站間安全信息傳輸系統(tǒng)雙套熱備改造方案

賈延軍

安全信息傳輸 （AS）系統(tǒng)是以計算機技術和光通信技術為基礎，利用光纖或光通道取代傳統(tǒng)的電纜或架空明線等作為站間信息的傳輸媒介，同時采用安全信息傳輸保障技術，構(gòu)成鐵路站間安全信息傳輸?shù)膶Ｓ迷O備。目前在膠濟客運專線上采用的是SIEMENS AzS（M）350U 站間安全信息傳輸系統(tǒng)。

1 系統(tǒng)組成

SIEMENS AzS（M）350U站間安全信息傳輸系統(tǒng)，主要由系統(tǒng)主機、Modem （調(diào)制解調(diào)器）、通道轉(zhuǎn)換設備和不間斷電源4部分組成。

1．系統(tǒng)主機結(jié)構(gòu)采用標準的SIPAC框架，在面板上有緊固的法蘭，可插入組件的主機組件匣，包括所有組件和供電模塊。

2．調(diào)制解調(diào)器用于站間信息傳輸，站間的通道可以是光纖、電纜或光纜的通道。

3．通道轉(zhuǎn)換設備用于監(jiān)測通道及設備故障，在具有通道冗余的條件下，實現(xiàn)通道自動切換。并在一個通道轉(zhuǎn)換設備中，能夠給出通道和設備故障2種故障狀態(tài)的輸出。當檢測到通道故障時，給出故障指示及故障輸出的同時，通過電子開關實現(xiàn)2路通道間的自動轉(zhuǎn)換，且該轉(zhuǎn)換不會影響信息傳輸設備的正常工作。

4．不間斷電源是一種AC／DC、DC／DC、DC／AC變換器，采用PWM脈寬調(diào)制技術，將輸入AC 220V轉(zhuǎn)換成DC 53．5V電壓給電池充電及供給DC／DC、DC／AC電源模塊。

2 膠濟客運專線系統(tǒng)應用狀況

膠濟客運專線共有20個車站 （含中繼站），AS設備是兩端站各有1套，每個中間站有2套（AS1、AS2），下行咽喉區(qū)間 （濟南方向）使用AS1，上行咽喉區(qū)間 （青島方面）使用AS2。

每套信息傳輸設備提供2個串行雙向接口，可向2個咽喉獨立傳送信息，共計24個信息的數(shù)量可在兩邊站間任意分配，目前只使用串口1，串口2沒有使用。

2011年膠濟客專安全傳輸系統(tǒng)電源進行改造，每站上、下行咽喉各新設1臺在線式UPS（2kVA）。站間通道采用主、備用方式，分別接主、備用調(diào)制解調(diào)器，主、備用通道的轉(zhuǎn)換按照通道轉(zhuǎn)換設備的判定進行自動轉(zhuǎn)換。AS系統(tǒng)運算單元按雙通道設計，即通過輸入、輸出板的成對使用，來實現(xiàn)雙通道的監(jiān)控和比較功能，構(gòu)成了故障－安全型計算機系統(tǒng)。目前外接的輸入繼電器接點為單通道采集，每對板子提供的繼電器接口條件是同一組接點，沒有按雙通道提供獨立的繼電器接點，實現(xiàn)完整的比較功能。設備信息傳輸通道如圖1所示。

圖1 設備信息傳輸通道

目前膠濟客專線每個中間站配備2臺安全傳輸系統(tǒng)，分別采集、驅(qū)動車站的兩端設備。2套安全傳輸系統(tǒng)設備之間是相互獨立運行的系統(tǒng)。當某一端的安全傳輸系統(tǒng)故障時，就會影響該端與鄰站的站間信息傳輸功能，實際運用過程中因安全傳輸系統(tǒng)問題已造成多次紅光帶故障，影響了運輸安全。

目前對于電子設備的判斷條件有限，AzS（M）350U設備維護和故障排查主要依靠主機面板的指示。如在室內(nèi)設備中，AzS（M）350U的診斷通過STEU組件上的LED指示燈，或者把一個診斷PC機連接到SIRIUS2組件上，通過SIRIUS2組件上的串口，將運行信息傳送到微機監(jiān)測上。傳送的信息包括：設備啟動狀態(tài)、閉塞信息輸入狀態(tài)、站間通道通／斷狀態(tài)及設備工作／故障狀態(tài)等。由于設備故障排查及處理時間較長，且很多故障需要停機檢查或更換系統(tǒng)模塊，對運輸影響較大，所以提出一種雙套熱備冗余的方案，在不增加新設備的情況下，利用同一站的2套AS系統(tǒng)，同時采集、驅(qū)動車站兩端的信息及設備，形成相互冗余。當一套設備故障時，不會對站間信息傳輸產(chǎn)生任何影響，使設備故障率大大降低。

3 雙套熱備改造方案

改造方案主要包括：修改主機配置、電源改造、通道改造、配線改造四方面內(nèi)容。其中，修改信息主機配置由廠家完成，使系統(tǒng)具備雙套熱備功能條件，操作較為簡單，在此不作贅述。以下重點從電源改造、通道改造、配線改造3方面進行介紹。

