鐵路自動閉塞站間聯系應急傳輸設計與應用

［摘 要］文章針對鐵路自動閉塞系統中站間聯系通道的故障問題，設計了一種應急傳輸方案。通過引入無線通信技術和備用傳輸通道，實現了在站間聯系通道故障時的緊急數據傳輸，提高了閉塞系統的可靠性和穩定性。實際應用結果表明，該方案在故障恢復時間和數據傳輸性能方面取得了良好的效果，對于提升鐵路運行安全性具有重要意義。

［關鍵詞］鐵路；自動閉塞；站間聯系；應急傳輸

［中圖分類號］U284.43 ［文獻標志碼］A ［文章編號］2095–6487（2024）02–0144–03

鐵路自動閉塞系統是保障列車運行安全的關鍵設備，而站間聯系通道是該系統的核心部分[1]。然而，由于站間聯系通道故障所導致的數據傳輸中斷問題一直存在，并且查找故障和修復時間較長，給鐵路運行帶來了較大的安全隱患。因此，本研究旨在設計一種應急傳輸方案，以應對站間聯系通道故障的發生，提高閉塞系統的可靠性和穩定性。

1 鐵路自動閉塞站間聯系應急傳輸裝置結構

本站應急傳輸裝置指在本站發生緊急情況時，能夠快速傳輸數據和信息的設備。鄰站應急傳輸裝置指與本站相鄰的站點中用于緊急情況下的數據傳輸的裝置。終端設備指在系統中使用的設備，如筆記本電腦等。站間FE 光通道指連接不同站點之間的光通道，通過該通道進行數據的傳輸和交流。在系統中，使用邏輯檢查來確保站間通道的正常運行，通過檢查光通道的邏輯性保證數據的穩定傳輸。此外，系統還利用1 路光通道（在光通信中，只有1 條光纖用于傳輸信息的通道）來實現站間通信，通過該方式滿足系統的通信需求。應急傳輸裝置結構如圖1 所示。

應急傳輸裝置正面如圖2 所示，該裝置的各項功能和接口均在面板上進行操作和控制[2]。電源供電表示燈用于指示應急傳輸裝置的供電情況，燈亮時表示裝置已經接通電源供電。通信狀態表示燈則用于顯示裝置的通信狀態，燈亮時表示裝置正常與其他設備進行通信。裝置報警表示燈則會在出現異常情況或報警時亮起，提醒用戶注意系統運行情況。輸出極性電壓表示燈用于顯示裝置輸出極性電壓的狀態，燈亮時表示輸出極性電壓正常。驅動繼電器表示燈用于顯示繼電器的工作狀態，燈亮時表示繼電器已經被驅動。

2 鐵路自動閉塞站間聯系應急傳輸裝置工作原理

應急傳輸裝置是一種用于在突發情況下進行緊急通信的設備，通過采集本站向對方站發送電源電壓接口和對方站向本站發送電源電壓接口來實現通信功能[3]。具體而言，本站向對方站發送電源電壓的接口被稱為“電源”，而對方站向本站發送電源電壓的接口被稱為“繼電器”。該裝置中，雙極性“電源”共有4 路，表示傳輸雙極性的電源電壓信號。單極性“電源”則有8 路，表示傳輸單極性的電源電壓信號。與之對應，雙極性“繼電器”有4 路，單極性“繼電器”有8 路。

2.1 雙極性電路工作原理

以某線站間聯系電路為例，當乙站1GJ 開、GJ開時，正極性的直流電壓接入應急傳輸裝置。該應急傳輸裝置通常由雙CPU 組成，其主要作用是將直流電壓的模擬信號轉換為數字信號，以便進行進一步的處理和傳輸。在這個過程中，乙站的應急傳輸裝置通過站間光通道將經過轉換后的數字信號傳遞給甲站的應急傳輸裝置。光通道是一種高速傳輸數據的方式，通過光纖傳輸光信號來實現。一旦甲站的應急傳輸裝置接收到乙站傳遞過來的數字信號，其會利用雙CPU 進行譯碼。譯碼的過程將數字信號轉換為控制信號，用于驅動特定的設備或執行特定的操作。該情況下，甲站的應急傳輸裝置將譯碼后的信號用于驅動DJ（鄰）開、2GJ 開，以實現特定的控制需求。最終，驅動DJ（鄰）開、2GJ 開的操作將導致繼電器兩端的電壓為正極性。繼電器是一種電氣控制設備，用于在電路中打開或關閉電流。通過應急傳輸裝置的控制，繼電器兩端的電壓被準確地調整為正極性，以滿足特定的電路需求。以此類推，當乙站1GJ 關、GJ 開時，繼電器兩端電壓為負極性。當乙站 GJ 關、DJF 關時，繼電器兩端電壓為0。雙極性電路工作原理如圖3所示。

