鐵路調車作業無線調車機車信號和監控系統的研究

武新宇，郭 瑞

（大秦鐵路股份有限公司 朔州車務段，山西 朔州 036000）

一直以來，由于調車作業設備落后、人員素質不高、技能偏低等原因，導致調車事故約占整個車務系統行車事故總數的 50% 以上。因此，為保證調車作業安全、加強鐵路運輸安全管理，無線調車機車信號和監控系統 ( Shunting Train Protection，以下簡稱 STP系統 ) 在鐵路調車作業中的應用與推廣將發揮重要的作用。

1 STP系統概述

STP系統是保證車站調車作業的安全監控設備，系統組成框圖如圖1所示。該系統通過人機交互界面可以直觀顯示現場作業情況，實現調車機車和車站站場、機車信號、調車作業計劃等信息的實時動態傳輸和顯示，有效防止調車作業中存在的“沖”、“脫”、“擠”等事故。

1.1 系統結構

無線調車機車信號和監控系統分為地面設備和車載設備2個部分，通常1個站場配置1套地面設備，1臺機車配置1套車載設備。地面設備包括地面主機、車務終端、電務維護終端、站調終端、無線通信設備、地面無源應答器等；車載設備包括車載主機、無線通信設備、應答器查詢主機及查詢天線、車載打印機等；站場各個出入口處均安裝地面無源應答器。STP系統結構如圖2所示。

STP 系統通過聯鎖設備獲取站場詳細信息，實時計算并跟蹤車列位置；通過列車運行監控記錄裝置動態顯示站場信息，并且在必要情況下進行制動控制以保證調車作業安全；為地面人員配置車務終端、站調終端以傳輸調車作業計劃；利用全球定位系統差分技術輔助機車定位，提高車列跟蹤精度并滿足軌道電路分路不良時機車位置不易跟蹤的要求，有效減少分路不良區段的影響，提高系統的可用性和安全性。

圖1 STP系統組成框圖

1.2 人機界面

STP 系統將站場線路、信號機、道岔、區段狀態及進路等信息通過地面天線以無線方式傳輸到調車機車上，實時顯示站場線路及信號。調車司機能夠直接通過界面看到作業現場的實際情況，了解車站線路、股道、停留車及進路開放情況，增強調車作業透明度和調車作業安全，車載顯示界面如圖3所示。同時，STP 系統不斷向地面反饋調車機車位置、速度、信號顯示、作業進度等信息，使車站可以實時動態掌握調車機車活動情況，地面終端界面如圖4所示。

2 應用分析

2.1 防止車列冒進阻擋信號

圖2 STP系統結構示意圖

圖3 車載顯示界面示意圖

圖4 地面終端界面示意圖

在取送車輛作業時，STP 系統反饋的信息可以自動識別前方調車信號狀態。若遇白燈，繼續運行；若遇藍燈，如果司機在距藍燈的安全距離內仍然未減速運行，STP 系統將自動控制車列放風制動，保證車列在藍燈前停車，防止因司機誤確認信號而出現調車作業冒進，造成“擠”、“脫”、“撞”等事故，其列車安全距離示意圖如圖5所示。

圖5 防止車列冒進阻擋信號時的列車安全距離示意圖

2.2 盡頭線作業時的安全防護

由于 STP 系統已經詳細記錄車站的股道長度及土擋距離，因而在盡頭線作業時，系統可以不斷與地面信號聯系，自動識別車列前方距土擋的距離，以保證車列及時減速，控制車列在土擋前安全距離內停車，防止撞土擋事故發生，其安全防護距離示意圖如圖6所示。

圖6 盡頭線作業時的安全防護距離示意圖

2.3 防止調車作業中的超速

在車列經過需要控制運行速度的區段作業時 ( 如限速區段、限速道岔、進入有車線等 )，STP 系統可以自動計算出限速值，由人工控制轉為自動控制，將車列速度降低到允許值以防護調車作業，防止車列超速，其安全防護示意圖如圖7所示。

2.4 連掛作業時的安全防護

圖7 調車作業過程中的安全防護示意圖

在連掛作業中，STP 系統可以通過反饋的信息數據計算出車列前方距存車的距離，并且按照要求自動給出“十”、“五”、“三”車的距離信號，防止由于人為疏忽造成的連掛作業事故，其安全防護示意圖如圖8所示。

圖8 連掛作業過程中的安全防護距離示意圖

2.5 壓信號調車作業的安全防護

STP 系統可以自動識別壓信號 ( 如原進路返回等信號 ) 調車作業并且進行防護。當地面人員確認道岔位置開通正確，室內人員在車務終端確認股道正確后，系統才允許司機動車，否則司機的運行操作無效，從而避免司機或調車組因誤動作引起擠道岔等事故的發生，其安全防護距離示意圖如圖9所示。

圖9 調車作業中的安全防護距離示意圖

2.6 越出站界調車作業時的安全防護

在禁止越出站界調車作業的車站，STP 系統可以控制車列在站界前停車，防止冒進站界；在允許越出站界調車作業的車站，則必須嚴格按照《 鐵路技術管理規程 》要求，當系統檢測出第一閉塞分區空閑并且經室內人員在車務終端機確認具備條件后，才允許越出站界調車作業，實現對越站調車作業的有效防護，其安全防護距離示意圖如圖10所示。

3 結束語

STP 系統雖然可以對上述6類調車作業進行安全防護，但仍然存在以下問題：① STP 系統在以下情況時不能準確定位，無法準確掌握車輛、車列具體位置，不能實現對作業的有效防護。一是調車機車推進車列從非集中區進入集中區時，第一列信號機無法防護；二是注冊入網后，車列占用區段前方時，第一列信號機無法防護；三是第一次連掛股道內的停留車時，由于無法確定車輛位置，不能有效進行防護。②STP 系統在非集中區不起作用。③由于系統信號覆蓋范圍有限，STP 系統對距離車站較遠的專用線傳輸時會出現問題。基于上述問題，在 STP 系統無法防護區段，車站可以通過增加便攜手持定位設備，在作業中由調車人員輔助定位，明確車列、車輛的具體位置，以填補目前 STP 系統存在的定位問題。目前 STP系統先進的防護功能在調車作業中已初見端倪，可以有效避免因人工因素造成的調車作業事故。隨著科技的不斷進步，STP 系統也將不斷更新升級，保證鐵路調車作業更加安全、高效。