互。

车载识别设备：用于实现机车位置识别、初始定位、区域分界等的机车位置识别设备。主要包括以下两种：

1) 点式应答器车载感应器。独立设备，用于接收地面点式应答器信息，通过485 串行数据口与车载主机实时通信；

2) GPS 卫星定位设备。为简化系统构成通常集成在车载主机机箱内部，车载主机内包含卫星定位板时，不需要再独立设置卫星定位设备。

车载显示器：在调车机车没有LKJ 设备时，可用于显示车载站场表示信息；在有LKJ 时，可用于机车自动控制功能的信息显示和操作。

车载打印机：用于打印调车单，可支持网络打印和串口打印。

电源控制器：可以将机车提供的电源电压转换为24 V 恒定电压提供给车载设备。

车载系统如图3 所示。

图3 车载系统架构图Fig.3 Architecture diagram of onboard system

3 系统功能介绍

3.1 系统应用范围与控制方式

1) 系统应用范围

系统在车站的联锁系统控制区域，对调车机车在站场内进行平面调车作业时进行安全防护。安全防护范围为在站场中进行调车机车作业，包括车列的推进、牵引运行以及连挂和单机作业等。

2) 系统控制方式

系统的控制信息采用MDS 方式，根据不同站场的要求可以扩展机车的数量，可适用同时防护多台进行平面调车作业的机车，并且各机车的车地通信响应时间均应符合作业要求。

3.2 安全防护功能

防护冒进信号：防止车列在进行调车作业时越过阻挡信号机。

防护越界：防止进行调车作业的车列越过规定的停车位置（一度停车位，分区点，站界等）。

尽头线防护：控制向尽头线行进的车列在安全距离前方停车（应符合GB/T 7178.1-2006《铁路调车作业标准》的5.5.4 条及《铁路技术管理规程》的230 条要求）。

防护调车超速：防止调车作业时运行速度超过允许的最高限速（应符合GB/T 7178.1-2006《铁路调车作业标准》的5.5.4 条及《铁路技术管理规程》的230 条规定）。

防护连挂超速：防止连挂作业时超过连挂作业允许的最高限速（应符合GB/T7178.1-2006《铁路调车作业标准》规定）。

故障-安全原则：本系统或相关系统故障时的处理符合故障导向安全的原则。

3.3 显示及报警功能

1) 地面站场表示显示功能

在电务维护终端、车务终端和车载显示器上显示实时的站场轨道区段状态、道岔状态、调车信号、列车信号、列车进路及调车进路等,如图4 所示。

2) 调车单显示、打印功能

在电务终端、车务终端和车载显示器上能够显示调车作业通知单和钩作业进度，用户可在机车上选装调车作业通知单打印机。

3) 机车行进信息显示功能

在车载显示器上实时显示机车对应当前作业计划以及机车作业前方防护信号机、限速、机车当前实际速度、防护距离等工作状态。

图4 地面站场显示图Fig.4 Display diagram of wayside station&yard

4) 调车机车以及车列位置显示功能

能够实时跟踪并显示当前机车以及车列在站场内所在位置。

5) 语音提示报警功能

通过LKJ 系统进行语音提示报警。

6) 调车单录入、编辑功能

车务终端具备调车作业通知单录入、编辑功能，可选装调车单打印机，可实现调车作业通知单实时车上打印功能。

7) 调车机车作业状态的显示与报警功能

在车载显示器上能够显示前方调车信号状态、行进中的调车车列实时状态，及时发出注意限速、蓝灯无距离动车报警、接近进入尽头线等语音提示报警。

3.4 记录处理功能

完整记录机车作业运行数据：机车作业运行数据均可实时记录存储。

机车数据转储及回放：系统具备存储机车实时运行数据， 转存储至地面并能够进行回放和分析功能。

历史数据回放：具有调车作业历史记录的查询和回放功能。

系统管理功能。

数据记录存贮及管理：具有对所有系统的采集数据、人工录入数据和系统处理后的历史数据的记录存储以及管理功能。

操作使用权限管理：对地面相关操作维护人员的使用权限具有权限管理功能。

4 结论

介绍STP-TH 型无线调车机车信号和监控系统的设备构成、系统各项功能以及工作原理，STP-TH 无线调车机车信号和监控系统是铁总在全国范围内推广的一套调车作业安全辅助系统。目前各路局均在推广，中间站、调车场、编组站广泛应用。