采用無線機(jī)車信號系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化范文

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論文關(guān)鍵詞:無線機(jī)車信號主體化故障安全

論文摘要:提出采用無線機(jī)車信號系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化。該系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于利用無線信道方式傳輸機(jī)車信號、列車位置、速度等列控信息,構(gòu)成信息傳輸閉環(huán)確認(rèn),保證信息傳輸?shù)目煽啃?無需進(jìn)行車站電碼化,不存在因軌道電路受干擾影響信息傳輸問題;最大限度利用既有地面信號設(shè)備和車載列控設(shè)備;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,便于實(shí)現(xiàn),成本低。闡述了系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。對系統(tǒng)中的無線機(jī)車信號、無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)汝P(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)描述,并對系統(tǒng)的故障-安全進(jìn)行了分析。

Keywords:Radiocabsignaling;Authorization;Fail-safety

Abstract:Inthispaper,itisproposedthatRadioCabSignalbeadoptedtorealizetheAuthorizationofCab-Signaling.Themajoradvantagesofthissystemlieinaneasyconstructionofaclosed-loopofinfor-mationtransmissionofsuchtraincontroldataascabsigna,lthepositionandspeedofatrain,ensuringthereliabilityofinformationtransmission.Thereisnoneedforstationcodingandnodatatransmissionproblemsduetotrackcircuitbeinginterfered.Existinggroundsignalequipmentandon-boardequipmentcouldbeemployedtothegreatestexten.tThestructureofthesystemissimple,easytorealize,andwithlowcos.tThebasicstructureandworkingprincipleofthesystemisintroducedinthispaper.Thekeytechniquesofthesystem,suchastheradiocabsigna,lwirelessdatatransmissionmethodandsoon,arehighlightedandthefail-safetyofthesystemisalsoanalyzed.

隨著列車速度的不斷提高,靠地面信號行車已不能保證行車安全。因此,解決[本文由網(wǎng)站公文大全收集整理]機(jī)車信號主體化已是當(dāng)務(wù)之急。JT1-CZ2000型主體化機(jī)車信號車載系統(tǒng),為車載設(shè)備達(dá)到主體化要求創(chuàng)造了條件。但地面軌道電路還沒有配合的方案和標(biāo)準(zhǔn),其原因主要在于我國鐵路沿用多種不同制式的軌道電路,且車站、區(qū)間不統(tǒng)一,站內(nèi)軌道電路存在鄰線干擾、半邊侵入、信息不能進(jìn)行閉環(huán)檢測、站內(nèi)軌道電路長短相差很大等問題。因此,采用無線機(jī)車信號,在實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化和提高運(yùn)行監(jiān)控記錄器控車質(zhì)量方面,具有不可比擬的優(yōu)勢。

1無線機(jī)車信號系統(tǒng)類型

無線機(jī)車信號系統(tǒng)是用無線信道方式代替軌道電路,傳輸行車信息的新型鐵路信號系統(tǒng)。它實(shí)現(xiàn)了列車與地面之間的雙向通信,列車可將其位置、速度等信息傳給車站,同時(shí)車站也可將行車信號和命令傳給列車,實(shí)現(xiàn)了對列車的閉環(huán)控制,不間斷地跟蹤、監(jiān)控列車運(yùn)行,提高了列車運(yùn)行的安全性。無線機(jī)車信號系統(tǒng)可分為2種類型:①列車從一個(gè)車站到另一個(gè)車站的整個(gè)運(yùn)行過程中都有機(jī)車信號顯示,稱為連續(xù)式無線機(jī)車信號,用GSM-R無線傳輸方式實(shí)現(xiàn);②列車從一個(gè)車站到另一個(gè)車站運(yùn)行時(shí),只有在臨近車站地區(qū)才有機(jī)車信號,稱為接近連續(xù)式無線機(jī)車信號,用普通數(shù)傳電臺即可實(shí)現(xiàn)。青藏鐵路就采用了接近連續(xù)式無線機(jī)車信號。

2基本結(jié)構(gòu)

無線機(jī)車信號系統(tǒng)中GSM-R數(shù)據(jù)傳輸通道構(gòu)成見圖1。它包括車載設(shè)備、地面設(shè)備、GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)(簡稱GSM-R網(wǎng))、固定用戶接入交換機(jī)(簡稱FAS)和車載無線通信模塊。無線機(jī)車信號系統(tǒng)中數(shù)傳電臺數(shù)據(jù)傳輸通道基本結(jié)構(gòu)見圖2。它由車站設(shè)備、車載設(shè)備和車-地間無線通信設(shè)備3部分組成。與查詢應(yīng)答器、聯(lián)鎖設(shè)備、計(jì)軸設(shè)備等,共同完成規(guī)定的功能。車站設(shè)備含車站控制主機(jī)及無線電臺控制接口、部分信息采集接口電路板;車載設(shè)備含車載控制機(jī)、車載電臺控制接口和機(jī)車信號機(jī)車載顯示器以及與查詢應(yīng)答器、GPS、記錄器、語音卡、運(yùn)器等連接的接口電路;無線通道設(shè)備含車站數(shù)傳電臺、GSM-R數(shù)字移動(dòng)通信網(wǎng)、天線及天線饋線等。

