【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 應(yīng)用研究 目前我國(guó)的機(jī)車信號(hào)是通過線圈感應(yīng)軌道電路信號(hào)信息，經(jīng)過濾波、整形、解調(diào)、譯碼后顯示在雙面 8顯示信號(hào)燈上，并送到列車安全運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置 (以下簡(jiǎn)稱 “ 運(yùn)器 ” )中。 “ 運(yùn)器 ” 的控車效果取決于可靠的機(jī)車信號(hào)和必要的超速防護(hù)基本數(shù)據(jù) (如：道岔型號(hào)、進(jìn)路長(zhǎng)度等 )。由于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(cè)、站內(nèi)軌道電路長(zhǎng)短相差大、電碼化存在缺陷等問題，時(shí)常造成機(jī)車信號(hào)側(cè)線岔區(qū)無信號(hào)、閃白燈等故障。因此，在機(jī)車信號(hào)尚未主體化之前， “ 運(yùn)器 ” 控車的安全性不能保證。解決機(jī)車信號(hào)主體化和提高 “ 運(yùn)器 ” 控車質(zhì)量，已是當(dāng)務(wù)之急。無線圳車信號(hào)采用無線信道傳輸信息，徹底擺脫了軌道電路的約束，在實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號(hào)主體化和提高 “ 運(yùn)器 ” 控車質(zhì)量方面具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。 第一節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)概念及分類 無線機(jī)車信號(hào)是利用無線通信設(shè)備，將車站信號(hào)信息 (信號(hào)顯示、進(jìn)路信息、車站和線路信息等 )傳送至機(jī)車，指示列車安全運(yùn)行的設(shè)備總稱。 無線機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)可分為 2種類型：第 1類是列車從一個(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(hào)顯示，稱為連續(xù)式列車無線機(jī)車信號(hào)，用 GSMR或 TETRA無線方式比較容易實(shí)現(xiàn)；第 2類是列車從一個(gè)車站到另個(gè)車站運(yùn)行時(shí)，只有在接近車站地區(qū)才有機(jī)車信號(hào)，稱為接近連續(xù)式列車無線機(jī)車信號(hào)，用普通數(shù)傳電臺(tái)即可實(shí)現(xiàn)。 無線機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)采用自律輪詢優(yōu)化控制方法，信道時(shí)分復(fù)用，1臺(tái)地面設(shè)備可同時(shí)控制多臺(tái)列車。無線機(jī)車信號(hào)應(yīng)變時(shí)間和控車數(shù)量均能夠滿足運(yùn)輸要求。 第二節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的結(jié)構(gòu)、原理及基本功能 一、無線機(jī)車信號(hào)組成結(jié)構(gòu) 無線機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)由兩部分組成。安裝在機(jī)車上的為車載設(shè)備 (OBE)，主要有車載主機(jī)、無線數(shù)線數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備接口、列車運(yùn)行安全監(jiān)控記錄裝置接口、查詢器、衛(wèi)星定位接口、顯示部分等；安裝在車站上的為地面控制設(shè)備 (SCC)，主要有地面控制機(jī)、無線數(shù)據(jù)傳輸接口、聯(lián)鎖接口、信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)接口、應(yīng)答器、上位機(jī)等?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示。 第二節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的結(jié)構(gòu)、原理及基本功能 二、無線機(jī)車信號(hào)的工作原理 以下是接近連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)的工作原理，連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)的工作原理可同理參照。 