STP-TH型無線調車機車信號和監控系統研究

佟 哲

(北京全路通信信號研究設計院集團有限公司，北京 100070)

1 概述

STP-TH 型無線調車機車信號和監控系統是一套應用于車站調車機車信息服務和走行監控的控制系統，該系統是通過無線通信，建立溝通站場地面信號、區段占用情況與機車運行情況的一體化系統，將站場地面信號、進路、道岔、調車計劃等信息傳送上車并進行顯示、提示，將機車位置、速度、狀態等信息反饋給地面，并生成監控參數，通過LKJ同時對調機及車列的運行進行超速及距離防護。

2 主要系統結構

系統由地面系統和車載系統兩部分組成。車載系統與地面系統間使用無線通信技術進行數據通信，如圖1 所示。

2.1 地面系統設備構成

圖1 STP-TH型無線調車機車信號和監控系統結構Fig.1 Structure diagram of STP-TH radio signaling and train protection system for shunting locomotive

地面主要設備由機柜內計算機設備及室外安裝的電臺天線、點式應答定位器構成。如圖2 所示，地面主機由A、B 兩套主機系統構成雙機熱備系統。兩臺地面主機同時連接用于站場表示采集的計算機聯鎖系統或TDCS/CTC 系統。地面主機將收到的站場表示信息解析后，通過各自的電臺發送到車載設備。地面主機通過交換機進行通信，并分別連接到電務維護終端和車務終端。兩臺地面主機可以通過共享的顯示、輸入設備進行操作。系統內的網絡采用雙路冗余結構。

在機柜所在樓的頂部或樓旁設立電臺天線，電臺天線通過饋線接入地面電臺。在站場出入口及特殊位置安裝點式應答定位器，實現機車定位及跟蹤校驗。

地面系統架構如圖2 所示。

2.2 車載系統設備構成

車載設備包括以下幾項。

車載主機：車載主機為整個車載系統的核心，所有的作業信息均匯總到車載主機進行計算、處理。如圖2 所示為車載主機，通過車載主機面板上的插座，可以連接LKJ 車載主機、點式應答定位器車載主機、車載電臺天線、電源控制器等設備，實現系統各項功能。

圖2 地面系統結構圖Fig.2 Structure diagram of wayside system

車載無線通信設備：用于車地通信。

列車運行監控記錄裝置：即LKJ 設備，用于顯示車載站場表示、防護限速、限距、信號等信息，能夠實現制動輸出，同時用于車載人員操作。該設備為獨立系統，通過與車載主機的CAN 總線接口實現信息交互。

車載識別設備：用于實現機車位置識別、初始定位、區域分界等的機車位置識別設備。主要包括以下兩種：

1) 點式應答器車載感應器。獨立設備，用于接收地面點式應答器信息，通過485 串行數據口與車載主機實時通信；

2) GPS 衛星定位設備。為簡化系統構成通常集成在車載主機機箱內部，車載主機內包含衛星定位板時，不需要再獨立設置衛星定位設備。

車載顯示器：在調車機車沒有LKJ 設備時，可用于顯示車載站場表示信息；在有LKJ 時，可用于機車自動控制功能的信息顯示和操作。

車載打印機：用于打印調車單，可支持網絡打印和串口打印。

電源控制器：可以將機車提供的電源電壓轉換為24 V 恒定電壓提供給車載設備。

車載系統如圖3 所示。

圖3 車載系統架構圖Fig.3 Architecture diagram of onboard system

3 系統功能介紹

3.1 系統應用范圍與控制方式

1) 系統應用范圍

系統在車站的聯鎖系統控制區域，對調車機車在站場內進行平面調車作業時進行安全防護。安全防護范圍為在站場中進行調車機車作業，包括車列的推進、牽引運行以及連掛和單機作業等。

2) 系統控制方式

系統的控制信息采用MDS 方式，根據不同站場的要求可以擴展機車的數量，可適用同時防護多臺進行平面調車作業的機車，并且各機車的車地通信響應時間均應符合作業要求。

3.2 安全防護功能

防護冒進信號：防止車列在進行調車作業時越過阻擋信號機。

防護越界：防止進行調車作業的車列越過規定的停車位置（一度停車位，分區點，站界等）。

盡頭線防護：控制向盡頭線行進的車列在安全距離前方停車（應符合GB/T 7178.1-2006《鐵路調車作業標準》的5.5.4 條及《鐵路技術管理規程》的230 條要求）。

防護調車超速：防止調車作業時運行速度超過允許的最高限速（應符合GB/T 7178.1-2006《鐵路調車作業標準》的5.5.4 條及《鐵路技術管理規程》的230 條規定）。

防護連掛超速：防止連掛作業時超過連掛作業允許的最高限速（應符合GB/T7178.1-2006《鐵路調車作業標準》規定）。

故障-安全原則：本系統或相關系統故障時的處理符合故障導向安全的原則。

3.3 顯示及報警功能

1) 地面站場表示顯示功能

在電務維護終端、車務終端和車載顯示器上顯示實時的站場軌道區段狀態、道岔狀態、調車信號、列車信號、列車進路及調車進路等,如圖4 所示。

2) 調車單顯示、打印功能

在電務終端、車務終端和車載顯示器上能夠顯示調車作業通知單和鉤作業進度，用戶可在機車上選裝調車作業通知單打印機。

3) 機車行進信息顯示功能

在車載顯示器上實時顯示機車對應當前作業計劃以及機車作業前方防護信號機、限速、機車當前實際速度、防護距離等工作狀態。

圖4 地面站場顯示圖Fig.4 Display diagram of wayside station&yard

4) 調車機車以及車列位置顯示功能

能夠實時跟蹤并顯示當前機車以及車列在站場內所在位置。

5) 語音提示報警功能

通過LKJ 系統進行語音提示報警。

6) 調車單錄入、編輯功能

車務終端具備調車作業通知單錄入、編輯功能，可選裝調車單打印機，可實現調車作業通知單實時車上打印功能。

7) 調車機車作業狀態的顯示與報警功能

在車載顯示器上能夠顯示前方調車信號狀態、行進中的調車車列實時狀態，及時發出注意限速、藍燈無距離動車報警、接近進入盡頭線等語音提示報警。

3.4 記錄處理功能

完整記錄機車作業運行數據：機車作業運行數據均可實時記錄存儲。

機車數據轉儲及回放：系統具備存儲機車實時運行數據， 轉存儲至地面并能夠進行回放和分析功能。

歷史數據回放：具有調車作業歷史記錄的查詢和回放功能。

系統管理功能。

數據記錄存貯及管理：具有對所有系統的采集數據、人工錄入數據和系統處理后的歷史數據的記錄存儲以及管理功能。

操作使用權限管理：對地面相關操作維護人員的使用權限具有權限管理功能。

4 結論

介紹STP-TH 型無線調車機車信號和監控系統的設備構成、系統各項功能以及工作原理，STP-TH 無線調車機車信號和監控系統是鐵總在全國范圍內推廣的一套調車作業安全輔助系統。目前各路局均在推廣，中間站、調車場、編組站廣泛應用。