車(chē)輛段應(yīng)用無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（STP）

劉 鈺

（內(nèi)蒙古鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司鐵道設(shè)計(jì)分院，呼和浩特 010050）

1 引言

（1）現(xiàn)狀。位處中國(guó)重要基礎(chǔ)工業(yè)基地、全球輕稀土產(chǎn)業(yè)中心，包頭車(chē)輛段需承擔(dān)大量設(shè)備檢修、車(chē)輛清洗和調(diào)車(chē)編組等作業(yè)，包頭車(chē)輛段客車(chē)庫(kù)內(nèi)，運(yùn)用場(chǎng)有7條線，整備場(chǎng)有17條線，1條洗刷線。包頭站始發(fā)終到的客車(chē)進(jìn)出整備的時(shí)間比較密集，車(chē)列轉(zhuǎn)線任務(wù)繁重。

（2）存在的問(wèn)題。國(guó)內(nèi)調(diào)車(chē)作業(yè)大多有信息不透明，傳達(dá)不及時(shí)，作業(yè)效率低的情況。調(diào)車(chē)作業(yè)量大時(shí)，有限的工作人員、有限的工作精力，無(wú)法保障調(diào)車(chē)作業(yè)及員工安全，時(shí)有車(chē)列越過(guò)阻擋信號(hào)、超速等事件發(fā)生，造成“擠、沖、脫”事故。

（3）解決方案。調(diào)車(chē)作業(yè)密集，僅靠人力遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足作業(yè)需求，引用無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（Shunting Train Protection），使車(chē)列行駛透明化，車(chē)地通信高效化，指揮回饋直觀化，保障調(diào)車(chē)作業(yè)的安全。

2 STP系統(tǒng)應(yīng)用

2.1 STP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

以包頭車(chē)輛段增設(shè)該系統(tǒng)為例，無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（Shunting Train Protection）結(jié)構(gòu)如圖1所示，分地面、車(chē)載設(shè)備。地面設(shè)備室內(nèi)設(shè)備有地面主機(jī)、電務(wù)維護(hù)終端和車(chē)務(wù)終端，地面室外設(shè)有應(yīng)答定位器、地面無(wú)線通信設(shè)備，車(chē)載設(shè)備有車(chē)載主機(jī)、顯示器和車(chē)載無(wú)線通信設(shè)備等[1]。

圖1 無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)安裝在集中聯(lián)鎖區(qū)域，可以輔助調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)進(jìn)行站場(chǎng)內(nèi)的調(diào)車(chē)作業(yè)，進(jìn)行安全防護(hù)；采用GSM-R通信模式防護(hù)多臺(tái)調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)作業(yè)，可根據(jù)站場(chǎng)實(shí)際情況調(diào)整防護(hù)的機(jī)車(chē)數(shù)量。無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)可與站場(chǎng)既有CTC系統(tǒng)或TDCS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，采集作業(yè)需要的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可實(shí)時(shí)反應(yīng)調(diào)車(chē)車(chē)列行駛位置，在地面的彩色顯示屏上顯示站場(chǎng)圖形、調(diào)車(chē)信號(hào)、調(diào)車(chē)進(jìn)路、機(jī)車(chē)位置、機(jī)車(chē)速度、限制速度、停車(chē)距離及有關(guān)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)等；機(jī)車(chē)上的顯示器可顯示運(yùn)行前方的地面信號(hào)，并具有報(bào)警提示功能，防止車(chē)列冒進(jìn)、越過(guò)規(guī)定停車(chē)點(diǎn)或超速等；系統(tǒng)也有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能，為記錄、分析列車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)提供便利。

