山區電氣化鐵路列尾裝置的應用

【摘要】本文分析了山區電氣化鐵路400M列尾信道盲區產生的原因及解決措施，通過試驗、上線運用，總結了雙信道（400MHz+400KHz）列尾裝置，利用高頻通信和感應通信互補方式，克服了山區電氣化鐵路高頻弱電場造成列尾信道“盲區”現象，保證了機車與尾部主機之間的可靠通信。

【關鍵詞】列尾裝置盲區措施雙信道

一、列尾裝置及作用

1.1何為列尾裝置

列尾裝置是列車尾部安全防護裝置的簡稱。列尾裝置是用于貨物列車取消守車后，綜合應用計算機編碼、無線遙控、語音合成、計算機處理技術，為保證列車運行安全而設計的安全防護設備，也是重要的鐵路行車設備。

1.2列尾裝置的作用

使用列尾裝置，機車乘務員操作列尾司機控制盒能夠及時準確地掌握列車尾部風壓；當列車尾部風管因非正常泄露低于規定限值時，該設備可以自動報警；當車輛折角塞門被意外關閉時，機車乘務員可操縱列尾司機控制盒進行尾部排風輔助制動，以防止列車“放”事故；該設備還可兼作列車晝夜尾部標志的功能。

1.3列尾裝置是保證列車運行安全的重要行車設備

2011年3月22日，點岱溝車站關閉折角塞門向區間發出列車的鐵路交通事故中，列尾裝置發揮了設備保安作用，避免了更大事故的發生。（注：2011年3月22日， D162次列車由點岱溝車站7道開車運行至點岱溝車站至龍王渠車站間DZK6+885處時，司機進行試閘，發現不制動，列車速度不降反升。列車速度達到39Km/h時，司機使用列尾裝置排風進行制動，14時05分，列車停于DZK6+007處。）

二、大準鐵路的線路狀況

大準鐵路是國家“八五”計劃重點建設項目———準格爾項目三大主體工程之一，是神華鐵路運輸網的重要組成部分，是鄂爾多斯東部地區煤炭外運的主干線。大準線東起山西大同市燕莊站，西至內蒙古鄂爾多斯準格爾旗薛家灣鎮點岱溝站，全長264.467公里。全線處于內蒙古高原與黃土高原交界地帶，地形地貌復雜，有長大隧道26處，大型橋梁35座，自西向東重載列車開行方向有坡度為13‰的長大上坡道，最小曲線半徑為400米，具有山區電氣化鐵路的明顯特點，無線通信弱場區占線路總長的40%左右。

三、山區電氣化鐵路400M列尾信道傳輸盲區產生的原因

四、解決弱場問題的主要措施

列尾信息傳輸的主要任務是完成列車首尾間的數據通信，對于平原開闊地段基本上能滿足通信，但在山區復雜線路就存在較多盲區，可通率明顯降低，國內目前解決列尾裝置弱場問題大多采了以下幾種方式：（1）地面中繼方式。通過無線列調漏纜、區間中繼器、互控臺等進行轉發。此方式雖不增加列尾設備投資，但列尾首尾間的通信依賴大量無線列調地面中繼設備，與無線列調同頻工作，相互干擾較大，使用效果并不理想。區間機車聯控好時，列尾卻未必暢通，時常出現途中通不上，按故障要令，但入段后檢測是列尾指標都正常。所以列尾通信質量好壞，有一半取決與小三角通信的質量。（2）中繼列尾方式。如現大秦線和南昆線，在列車中間部位加裝列尾裝置中繼器，列尾中繼方式是根據線路狀況和列車長短，出發前，在列尾中部增掛中繼列尾設備。此種方式無論是采用450MHz或800MHz頻段，對山區線路列尾通信質量的改善，不同的線路效果不一樣，不同的車列效果不一樣，尾部信息的返回率約80%～90%。配置時需增加約一倍的作業人員，摘掛作業很不方便。（3）雙信道（400MHz+400KHz）方式。如寶成線的寶廣段、襄渝線、成昆線中段、神朔線等。