接近連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)是在進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方的接近區(qū)段，當(dāng)列車壓過應(yīng)答器后，車載設(shè)備向車站地面設(shè)備申請(qǐng)注冊(cè)，地面設(shè)備建立列車與進(jìn)路對(duì)應(yīng)關(guān)系。 將獲得的列車進(jìn) /出站信號(hào)及股道信息，發(fā)送到機(jī)車上，并與列車的回示信號(hào)對(duì)比，以確認(rèn)信號(hào)的有效性。列車出站后，地面設(shè)備對(duì)其進(jìn)行注銷。接近連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)的有效工作范圍是進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方接近區(qū)段、進(jìn)路及股道，原理示意如圖所示。 第二節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的結(jié)構(gòu)、原理及基本功能 三、無線機(jī)車信號(hào)系統(tǒng)的功能 1．車站控制設(shè)備 （ 1）對(duì)接近和駛離車站的列車進(jìn)行注冊(cè)和注銷，建立列車與進(jìn)路的一對(duì)應(yīng)關(guān)系，建立車 — 地之間的無線信道。 （ 2）采集車站聯(lián)鎖進(jìn)路和信號(hào)信息，根據(jù)列車位置生成機(jī)車信號(hào)，并及時(shí)通過無線信道發(fā)送到車載設(shè)備。接收車載設(shè)備的回執(zhí)信息進(jìn)行信息確認(rèn)。 （ 3）同時(shí)控制多臺(tái)機(jī)車的功能。 （ 4）雙機(jī)熱備，具有自動(dòng)檢測(cè)切換功能。 （ 5）數(shù)據(jù)記錄回放且滿足記錄容量要求。 （ 6）具有白診斷、遠(yuǎn)程診斷和故障報(bào)警功能。 （ 7）人機(jī)界面 (MMI) 功能。 （ 8）上電自動(dòng)啟動(dòng)和斷電后自動(dòng)恢復(fù)功能。 （ 9）具有與信號(hào)微機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)接口的功能。 第二節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的結(jié)構(gòu)、原理及基本功能 2．車載設(shè)備 （ 1）接收地面信息，進(jìn)行顯示并發(fā)送回執(zhí)信息。 （ 2）具有與列車安全運(yùn)行記裝置、衛(wèi)星定位系統(tǒng)接口的功能 （ 3）人工設(shè)置調(diào)車停用和上 /下行切換。 （ 4）雙機(jī)熱備檢測(cè)切換功能。 （ 5）采用故陣 — 安全電路，保證設(shè)備故障時(shí)機(jī)車信號(hào)不升級(jí)。 （ 6）具有故障診斷、聲光報(bào)警，數(shù)據(jù)記錄及轉(zhuǎn)貯功能，死機(jī)后的白動(dòng)恢復(fù)功能，信息顯示及語音提示功能。 第三節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的特征和優(yōu)勢(shì) 無線機(jī)車信號(hào)相對(duì)于既有機(jī)車信號(hào)具有以下優(yōu)勢(shì)。 1．傳輸信息量大。無線機(jī)車信號(hào)除了提供機(jī)車信號(hào)信息外，還提供進(jìn)路信息和列控信息。司機(jī)通過車上的圖形顯示器能夠看到車站為其辦好的進(jìn)路，免去了司機(jī)問路，方便駕駛。同時(shí)還能夠?yàn)?“ 運(yùn)器 ” 或 ATP裝置提供大量數(shù)據(jù)。 2．采用數(shù)字信號(hào)傳輸，傳輸可靠性高，誤碼率低，信號(hào)穩(wěn)定。 3．信息閉環(huán)確認(rèn)。無線機(jī)車信號(hào)實(shí)現(xiàn)了車 — 地之間雙向信息傳輸，地面發(fā)出的信號(hào)后，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? 4．信息連續(xù)顯示。列車無論在區(qū)間或在車站任何區(qū)段上，機(jī)車信號(hào)的顯示是連續(xù)的。 5．車載顯示屏顯示信號(hào)。機(jī)車上除了八燈位信號(hào)燈外，還提供 LCD平面顯示屏。司機(jī)可同時(shí)看到進(jìn)站信號(hào)機(jī)和出站信號(hào)機(jī)的信號(hào)。 6．方案實(shí)施方便，可操作性強(qiáng)。無線機(jī)車信號(hào)不受車站站場(chǎng)大小及布置影響，不受車站股道變動(dòng)影響。在施工中不影響正常列車運(yùn)行。 第四節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的可靠性和故障 — 安全性 一、可靠性措施 1．