3．1 電源改造

由于每套AS設備由內(nèi)部提供獨立電源，2套AS設備間進行雙套熱備容易形成電位差，存在安全隱患，因此將AS系統(tǒng)輸入、輸出DC 24V＋、DC 24V－電源改為一套電源供電，即由區(qū)間電源屏繼電器電源供電。在區(qū)間組合柜零層新增QKZ、QKF組合報警斷路器，采用ZR－XV500V2×2．5mm2電纜環(huán)接至安全傳輸設備AS1、AS2；更換區(qū)間電源屏QKZ、QKF電源斷路器，斷路器容量根據(jù)各站的電源使用情況，可在既有斷路器容量上進行調(diào)整。AS設備與區(qū)間電源屏距離較近的車站，其輸入、輸出電源可從區(qū)間電源屏環(huán)接，電源屏內(nèi)需增加專用斷路器2臺。

3．2 通道改造

取消通道轉(zhuǎn)換設備，站間主用通道接至傳輸主機串口1，備用通道接至另一端傳輸主機串口2，每套主機可以向兩邊站傳輸信息。改造后設備信息傳輸通道如圖2所示。

圖2 改造后設備信息傳輸通道

3．3 配線改造

增加至另一端主機的采集／驅(qū)動信息配線。將原來的單路采集改為雙路采集，AS系統(tǒng)輸出繼電器使用1－2、3－4線圈，原驅(qū)動配線接到繼電器1－2線圈，新增驅(qū)動配線接在繼電器3－4線圈，同時修改二極管配線。

4 模擬測試

在實施改造前，需對改造方案的安全性及采集信號有效性進行模擬測試，以確保安全信息傳輸系統(tǒng)改造后能正常運用，并能滿足故障－安全的原則。

4．1 測試條件

利用廠家試驗室的2臺機柜，模擬同一個站的2套設備。利用2條屏蔽電纜，使2臺機柜使用同一路電源作為繼電器采集及驅(qū)動電源。2臺機柜各有4路閉塞信息 （閉塞信息9－12），將機柜1閉塞信息9和10輸入端加DC24＋，閉塞信息11和12輸入端不加。

4．2 測試方案

方案1，2臺機柜的4路閉塞信息輸入端獨立不相連。測試：①斷開機柜1安全信息傳輸系統(tǒng)電源的DC24－，測試機柜1的閉塞信息輸入端；②當連接2個機柜電纜的DC24－從機柜2斷開時，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端。

方案2，將2臺機柜的4路閉塞信息輸入端相連。測試：①當連接2個機柜電纜的DC24＋從機柜2斷開時，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端；②當連接2個機柜電纜的DC24－從機柜2斷開時，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端；③2個機柜的電源連接電纜良好，但是機柜1的閉塞信息輸入9的地線斷開，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端；④2個機柜的電源連接電纜良好，但是機柜1的閉塞信息輸入9通道1的地線斷開，分別測試2個機柜的閉塞信息輸入端。

4．3 試驗結(jié)果

測試方案1的①、②情況均正常；測試方案2的①、③、④情況結(jié)果正常，②的情況結(jié)果不正常。測試結(jié)果表明，正常情況下，雙套熱備改造方案是可行并滿足安全性要求的。試驗中只有地線斷開時會發(fā)生危險隱患，所以如果采集信號取自另一臺機柜的端子，即采集信號是由另一臺機柜并聯(lián)而來，為保證地線的可靠連接，2機柜之間增加一條或多條連接地線，保證一條地線斷開后，仍然有地線連接。但若全部連接地線均斷開，則仍然可能發(fā)生危險隱患。為杜絕隱患的發(fā)生，應將2臺機柜分別采集繼電器的不同接點，即對于每1個采集信息，1個機柜采集2組接點，一共需要4組接點。因2臺機柜安全信息傳輸系統(tǒng)的電源是共用的，即使發(fā)生采集節(jié)點混線也不存在安全隱患。因此采取雙路采集方式是穩(wěn)妥、必要的。

5 雙套化試驗

改造施工完畢后，除進行車站間的站聯(lián)顯示試驗以及信號機軌道電路對位等試驗外，還需要對站間傳輸系統(tǒng)進行雙套化試驗，方法如下。

1．斷開AS2機柜光貓電源，試驗AS1機柜工作正常；對區(qū)間軌道電路發(fā)送盒逐個關閉，觀察繼電器狀態(tài)、測試低頻信息，填寫試驗表格。

2．斷開AS1機柜光貓電源，試驗AS2機柜工作正常。對區(qū)間軌道電路發(fā)送盒逐個關閉，觀察繼電器狀態(tài)、測試低頻信息，填寫試驗表格。

6 總結(jié)

安全傳輸系統(tǒng)雙套熱備改造方案不但可以極大提高設備的穩(wěn)定性，減少故障發(fā)生率，同時具有較高的經(jīng)濟效益。僅以2009年的膠濟客運專線安全傳輸系統(tǒng)投資為例，當時膠濟客運專線工程從濟南東 （含）至即墨 （不含）段線路全長304km，共設置站間信息安全傳輸系統(tǒng)34套，合計578萬元；全段鋪設SPTYWL23型12芯電纜約792萬元；鋪設GYTA53型4芯單模光纜約165萬元。采用站間信息安全傳輸系統(tǒng)和電纜傳輸方向電路的方式，共需投資約1535萬元 。如果僅以配置雙套車站安全傳輸系統(tǒng)設備，電纜利用既有光電纜的情況下，也可節(jié)約投資幾百萬元。改造后，安全傳輸系統(tǒng)成為雙套熱備冗余，影響行車的故障發(fā)生率極大降低，有效保障了設備的穩(wěn)定性，確保運輸安全。

［1］ SIEMENS鐵路運行安全設備AzS（M）350U型信息安全傳輸設備系統(tǒng)說明［S］．2007．

［2］ 李衛(wèi)鋒 ．膠濟線站間信息安全傳輸系統(tǒng)的應用分析［J］．科學技術通訊．2009．