鐵路調(diào)車作業(yè)無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)的研究

武新宇，郭 瑞

（大秦鐵路股份有限公司 朔州車務(wù)段，山西 朔州 036000）

一直以來，由于調(diào)車作業(yè)設(shè)備落后、人員素質(zhì)不高、技能偏低等原因，導(dǎo)致調(diào)車事故約占整個車務(wù)系統(tǒng)行車事故總數(shù)的 50% 以上。因此，為保證調(diào)車作業(yè)安全、加強鐵路運輸安全管理，無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng) ( Shunting Train Protection，以下簡稱 STP系統(tǒng) ) 在鐵路調(diào)車作業(yè)中的應(yīng)用與推廣將發(fā)揮重要的作用。

1 STP系統(tǒng)概述

STP系統(tǒng)是保證車站調(diào)車作業(yè)的安全監(jiān)控設(shè)備，系統(tǒng)組成框圖如圖1所示。該系統(tǒng)通過人機交互界面可以直觀顯示現(xiàn)場作業(yè)情況，實現(xiàn)調(diào)車機車和車站站場、機車信號、調(diào)車作業(yè)計劃等信息的實時動態(tài)傳輸和顯示，有效防止調(diào)車作業(yè)中存在的“沖”、“脫”、“擠”等事故。

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)分為地面設(shè)備和車載設(shè)備2個部分，通常1個站場配置1套地面設(shè)備，1臺機車配置1套車載設(shè)備。地面設(shè)備包括地面主機、車務(wù)終端、電務(wù)維護終端、站調(diào)終端、無線通信設(shè)備、地面無源應(yīng)答器等；車載設(shè)備包括車載主機、無線通信設(shè)備、應(yīng)答器查詢主機及查詢天線、車載打印機等；站場各個出入口處均安裝地面無源應(yīng)答器。STP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

STP 系統(tǒng)通過聯(lián)鎖設(shè)備獲取站場詳細(xì)信息，實時計算并跟蹤車列位置；通過列車運行監(jiān)控記錄裝置動態(tài)顯示站場信息，并且在必要情況下進行制動控制以保證調(diào)車作業(yè)安全；為地面人員配置車務(wù)終端、站調(diào)終端以傳輸調(diào)車作業(yè)計劃；利用全球定位系統(tǒng)差分技術(shù)輔助機車定位，提高車列跟蹤精度并滿足軌道電路分路不良時機車位置不易跟蹤的要求，有效減少分路不良區(qū)段的影響，提高系統(tǒng)的可用性和安全性。

圖1 STP系統(tǒng)組成框圖

1.2 人機界面

STP 系統(tǒng)將站場線路、信號機、道岔、區(qū)段狀態(tài)及進路等信息通過地面天線以無線方式傳輸?shù)秸{(diào)車機車上，實時顯示站場線路及信號。調(diào)車司機能夠直接通過界面看到作業(yè)現(xiàn)場的實際情況，了解車站線路、股道、停留車及進路開放情況，增強調(diào)車作業(yè)透明度和調(diào)車作業(yè)安全，車載顯示界面如圖3所示。同時，STP 系統(tǒng)不斷向地面反饋調(diào)車機車位置、速度、信號顯示、作業(yè)進度等信息，使車站可以實時動態(tài)掌握調(diào)車機車活動情況，地面終端界面如圖4所示。

2 應(yīng)用分析

2.1 防止車列冒進阻擋信號

圖2 STP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 車載顯示界面示意圖

圖4 地面終端界面示意圖

在取送車輛作業(yè)時，STP 系統(tǒng)反饋的信息可以自動識別前方調(diào)車信號狀態(tài)。若遇白燈，繼續(xù)運行；若遇藍(lán)燈，如果司機在距藍(lán)燈的安全距離內(nèi)仍然未減速運行，STP 系統(tǒng)將自動控制車列放風(fēng)制動，保證車列在藍(lán)燈前停車，防止因司機誤確認(rèn)信號而出現(xiàn)調(diào)車作業(yè)冒進，造成“擠”、“脫”、“撞”等事故，其列車安全距離示意圖如圖5所示。

