集通公司800MHz列尾和列車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)方案

張文成

內(nèi)蒙古集通公司管內(nèi)使用的是450 MHz機(jī)車(chē)無(wú)線列調(diào)通信系統(tǒng)，共有上線運(yùn)行機(jī)車(chē)電臺(tái)215臺(tái)(其中7臺(tái)客運(yùn)機(jī)車(chē)已于2012年安裝CIR系統(tǒng)設(shè)備，完成客車(chē)列尾及安全防護(hù)報(bào)警改造)。機(jī)車(chē)450MHz無(wú)線列調(diào)設(shè)備與地面設(shè)備及便攜臺(tái)實(shí)現(xiàn)了車(chē)機(jī)聯(lián)控功能、列車(chē)尾部風(fēng)壓查詢(xún)、報(bào)警和排風(fēng)功能，基本保證了運(yùn)輸生產(chǎn)安全。但隨著列車(chē)運(yùn)行對(duì)數(shù)加密和線路施工維護(hù)任務(wù)增多，已遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足當(dāng)前運(yùn)輸生產(chǎn)和安全的需要，該系統(tǒng)存在以下幾個(gè)問(wèn)題。

1.同頻干擾嚴(yán)重。由于列車(chē)無(wú)線列調(diào)業(yè)務(wù)與列尾業(yè)務(wù)使用同一頻段，互相干擾嚴(yán)重，特別在樞紐區(qū)域、列車(chē)作業(yè)繁忙地段、復(fù)線和傳播條件不好區(qū)段干擾更為嚴(yán)重，致使列車(chē)列尾信息不能及時(shí)查詢(xún)、列尾裝置首尾不能建立一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，嚴(yán)重干擾了列車(chē)運(yùn)行秩序。

2.預(yù)警信息傳送不暢。在實(shí)際運(yùn)行中，機(jī)車(chē)雖能與車(chē)站、道口、施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行聯(lián)控和信息通信，但道口、施工現(xiàn)場(chǎng)、線路作業(yè)人員不知列車(chē)運(yùn)行速度和接近距離，車(chē)與車(chē)、車(chē)與地、車(chē)與人預(yù)警信息傳送不暢，構(gòu)造成列車(chē)運(yùn)行安全隱患。

3.無(wú)線調(diào)度命令信息與列尾信息互相干擾。450 MHz無(wú)線調(diào)度命令與列尾信息因使用相同頻點(diǎn)，F(xiàn)FSK數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中發(fā)生通信碰撞，互相干擾，造成無(wú)線調(diào)度命令、列尾信息傳輸成功率低。

1 800MHz列尾和列車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)特點(diǎn)

800 MHz列尾和列車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)是保證列車(chē)運(yùn)行、上道作業(yè)人員及施工現(xiàn)場(chǎng)安全的一種專(zhuān)業(yè)防護(hù)設(shè)備，可使得鐵路施工作業(yè)人員、鐵路道口防護(hù)人員預(yù)先得知列車(chē)接近時(shí)的報(bào)警信息。在非正常情況下本務(wù)列車(chē)可啟動(dòng)發(fā)送二次防護(hù)報(bào)警信息，鄰線或后續(xù)追蹤列車(chē)接收后可提示司機(jī)及時(shí)進(jìn)行相關(guān)作業(yè)處理，從而保障路內(nèi)外生命財(cái)產(chǎn)安全，大大降低事故率。鐵路道口、施工現(xiàn)場(chǎng)安裝雙向預(yù)警設(shè)備，在道口、施工現(xiàn)場(chǎng)存在線路障礙時(shí)，道口或施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員可啟動(dòng)地面預(yù)警設(shè)備發(fā)送道口報(bào)警、施工現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警信息，提示接近列車(chē)及時(shí)制動(dòng)，防止事故發(fā)生。同時(shí)該系統(tǒng)具有列尾功能，可實(shí)現(xiàn)列車(chē)尾部風(fēng)壓查詢(xún)、報(bào)警和輔助排風(fēng)等功能，為列車(chē)運(yùn)行安全提供有力保障。

