便攜式本務機調車作業監控裝置研究

陳文汗

（中國鐵路武漢局集團有限公司電務處，武漢 430071）

近年來STP系統在全路范圍內得到推廣應用，有效解決了站內專用調機的調車作業安全防護問題，改善了我國調車作業現狀、減輕了作業人員負擔和工作壓力，實現了降事故、減損失、增效益的目標。但對于本務機調車作業安全防護，STP系統尚不能提供經濟有效的技術手段，主要存在兩個方面不足。

1）作為一項跨越多工種部門業務（車務、機務、電務）的高度集成化的新型系統設備，STP系統產品的軟硬件成本顯得比較高昂，尤其是對大量的本務機車而言，要為每臺本務機車裝備STP車載設備，造價往往難以承受。

2）受限于其所使用的無線通信技術（基于400 M的無線數傳電臺），STP系統的車-地通信難以承載大批量的數據交互，所以普遍采用的是車載設備存儲站場數據的方式，其站場數據和執行程序文件的更新維護都需要在機車上現場完成，這不可避免地給設備維護部門帶來大量的工作，尤其是流動站場作業的本務機車。

而研究便攜式本務機調車作業監控裝置就能很好地解決以上問題，在完全實現STP車載主機功能的基礎上，以便攜型式為每個車站配備，到該車站作業的本務機車只需臨時接入，即可完成其調車作業的安全監控。

1 需要解決的難題

1）地面站場信息如何實時采集。地面站場信息主要包括信號機狀態、道岔狀態以及軌道電路狀態等。

2）地面站場信息如何實時傳送給機車。一是聯鎖信息要實時傳送；二是調車作業通知單需自動發送。

3）如何做好與機車車載系統（LKJ）的結合，從而對本務機車調車作業實施有效的監制。

4）如何解決好攜帶方便、即插即用的問題。

2 便攜式本務機調車作業監控裝置基本構想

通過地面和車載設備，將獲取的聯鎖車站調車作業信息進行處理，如相關信號、道岔、軌道電路區段信息等，車地采用無線通信方式，通過LKJ實現對調車機車信號顯示和車列速度監控。由此不難得出，這套系統的基本構成主要有地面子系統、車載子系統和通信盒。

2.1 地面子系統組成

地面子系統由地面主機、無線數字電臺及天饋單元、聯鎖信息采集接口、調車作業通知單接口、車務終端、電務終端組成，如圖1所示。

圖1 地面子系統組成結構示意圖

2.2 車載子系統組成

車載子系統由車載主機、數傳電臺及車載天饋單元、應答定位器查詢主機及天線、LKJ2000監控裝置主機和彩屏組成，如圖2所示。

2.3 通信盒

通信盒是便攜式本務機調車作業監控裝置與機車通信的紐帶，其基本結構如圖3所示。

圖2 車載子系統設備組成示意圖

1）提供機車DC110V電源入口，3芯航空插頭公頭。

2）提供LKJ監控裝置CAN通信（雙通道）入口，4芯航空插頭公頭。

3）提供集成電源、CAN通信電纜、RS-485通信電纜出口的14芯航空插頭公頭。

4）其中RS-485通信接口是為實現軟件即插即用而配備的機車號自識別功能：STP車載設備由于是固定安裝，機車號可以固定寫入STP車載主機，而便攜式車載裝置則不固定機車安裝，所以通過預裝的BWJ型通信盒存取其所監控的機車車號。

圖3 通信盒接線示意圖

3 主要功能

根據運輸需要，便攜式本務機調車作業監控裝置重點是要對本務機車調車作業過程進行安全監控，并提供人機界面以方便操作人員的使用和車站調車作業的技術管理，如圖4所示。

3.1 調車作業安全監控功能

調車作業安全監控是STP系統的核心功能，即解決調車作業過程中機車走行的安全監控問題（需要注意的是：目前的STP系統只對機車在集中聯鎖區域內的調車作業作安全監控，在非集中聯鎖區仍然結合原平面調車燈顯裝置作部分監控）。

圖4 便攜式本務機調車作業監控裝置功能示意圖

調車作業安全監控的目標主要體現在以下幾種防護：

1）防止機車在調車作業過程中擠岔；

2）防止機車在調車作業過程中沖撞；

3）防止機車在調車作業過程中超速。

3.2 防擠岔功能

造成擠岔的直接原因是機車車列在道岔位置不到位時強行通過道岔。而在電氣集中聯鎖車站內，道岔是通過信號機防護的，在道岔位置到位并且鎖閉的情況下信號機才可能開放，所以防止擠岔實際上就是防止機車車列冒進關閉的調車信號。如圖5所示。

圖5 防擠岔功能示意圖

圖4中，13號道岔并不為機車車列開通，而車站集中聯鎖系統保證D17藍燈，STP系統通過控制機車車列在D17信號前停車，以達到防止機車車列擠13道岔的目的。

STP系統通過將電氣集中聯鎖車站地面信號條件及距離信息實時傳遞給監控裝置，由監控裝置控制機車車列在關閉信號前停車，從而達到防止擠岔的目的。注意這里提到的是機車車列，即不論是牽引作業還是推進作業，STP系統都能準確地實施速度距離控制以防止電氣集中聯鎖區域內的擠岔。

不過，在非集中聯鎖區域，由于道岔是人工操縱而且不具備采集條件，無法實施準確的速度距離控制，目前系統還是結合平面調車燈顯裝置實施人機結合的簡單防護。

3.3 防沖撞功能

1）在盡頭線上防止沖撞土檔。

2）解掛作業時防止沖撞股道內停留車輛。

3）在車站線路上與其他機車車列對向或同向作業時防止沖撞其他機車。

3.4 防調車超速功能

技規、行規對調車作業過程中的一般性限速要求都有專門的規定，而車站站細中更結合具體車站的線路情況及作業方式有特定的限速要求，系統將這些限速歸納為兩大類編入計算機數據中，包括如下。

1）因站場線路條件而實施的限速要求，這些線路條件可能是線路的坡度、彎度以及有轍岔號比較小的道岔（轍岔號小于9號）等。

2）因調車作業方式而實施的限速要求，如涉及軍列或其他特種車輛的作業。通過將這些限速要求編入計算機數據，最終提交給車載監控裝置按照限速要求控制機車走行，有效解決了機車車列在調車作業過程的超速防護。

3.5 運行狀態檢測及回放功能

在地面系統中，為方便車站調度員直觀了解站場作業情況及股道停留車情況，STP系統在車務終端提供了系統運行狀態的實時監測和回放功能，可以實時顯示和回放站場信號變化、作業機車的運行狀況（機車走行速度，制動動作等）,以及調車作業通知單的跟蹤執行過程等。同時為適應電務維護需要，STP系統還在電務終端上提供了系統各個運行模塊的運行狀態以及各種報警錯誤信息。

4 應用前景

車站調車作業難以控制，“沖、擠、脫”及人身傷亡事故率比較高，如果調車機車，特別是本務機車裝備了便攜式本務機調車作業監控裝置，就能有效防止調車作業過程中“沖、擠、脫”事故，降低人身傷亡事故率。目前，便攜式本務機調車作業監控裝置采取的通信手段基本上還是400 M電臺，通過其傳輸數據的容量和速率都比較受限制，隨著全路G網的覆蓋率不斷提高，如果做好與CTC的結合，就能真正實現車站調車作業自動化控制，便攜式本務機調車作業監控裝置就能發揮更大的作用。

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