五、雙信道列尾裝置保證了大準線山區電氣化鐵路機車與尾部之間的信息傳遞的可靠通信

5.1信息傳遞的可靠性

利用高頻通信和感應通信互補方式，克服了山區電氣化鐵路高頻弱電場造成列尾信道“盲區”現象，保證了貨物列車的安全運行。通過雙信道、雙收雙發、雙向數傳方式實現了機車與尾部通信。

400KHz信道將感應信號通過接觸網導線傳送到目的地（尾部主機），信號傳遞不受山區、隧道的影響，只要有接觸網的地方就有可能接收到信息，一般傳輸距離在3至7公里，中間不需要對信號進行中繼放大的優點來填補400M易受山區、隧道等地理環境等影響傳輸距離的缺點，利用400M電臺是視距傳播輻射，平原地區傳輸效果好、抗干擾能力強、電路集成度高設備運行穩定的優點，來彌補400K在大站場內接觸網分流使信號減弱、易受到其它用電器的電磁干擾的缺點，形成優缺互補格局，實現了機車與尾部主機之間的可靠通信。

5.2雙信道列尾裝置主要功能

（1）采用了“雙向數傳”技術。即機車與列尾主機之間的雙方向通信全部使用數字編碼，從而縮短了占用列車無線調度通信設備信道的時間，減少了列尾裝置與列車無線調度通信設備之間的相互影響。（2）列尾主機和司機控制盒配合具有列尾作業“黑匣子”數據記錄功能，在配套設備的支持下，可再現列尾作業全過程；（3）列尾主機傳感器故障告警；（4）列尾主機“零風壓”報警，用于提示列車分離（車鉤脫、斷）等原因引起的列車制動驟然斷開的不安全狀況；（5）列尾主機抗震動瞬間斷電保護，在電池瞬間斷開時不消除“一對一”關系；（6）列尾主機運行中電池欠壓報警；（7）司機控制盒數碼顯示機車號、風壓、電池容量、設備狀態；（8）實現雙信道的雙收雙發功能，解決了某一信道故障后，另一信道仍能保證列尾裝置正常工作。（9）數傳+語音調制方式，以數字顯示和語音提示互補方式反饋列尾信息，彌補了因信噪比不足影響誤碼問題，使列尾信息能及時反饋給司機。

5.3雙信道列尾裝置組成

由固定在機車司機控制室的司機控制盒和安裝在列車尾部的列尾主機及其附屬設備組成。

5.4雙信道列尾裝置主機結構

雙信道列尾主機由主控板、閃光板、電磁閥、傳感器、400M電臺、400MU型天線、400K感應電臺、400K環形天線、風管及接頭、7.2V/10Ah的專用數字鋰電池組、底座等構成，各部分之間是通過機殼、支架、電源接觸板以及排線等方式進行機械與電氣上的連接，主控板是主機的核心分。

5.6雙信道（450M+400K）列尾裝置試驗

隨著大秦線萬噸列車的開行，大準鐵路及時進行了萬噸站擴能改造，線橋隧改造加固，牽引變電所增容改造，機車同步牽引實驗等一系列工作，列尾信息傳遞（可通率）能否滿足要求是試驗的一項重要內容。

5.6.1靜態試驗

2006年2月10日在點岱溝車站進行，在前后距離1550米，列尾主機在列車尾鉤正常連掛，重聯機車均升弓，劈相器和鼓風機均打開，本務端操作司機控制盒查詢尾部風壓，記錄尾部風壓返回情況，通過20次尾部風壓查詢，返回19次數字信號和1次模擬語音信號，信號傳輸可通率95%。

5.6.2動態試驗

2006年3月25日、26日，3月29、30日和4月26日、29日，先后進行了萬噸列車的牽引試驗。按每分鐘查詢一次，進出站各一次，隧道和彎道等重點區段多試的原則進行列尾動態試驗。首次試驗效果并不理想，隧道和彎道近30%不通；在燕莊站發車時，400K返回語音斷續；400M因與國鐵無線列調同頻受干擾較大造成解碼低。返回后，對機車電臺、列尾電臺與控制板接口指標重新進行了測試調整，如調制頻偏和SP接收等。解決上述問題后，在第二次試驗中，上行共查391次，返回387次，可通率達99%（其中有5次雖然沒解碼，但模擬語音清晰）；下行單400KHz信道，除在北黃土溝站過分相處（后查屬高頻過相裝置故障）、黃河大橋、燕莊車站（兩側股道有列車通過時）共有三次例外，其它每次查詢都能及時返回信息并解碼，可通率也達99%，雙信道可通率也超過99%，僅2次語音斷續未聽清。5月18日、20、23、27日，有進行了四次添乘試驗，進一步檢驗信息傳輸的可通率和設備的穩定性，除2次中途出現電池欠壓報警（在前方站更換電池后恢復正常）外，其它區段均暢通。