800 MHz列尾和列車(chē)安全防護(hù)預(yù)警系統(tǒng)將列尾業(yè)務(wù)從原450 MHz無(wú)線列調(diào)通信系統(tǒng)中分離出來(lái)，避免了對(duì)現(xiàn)有無(wú)線列調(diào)系統(tǒng)的干擾，很好地解決了列尾和無(wú)線列調(diào)在450 MHz頻段的相互干擾問(wèn)題，消除了450 MHz列尾信息對(duì)450 MHz無(wú)線調(diào)度命令的通信干擾，從而保證了行車(chē)安全。

2 800MHz列尾和列車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)方案

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成

800MHz列尾和列車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)設(shè)備主要包括車(chē)載設(shè)備和地面設(shè)備二大部分。系統(tǒng)構(gòu)成示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 800 MHz列尾和列車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)構(gòu)成示意圖

其中，車(chē)載設(shè)備包括車(chē)載通信設(shè)備 (機(jī)車(chē)綜合無(wú)線通信系統(tǒng) CIR/列車(chē)防護(hù)報(bào)警設(shè)備 LBJ/800 MHz車(chē)載電臺(tái))、操作終端 (MMI/控制盒)、TAX適配器和列尾主機(jī)。

地面設(shè)備:包括道口安全預(yù)警設(shè)備、便攜式列車(chē)接近預(yù)警器、袖珍式列車(chē)接近預(yù)警器，分別用于道口、鐵道沿線施工現(xiàn)場(chǎng)和工務(wù)、電務(wù)、供電、巡道人員。

2.2 系統(tǒng)工作原理

800 MHz列尾和列車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)的車(chē)載設(shè)備存在3種可能的配置方式。

1.LBJ機(jī)車(chē)臺(tái)與機(jī)車(chē)綜合無(wú)線通信系統(tǒng)CIR配套使用，在CIR的MMI操作顯示終端進(jìn)行操作。

2.LBJ機(jī)車(chē)臺(tái)配備控制盒進(jìn)行操作。

3.貨車(chē)800 MHz車(chē)載綜合電臺(tái)配備控制盒，通過(guò)控制盒進(jìn)行操作。

現(xiàn)以第一種配置方式為例，對(duì)其工作原理進(jìn)行描述。

2.2.1 列車(chē)接近預(yù)警

CIR每200 ms從TAX箱獲取一幀數(shù)據(jù)，包括車(chē)次、速度、位置及時(shí)間等列車(chē)運(yùn)行信息，并轉(zhuǎn)發(fā)給LBJ單元;LBJ在列車(chē)運(yùn)行速度大于5 km/h時(shí)，采用間歇循環(huán)發(fā)送方式，在列車(chē)接近預(yù)警工作頻點(diǎn)上，每運(yùn)行200 m發(fā)送一次列車(chē)接近信息。

袖珍式列車(chē)接近預(yù)警器收到列車(chē)接近預(yù)警信息，發(fā)出單音或聲音加振動(dòng)提示，并在LCD顯示屏上以漢字方式顯示列車(chē)車(chē)次、速度、位置 (公里標(biāo));鐵路沿線人員佩戴袖珍式列車(chē)接近預(yù)警器，收到信息后可及時(shí)避讓?zhuān)Ｗo(hù)人身安全。

2.2.2 列車(chē)二次事故防護(hù)預(yù)警

按下MMI操作顯示終端的“報(bào)警”鍵啟動(dòng)LBJ，電臺(tái)以3 s間歇循環(huán)方式發(fā)送列車(chē)二次事故防護(hù)預(yù)警信息，包括列車(chē)車(chē)次、速度、位置等。

鄰線及追蹤列車(chē)的LBJ電臺(tái)將接收的列車(chē)二次事故防護(hù)預(yù)警信息解調(diào)后，送給MMI操作顯示終端，MMI發(fā)出語(yǔ)音提示“xxxxx次車(chē)xxxx.x公里事故”的通告，司機(jī)可及時(shí)采取制動(dòng)降速，避免二次事故的發(fā)生。

