特殊車站信號區間綜合監控系統組網方案探討

李 強

隨著既有線區間占用邏輯檢查功能的完善，鐵路信號區間綜合監控系統（QJK）已廣泛運用于普速線路160 km/h 及以下的自動閉塞區段。QJK 系統的組網結構直接影響信號設備安全、穩定和可靠的運行。為此，研究特殊車站QJK 系統組網方案，對西部山區鐵路信號設計、施工、維護具有很好的實踐意義。

1 區間綜合監控系統概況

區間綜合監控系統方案結構［1］如圖1 所示，具有區間占用邏輯檢查、站間安全信息傳輸、區間方向控制和室外監測等功能，滿足自動閉塞繼電式邏輯檢查技術條件［2］，并具備列控中心區間邏輯檢查等有關功能［3］。

QJK 系統基于光纖通道實現信息的安全傳輸，采用站間光纖傳輸方案。根據《鐵路信號區間綜合監控系統暫行技術條件》（TJ/DW 210-2018） 中“接口和通信要求”［4］，QJK 間傳輸通道采用不同物理路徑，冗余設置2 根6 芯（備2 芯）單模光纖，由工業以太網交換機組成冗余網絡，通過光纖網絡實現站間安全信息傳輸，傳輸協議采用封閉式系統的安全通信協議（RSSP-1）［5］。

2 普通車站QJK 組網結構

根據《鐵路信號區間綜合監控系統暫行技術條件》，QJK 適用于區間采用繼電編碼的自動閉塞區段、半自動閉塞及自動站間閉塞區段的車站。

普通的自動閉塞區段車站是上、下行并線布置，每個車站均同時管轄區間上、下行線區間信號設備。普通車站QJK 組網按線設置不同子網，同一子網內車站采用二層交換機，一般情況下QJK僅與鄰站QJK 進行站間通信。普通車站QJK 基本組網結構示意見圖2。

3 特殊車站QJK 組網分析

渝懷鐵路增建第二線工程白濤至土坎段，下行線為增建二線，上行線為既有單線改建，其中涪陵至中嘴段區間自動閉塞于2020 年8 月10 日開通后，白濤至土坎站間閉塞方式由單線自動站間閉塞改為雙線自動閉塞，與一般雙線自動閉塞車站相比，該區段車站布置存在特殊站間關系。

3.1 調整前方案

圖1 區間綜合監控系統結構

圖2 普通車站QJK 基本組網結構示意圖

1）渝懷二線管轄車站地處西部山區，地質條件復雜，橋隧多，大部分地段的增建二線與既有線不能并線設置。既有白馬站不具備雙線設置條件，需在新建下行線上增設新白馬站。

2）新增白馬站后，下行線車站信號設備關系為：白濤—新白馬—土坎，新白馬站信號設備控制下行線區間信號機、軌道電路等。新白馬站QJK分別與白濤站、土坎站的QJK 進行站間通信，實現下行線的區間占用邏輯檢查、區間方向控制、站間安全信息傳輸等功能。

3）白濤與土坎站間上行線存在既有白馬站，新增了中繼1站，上行線車站信號設備關系為：白濤—中繼1—白馬—土坎，中繼1、白馬站的信號設備控制上行線區間信號機、軌道電路等，如圖3 所示。白馬站QJK 分別與中繼1 QJK、土坎站QJK 進行站間通信，而中繼1 QJK 又分別與白濤站QJK、白馬站QJK 進行站間通信，實現上行線區間占用邏輯檢查、區間方向控制、站間安全信息傳輸等功能。

圖3 車站管轄范圍示意圖

渝懷鐵路涪陵至中嘴段增建第二線工程中，在白濤至土坎站間，既有線和新線分別敷設1 根專用光纜，供QJK 設備組網使用。鑒于西部山區地形特點，為對沿線車站通信傳輸通道形成保護，2 根專用光纜與通信傳輸光纜一起，沿著鐵路線順序經過車站通信機房，具體徑路為：白濤—中繼1—新白馬—白馬—土坎。信號專業按照通信專業提供的車站光纖分配圖進行QJK 通道組網，調整前QJK車站組網為：白濤—中繼1—新白馬—白馬—土坎。調整前QJK 間車站光纖分配圖見圖4。

