基于光纜傳輸?shù)男盘栂到y(tǒng)拓展探討

李遠剛

（中國中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司技術(shù)中心，成都 610031）

基于光纜傳輸?shù)男盘栂到y(tǒng)拓展探討

李遠剛

（中國中鐵二院工程集團有限責(zé)任公司技術(shù)中心，成都 610031）

在總結(jié)國內(nèi)鐵路信號系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，結(jié)合國外部分項目的實施情況，提出光纜替代部分電纜，搭建基于光纜傳輸?shù)男盘栂到y(tǒng)結(jié)構(gòu)，并討論目前國內(nèi)信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)拓展的可能性。

光纜傳輸；信號系統(tǒng)；拓展

隨著我國鐵路的大規(guī)模建設(shè)和運營,從最初的120、160 km/h普速鐵路到200、250、300及350 km/h高速鐵路,我國對應(yīng)不同速度等級的信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已逐步穩(wěn)定并成熟,也儲備大量的信號系統(tǒng)理論標(biāo)準(zhǔn)、執(zhí)行規(guī)范和技術(shù)政策,這些標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和政策也決定了信號系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的方向。然而,隨著我國高速鐵路品牌在國際市場地位的提升,國內(nèi)產(chǎn)品和技術(shù)的輸出是未來發(fā)展的必然趨勢,但由于國外鐵路市場的需求和運營維護習(xí)慣的差異,照搬國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)是無法達到該要求,這也成為我國具有品牌知名度的信號系統(tǒng)設(shè)備輸出國外的最大瓶頸。適應(yīng)、調(diào)整和拓展是國內(nèi)信號系統(tǒng)走向海外的必經(jīng)之路。本文在總結(jié)國內(nèi)鐵路信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,結(jié)合國外部分項目的實施情況,提出以光纜替代部分電纜為例,搭建基于光纜傳輸?shù)男盘栂到y(tǒng)結(jié)構(gòu)平臺,并探討目前國內(nèi)信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)適用、調(diào)整和拓展方向的可能性。

1 國內(nèi)信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1)160 km/h及以下自動閉塞區(qū)段

我國目前主要實施的160 km/h及以下自動閉塞區(qū)段信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2)200～250 km/h 區(qū)段

我國目前主要實施的200～250 km/h區(qū)段信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3)300～350 km/h區(qū)段

我國面向300～350 km/h基于CTCS-3級列控系統(tǒng)的信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)基本等同于200～250 km/h速度區(qū)段信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

2 基于光纜傳輸?shù)男盘栂到y(tǒng)結(jié)構(gòu)

基于光纜傳輸、分散供電的信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

3 系統(tǒng)比較

1)系統(tǒng)配置

幾個系統(tǒng)的主要配置對比如表1所示。

2)系統(tǒng)功能

基于光纜傳輸控制信息的信號系統(tǒng)可實現(xiàn)的主要功能如下。

*調(diào)度指揮;

*區(qū)間閉塞;

*列車超速防護;

*車站聯(lián)鎖;

*信號設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測;

*軌道電路編碼;

*信號機點燈控制;

*轉(zhuǎn)轍機控制;

圖1 16O km/h及以下自動閉塞區(qū)段信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖2 2OO～25O km/h區(qū)段信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

圖3 基于光纜傳輸、分散供電的信號系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

*信號設(shè)備防雷接地。

3)傳輸方式

控制電纜用光纜取代的主要優(yōu)勢:

*傳輸距離長,不受電纜控制長度的影響,如區(qū)間超過10 km則設(shè)置中繼站等;

*傳輸信息量大,根據(jù)傳輸bit位計列信息量,遠遠大于電纜的模擬量組合;

*減少投資,除控制電纜與控制光纜的差價金額外,還減少了因電纜控制距離超長增加的中繼站等接口專業(yè)投資;

表1 系統(tǒng)配置對比表

*減少用銅量,防偷盜;

*減少用銅量,更加環(huán)保。

4 應(yīng)用案例

下面以采用基于Ansaldo STS的MicroLok II、MicroTrax和100 Hz機車信號的信號系統(tǒng)為例進行說明。

4.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

信號系統(tǒng)由地面設(shè)備和車載設(shè)備組成。車載設(shè)備包括車載ATC、速度傳感器、ADU、機車信號接收模塊等;地面設(shè)備包括CTT、MicroLok II聯(lián)鎖、MicroTrax軌道電路、100 Hz機車信號、信號機、轉(zhuǎn)轍機和探測器等。

4.2 控車模式

MicroCab ATP系統(tǒng)是基于MicroTrax和100 Hz機車信號的列車運行控制系統(tǒng),其包含的操作模式如下。

正常ATC模式:該模式在區(qū)間使用,在該模式下,ATP正常工作,列車根據(jù)100 Hz機車信號移動授權(quán)運行;當(dāng)列車超速時,ATP根據(jù)級別輸出緊急制動或常用制動。

