調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

吳天榮

摘 要： 隨著我國鐵路的迅猛發(fā)展，高速動車組列出大量的開行，伴隨而來的動車組運(yùn)行安全問題得到越來越多的關(guān)注。本文主要對調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)的研究背景及意義、技術(shù)方案、系統(tǒng)組成、技術(shù)特點(diǎn)、系統(tǒng)功能、驗(yàn)證與應(yīng)用等方面進(jìn)行介紹。

關(guān)鍵詞： 調(diào)車；防護(hù)系統(tǒng)；設(shè)計(jì)分析

1 引言

隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路運(yùn)輸發(fā)揮的作用越來越重要，因此鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)各個環(huán)節(jié)的安全日益凸顯。在鐵路車站或調(diào)車場內(nèi)，為了保證在調(diào)車作業(yè)時(shí)不擠壞未開通的道岔，在道岔前設(shè)置信號機(jī)進(jìn)行提示。但這種無聲靜態(tài)的信號機(jī)，無法保證調(diào)車作業(yè)時(shí)不闖過藍(lán)燈狀態(tài)的信號機(jī)，擠壞道岔。而這種闖藍(lán)燈釀成事故的現(xiàn)象在全路各地時(shí)有發(fā)生，給鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)秩序帶來嚴(yán)重不良影響?；谏鲜鲈虮疚脑O(shè)計(jì)一種調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)，有針對性的解決相關(guān)問題[1]。

2 當(dāng)前的調(diào)車系統(tǒng)運(yùn)行模式

目前全路采用兩種模式的調(diào)車系統(tǒng)對調(diào)車作業(yè)安全監(jiān)控。第一種為：調(diào)車安全監(jiān)控系統(tǒng)。此模式適用于專調(diào)機(jī)車，將進(jìn)路、調(diào)車計(jì)劃、速度限制、動車距離限制等信息復(fù)示在機(jī)車的LKJ顯示屏上，通過 LKJ的調(diào)車控車模式控制調(diào)機(jī)動作，能夠防止調(diào)機(jī)闖藍(lán)燈。因造價(jià)高，只在大的調(diào)車場中使用。第二種為：平面無線調(diào)車系統(tǒng)。調(diào)車長手持無線終端與機(jī)車的無線電臺建立無線 通信，由調(diào)車長手持無線終端控制調(diào)機(jī)車設(shè)備，通過進(jìn)入調(diào)車狀態(tài)監(jiān)控裝置進(jìn)行調(diào)車控制。此模式造價(jià)低，在小站場中廣泛使用。但需人工操作，存在不安全因素。如在調(diào)車作業(yè)中，由于電池等非人為因素造成電臺設(shè)備故障或者通訊故障，或司機(jī)及調(diào)車組人員誤判行車信號，停車不及時(shí)，從而造成調(diào)車闖藍(lán)燈擠道岔等事故[2]。

3 調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)組成

3.1 總體結(jié)構(gòu)介紹

調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)由車上設(shè)備和4個地面應(yīng)答器組成。車上設(shè)備包括一個藍(lán)燈防護(hù)裝置、2個顯示終端和一套地面信息接收器組成。藍(lán)燈防護(hù)裝置的主要作用，是防止機(jī)車在調(diào)車作業(yè)時(shí)越過藍(lán)燈狀態(tài)的地面信號機(jī)。要實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)，藍(lán)燈防護(hù)裝置需要獲得3個方面的信息，即機(jī)車的牽引工況、地面信號機(jī)的狀態(tài)和機(jī)車位置信息等。

地面信號機(jī)的狀態(tài)指機(jī)車運(yùn)行前方，最接近的地面信號機(jī)是白燈還是藍(lán)燈。白燈允許機(jī)車通過，藍(lán)燈則禁止機(jī)車通過。地面應(yīng)答器通過安裝在信號機(jī)內(nèi)的互感器，讀取并儲存藍(lán)燈和白燈狀態(tài)。當(dāng)安裝在機(jī)車的地面信息接收器通過應(yīng)答器的上方時(shí)，儲存在應(yīng)答器內(nèi)的信號機(jī)狀態(tài)信息、應(yīng)答器位置信息和線路坡度信息，便被讀取到機(jī)車上的藍(lán)燈防護(hù)裝置內(nèi)。

