浅谈无线调车机车信号和监控系统的技术应用

　　随着铁路干线列车运行速度的提高和运能需求的增加，调车作业的安全问题越来越引起关注。有效的调车作业安全防护保障着列车运行的安全，促进列车运行图的实现和列车编组计划的执行以及车辆的周转等。以前调车作业时，调车司机都是依靠地面信号机的指示状态来进行调车作业的。由于瞭望失误等原因，有时会发生因闯蓝灯、撞正线、超速行驶造成调车挤道岔、冲突、脱轨等事故。在雨雪、大雾、冰雹等恶劣天气下，调车作业的安全和效率更难以保证，行车事故也时有发生。为有效解决上述问题，STP-KA型无线调车机车信号和监控系统根据站场设备状态，监视、控制机车安全走行，必要时采取制动等安全措施，以保证站场内调车作业的安全。
　　1系统功能
　　无线调车机车信号和监控系统(简称STP)是由计算机系统集成的监视控制记录系统，将站场内调车作业与地面信号形成联锁，通过无线通信信道实现调车信号、调车进路及作业单等在机车和调车终端上的实时显示，并结合LKJ 2000型列车运行监控记录装置实现对调车机车作业的安全防护。
　　1.1对调车机车的安全防护功能STP-KA型无线调车机车信号和监控系统可自动防止调车作业时车列冒进阻挡信号机或突然关闭的信号机;防止车列越过站场规定的停车点;控制车列在尽头线、到发线安全距离前方停车;自动防止调车作业时速度超过允许的最高限速;对压信号折返调车作业进行安全防护;出站调车或跟踪出站调车的安全防护;停留车位置明确时防止超过连挂允许的最高限速。
　　1 .2显示及监视功能地面车站人员和调车司机可通过显示终端了解站场中信号机、道岔、轨道区段和进路状态，监视作业机车的当前位置、运行速度及限制速度等信息，在系统终端和车载显示器上实时显示调车作业通知单和钩作业进度，对调车作业过程一目了然。系统对调车机车位置进行实时跟踪，帮助地面车站人员、调车司机更加及时准确地了解调车作业进程，实时掌握站场使用情况。
　　1.3记录及管理功能该系统还能够实时记录并保存调车作业过程中的重要数据，提供历史数据的回放、分析、管理等功能。通过LKJ 2000型列车运行监控记录装置可转储监控运行数据，存储管理所有采集数据、人工录人数据以及信息加工后的目标数据。通过历史数据回放，可在地面重现历史的调车作业过程，为分析调车作业的进程、发现调车作业中的安全隐患和处理调车作业事故提供有效的辅助手段。
　　2系统构成及工作原理
　　2.1系统构成STP-KA型无线调车机车信号和监控系统由地面设备和车载设备组成。地面设备与车载设备之间通过无线通信方式实现数据双向传输，完成闭环控制任务。
　　地面设备设置在相关的信号楼内，它由双套地面主机(含CPS基站、电台、UPS、交换机)、电务维护终端、调车终端、站调终端、地面全向天线、CPS天线组成。车载设备由车载主机、车载显示器LKJ 2000列车监控仪显示器)、查询主机、应答器天线、车载天线、CPS天线、车载打印机组成。
　　2.2工作原理机车下方的应答器天线通过站场各个出人日处的传感器(应答器)接收机车定位设备发送的初始位置信息，申请注册人网。人网后，地面设备接收计算机联锁设备发来的站场码位信息，了解站场信号开放情况，发送给车载主机、调车终端和电务维护终端;接收车载主机转发的机车运行信息，搜索车列前方的调车进路，实时跟踪计算车列位置，将搜索和计算的结果发送给车载主机;同时将收到的机车运行信息和车列位置信息发给调车终端和电务维护终端;转发调车终端发送的调车作业单给车载主机和电务维护终端。调车终端和电务维护终端实时显示站场图形、车列运行状况和调车作业单，电务维护终端提供历史数据的保存、回放和分析等功能。
　　车载设备接收地面主机发送的站场码位信息、调车作业单信息、机车运行信息和车列跟踪计算结果，转发站场码位信息和调车作业单给车载显示器进行显示。根据机车的运行信息和车列跟踪计算结果，车载设备实时计算停车距离、限制速度，将数据发送给LKJ监控装置。 地面设备和车载设备通过无线通信信道进行信息交互。无线通信信道是STP-KA型无线调车机车信号和监控系统的重要组成，直接关系到系统运行的可靠性和稳定性。虽然无线电台的通信方式早期得到广泛应用，但频率资源少、频点易受干扰、日常维护不便等因素制约着无线电台通信的发展。随着CSM-R通信网络的逐步建设，无线调车机车信号和监控系统应用CSM-R技术将成为必然趋势。
　　3设备故障应急处理
　　当系统设备出现故障时，维护单位必须快速地查找排除故障，处理系统故障时要符合故障安全原则，以确保铁路运输的安全、稳定。
　　根据系统工作原理判断故障。若本站内，所有机车在同一时间段内均故障且故障现象类似，可初步判断是地面设备故障。若本站内某台机车故障，可初步判断为车载设备故障。例如:站场内所有机车都无法正常注册人网，则可判断为地面设备故障;若某台机车出现无法正常注册人网现象，则可判断是该机车设备故障。