2.2 STP系統(tǒng)與其它設(shè)備連接方式

無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)與其它設(shè)備接口連接方式如表1所示。

表1 無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)與其它設(shè)備接口連接方式

3 STP系統(tǒng)探究

3.1 增設(shè)STP工程概況

一般根據(jù)調(diào)車(chē)作業(yè)的要求及專(zhuān)用調(diào)機(jī)的配屬情況，配置STP系統(tǒng)地面設(shè)備，如設(shè)地面機(jī)柜（包含接口模塊、交換機(jī)、UPS等）、地面天線及饋線，地面應(yīng)答器，與聯(lián)鎖系統(tǒng)接口。為各站調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)配置STP車(chē)載系統(tǒng)，LKJ2000型監(jiān)控裝置。

以包頭車(chē)輛段客車(chē)庫(kù)增設(shè)STP系統(tǒng)設(shè)備工程為例，根據(jù)包頭車(chē)輛段客車(chē)庫(kù)調(diào)車(chē)作業(yè)的要求及專(zhuān)用調(diào)機(jī)的配屬情況，在包頭車(chē)輛段客車(chē)庫(kù)進(jìn)行無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（STP）建設(shè)。

既有計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)配置如下：包頭車(chē)輛段客車(chē)庫(kù)為DS6-60型。STP系統(tǒng)地面設(shè)備配置情況如下：包頭客車(chē)庫(kù)設(shè)一套地面機(jī)柜（包含接口模塊、交換機(jī)、UPS等）、一套地面天線及饋線，共設(shè)地面應(yīng)答器12套，與聯(lián)鎖系統(tǒng)接口1處。各站調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)配屬如下：包頭站2臺(tái)，均已安裝了包頭站STP車(chē)載系統(tǒng)，LKJ2000型監(jiān)控裝置。

包頭站信號(hào)樓既有STP機(jī)柜接電源屏、室外天線和站調(diào)區(qū)長(zhǎng)室車(chē)務(wù)終端，采集既有I場(chǎng)和II場(chǎng)的計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖，包頭車(chē)輛段客車(chē)（III場(chǎng)）庫(kù)增設(shè)STP系統(tǒng)時(shí)，需要將III場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖信息傳送至既有包頭站信號(hào)樓既有STP機(jī)柜中，；由于III場(chǎng)較遠(yuǎn)，且周?chē)ㄖ彪s，高低不一，極易遮擋無(wú)線信號(hào)傳輸，需將包頭站信號(hào)樓既有STP系統(tǒng)使用的天線移設(shè)至信號(hào)樓旁邊的通信鐵塔上。

III場(chǎng)新增STP接口機(jī)柜，采集III場(chǎng)計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖數(shù)據(jù)，機(jī)柜接口連接III場(chǎng)既有電源屏上新增的STP供電模塊，經(jīng)III場(chǎng)與包頭站既有通信通道連接既有包頭站STP機(jī)柜。

3.2 設(shè)計(jì)施工注意事項(xiàng)

3.2.1 應(yīng)答器定位器的設(shè)置

應(yīng)答器應(yīng)安裝在兩鋼軌中心，應(yīng)答器表面與水泥枕上表面基本齊平，水泥整底部不平時(shí)，安裝應(yīng)答器時(shí)允許應(yīng)答器上表面略高于水泥枕上表面25mm內(nèi)，應(yīng)答器夾具應(yīng)固定在水泥枕或木枕上，鎖定防轉(zhuǎn)墊片。應(yīng)答器需安裝在調(diào)車(chē)作業(yè)場(chǎng)各入口處的股道絕緣節(jié)內(nèi)側(cè)。

依規(guī)定，車(chē)站集中聯(lián)鎖區(qū)入口、車(chē)場(chǎng)分界處和調(diào)車(chē)作業(yè)頻繁的關(guān)鍵路徑均需設(shè)應(yīng)答定位器，均為無(wú)源點(diǎn)式應(yīng)答器。在信號(hào)機(jī)外方設(shè)置時(shí)距信號(hào)機(jī)不應(yīng)小于100m，在盡頭式信號(hào)機(jī)外方設(shè)置時(shí)不宜小于3m[2]。正向進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方安應(yīng)答器組，由兩個(gè)應(yīng)答器組成。列車(chē)經(jīng)過(guò)應(yīng)答器時(shí)注冊(cè)入網(wǎng)，并通過(guò)列車(chē)經(jīng)過(guò)應(yīng)答器的先后順序記錄列車(chē)行車(chē)方向，但是如果兩個(gè)應(yīng)答器設(shè)置距離太近，列車(chē)通過(guò)速度過(guò)快，STP系統(tǒng)就不能準(zhǔn)確識(shí)別列車(chē)行駛方向[3]。故兩應(yīng)答器安裝距離確定受車(chē)載查詢(xún)主機(jī)數(shù)據(jù)讀取速度限制，不可隨意設(shè)置，引發(fā)安全隱患。