2.2.3 列車(chē)接近通知與道口障礙預(yù)警

1.列車(chē)接近預(yù)警通知。道口安全預(yù)警設(shè)備接收列車(chē)接近預(yù)警信息 (列車(chē)車(chē)次、速度、位置)，經(jīng)計(jì)算在顯示屏上顯示列車(chē)車(chē)次、距離和到達(dá)道口時(shí)間，并發(fā)出不同音調(diào)的提示音。按下自復(fù)“確認(rèn)鍵”記錄列車(chē)接近預(yù)警信息的確認(rèn)時(shí)間、列車(chē)車(chē)次、實(shí)時(shí)公里標(biāo)。停止鳴響提示音，列車(chē)距道口零公里時(shí)切斷揚(yáng)聲器。

2.道口障礙預(yù)警。按下道口安全預(yù)警設(shè)備的預(yù)警按鍵，道口障礙指示燈閃亮，同時(shí)發(fā)出提示音。道口預(yù)警設(shè)備以4 s間歇循環(huán)方式發(fā)送道口障礙預(yù)警信息;人工解鎖后，停止發(fā)送道口障礙預(yù)警信息，故障指示燈熄滅，提示音終止。道口安全預(yù)警設(shè)備應(yīng)記錄道口位置及發(fā)送道口障礙預(yù)警信息的啟始及終止時(shí)間。LBJ接收到道口障礙預(yù)警信息后，通知MMI發(fā)出道口報(bào)警聲光提示，提醒司機(jī)及時(shí)采取措施。

2.2.4 列車(chē)接近通知與線路障礙預(yù)警

1.接近預(yù)警通知。便攜式列車(chē)接近預(yù)警器根據(jù)所處位置通過(guò)功能鍵設(shè)置公里標(biāo)的報(bào)警時(shí)間。當(dāng)接收到列車(chē)接近預(yù)警信息 (列車(chē)車(chē)次、速度、位置)后，經(jīng)計(jì)算在LCD顯示屏上顯示到達(dá)便攜式預(yù)警器所在位置的車(chē)次、距離和時(shí)間，并發(fā)出上下行語(yǔ)音報(bào)警提示音和相應(yīng)的燈光顯示。施工現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員收到列車(chē)接近預(yù)警信息后，可及時(shí)撤離，防止生命財(cái)產(chǎn)的損失。

2.線路障礙預(yù)警。按下便攜式列車(chē)預(yù)警器“報(bào)警”鍵，預(yù)警器發(fā)出語(yǔ)音提示音。便攜式列車(chē)預(yù)警器以5～10 s間歇，循環(huán)方式發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)障礙預(yù)警信息;人工解鎖后，停止發(fā)送現(xiàn)場(chǎng)障礙預(yù)警信息，提示音終止。LBJ將接收的施工現(xiàn)場(chǎng)線路障礙預(yù)警信息送給MMI操作顯示終端，MMI發(fā)出線路障礙預(yù)警聲光提示，提醒司機(jī)及時(shí)采取措施。

2.2.5 列車(chē)尾部風(fēng)壓信息傳送

1.查詢(xún)、排風(fēng)及應(yīng)答。按下MMI“查詢(xún)”、“排風(fēng)”按鍵，啟動(dòng)LBJ向列尾主機(jī)發(fā)送查詢(xún)、排風(fēng)命令。列尾主機(jī)收到命令后，向LBJ回送風(fēng)壓、排風(fēng)應(yīng)答，LBJ接收后通知MMI進(jìn)行語(yǔ)音回放。

2.自動(dòng)報(bào)風(fēng)壓。當(dāng)列車(chē)尾部風(fēng)壓發(fā)生異常時(shí)，列尾主機(jī)自動(dòng)將風(fēng)壓值間歇﹙間隔不小于10 s﹚循環(huán)多次發(fā)送給LBJ，LBJ接收后通知MMI進(jìn)行聲光提示。