多層次采用冗余系統(tǒng)，如，車站及車載設(shè)備均采用雙套，一主一備。 2． 車站設(shè)備與車載設(shè)備之間的信息傳輸，采用閉環(huán)方式，即雙方應(yīng)答確認(rèn)方式。 3．無線機(jī)車信號(hào)內(nèi)容的發(fā)送和譯碼，采用三取二高可靠方式。 4．在接近連續(xù)式工作條件下，電臺(tái)的功率只限于鄰近車站 3km左右范圍內(nèi)起作用，且相鄰車站使用頻率是奇偶交叉的，避免發(fā)生同頻干擾。 5．信息結(jié)構(gòu)內(nèi)容中對(duì)發(fā)信與接收，都要事先注冊(cè)在案，局外信息無效，因此可避免局外有意干擾。 6．信息內(nèi)容有時(shí)限保障，避免局外有意干擾。 7．發(fā)送編碼中均有 CRC檢錯(cuò)，可提高抗干擾性，從而也提高了可靠性。 第四節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的可靠性和故障 — 安全性 8．列車定位信息除列車原有測(cè)速 /測(cè)距系統(tǒng)外，還輔之以定點(diǎn)的查詢應(yīng)答器，同時(shí)還有 GPS定位，三者綜合而得，定位精確，可靠性高。 9．車站發(fā)送無線機(jī)車信號(hào)條件是嚴(yán)格的，它包括了計(jì)軸器信號(hào)和車站聯(lián)鎖信號(hào)等，這在保證行車安全上是符合鐵路信號(hào)原則的。 10．系統(tǒng)按照電磁兼容原則設(shè)計(jì)，提高了可靠性。 11．在外界條件引入時(shí)均采用光電隔離方法，提高安全性。 12．系統(tǒng)中電源設(shè)計(jì)按 “ 大功率小負(fù)載 ” 方法，提高可靠性。 13．電臺(tái)在用調(diào)頻后發(fā)送的過程中，還采用本身的檢錯(cuò)糾錯(cuò)措施，進(jìn)一步提高了在高頻段的抗干擾性。 第四節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的可靠性和故障 — 安全性 二、故障 安全措施 1．當(dāng)列車壓過接近應(yīng)答器后，在限時(shí)內(nèi)接收不到機(jī)車信號(hào)，無線機(jī)車信號(hào)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)計(jì)算列車的走行距離，如司機(jī)不進(jìn)行干預(yù)，列車將執(zhí)行自動(dòng)停車。 2．無線機(jī)車信號(hào)實(shí)現(xiàn)了列控?cái)?shù)據(jù)的雙向傳輸，信號(hào)傳輸構(gòu)成閉環(huán)，雙方都有對(duì)方信息回執(zhí)，比較確認(rèn)后才可輸入。如數(shù)字比較不正確，進(jìn)行報(bào)警并降級(jí)顯示。 3．系統(tǒng)采用類似軌道電路的連續(xù)不間斷發(fā)碼方式，輸出驅(qū)動(dòng)采用脈沖方式，計(jì)時(shí)器判斷執(zhí)行，超時(shí)硬件復(fù)位，系統(tǒng)降級(jí)顯示，滿足故障 安全。 4．構(gòu)成閉環(huán)控制，機(jī)車信號(hào)輸入信號(hào)與輸出反饋信號(hào)比較確認(rèn)后執(zhí)行，無線傳輸信息握手確認(rèn)。 5．兩端無線數(shù)傳設(shè)備傳輸阻塞后，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)執(zhí)行強(qiáng)制復(fù)位，確保輸出通道暢通。 6．系統(tǒng)設(shè)有看門狗，程序轉(zhuǎn)飛后可被立即拉回。系統(tǒng)瞬間停電后可自動(dòng)恢復(fù)。 第五節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的應(yīng)用 一、實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號(hào)主體化 針對(duì)不同閉塞方式，提出采用無線機(jī)車信號(hào)實(shí)現(xiàn)機(jī)車信號(hào)主體化的基本方案。 1．半自動(dòng)閉塞區(qū)段，在車站采用接近連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)，如圖所示 第五節(jié) 無線機(jī)車信號(hào)的應(yīng)用 2．自動(dòng)閉塞區(qū)段，在車站采用接近連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)，在區(qū)間仍然采用通用式機(jī)車信號(hào)，如圖 725所示。自動(dòng)閉塞區(qū)段也可以在車站和區(qū)間統(tǒng)一連續(xù)式無線機(jī)車信號(hào)，可作為方案 3但由于，目前區(qū)間閉塞設(shè)備集中不統(tǒng)一，或者集中在前站，或者集中在后站，或者部分集中在前站，部分集中在后站，因此，無線機(jī)車