機(jī)車的運(yùn)行工況，如速度和運(yùn)行方向等，通過機(jī)車上的連線，直接引入裝置內(nèi)。列車編組信息等可通過優(yōu)盤輸入或顯示終端按鍵輸入。藍(lán)燈防護(hù)裝置以獲得的上述各種信息作為依據(jù)，計(jì)算出機(jī)車運(yùn)行的制動曲線和報(bào)警曲線，送至安裝在司機(jī)臺上的顯示終端顯示，并根據(jù)制動曲線和報(bào)警曲線控制機(jī)車運(yùn)行，完成藍(lán)燈防護(hù)功能。

3.2 系統(tǒng)原理介紹

調(diào)車應(yīng)答器組安裝在信號機(jī)或盡頭線前方，根據(jù)采集到的信號機(jī)燈顯狀態(tài)自動編譯生成進(jìn)路許可或調(diào)車危險(xiǎn)的報(bào)文信息，實(shí)現(xiàn)動車組調(diào)車作業(yè)安全防護(hù)的目的。動車組調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)不改變ATP既有控車邏輯，能夠有效防范動車組站內(nèi)調(diào)車作業(yè)過程中信號冒進(jìn)等安全事故的發(fā)生，在提升調(diào)車作業(yè)效率的同時(shí)，為動車組在動車段內(nèi)調(diào)車作業(yè)、接發(fā)車作業(yè)時(shí)提供安全有力的保證。

調(diào)車應(yīng)答器成組分布，一組由兩個獨(dú)立的應(yīng)答器構(gòu)成，分別定義為A1和A2，在應(yīng)答器報(bào)文中設(shè)置組內(nèi)編號，用于判斷動車組運(yùn)行方向。其安裝在信號機(jī)、盡頭線或有需要防護(hù)的地點(diǎn)前方，它根據(jù)信號采集模塊采集到的信號機(jī)燈顯狀態(tài)自動調(diào)用進(jìn)路許可或調(diào)車危險(xiǎn)的報(bào)文信息。信號釆集單元主要功能為采集調(diào)車信號機(jī)的燈顯狀態(tài)，通過邏輯判斷信號開放或關(guān)閉條件，把信息發(fā)送給調(diào)車應(yīng)答器單元。

3.3 系統(tǒng)主要功能

整個系統(tǒng)的主要功能為動車組在調(diào)車作業(yè)時(shí)，防護(hù)動車組在關(guān)閉的信號機(jī)前停車，防止冒進(jìn)信號，從而避免調(diào)車沖突、脫軌、擠道忿等調(diào)車事故發(fā)生。同時(shí)可以應(yīng)用于防撞土檔、防不按規(guī)定位置停車、警示無防護(hù)道盆狀態(tài)等。防冒進(jìn)信號：地面調(diào)車應(yīng)答器組安裝在站場調(diào)車信號機(jī)、進(jìn)路兼調(diào)車信號機(jī)前方，通過列控車載設(shè)備（ATP）自身防護(hù)功能，防護(hù)動車組在關(guān)閉信號的信號機(jī)前停車，防止冒進(jìn)信號，從而避免調(diào)車沖突、脫軌、擠盆等調(diào)車事故發(fā)生。防撞土檔：地面調(diào)車應(yīng)答器組安裝在盡頭線土檔前方，能夠通過列控車載設(shè)備（ATP）防護(hù)動車組在土檔前停車，從而避免沖撞土檔事故發(fā)生。

3.4 系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)

應(yīng)答器報(bào)文主要有進(jìn)路許可和調(diào)車危險(xiǎn)兩種，歸檔在應(yīng)答器內(nèi)部存儲單元。應(yīng)答器通過尾纜獲取信號采集模塊提供的信號機(jī)燈顯狀態(tài)信息，以此調(diào)取相應(yīng)的報(bào)文，通過接口A將報(bào)文發(fā)送給車載列控設(shè)備（ATP）。信號機(jī)燈顯信息的采集主要由電流互感器完成，信號燈室外點(diǎn)燈單元的公共線穿過互感器即可。信號燈點(diǎn)燈單元根據(jù)聯(lián)鎖條件要求，將AC220V電源通過點(diǎn)燈電路的變壓器轉(zhuǎn)換為AC10.2V—11.4V的信號燈工作電壓。邏輯判斷電路主要在信號采集模塊，根據(jù)互感器采集到的信號燈點(diǎn)燈電路公共線的電流值判斷信號幵放/關(guān)閉條件，確定輸出信號機(jī)燈顯狀態(tài)信息類型。

4 調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)可靠性分析

4.1 可靠性設(shè)計(jì)

