LKJ/CIR電務車載一體化實訓系統的研究

時慧茹

（中國鐵路呼和浩特局集團公司 電務部，工程師，內蒙呼和浩特）

1 研究背景及意義

電務車載設備實操培訓對于電務車載專業人員，尤其是新職人員掌握崗位技能，快速上崗至關重要，而目前LKJ系統、CIR無線傳輸系統實操培訓存在受機車空間、機務段整備場安全、運用行車設備安全等因素限制，完成一次車載專業實訓需使用兩臺以上運用機車，占用機車的同時還可能導致車載LKJ設備受損引發行車安全設備隱患，而且無法進行規模化培訓，培訓效率不高。此外，用于LKJ系統、CIR無線傳輸系統培訓、維護使用的平臺又都為單獨設立，設計思路各異，兼容性差，沒有一套綜合性的實訓系統將機車信號、鐵路機車CIR無線傳輸系統及LKJ車載控制系統有機結合，并將機車真實運行環境進行地面模擬，以供車載一體化人員進行實訓。

為了解決上述問題,中國鐵路呼和局集團公司從2018年開始，以推進電務車載、通信一體化修制改革為契機，以滿足車載、通信專業實訓需求為目標。研究、開發、運用了一套將LKJ、CIR系統設備有機結合，真實模擬機車運行環境的實訓系統，有效解決了現場LKJ、CIR設備維護人員一體化實訓問題，顯著提高了LKJ、CIR車載一體化人員現場維護能力和故障處理水平。本文簡介此實訓系統研發要點、功能特點、運用重點，旨在為同類企業克服類似難點提供參考。

2 LKJ和CIR系統設備分析

研發滿足現場實際需要的LKJ、CIR一體化實訓平臺，需要將LKJ、CIR系統設備有機結合，并模擬LKJ、CIR真實機車運行環境，這就需要對LKJ、CIR設備本身設備構成、功能特點，以及在機車運行過程中LKJ、CIR設備信息輸入輸出特點、工作情況等進行分析。

2.1 LKJ系統設備組成及功能特點

1）LKJ系統設備結構。LKJ系統由LKJ設備與LKJ相關設備組成。LKJ設備主要由主機、顯示器、LKJ功能擴展盒、GPS信息接收裝置、速度傳感器、壓力傳感器、鳴笛轉換器、本/補切換裝置、調車燈顯接口盒、事故狀態記錄器、專用連接電纜等組成。LKJ相關設備由裝設于機車、動車組上的機車安全信息綜合監測裝置（TAX）、機車語言記錄裝置、地面信息接收處理單元、LAIS車載設備、鐵路車號自動識別系統等組成。LKJ系統設備組成如圖1所示：

圖1 LKJ系統設備組成圖

2）LKJ系統設備具有監控列車運行、參數記錄和顯示及聲音提示四大功能，各功能具體作用簡述如下：

（1）監控列車運行功能：確保列車依信號安全運行；防止列車在限速區段超速運行和超速調車作業及列車溜逸；保證列車在自動閉塞區段不發生超限速現象；實現列車進入站內無碼股道后以低于限速通過前方信號機。

（2）記錄功能：能夠一次性記錄包括機車型號、機車編號、機車部件參數、牽引總重等設備數據和線路公里標、技術速度、車站信號設備種類及顯示狀態等運行參數，為安全行車提供數據支撐。

（3）顯示功能：能夠實時顯示包括限速區段、機車運行參數、地面與機車信息傳輸等信息。

（4）語音提示功能：能為機車乘務員提供機車信號狀況、線路限速值變化、車機聯控作業、裝置報警等語音信息。

2.2 CIR設備組成及功能特點

1）CIR設備組成：機車綜合無線通信設備（CIR）用于鐵路無線列調通信系統，主要由GSM-R、無線列調、LBJ、衛星定位、功能單元和操作顯示終端等組成，并與TAX箱或動車組DMS裝置連接，獲取速度、公里標等信息。

