站間安全信息傳輸系統雙套熱備改造方案

賈延軍

安全信息傳輸 （AS）系統是以計算機技術和光通信技術為基礎，利用光纖或光通道取代傳統的電纜或架空明線等作為站間信息的傳輸媒介，同時采用安全信息傳輸保障技術，構成鐵路站間安全信息傳輸的專用設備。目前在膠濟客運專線上采用的是SIEMENS AzS（M）350U 站間安全信息傳輸系統。

1 系統組成

SIEMENS AzS（M）350U站間安全信息傳輸系統，主要由系統主機、Modem （調制解調器）、通道轉換設備和不間斷電源4部分組成。

1．系統主機結構采用標準的SIPAC框架，在面板上有緊固的法蘭，可插入組件的主機組件匣，包括所有組件和供電模塊。

2．調制解調器用于站間信息傳輸，站間的通道可以是光纖、電纜或光纜的通道。

3．通道轉換設備用于監測通道及設備故障，在具有通道冗余的條件下，實現通道自動切換。并在一個通道轉換設備中，能夠給出通道和設備故障2種故障狀態的輸出。當檢測到通道故障時，給出故障指示及故障輸出的同時，通過電子開關實現2路通道間的自動轉換，且該轉換不會影響信息傳輸設備的正常工作。

4．不間斷電源是一種AC／DC、DC／DC、DC／AC變換器，采用PWM脈寬調制技術，將輸入AC 220V轉換成DC 53．5V電壓給電池充電及供給DC／DC、DC／AC電源模塊。

2 膠濟客運專線系統應用狀況

膠濟客運專線共有20個車站 （含中繼站），AS設備是兩端站各有1套，每個中間站有2套（AS1、AS2），下行咽喉區間 （濟南方向）使用AS1，上行咽喉區間 （青島方面）使用AS2。

每套信息傳輸設備提供2個串行雙向接口，可向2個咽喉獨立傳送信息，共計24個信息的數量可在兩邊站間任意分配，目前只使用串口1，串口2沒有使用。

2011年膠濟客專安全傳輸系統電源進行改造，每站上、下行咽喉各新設1臺在線式UPS（2kVA）。站間通道采用主、備用方式，分別接主、備用調制解調器，主、備用通道的轉換按照通道轉換設備的判定進行自動轉換。AS系統運算單元按雙通道設計，即通過輸入、輸出板的成對使用，來實現雙通道的監控和比較功能，構成了故障－安全型計算機系統。目前外接的輸入繼電器接點為單通道采集，每對板子提供的繼電器接口條件是同一組接點，沒有按雙通道提供獨立的繼電器接點，實現完整的比較功能。設備信息傳輸通道如圖1所示。

圖1 設備信息傳輸通道

目前膠濟客專線每個中間站配備2臺安全傳輸系統，分別采集、驅動車站的兩端設備。2套安全傳輸系統設備之間是相互獨立運行的系統。當某一端的安全傳輸系統故障時，就會影響該端與鄰站的站間信息傳輸功能，實際運用過程中因安全傳輸系統問題已造成多次紅光帶故障，影響了運輸安全。

目前對于電子設備的判斷條件有限，AzS（M）350U設備維護和故障排查主要依靠主機面板的指示。如在室內設備中，AzS（M）350U的診斷通過STEU組件上的LED指示燈，或者把一個診斷PC機連接到SIRIUS2組件上，通過SIRIUS2組件上的串口，將運行信息傳送到微機監測上。傳送的信息包括：設備啟動狀態、閉塞信息輸入狀態、站間通道通／斷狀態及設備工作／故障狀態等。由于設備故障排查及處理時間較長，且很多故障需要停機檢查或更換系統模塊，對運輸影響較大，所以提出一種雙套熱備冗余的方案，在不增加新設備的情況下，利用同一站的2套AS系統，同時采集、驅動車站兩端的信息及設備，形成相互冗余。當一套設備故障時，不會對站間信息傳輸產生任何影響，使設備故障率大大降低。

3 雙套熱備改造方案

改造方案主要包括：修改主機配置、電源改造、通道改造、配線改造四方面內容。其中，修改信息主機配置由廠家完成，使系統具備雙套熱備功能條件，操作較為簡單，在此不作贅述。以下重點從電源改造、通道改造、配線改造3方面進行介紹。

3．1 電源改造

由于每套AS設備由內部提供獨立電源，2套AS設備間進行雙套熱備容易形成電位差，存在安全隱患，因此將AS系統輸入、輸出DC 24V＋、DC 24V－電源改為一套電源供電，即由區間電源屏繼電器電源供電。在區間組合柜零層新增QKZ、QKF組合報警斷路器，采用ZR－XV500V2×2．5mm2電纜環接至安全傳輸設備AS1、AS2；更換區間電源屏QKZ、QKF電源斷路器，斷路器容量根據各站的電源使用情況，可在既有斷路器容量上進行調整。AS設備與區間電源屏距離較近的車站，其輸入、輸出電源可從區間電源屏環接，電源屏內需增加專用斷路器2臺。