3信息傳輸可靠性

無線機(jī)車信號傳輸?shù)幕拘畔⒂?第1類信息(Ⅰ),列控信號基本信息;第2類信息(Ⅱ),含接/發(fā)車股道數(shù)、車次號、列車實(shí)際速度和最大允許速度、列車位置等。此外,

在傳輸延遲允許的前提下,還可傳輸?shù)?類非安全性質(zhì)的信息(Ⅲ),包含工務(wù)、電務(wù)、機(jī)務(wù)等方面的內(nèi)容。因此1個(gè)信息周期的標(biāo)準(zhǔn)格式如圖3所示。另外,連續(xù)式無線機(jī)車信號還應(yīng)加ATP系統(tǒng)服務(wù)的控制參數(shù)等。

無線機(jī)車信號的可靠性措施主要涉及到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、信息源、時(shí)間戳、無線傳輸、列車控制和抗干擾性等幾個(gè)方面。

1.任何傳輸?shù)男畔⒍加泄潭ǖ刂贰Ｔ诨谲壍离娐返牧熊嚳刂葡到y(tǒng)(TBTC)中,信息傳輸?shù)哪康牡厥枪潭ǖ摹６跓o線通信的列車控制系統(tǒng)(CBTC),雖然使用的是開放空間的無線信道,但各個(gè)車站及車載設(shè)備均有固定地址,使發(fā)送與接收信息嚴(yán)格按地址執(zhí)行。對于地址錯(cuò)誤的信息,“信箱”拒不接收,這就等同于原來的固定軌道電路,而且進(jìn)一步專門化,更為安全。

2.信息傳輸?shù)臅r(shí)間戳。在TBTC中,相同信息傳輸是連續(xù)不斷的,不存在信息過時(shí)問題。但在CBTC中,由于采用時(shí)分復(fù)用的方法,隨時(shí)可能受到有意或無意的干擾與攻擊,所以專門設(shè)置了時(shí)間戳,即任何信息的傳輸都冠以起始時(shí)間,超過規(guī)定時(shí)間后,有效信息被中止。

3.列車注冊制。調(diào)度管轄區(qū)內(nèi)的列車,均有惟一的車次代碼即車次號。車次號由具有最高權(quán)威的區(qū)段調(diào)度按照行車計(jì)劃,并且車次號與注冊號相對應(yīng),任何運(yùn)行的列車只有在注冊后,才能在無線信道中進(jìn)行有效信息的傳輸。通過上述措施使雙向通信受到嚴(yán)格的約束,即信息內(nèi)容只有同時(shí)滿足地址、時(shí)間和注冊碼要求才是有效的。在信號作用范圍內(nèi),每一列車每一時(shí)刻占用一個(gè)固定的空間,并與惟一的注冊信息相對應(yīng)。

4故障-安全措施

1.實(shí)現(xiàn)了列控?cái)?shù)據(jù)的雙向傳輸。信號傳輸采用閉環(huán)方式,即雙方應(yīng)答確認(rèn)信息需進(jìn)行信息校核,對比確認(rèn)后方可輸出,經(jīng)數(shù)次比較不正確的,將報(bào)警并降級顯示,符合鐵路信號的故障-安全原則。

2.采用類似軌道電路的連續(xù)不間斷發(fā)碼方式,利用脈沖方式驅(qū)動(dòng)輸出,計(jì)時(shí)器判斷執(zhí)行,超時(shí)硬件復(fù)位,系統(tǒng)降級顯示,實(shí)現(xiàn)故障-安全。

3.上、下行列車無線機(jī)車信號采用不同頻率,且頻率間相互鎖閉和相互排斥,不會(huì)造成敵對進(jìn)路,避免發(fā)生同頻干擾,保證行車安全。

4.系統(tǒng)中設(shè)有查詢應(yīng)答器,進(jìn)一步作固定控制。當(dāng)列車通過應(yīng)答器后,在規(guī)定時(shí)限內(nèi)沒有獲得注冊或沒有接收到機(jī)車信號,無線機(jī)車信號將進(jìn)行報(bào)警,同時(shí)計(jì)算列車的走行距離。若司機(jī)不進(jìn)行干預(yù),列車將自動(dòng)執(zhí)行停車。

5.信息結(jié)構(gòu)內(nèi)容中對發(fā)信者與接收者都事先注冊在案,因此局外信息無效,避免局外有意干擾;信息內(nèi)容有時(shí)限保障,超過規(guī)定信息的執(zhí)行時(shí)間和有效時(shí)間,有效信息將被中止,保證信息的有序性,排除外來的干擾。