2.3 安全性、可靠性、適用性要求

2.3.1 安全性要求

列車(chē)防護(hù)報(bào)警設(shè)備、道口安全預(yù)警設(shè)備、便攜式列車(chē)接近預(yù)警器，具有監(jiān)控記錄信息的存儲(chǔ)、分析和打印功能。

當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)通信故障，無(wú)法獲得LKJ運(yùn)行監(jiān)控裝置數(shù)據(jù)信息時(shí)，列車(chē)防護(hù)報(bào)警設(shè)備自動(dòng)發(fā)送不明車(chē)次接近預(yù)警信息，發(fā)送數(shù)據(jù)為固定的車(chē)次號(hào)88888、速度888、公里標(biāo)88888，可保證列車(chē)接近預(yù)警的正常功能。

2.3.2 可靠性要求

1.檢測(cè)功能。列車(chē)防護(hù)報(bào)警設(shè)備、道口安全預(yù)警設(shè)備、便攜式列車(chē)接近預(yù)警器具有技術(shù)性能自檢及故障提示功能，并能判斷接收信息的準(zhǔn)確性。

2.抗電磁干擾性能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境。在設(shè)備通信接口設(shè)計(jì)磁珠、TVS管，電源口設(shè)置EMI濾波器、脈沖群抑制器，天線接口安裝避雷器，提高電磁兼容性能。

3.印制板加工。印制版加工后進(jìn)行防潮、防霉、防鹽三防處理，以適應(yīng)惡略氣候條件。

4.弱場(chǎng)強(qiáng)及盲區(qū)解決方案。列車(chē)接近預(yù)警信息場(chǎng)強(qiáng)覆蓋范圍不小于3 km，在弱場(chǎng)強(qiáng)及盲區(qū)增加固定中繼器，以滿(mǎn)足列車(chē)接近預(yù)警要求。

2.3.3 適用性要求

列車(chē)防護(hù)報(bào)警設(shè)備、道口安全預(yù)警設(shè)備、便攜式列車(chē)接近預(yù)警器、袖珍式列車(chē)接近預(yù)警器、列尾主機(jī)的抗震性能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的要求。

道口安全預(yù)警設(shè)備、便攜式列車(chē)接近預(yù)警器安裝方式、電池容量及防盜、防雨措施滿(mǎn)足施工要求。

3 系統(tǒng)的作用和建設(shè)意義

列尾和列車(chē)安全預(yù)警系統(tǒng)采用800MHz專(zhuān)用頻點(diǎn)開(kāi)展業(yè)務(wù)，形成多業(yè)務(wù)的安全綜合無(wú)線預(yù)警系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車(chē)接近預(yù)警、列車(chē)防護(hù)預(yù)警、道口安全報(bào)警、施工現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警、列尾風(fēng)壓傳輸?shù)裙δ埽谲?chē)與車(chē)、車(chē)與地、車(chē)與人及地與車(chē)之間形成了一個(gè)綜合性的信息系統(tǒng)。

該系統(tǒng)的建設(shè)可以在一定程度上解決現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)的安全防護(hù)問(wèn)題，提高鐵路安全防護(hù)的技術(shù)水平，為鐵路運(yùn)輸安全生產(chǎn)提供必要的技術(shù)保證。

［1］ YD/T791-1995.無(wú)線電尋呼接收機(jī)技術(shù)要求及檢驗(yàn)測(cè)量方法［S］.1995.

［2］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB/T 2969-1999平交道口自動(dòng)控制或報(bào)警的技術(shù)要求［S］.1999.

［3］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.TB/T2973-2000列車(chē)尾部安全防護(hù)裝置通用技術(shù)條件［S］.2000.

［4］ 中華人民共和國(guó)鐵道部.運(yùn)基通信［2009］690號(hào).列車(chē)防護(hù)報(bào)警和客車(chē)列尾系統(tǒng)技術(shù)條件(V1.0)》［S］.2009.