2.2 單極性電路工作原理

單極性電路工作原理如圖4 所示，當甲站的GJ開信號發生時，直流電壓將被接入應急傳輸裝置。甲站的應急傳輸裝置通過站間光通道將經過轉換后的數字信號傳遞給乙站的應急傳輸裝置。站間光通道利用光纖作為傳輸介質，將數字信號以光信號的形式傳輸到乙站。乙站的應急傳輸裝置接收到甲站傳遞過來的數字信號后，利用雙CPU 進行譯碼操作。譯碼的過程將數字信號轉換為控制信號，用于驅動特定的設備或執行特定的操作。該情況下，乙站的應急傳輸裝置將譯碼后的信號用于驅動GJ（鄰）開，使其吸合，從而實現特定的控制需求。通過這一系列的操作，甲站的GJ 開信號被傳輸到乙站，并通過應急傳輸裝置的雙CPU 進行譯碼操作，最終驅動GJ（鄰）開吸合。

當甲站的GJ 關信號發生時，甲站的應急傳輸裝置不會采取電壓。乙站的應急傳輸裝置將沒有輸出驅動電壓，從而導致GJ（鄰）關不被激活，即不會吸合。該情況下，繼電器兩端的電壓將為0。由于甲站的應急傳輸裝置沒有采取電壓，乙站的應急傳輸裝置無法提供驅動電壓，繼電器兩端的電壓將保持在0 狀態。該情況下，繼電器兩端的電壓為0，表示該電路處于斷開狀態，沒有電流通過，沒有信號傳輸或驅動其他設備。

3 鐵路自動閉塞站間聯系應急傳輸裝置關鍵技術

3.1 雙極性電壓的采集與識別

雙極性電壓的采集與識別原理如圖5 所示，為了增加防護措施，在采集電壓入口處添加防護電路[4]。該防護電路的作用是確保采集到的電壓在有效范圍內，即確定電壓有效范圍在DC 15～60 V 和DC60～–5 V。

3.2 驅動繼電器電壓的輸出

為了實現驅動繼電器電壓的輸出并確保安全性，在應急傳輸裝置內部設置一個小型繼電器[5]，繼電器驅動原理如圖6 所示。該繼電器是故障導向安全繼電器，其安全性等級達到SIL4 級，即具有最高級別的安全性。選擇使用兩個JWXC-1700 安全型繼電器，即正電繼電器和負電繼電器。這兩個繼電器由應急傳輸裝置驅動。當應急傳輸裝置接收到對方站傳遞的信息為正極性電壓時，正電繼電器將被驅動，起到開關的作用。

3.3 適應邏輯檢查設備在用FE光通道

在普速自動閉塞線路中，存在兩種類型的FE 光通道。一種是同一IP 網段內的兩層通信通道，該通道的數量占據了絕大多數。另一種是連接兩個網段的3層通信通道，需要設置IP地址和網關地址。相比之下，該通道的數量相對較少，哈爾濱局管內的普速自動閉塞線路中僅有7個。為了滿足區間邏輯檢查設備對這兩種類型站間FE光通道的需求，選擇了通用光通信轉換模塊，為了適應區間邏輯檢查設備使用的兩種類型站間FE光通道，選擇通用光通信轉換模塊。

4 結束語

文章采用無線通信技術作為備用傳輸通道，實現了在故障情況下的緊急數據傳輸，提高了閉塞系統的可靠性和穩定性。然而，本研究還存在一些局限性，例如，在特定情況下無線通信可能受到干擾，需要進一步研究和改進。此外，對于不同鐵路線路和閉塞系統的應用，應根據實際情況進行適當的調整和優化。未來的研究可進一步探索其他技術和方案，以進一步提高閉塞系統的可靠性和安全性。

參考文獻

[1] 羅志剛.6502 電氣集中半自動閉塞改自動站間閉塞設計[J]. 居業，2021（8）：26-27.

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[3] 秦發園. 既有線區間單向改雙向自動閉塞信號設計方案探討[J]. 鐵路通信信號工程技術，2022，19（4）：90-94.

[4] 高國鋒.64D 單線繼電半自動閉塞線路繼電器電路分析及設備維護[J]. 中文科技期刊數據庫（文摘版）工程技術，2022（12）：1-3.

[5] 李湘宜，鐘遠寧，王宇琮. 基于通信交互擴展信息實現半自動/ 自動站間閉塞的方案及優勢分析[J]. 鐵路通信信號工程技術，2022，19（10）：14-18.