3.2.2 地面天線設(shè)置

地面電臺(tái)天線距地高度應(yīng)大于15m，實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，一般情況下，電臺(tái)信號(hào)傳輸距離大于3km時(shí)信號(hào)會(huì)衰減，使車(chē)——地通信不良，數(shù)據(jù)傳輸誤碼率較高，影響行車(chē)安全。通信距離受到天線增益值影響，周?chē)ㄖ镎趽跻矔?huì)影響通信是否暢通，所以天線設(shè)置應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定，天線旁不得有遮擋物，設(shè)置在地理高點(diǎn)處。

天線設(shè)置在房頂時(shí)，應(yīng)高過(guò)機(jī)房樓頂3m以上，如有條件，盡量設(shè)置在高15m以上的鐵塔上[4]，并設(shè)置避雷針等防雷設(shè)施。室外天線安裝在信號(hào)樓頂或鐵塔上均可，若條件便利盡量安裝在鐵塔上，減少因新增建筑物遮擋或站場(chǎng)擴(kuò)建時(shí)引起天線移設(shè)工程，造成修改工程的資源浪費(fèi)影響站場(chǎng)正常作業(yè)。

如需移設(shè)天線時(shí)，前期需查看是否有滿(mǎn)足距離要求的鐵塔可供移設(shè)，征得鐵塔管理部門(mén)許可，請(qǐng)相關(guān)部門(mén)檢測(cè)鐵塔是否有條件安裝天線。

如包頭車(chē)輛段客車(chē)庫(kù)增設(shè)STP系統(tǒng)設(shè)備工程中，信號(hào)樓附近有通信鐵塔，該鐵塔高度滿(mǎn)足要求，使用前與通信段聯(lián)系并批準(zhǔn)，可將STP室外天線安裝在塔上，并在安裝前請(qǐng)相關(guān)技術(shù)單位檢測(cè)了既有通信鐵塔的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，與鐵塔管理單位聯(lián)系后確定可以安裝天線。

3.2.3 天線饋線設(shè)置

天線饋線一般不超過(guò)60m，饋線過(guò)長(zhǎng)會(huì)引起信號(hào)衰減，如果新建鐵塔，鐵塔安裝位置應(yīng)保證天線饋線至信號(hào)樓計(jì)算機(jī)室長(zhǎng)度不超過(guò)30m[5]。饋線入室需做好防水處理，且入室前通過(guò)室外接地匯集箱接地。室外饋線超過(guò)30m時(shí)，需在離開(kāi)天線、離開(kāi)塔體和饋線入室處都做接地處理。如果鐵塔高度超過(guò)60m，需要在塔中部增加一處接地。

4 結(jié)束語(yǔ)

無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)的使用越來(lái)越普遍，該系統(tǒng)可以便于地面人員更直觀的看到車(chē)列行駛位置、速度等信息，監(jiān)督車(chē)列的行駛，提高調(diào)度工作效率，有效保障了調(diào)車(chē)作業(yè)時(shí)人和車(chē)的安全。設(shè)計(jì)、施工人員更應(yīng)總結(jié)以往STP系統(tǒng)設(shè)計(jì)、安裝等產(chǎn)生的各種問(wèn)題，引以為戒，避免不必要的工程資源浪費(fèi)，或引發(fā)安全隱患問(wèn)題。