6.信息發(fā)送編碼中均有CRC檢錯(cuò)功能,提高了抗干擾性。無線機(jī)車信號內(nèi)容的發(fā)送和譯碼采用三取二高可靠方式,從而也提高了可靠性。

7.系統(tǒng)的外界條件引入時(shí),均采用光電隔離方法,防外界干擾,提高了安全性。

8.系統(tǒng)還設(shè)計(jì)了一些檢測電路,如設(shè)有看門狗,程序轉(zhuǎn)飛后可被立即拉回;瞬間停電后,上電可自動(dòng)恢復(fù)等。

5無線機(jī)車信號的優(yōu)點(diǎn)

1.傳輸信息量大。無線機(jī)車信號除了提供機(jī)車信號信息外,還提供進(jìn)路信息和列控信息,如:列車進(jìn)幾股道、股道長度、道岔型號、列車位置、速度、限速值等。數(shù)據(jù)信息取自于聯(lián)鎖,不存在車站電碼化問題,同時(shí)還能夠?yàn)闄C(jī)車監(jiān)控裝置或ATP裝置提供大量的數(shù)據(jù)。

2.控制功能強(qiáng)。無線機(jī)車信號采用自律輪詢控制方式,應(yīng)變時(shí)間短,控制功能強(qiáng)。其地面設(shè)備對進(jìn)入車站控制范圍內(nèi)的列車進(jìn)行注冊和注銷管理,依據(jù)車站聯(lián)鎖的進(jìn)路條件和調(diào)度命令,生成機(jī)車信號信息,并能夠同時(shí)正確地、實(shí)時(shí)地控制車站范圍內(nèi)的多臺機(jī)車,實(shí)現(xiàn)車-地間信號的傳遞。便于與CTC,GPS等系統(tǒng)連接,從而構(gòu)成新型列控系統(tǒng)。

3.采用數(shù)字信號傳輸,傳輸可靠性高,抗干擾能力強(qiáng)。

4.信息閉環(huán)確認(rèn)。無線機(jī)車信號實(shí)現(xiàn)了車-地之間雙向信息傳輸,地面發(fā)出的信號,車載設(shè)備有回示信息,雙方進(jìn)行信息校核,保證信息傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

5.信息連續(xù)顯示。列車無論在區(qū)間或在車站的任何區(qū)段,機(jī)車信號的顯示都是連續(xù)的。

6.車載顯示屏顯示。機(jī)車上除了八燈位信號機(jī)外,還提供LCD平面顯示屏。車載圖形化顯示,語音提示無需司機(jī)問路,司機(jī)通過車上的圖形顯示器可以看到車站為其辦好的進(jìn)路,及進(jìn)站信號機(jī)和出站信號機(jī)的信號顯示,方便駕駛。無線機(jī)車信號與既有機(jī)車信號的性能對照,如表1所示。

7.工程實(shí)施方便,可操作性強(qiáng)。無線機(jī)車信號不受車站站場大小及布置影響,不受車站股道變動(dòng)影響。在既有線改造施工中不影響正常列車運(yùn)行。

6結(jié)論

無線機(jī)車信號系統(tǒng)是基于通信的列車控制系統(tǒng)(CBTC)的一種簡單形式,符合鐵路列車控制技術(shù)發(fā)展方向。它除了采用一般信號系統(tǒng)通常應(yīng)用的多種措施外,還增加了很多新的措施和方法,其可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性(RAMS)指標(biāo)得到進(jìn)一步提高。擺脫了車站軌道電路電碼化,采用直接從聯(lián)鎖和調(diào)度集中提取信息,通過無線信道傳輸信息,從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號主體化。

目前,青藏線采用了接近連續(xù)式無線機(jī)車信號,標(biāo)志著我國進(jìn)入CBTC的一種起步。上海城軌(低速)磁浮試驗(yàn)線ATP系統(tǒng)明確采用無線機(jī)車信號車載設(shè)備及其顯示器,這將為無線機(jī)車信號的推廣應(yīng)用提供更多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

1胡東源.GSM-R/CTCS在中國鐵路的應(yīng)用與發(fā)展戰(zhàn)略〔J〕·鐵道通信信號,2003(1)·

2汪希時(shí).論我國鐵路機(jī)車信號主體化進(jìn)程〔J〕.中國鐵路,2002(10)·

3王俊峰.青藏鐵路無線機(jī)車信號系統(tǒng)研究〔J〕·鐵道學(xué)報(bào),2002(5)·

4汪希時(shí).鐵路信號發(fā)展新紀(jì)元:基于通信的列車控制系統(tǒng)〔J〕·北方交通大學(xué)學(xué)報(bào),2000(8)·

5汪希時(shí),程蔭杭.青藏鐵路列控系統(tǒng)推薦方案(草案)〔J〕·北方交通大學(xué)學(xué)報(bào),2000(10)·

6王俊峰.高速列車控制數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性及可靠性分析〔J〕·北方交通大學(xué)學(xué)報(bào),2000(24)新晨