圖5 防止車列冒進阻擋信號時的列車安全距離示意圖

2.2 盡頭線作業(yè)時的安全防護

由于 STP 系統(tǒng)已經(jīng)詳細(xì)記錄車站的股道長度及土擋距離，因而在盡頭線作業(yè)時，系統(tǒng)可以不斷與地面信號聯(lián)系，自動識別車列前方距土擋的距離，以保證車列及時減速，控制車列在土擋前安全距離內(nèi)停車，防止撞土擋事故發(fā)生，其安全防護距離示意圖如圖6所示。

圖6 盡頭線作業(yè)時的安全防護距離示意圖

2.3 防止調(diào)車作業(yè)中的超速

在車列經(jīng)過需要控制運行速度的區(qū)段作業(yè)時 ( 如限速區(qū)段、限速道岔、進入有車線等 )，STP 系統(tǒng)可以自動計算出限速值，由人工控制轉(zhuǎn)為自動控制，將車列速度降低到允許值以防護調(diào)車作業(yè)，防止車列超速，其安全防護示意圖如圖7所示。

2.4 連掛作業(yè)時的安全防護

圖7 調(diào)車作業(yè)過程中的安全防護示意圖

在連掛作業(yè)中，STP 系統(tǒng)可以通過反饋的信息數(shù)據(jù)計算出車列前方距存車的距離，并且按照要求自動給出“十”、“五”、“三”車的距離信號，防止由于人為疏忽造成的連掛作業(yè)事故，其安全防護示意圖如圖8所示。

圖8 連掛作業(yè)過程中的安全防護距離示意圖

2.5 壓信號調(diào)車作業(yè)的安全防護

STP 系統(tǒng)可以自動識別壓信號 ( 如原進路返回等信號 ) 調(diào)車作業(yè)并且進行防護。當(dāng)?shù)孛嫒藛T確認(rèn)道岔位置開通正確，室內(nèi)人員在車務(wù)終端確認(rèn)股道正確后，系統(tǒng)才允許司機動車，否則司機的運行操作無效，從而避免司機或調(diào)車組因誤動作引起擠道岔等事故的發(fā)生，其安全防護距離示意圖如圖9所示。

圖9 調(diào)車作業(yè)中的安全防護距離示意圖

2.6 越出站界調(diào)車作業(yè)時的安全防護

在禁止越出站界調(diào)車作業(yè)的車站，STP 系統(tǒng)可以控制車列在站界前停車，防止冒進站界；在允許越出站界調(diào)車作業(yè)的車站，則必須嚴(yán)格按照《 鐵路技術(shù)管理規(guī)程 》要求，當(dāng)系統(tǒng)檢測出第一閉塞分區(qū)空閑并且經(jīng)室內(nèi)人員在車務(wù)終端機確認(rèn)具備條件后，才允許越出站界調(diào)車作業(yè)，實現(xiàn)對越站調(diào)車作業(yè)的有效防護，其安全防護距離示意圖如圖10所示。

3 結(jié)束語

STP 系統(tǒng)雖然可以對上述6類調(diào)車作業(yè)進行安全防護，但仍然存在以下問題：① STP 系統(tǒng)在以下情況時不能準(zhǔn)確定位，無法準(zhǔn)確掌握車輛、車列具體位置，不能實現(xiàn)對作業(yè)的有效防護。一是調(diào)車機車推進車列從非集中區(qū)進入集中區(qū)時，第一列信號機無法防護；二是注冊入網(wǎng)后，車列占用區(qū)段前方時，第一列信號機無法防護；三是第一次連掛股道內(nèi)的停留車時，由于無法確定車輛位置，不能有效進行防護。②STP 系統(tǒng)在非集中區(qū)不起作用。③由于系統(tǒng)信號覆蓋范圍有限，STP 系統(tǒng)對距離車站較遠(yuǎn)的專用線傳輸時會出現(xiàn)問題。基于上述問題，在 STP 系統(tǒng)無法防護區(qū)段，車站可以通過增加便攜手持定位設(shè)備，在作業(yè)中由調(diào)車人員輔助定位，明確車列、車輛的具體位置，以填補目前 STP 系統(tǒng)存在的定位問題。目前 STP系統(tǒng)先進的防護功能在調(diào)車作業(yè)中已初見端倪，可以有效避免因人工因素造成的調(diào)車作業(yè)事故。隨著科技的不斷進步，STP 系統(tǒng)也將不斷更新升級，保證鐵路調(diào)車作業(yè)更加安全、高效。