圖4 基于MicroLok II、MicroTrax的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

站場模式:在車站內(nèi)使用(車站內(nèi)地面不配置100 Hz機車信號),該模式為沒有機車信號情況下的降級模式,允許列車按照固定限速運行。如果出現(xiàn)超速情況,ATP將自動輸出制動。當(dāng)接收到任何有效機車信號時,站場模式將自動結(jié)束并轉(zhuǎn)換至正常ATC模式。當(dāng)出現(xiàn)無碼或列車停止運行時,司機可操作轉(zhuǎn)換至站場模式。或在接收到軌旁站場模式機車信號時自動轉(zhuǎn)換至站場模式。

拖曳模式:在機車重聯(lián)時使用,被拖曳的機車進入該模式。在該模式下ATP不提供任何防護。

旁路模式:切斷所有ATP輸出,ATP不提供任何防護。

盲區(qū)模式:該模式對于本線在環(huán)線使用(環(huán)線地面不配置100 Hz機車信號),盲區(qū)模式是在沒有機車信號情況下允許機車按照固定限速運行的降級模式。僅當(dāng)ATC系統(tǒng)接收到軌旁設(shè)備的盲區(qū)機車信號時,列車轉(zhuǎn)入盲區(qū)模式。在接受到有效機車信號時,盲區(qū)模式結(jié)束。

4.3 控車原理

MicroCab ATP系統(tǒng)基于MicroTrax軌道電路和100 Hz機車信號,MicroTrax提供前行列車所處閉塞分區(qū)位置,100 Hz機車信號提供列車移動授權(quán)。

1)區(qū)間運行

列車區(qū)間運行運營場景如圖5所示。

2)站內(nèi)運行

列車站內(nèi)運行運營場景如圖6所示。

圖5 列車區(qū)間運行運營場景

圖6 列車站內(nèi)運行運營場景

3)臨時限速

本系統(tǒng)可在區(qū)間按照閉塞分區(qū)分段設(shè)置兩個級別的臨時限速,通過每個閉塞分區(qū)處控制箱內(nèi)的編碼開關(guān)對編碼進行設(shè)置,編碼信息分別為75 ppm和120 ppm。

4)100 Hz機車信號定義

100 Hz機車信號疊加在MicroTrax軌道電路上,采用占用發(fā)碼方式,100 Hz機車信號定義如下。

Green(180 ppm):按最大線路允許速度運行;

Yellow(75 ppm):減速;

Red(No Cab Signal Present):立即停車;

Temporary Speed Restriction 1(75 ppm):臨時限速1;

Temporary Speed Restriction 2(120 ppm):臨時限速2;

Enter Yard Mode(270 ppm):ATP進入站場模式,保持站內(nèi)固定限速直到收到有效機車信號為止。

Enter Dark Territory Mode(420 ppm):ATP進入盲區(qū)模式,并保持盲區(qū)模式限速直到收到有效機車信號為止。

5 其他存在拓展方向的可能性

為了適應(yīng)國外項目的需求和實際情況,可考慮如下幾種拓展方向。

1)供電方式

國內(nèi)信號系統(tǒng)普遍采用集中供電,其優(yōu)勢在于集中控制,統(tǒng)一管理,方便維護。國外很多項目受外電資源的影響,供電方式多樣化,包括太陽能、風(fēng)能和大功率發(fā)電機組等,其供電方式也采用分散供電,其優(yōu)勢在于設(shè)置靈活、投資少,但對室外設(shè)備的可靠性和適應(yīng)環(huán)境等要求更高。

2)列控、聯(lián)鎖、調(diào)度、監(jiān)測設(shè)備功能整合

目前,國內(nèi)列控、聯(lián)鎖、調(diào)度、監(jiān)測等設(shè)備均各自完成自己的功能,之間通過接口實現(xiàn)信息的交換,接口協(xié)議也在不斷的升級和更新。通過信號系統(tǒng)設(shè)備功能的整合,減少接口信息,減少維護工作量等,以適應(yīng)國外項目需求。

3)提高設(shè)備制造工藝水平,適用不同地區(qū)環(huán)境要求。

6 結(jié)語

本文僅以作者經(jīng)歷的海外項目作背景,提出部分國內(nèi)信號系統(tǒng)適用、調(diào)整和拓展的可能性,旨在拋磚引玉,希望更多國內(nèi)參與海外信號項目的專家提出寶貴建議,以指導(dǎo)海外信號系統(tǒng)項目的建設(shè)。

Based on the summary of Chinese railway signal system designs, this paper presents to establish signal architecture based on fiber cable transmission instead of electric cables combining with implementation of some abroad projects. And it discusses the probability about the expansion of current railway signal system architecture of our country.

transmission based on fiber cable; signal system; expansion

10.3969/j.issn.1673-4440.2014.04.005

2013-11-27）