新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)主要功能特征

顧克榮

（上海鐵路通信有限公司，上海 200436）

新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)主要功能特征

顧克榮

（上海鐵路通信有限公司，上海 200436）

JT-CZ2000-jd型新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)整合既有系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)以及多年現(xiàn)場(chǎng)使用的經(jīng)驗(yàn)累積，提高與列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置的接口兼容性，并全面提升信息化管理功能，從安全性、可靠性、可用性等多方面全面優(yōu)化提升系統(tǒng)性能。

機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)；遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；電磁兼容能力；安全可靠性

1 簡(jiǎn)介

JT-CZ2000-jd型機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)是我國(guó)各鐵路局的主要選用裝備。截至2014年，全路各路局、集團(tuán)公司和各地方鐵路累計(jì)運(yùn)用近2萬(wàn)套，設(shè)備運(yùn)用地域廣闊，其安全可靠性歷經(jīng)長(zhǎng)期實(shí)際運(yùn)用考驗(yàn)證明。

新一代JT-CZ2000-jd型機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)傳承了既有優(yōu)勢(shì)，采用 “二乘二取二”的容錯(cuò)安全結(jié)構(gòu)、頻域處理和時(shí)域處理相結(jié)合技術(shù)、機(jī)車信號(hào)數(shù)據(jù)記錄技術(shù)等十多項(xiàng)先進(jìn)的安全技術(shù)措施，極大提高設(shè)備的安全性和可靠性。新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用，提高了與列車運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置的接口兼容性，提升了信息化管理功能，更有效進(jìn)行干擾防護(hù)，從安全性、可靠性、可用性等多方面全面優(yōu)化系統(tǒng)性能。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

JT-CZ2000-jd型機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱“系統(tǒng)設(shè)備”）由車載主機(jī)、機(jī)車信號(hào)雙路接收線圈和機(jī)車信號(hào)機(jī)組成，如圖1所示。

機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)接收軌道電路信息，通過(guò)解譯碼通道向LKJ設(shè)備輸出燈位及速度等級(jí)等信息，用于運(yùn)行曲線的生成。由圖1可知，該系統(tǒng)設(shè)備的接口界面主要為監(jiān)控裝置、車載電源、軌道電路信息。新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)充分考慮接口界面，主要從主機(jī)、機(jī)車信號(hào)機(jī)、以及系統(tǒng)連接電纜等多個(gè)方面進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化。

圖1 JT-CZ2000-jd型機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)組成圖

3 性能優(yōu)化

3.1 系統(tǒng)電纜

新一代JT-CZ2000-jd型機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)的屏蔽電纜符合TB/T 1484.1-2010 《機(jī)車車輛電纜 第1部分：額定電壓3kV及以下標(biāo)準(zhǔn)壁厚絕緣電纜》的要求。電纜的屏蔽通過(guò)屏蔽層接地實(shí)現(xiàn)，針對(duì)低頻電路，系統(tǒng)電纜屏蔽層采用單端接地的方式。屏蔽層接地時(shí)使用屏蔽電纜接頭，采用特殊的加工工藝，保證屏蔽層對(duì)芯線形成360°的環(huán)接，在避免pigtail單級(jí)天線的不良影響同時(shí)，也優(yōu)化了接地導(dǎo)通性、降低干擾的影響。

3.2 機(jī)車信號(hào)機(jī)

機(jī)車信號(hào)機(jī)安裝在司機(jī)室前擋風(fēng)玻璃中間或兩側(cè)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于一些機(jī)車的密封性較差，易造成車頂水順著線纜流入機(jī)車信號(hào)機(jī)。新一代車載系統(tǒng)加強(qiáng)了密封處理，實(shí)現(xiàn)了IP52的防水防塵等級(jí)，提升了產(chǎn)品的適用性。

機(jī)車信號(hào)機(jī)內(nèi)部八LED燈位采用冗余設(shè)計(jì)，防止單點(diǎn)故障造成完全無(wú)顯示，提高了可靠性。為了清晰的區(qū)分故障界面，LED燈增加門限控制判斷，即安全點(diǎn)燈電壓輸出小于35 V時(shí)，點(diǎn)燈輸出自動(dòng)截止。

3.3 機(jī)車信號(hào)車載主機(jī)

3.3.1 與LKJ的接口

機(jī)車信號(hào)主機(jī)與LKJ接口有兩種方式，如圖2所示，主機(jī)板A和B通過(guò)并出切換機(jī)構(gòu)輸出燈位信息以及速度等級(jí)、絕緣信息給監(jiān)控裝置；或者兩塊冗余的主機(jī)板通過(guò)串口通信輸出信息給監(jiān)控裝置。