　　根据系统信息来源分析判断故障。地面设备从联锁设备获取站场表示信息，从TIMS系统获取作业单信息，与地面操作人员进行信息交互。地面设备将采集的信息进行处理后，发送给车载设备。车载设备获取地面设备发送的信息，从LKJ监控主机获得机车运行速度、方向，为LKJ监控主机提供控制数据。例如:如果站场无表示，无法接收、发送TMIS作业计划可初步判断为地面设备故障;如果机车无法打印作业单、无法与LKJ正常通信可初步判断为车载设备故障。现对7种常发故障的判断分析及故障处理方法进行介绍。
　　3.1地面主机故障地面主机故障主要表现为主机上指示灯显示异常。地面主机单系统故障时，系统会自动切换或人工切换至另一系统工作，不影响正常使用。双套系统故障时会影响该站场覆盖范围内的所有调车机车STP系统的正常使用。地面主机故障后，本控制区内的车载设备、电务维护终端、站调终端均不能实时更新站场信息，车载设备无法接收信号，进人一般平面调车模式。
　　处理办法:地面主机故障后可先重启地面主机观察工作状态，如仍不能恢复正常，需判断定位板卡是否故障，检测相应接头、数据线是否松动，如故障则更换备用板卡。当重启地面主机或双系同时故障时，因地面设备无法确认机车位置，STP系统覆盖范围内的所有机车将失去与地面主机联系，机车需运行经过一处应答器或重新人工注册后才能重新进人调车监控状态。更换板卡时，应在系统断电后进行，禁止带电插拔。
　　3.2调车终端及站调终端故障调车终端故障时，系统人工注册、压信号折返功能无法正常使用。站调终端设备故障时，站调终端操作人员不能观察站场内各调车机信息，系统无法接收、显示TMIS系统作业计划。调车终端及站调终端故障可分为硬件故障和通道故障。主要表现为终端站场码位无显示或显示信息不更新、不正常等;还可表现为软件操作功能失效等。
　　处理办法:硬件故障时，更换主机或相关输人输出设备，如需更换主机或硬盘，则需重新配置该站的数据、软件。通道故障时，按照计算机通信提示处理，检查通信网线连接状态。更换计算机输人输出设备应在计算机断电后进行，禁止带电插拔。
　　3.3电务维护终端故障电务维护终端故障分为设备主机故障和通道故障。主要表现为终端无显示或显示信息不更新、不正常，不能记录历史信息，软件操作功能失效等。电务维修终端故障不影响系统地面及车载设备的正常工作。
　　处理办法:硬件故障时，更换主机或相关输人输出设备，如需更换主机或硬盘，则需重新配置该站的数据、软件。通道故障时，按照计算机通信提示处理，检查通信网线连接状态。电务维护终端故障系统其余部分可正常使用。
　　3.4地面无源应答器故障地面无源应答器故障时，机车经过本无源应答器时无法正常人网、退网。
　　处理办法:检测该应答器安装是否合格，应答器外观是否有损坏。利用应答器读写器读取该应答器数据，分析数据是否正确完整。若发现故障需更换该处应答器。更换应答器时，需确保应答器安装牢固、位置正确，数据写人正确。
　　3.5车载主机故障车载主机故障时，车载主机前面板指示灯显示状态异常。车载主机故障后影响该调车机车STP系统的正常使用。该机车进人一般平面调车模式。
　　处理办法:车载主机故障后可先重启车载主机观察工作状态，如果仍不能恢复，需检测相应接头、数据线是否松动。若经判断确定是车载主机故障，则需整机更换备用车载主机，备用车载主机程序、数据应与原车载主机一致。车载主机重启后，机车需经过一处应答器或重新人工注册后才能再次进人调车监控状态。
　　3.6查询主机及查询天线故障查询主机、查询天线故障时，本站内机车经过所有应答器时都无法正常人网、退网。
　　处理办法:检查查询主机、查询天线线缆是否损坏，接头是否松动，查询天线安装位置是否符合要求。若经判定是查询主机内部故障，则需整机更换，之后可在人工注册人网后继续使用。
　　3.7地面天线及车载天线故障地面天线故障时，在本控制区内的所有机车反映不能接收信号或者信号不稳定，排除同频干扰及电台故障后，应检查地面天线。车载天线故障时，本机车反映不能接收信号或者信号不稳定，排除同频干扰、车载电台、地面电台、地面天线故障后，应检查机车天线。
　　处理办法:检查天线是否损坏(地面天线需检查是否与地面垂直)，清除周围新的遮挡物，接头处不能有进水锈蚀，馈线不能有破损、不能打死弯。断开天线馈线时，电台应断电，禁止带电插拔。电气化区段内禁止更换车载天线。
　　4结束语
　　太原铁路局管内临汾站、太原站先后安装并开通了STP-KA型无线调车机车信号和监控系统。该系统的应用显著提高了调车作业效率，实现了调车机车全方位安全控制及作业中的安全防护，确保了站场调车作业的安全、可控、有序。希望本文能对该调车机车信号和监控系统维护工作有一定的借鉴意义，为系统提供一定的设备维护技术保障。