5.7雙信道列尾裝置故障排查內容

日常工作中要加強列尾裝置隱患排查力度，確保設備安全、可靠運行。排查內容如下：（1）列尾主機電池電壓及容量是否在標準范圍值內，與主機接觸是否良好。（2）列尾主機天線發射（接收）場強是否良好，各部件連接是否緊固，外觀狀態有無損壞、異常現象。（3）列尾主機輸入機車號是否正確，是否有兩臺以上列尾主機輸入了同一機車號碼。（4）列車更換本務機車后，列尾主機原有的機車號碼是否消號成功。（5）列尾主機號碼是被本列本務機車確認，還是被非本務機車搶走。（6）列尾司機控制盒確認主機是否正確。（7）無線列調電臺和列尾確認儀是否存在常發射與同頻干擾問題。（8）換掛、重聯機車司機消號、確認時機、風壓及按鍵間隔時間操作是否標準。（9）列尾機車設備的號碼與機車本身的號碼是否一致。（10）是否有多臺機車在同一站場同時進行消號、確認操作。（11）故障發生地區場強環境是否滿足列尾信號傳輸條件。（12）周邊地區是否存在較強或不定時的信號干擾源。（13）列尾主機在檢測臺上檢測的各項數據是否正常，檢測結論是否合格。（14）查看列尾主機“黑匣子”運行數據。（15）查看列尾司機控制盒“黑匣子”運行數據。

5.8雙信道列尾裝置運行結論

從2006年至今，經過多年時間上線運用證明，雙信道列尾裝置采用400MHz+ 400KHz雙重場強覆蓋，雙信道互補，場強覆蓋率達到95%以上，解決了山區電氣化區段弱場區的通信問題，在不增加設備、不改變列尾作業程序和作業量的情況下，充分發揮了列尾裝置在山區電氣鐵路的保安作用。

六、開行2萬噸列車列尾裝置展望

做為連接巴準、準池線的大準鐵路，要更好地發揮樞紐通道的作用，適應前方通道（朔黃鐵路）對貨物運輸能力的需求，僅僅依靠開行萬噸列車，是不可能完成的。

目前大準鐵路采用重聯線方式傳輸解決機車同步操縱問題，此技術僅適合于單元萬噸列車開行。若開行兩萬噸列車，必須解決機車無線同步操縱技術。我國曾采用傳統機車車輛制動機成功開行過萬噸列車和2萬t列車。大秦線開行的2萬t貨物列車，在車輛采用120型空氣制動機技術的基礎上，機車采用了美國GE公司的空氣制動同步操作Locotrol技術。

現大秦線正在使用的是北京中鐵公司研發的一種可控列尾裝置，其基本功能是：當司機操縱列車空氣制動裝置對列車進行制動減速時，可控列尾裝置根據來自LKJ的列車管減壓量信息，由列尾控制盒生成控制指令，通過GSM-R網絡及LOCOTROL地面應用節點（AN）、控制列尾主機在列車尾部對列車管同步減壓。當減壓量達到給定值時，停止減壓。

隨著新技術的采用與科學技術的不斷發展，將來的列尾裝置將是向著體積小、重量輕、操作簡便、功能更齊全、穩定性和可靠性高等方向發展，為重載2萬噸列車的正常開行提供更有效、更安全保證，發揮著更重要的做用。

參考文獻

[1]曲星照，茍天戈.列尾裝置與列尾作業員[M].北京：中國鐵道出版社，2007.9

[2]耿志修.大秦鐵路重載運輸技術[M].北京：中國鐵道出版社，2009.3