圖2 主機(jī)結(jié)構(gòu)原理框圖

a.控制并口輸出電壓，確保正常電壓

并口輸出升級(jí)，既有機(jī)車信號(hào)并口輸出控制采用雙斷。

并口輸出安全主要依靠動(dòng)態(tài)電源模塊。原有的動(dòng)態(tài)電源模塊設(shè)計(jì)復(fù)雜且可靠性不足，新一代機(jī)車信號(hào)由原來(lái)的雙斷+動(dòng)態(tài)電源模式，替換成三重關(guān)斷電路，同時(shí)增加了對(duì)三重關(guān)斷電路的自檢。JY、SD2、SD3的控制電路由光耦驅(qū)動(dòng)修改為繼電器驅(qū)動(dòng)，增加了驅(qū)動(dòng)能力。

b.優(yōu)化CAN通信功能，全面兼容新一代LKJ

CAN通信是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。從整體信號(hào)系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，由于協(xié)議通信方案可以適應(yīng)各種安全性的要求，因此采用協(xié)議通信接口代替簡(jiǎn)單的IO量接口是系統(tǒng)間接口升級(jí)的趨勢(shì)。

新一代機(jī)車信號(hào)提供4路CAN總線通信接口，能夠直接兼容新一代的LKJ，既有機(jī)車信號(hào)產(chǎn)品需經(jīng)過(guò)多處改造后方可達(dá)到類似效果。對(duì)于以后不斷升級(jí)換代或者新制式下的機(jī)車車載控制系統(tǒng)，新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)在兼容性和擴(kuò)展性能上明顯提升。

3.3.2 軟件系統(tǒng)升級(jí)

新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)進(jìn)一步適應(yīng)的機(jī)車運(yùn)用范圍,針對(duì)HXD，HXD3，HXN5等機(jī)車帶來(lái)的干擾，對(duì)譯碼程序進(jìn)行了改進(jìn)，增強(qiáng)了抗大不平衡電路干擾的能力。在大功率機(jī)車干擾以及不平衡電路干擾環(huán)境下的抗干擾能力和譯碼能力更強(qiáng)，能有效減輕機(jī)車信號(hào)在特定應(yīng)用環(huán)境下解碼的故障率。

3.3.3 硬件電路優(yōu)化

電源端口進(jìn)行防雷、短路、ESD、EMI和浪涌等防護(hù)。增加電壓監(jiān)測(cè)電路，確保工作電源的可靠性，動(dòng)態(tài)電源輸出采用可靠型繼電器。對(duì)于信號(hào)采集回路增加防護(hù)器件，確保采集到的信號(hào)更加可靠。主機(jī)板以及記錄板CPU更換為新一代的處理器，提高處理速度，降低功耗。通過(guò)元器件降額設(shè)計(jì)、冗余設(shè)計(jì)提高可靠性

3.3.4 信息化管理功能進(jìn)一步提升

新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)車信號(hào)動(dòng)態(tài)，快速掌握在線機(jī)車信號(hào)運(yùn)行狀況，圖形直觀顯示和表格數(shù)據(jù)查詢并存，方便現(xiàn)場(chǎng)人員操作；歷史事件回放，數(shù)據(jù)庫(kù)自動(dòng)保存10天數(shù)據(jù)，可隨時(shí)遠(yuǎn)程回放歷史數(shù)據(jù)；優(yōu)化事件查詢功能，增加判定條件，自動(dòng)彈出異常事件，便于現(xiàn)場(chǎng)分析維護(hù)。

新一代機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)利用遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的功能，對(duì)于軌道電路信息進(jìn)行全方位的監(jiān)測(cè)。新增補(bǔ)償電容監(jiān)測(cè)功能，可快速直觀定位損壞補(bǔ)償電容；新增鄰線干擾功能，便于查看絕緣節(jié)失效或分路不良情況；新增軌道電路監(jiān)測(cè)，協(xié)助查看軌道電路發(fā)碼異常。

3.3.5 機(jī)箱設(shè)計(jì)的改進(jìn)

新一代機(jī)車信號(hào)機(jī)箱從多維度進(jìn)一步優(yōu)化了設(shè)計(jì)。使用符合EMC效果的開孔技術(shù)、接觸面粉噴處理、縫隙屏蔽處理以及整機(jī)電氣貫通性能和電氣密閉等技術(shù)，增加整體導(dǎo)通性，提高密閉效果，實(shí)現(xiàn)EMC性能的提升；采用雙層錯(cuò)孔技術(shù)，實(shí)現(xiàn)防水防塵的IP21設(shè)計(jì)效果；通過(guò)對(duì)熱傳導(dǎo)的研究，優(yōu)化散熱性能；通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)脑O(shè)計(jì)以及加工，不僅增強(qiáng)其工業(yè)性視覺(jué)效果而且提高了產(chǎn)品的防護(hù)等級(jí)，優(yōu)化了整體的電磁兼容能力。

4 總結(jié)

總的來(lái)說(shuō)，新一代JT-CZ2000-jd型機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)在繼承既有機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)成熟設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)軟硬件進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，充分考慮了接口設(shè)備的兼容型，從安全性、可靠性、可用性等多方面全面優(yōu)化系統(tǒng)性能，滿足“故障-安全”原則。

[1]高繼祥.鐵路信號(hào)運(yùn)營(yíng)基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.

[2]邱寬民.JT1-CZ2000-jd型機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2007.

As a new generation of cab signal systems, JT-CZ2000-jd cab signal system integrates existing system advantages and operates for years. It can improve its interface compatibility with LKJ equipment, update fully information management functions and enhance system performances from many aspects such as the safety, reliability and availability.

cab signal system; remote supervision system; EMC compatibility; safety and reliability

10.3969/j.issn.1673-4440.2015.03.019

2015-03-29）