動車組調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)要在軌道中間安裝調(diào)車應(yīng)答器組，在信號機(jī)點(diǎn)燈電路上安裝接口模塊設(shè)備，都必須要保證設(shè)備的工作可靠性。動車組調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)在研制期間就充分考慮了設(shè)備的可靠性要求，包括設(shè)備運(yùn)行的可靠性驗(yàn)證及測試、設(shè)備接口的可靠性、設(shè)備間數(shù)據(jù)傳輸通道的可靠性、數(shù)據(jù)傳輸內(nèi)容的可靠性、數(shù)據(jù)存儲可靠性、條件判斷邏輯的可靠性、報(bào)文應(yīng)用的可靠性、報(bào)文信息選取的可靠性、報(bào)文信息輸出的可靠性等。

動車組調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)具備設(shè)備工作狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測的功能，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測設(shè)備工作狀態(tài)，報(bào)文傳輸模塊報(bào)文根據(jù)信號條件發(fā)生變化時(shí)，監(jiān)測裝置能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測報(bào)文信息，實(shí)現(xiàn)了報(bào)文的閉環(huán)管理。室內(nèi)監(jiān)測報(bào)警主機(jī)具備報(bào)警提示功能，能夠?qū)Ξ惓Ｐ畔?，發(fā)出語音報(bào)警提示，以便使用人員及時(shí)查看報(bào)警信息，處理異常情況。接口模塊的輸入端通過隔離變壓器和與既有設(shè)備連接，若系統(tǒng)工作電流大于32mA將會自動溶斷，不對既有設(shè)備產(chǎn)生任何影響。接口模塊的輸出端通過內(nèi)部光稱與報(bào)文傳輸模塊連接。若應(yīng)答器自身故障或系統(tǒng)設(shè)備出現(xiàn)短路現(xiàn)象不對既有設(shè)備造成任何影響。

4.2 可用性設(shè)計(jì)

可用性原則是設(shè)備性能、功能的體現(xiàn)，是指在要求的外部資源得到保證的前提下，產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)刻或時(shí)間區(qū)間內(nèi)處于可執(zhí)行規(guī)定功能狀態(tài)的能力。動車組調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)包括報(bào)文傳輸模塊、無源應(yīng)答器、接口模塊三部分。報(bào)文傳輸模塊和無源應(yīng)答器構(gòu)成調(diào)車應(yīng)答器組。報(bào)文傳輸模塊組能夠根據(jù)采集到的信號機(jī)燈顯狀態(tài)自動調(diào)用應(yīng)答器內(nèi)部存儲的報(bào)文信息。報(bào)文傳輸模塊按照鐵道部《應(yīng)答器技術(shù)條件》進(jìn)行設(shè)計(jì)，應(yīng)答器信息傳遞A口與既有車載設(shè)備兼容，不需對車載設(shè)備軟硬件進(jìn)行任何更改。

4.3 可維護(hù)設(shè)計(jì)

可維護(hù)性是動車組調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)現(xiàn)場運(yùn)用的重要原則?？删S護(hù)性是指在規(guī)定的條件下，使用規(guī)定的程序和資源進(jìn)行維修時(shí)，對于給定使用條件下的產(chǎn)品在規(guī)定的時(shí)間區(qū)間內(nèi)，能完成指定的實(shí)際維修工作的能力。

動車組調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備全部采用模塊化設(shè)計(jì)，便于日常檢查及故障維護(hù)。為方便設(shè)備的日常檢查，系統(tǒng)配套開發(fā)了查詢管理終端，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測到動車組接收調(diào)車應(yīng)答器組報(bào)文信息的情況，一旦出現(xiàn)設(shè)備工作異常，將及時(shí)彈出報(bào)警框，提醒使用單位，及時(shí)處理。

5 結(jié)束語

作為安全防護(hù)輔助系統(tǒng)，調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)實(shí) 現(xiàn)了動車組調(diào)車作業(yè)的安全防護(hù)，大大降低事故發(fā)生概率，除了工程實(shí)施、設(shè)備采購成本外，對既有的動車組和站場相關(guān)設(shè)備均沒有任何影響。本文在對調(diào)車防護(hù)系統(tǒng)的可靠性分析、技術(shù)方案、系統(tǒng)組成、技術(shù)特點(diǎn)、系統(tǒng)功能等進(jìn)行詳細(xì)的闡述，希望為同行業(yè)所借鑒。

參考文獻(xiàn)

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