3.2 存在問題

1）若發生2 路電源同時斷電、主備機雙機故障、雙網同時中斷等情況，會造成中繼1、新白馬或白馬站管轄區間軌道電路占用，區間方向控制和區間占用邏輯檢查不能正常工作，同時影響白濤—土坎站間區間上、下行線信號設備正常使用，擴大了影響范圍。

2）因該區間車站設置的特殊性，會造成通信、信號、電力等專業人員在施工作業時，不能按線別提報V 型“天窗”（雙線區段上、下行行別在運行圖中形成“V”字型空隙），僅能提報垂直“天窗”（雙線區段上、下行行別同時封鎖、停用，在運行圖中形成矩形空隙［6］），降低了“天窗”綜合使用率。

4 解決方案

4.1 調整QJK 車站光纖分配

根據白濤至土坎站間上、下行線車站布置實際情況，調整QJK間車站光纖分配，如圖5所示。下行線為白濤—新白馬—土坎；上行線為白濤—中繼1—白馬—土坎。調整后，中繼1、新白馬或白馬站的QJK 設備在2 路電源同時斷電、主備機雙機故障、雙網同時中斷等情況下，僅影響故障站所在上行線或下行線的信號設備正常使用，縮小了故障影響范圍，有利于各單位開展維修作業及應急處置。

圖4 調整前QJK 間車站光纖分配

圖5 調整后QJK 間車站光纖分配

4.2 調整QJK 組網結構

鑒于《鐵路信號區間綜合監控系統暫行技術條件》中未明確規定車站QJK 間的基本網絡結構，QJK 設備廠家可參照《鐵路信號安全數據網》（TB/T 3547-2019）中有關要求，針對特殊車站情況，優化QJK 組網結構，如圖6 所示。將白濤、土坎的二層交換機調整為三層交換機；劃分白濤—新白馬—土坎、白濤—中繼1—白馬—土坎為2 個不同子網；新白馬QJK 與中繼1、白馬站QJK 間不通信。優化后，在新白馬、中繼1、白馬站QJK 設備單網中斷或單機設備故障時，可避免形成由于網絡環回造成的QJK 網絡風暴，縮小了故障影響范圍。

4.3 擴展QJK 系統接口功能

由于普通車站QJK 系統已不能滿足白濤、土坎站QJK 系統的正常工作，需對白濤、土坎站QJK 設備進行適應性改造。在調整了組網結構后，增加了車站QJK 接口數量，擴展了QJK 系統接口功能，并及時升級車站QJK 軟件，完善QJK 特殊車站功能，確保QJK 產品適用于山區鐵路的特殊車站，具有良好的適應市場的能力，滿足現場運用需求。

4.4 配置QJK 綜合網管系統

圖6 QJK 車站基本組網結構示意圖

參照《鐵路信號安全數據網》（TB/T 3547-2019），配置QJK 綜合網管系統［7］，合理設置本線EMS（網元級管理系統）網管服務器，使之具備網絡拓撲管理、配置管理、數據流量及誤碼率分析等功能，同時可將網絡設備告警信息實時傳遞至信號集中監測系統。經構建全局線路NMS 網管服務器，可實時查閱路局管內各線所有EMS 的相關信息，以及每個EMS 管內的拓撲結構，并能顯示整個網管系統的拓撲結構［8］，有利于電務部門維護管理及應急處置。

5 建議及展望

1）建議完善鐵路信號區間綜合監控系統技術條件，明確車站QJK 間基本網絡結構、網管系統等技術方案［9］，有利于現場接管單位接管驗收和維護管理。

2）由于QJK 系統具備區間軌道電路、信號機信息采集功能，并在車站QJK 預留與TDCS/CTC間接口，因此建議在鐵路信號區間綜合監控系統技術條件中，明確QJK 與TDCS/CTC 設備接口方式、接口協議等［10］，可節省工程投資，降低施工難度，便于現場單位接管驗收及后期維護管理。

3）建議QJK 設備廠家根據現場情況，本著滿足現場應用需求、服務現場的理念，不斷優化產品結構，不斷完善適合特殊車站的產品功能，開發適合于山區鐵路特殊車站的QJK 設備，確保QJK 設備能適用于各種車站布置。

鐵路信號區間綜合監控系統在鐵路新建及改造工程中發揮著越來越重要的作用，具有廣泛的應用前景。本文對特殊車站區間綜合監控系統組網進行分析，將有利于設計單位完善方案，QJK 廠家深化和擴展產品功能，充分發揮區間邏輯檢查等安全防護作用，滿足山區鐵路運輸生產日益發展的需要。