2）CIR設備主要具備以下功能：

（1）具有通用式無線列調機車電臺和GSM-R調度通信的功能；

（2）傳送車次號校核信息、接收（顯示）CTC/TDCS系統發送的命令和信息；

（3）接收（顯示）列車尾部安全防護裝置（以下簡稱“列尾裝置”）傳送的信息、控制列尾裝置輔助排風；

（4）發送、接收（顯示）列車防護報警信息；

（5）接收（顯示）道口無線報警信息和施工無線防護報警信息；

（6）自動發送列車接近預警信息；

（7）通信模式自動/手動轉換和語音提示；

（8）司機可與行車相關人員進行語音通信、并對調度通信話音、接收的調度命令信息和操作狀態進行記錄。

2.3 LKJ/CIR實訓系統實現存在的難點通過以上對LKJ、CIR設備組成、功能等的分析，可以發現，將LKJ、CIR有機結合，并實現地面運行環境搭建面臨以下問題：

1）機車運行相關信息的地面模擬，涉及下述方面，一是機車工況，包括牽引、制動、向前、向后、零位、卸載、主斷、磁鋼等信號的地面實現；二是地面實現速度信號的模擬輸入；三是地面實現列車管、制動缸和均衡風缸的壓力信號的輸入；四是其他LKJ相關功能，包括警惕、鳴笛等的地面實現；五是列尾風壓信號的模擬實現。

2）實訓臺搭建所需元器件的篩選。搭建實訓系統所需的設備及插件較多，篩選超期設備中性能良好的插件可以有效利用既有超期即將報廢的設備，節約資源，降低購置費用，但篩選超期設備中性能良好的插件需要有一定的標準及方案，否則難以保證實訓系統使用壽命，還會降低實訓質量及效率。

3 LKJ/CIR一體化實訓系統方案及實現

3.1 LKJ/CIR一體化實現系統方案設計

1）LKJ、CIR設備連接及電路實現。首先，將機車LKJ系統（LKJ、LKJ顯示器、TAX箱、調車盒、本補盒、LKJ功能擴展盒、TSC）和機車無線傳輸系統（CIR）即機車電臺，按照實際機車安裝方法在地面用同樣的方法連接而成。為了解決機車工況、速度信號、列車管、制動缸和均衡風缸的壓力信號、警惕信號、鳴笛信號等一系列只有在機車上才能提供的信號，本文通過在地面設計D1、D2、D3模塊及接口（如圖2所示），來實現上述信號的輸入。其中D1，D2中的壓力信號，通過連接培訓基地既有機務培訓設備實現模擬輸入，D2實現速度信號、鳴笛、警惕、機車信號的輸入和輸出。D3實現機車調度電臺盒、警惕、磁鋼信息的采集和輸出。

圖2 實訓臺電氣圖

2）實訓系統元器件篩選方案。本著節約成本、合理利用既有資源理念，確定超期設備篩選原則：

（1）超期設備中破損、燒損的不選；

（2）超期年限較長的不選。

然后制定篩選基本方案，總體上采取整機篩選、單個元器件篩選相結合，并按照重復交叉篩選的原則篩選超期設備中性能較為優良的元器件。具體篩選方案如下：

①進行整機上電測試，將整機設備中性能差、出現故障的插件剔除，

②對新換的元器件要先單獨測試，測試性能正常，才可置入整機中進行整機測試；

③進行交叉測試，將測試完好的兩套整機中的元器件進行交叉后對整機進行測試篩選。

3.2 實現功能

1）實現了LKJ、CIR設備及實訓功能的有機結合，并在模擬臺正面增加面板，提供5路工況指示燈信號顯示、常用和緊急制動信號指示燈顯示、磁鋼、分相合/閉、警惕信號指示燈顯示，以更方便觀察這些信號的輸入、輸出情況；

2）實現了機車工況的采集，通過人工控制開關的開關狀態，實現機車工況（零位、前行、向后、牽引、制動）信號的輸入；

3）實現了機車常用制動、緊急制動信號輸入、輸出增加面板指示燈便捷顯示；

4）實現了地面發碼功能的輸入，通過地面搭建機車信號發碼接收裝置，可以人為操作發碼設備送出機車信號信息，也可以實現自主向LKJ設備發送機車信號；

5）實現速度信號采集，設置速度信號接收裝置接口，可人為控制速度信號發生裝置，根據需要發送速度信號。

3.3 現場試用情況

系統于2020年1月投入使用，2020年1月份對19名電務車載專家隊伍培訓進行實操考核，2020年6-7月份完成對呼和、包頭電務段，呼和通信段參加電務車載一體化作業人員271名專業融合培訓考核工作，并應用于總公司技術比武賽前本局管內電務車載參賽人員的選拔，試用期設備運用正常，試用取得預期效果。經濟效益顯著，按送外培訓每人500元計算，本課題研究的實訓系統投入使用以來，累計節省培訓費用14.5萬元，間接創造經濟效益14.5萬元。

4 結論

本文介紹的LKJ/CIR電務車載一體化實訓系統投入使用后，有效解決了原培訓存在的培訓效率低等問題，實現了電務車載及CIR無線傳輸專業一體化實作培訓目標。下一步將在該系統的功能提升、運用范圍拓展等方面深入研究，努力取得新的更好效果。