3．2 通道改造

取消通道轉換設備，站間主用通道接至傳輸主機串口1，備用通道接至另一端傳輸主機串口2，每套主機可以向兩邊站傳輸信息。改造后設備信息傳輸通道如圖2所示。

圖2 改造后設備信息傳輸通道

3．3 配線改造

增加至另一端主機的采集／驅動信息配線。將原來的單路采集改為雙路采集，AS系統輸出繼電器使用1－2、3－4線圈，原驅動配線接到繼電器1－2線圈，新增驅動配線接在繼電器3－4線圈，同時修改二極管配線。

4 模擬測試

在實施改造前，需對改造方案的安全性及采集信號有效性進行模擬測試，以確保安全信息傳輸系統改造后能正常運用，并能滿足故障－安全的原則。

4．1 測試條件

利用廠家試驗室的2臺機柜，模擬同一個站的2套設備。利用2條屏蔽電纜，使2臺機柜使用同一路電源作為繼電器采集及驅動電源。2臺機柜各有4路閉塞信息 （閉塞信息9－12），將機柜1閉塞信息9和10輸入端加DC24＋，閉塞信息11和12輸入端不加。

4．2 測試方案

方案1，2臺機柜的4路閉塞信息輸入端獨立不相連。測試：①斷開機柜1安全信息傳輸系統電源的DC24－，測試機柜1的閉塞信息輸入端；②當連接2個機柜電纜的DC24－從機柜2斷開時，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端。

方案2，將2臺機柜的4路閉塞信息輸入端相連。測試：①當連接2個機柜電纜的DC24＋從機柜2斷開時，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端；②當連接2個機柜電纜的DC24－從機柜2斷開時，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端；③2個機柜的電源連接電纜良好，但是機柜1的閉塞信息輸入9的地線斷開，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端；④2個機柜的電源連接電纜良好，但是機柜1的閉塞信息輸入9通道1的地線斷開，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端。

4．3 試驗結果

測試方案1的①、②情況均正常；測試方案2的①、③、④情況結果正常，②的情況結果不正常。測試結果表明，正常情況下，雙套熱備改造方案是可行并滿足安全性要求的。試驗中只有地線斷開時會發生危險隱患，所以如果采集信號取自另一臺機柜的端子，即采集信號是由另一臺機柜并聯而來，為保證地線的可靠連接，2機柜之間增加一條或多條連接地線，保證一條地線斷開后，仍然有地線連接。但若全部連接地線均斷開，則仍然可能發生危險隱患。為杜絕隱患的發生，應將2臺機柜分別采集繼電器的不同接點，即對于每1個采集信息，1個機柜采集2組接點，一共需要4組接點。因2臺機柜安全信息傳輸系統的電源是共用的，即使發生采集節點混線也不存在安全隱患。因此采取雙路采集方式是穩妥、必要的。

5 雙套化試驗

改造施工完畢后，除進行車站間的站聯顯示試驗以及信號機軌道電路對位等試驗外，還需要對站間傳輸系統進行雙套化試驗，方法如下。

1．斷開AS2機柜光貓電源，試驗AS1機柜工作正常；對區間軌道電路發送盒逐個關閉，觀察繼電器狀態、測試低頻信息，填寫試驗表格。

2．斷開AS1機柜光貓電源，試驗AS2機柜工作正常。對區間軌道電路發送盒逐個關閉，觀察繼電器狀態、測試低頻信息，填寫試驗表格。

6 總結

安全傳輸系統雙套熱備改造方案不但可以極大提高設備的穩定性，減少故障發生率，同時具有較高的經濟效益。僅以2009年的膠濟客運專線安全傳輸系統投資為例，當時膠濟客運專線工程從濟南東 （含）至即墨 （不含）段線路全長304km，共設置站間信息安全傳輸系統34套，合計578萬元；全段鋪設SPTYWL23型12芯電纜約792萬元；鋪設GYTA53型4芯單模光纜約165萬元。采用站間信息安全傳輸系統和電纜傳輸方向電路的方式，共需投資約1535萬元 。如果僅以配置雙套車站安全傳輸系統設備，電纜利用既有光電纜的情況下，也可節約投資幾百萬元。改造后，安全傳輸系統成為雙套熱備冗余，影響行車的故障發生率極大降低，有效保障了設備的穩定性，確保運輸安全。

［1］ SIEMENS鐵路運行安全設備AzS（M）350U型信息安全傳輸設備系統說明［S］．2007．

［2］ 李衛鋒 ．膠濟線站間信息安全傳輸系統的應用分析［J］．科學技術通訊．2009．