車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)方案研究

羅衛(wèi)

摘 要：車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)主要是采用一體化安全技術(shù)，利用CAN雙重冗余現(xiàn)場總線，實(shí)現(xiàn)車站區(qū)間的安全通信，其具有自動化的邏輯閉鎖控制和站內(nèi)聯(lián)鎖功能。為了充分發(fā)揮車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用作用，應(yīng)優(yōu)化一體化信號安全控制系統(tǒng)設(shè)計，加大對其的分析和研究。本文分析了車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，闡述了車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)應(yīng)用方案，以供參考。

關(guān)鍵詞：車站區(qū)間；一體化信號；安全控制系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.251

近年來，數(shù)字信號處理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、計算機(jī)聯(lián)鎖技術(shù)等快速發(fā)展，車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)基于各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)和系統(tǒng)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了車站區(qū)間各種電氣設(shè)備的一體化，在車站或者調(diào)度中心實(shí)時監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，不僅降低了設(shè)備造價，而且有效提高了安全控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

1 車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)主要包括控制臺、電源柜、接口柜、區(qū)間柜、聯(lián)鎖柜等，其內(nèi)部的光纖通信模塊、發(fā)送接收模塊、安全I(xiàn)/O模塊、地面控制中心等主要應(yīng)用機(jī)柜安裝形式，冗余結(jié)構(gòu)配置為三取二上位機(jī)設(shè)置，并且按照二乘二取二的形式設(shè)置接收模塊。車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)采用區(qū)間和車站的一體化結(jié)構(gòu)，為有線設(shè)備和客運(yùn)專線的調(diào)整和改造提供便利，這種系統(tǒng)具有區(qū)間閉塞、車站聯(lián)鎖的功能，通過以太網(wǎng)、光纜、繼電器并行節(jié)點(diǎn)等網(wǎng)絡(luò)通信方式實(shí)現(xiàn)車站之間的數(shù)據(jù)通信，便于和微機(jī)監(jiān)測系統(tǒng)和集中調(diào)度系統(tǒng)接口。這種一體化結(jié)構(gòu)徹底屏蔽了傳統(tǒng)閉塞設(shè)備和聯(lián)鎖設(shè)備相互分離的安裝形式，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加優(yōu)化，硬件資源整合起來，極大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。同時，車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，主要包括雙重冗余CAN總線、冗余區(qū)間發(fā)送和接收單元、光纖通信模塊、安全I(xiàn)/O模塊等。

1.1 雙重冗余CAN總線

車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)中的雙重冗余CAN總線主要用于交換安全數(shù)據(jù)，其基于并行工作形式，即使其中某條總線發(fā)生故障，也可以保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，雙重冗余CAN總線實(shí)現(xiàn)了光纖通信模塊、接收單元、軌道電路和計算機(jī)聯(lián)鎖主機(jī)之間安全、高速、雙向的數(shù)據(jù)交換，通過光纖通信模塊實(shí)現(xiàn)不同車站之間的通信任務(wù)。

1.2 冗余區(qū)間發(fā)送和接收單元

按照列控中心發(fā)出的控制命令，列車軌道電路發(fā)送單元發(fā)出的相關(guān)信息經(jīng)過功率放大單元以后傳送到軌道電路中，列控中心控制命令和檢測單元發(fā)出的信息譯碼進(jìn)行分析和比較，實(shí)現(xiàn)發(fā)送信息閉環(huán)檢查，從而監(jiān)測功放單元和發(fā)碼單元的運(yùn)行狀態(tài)。同時，系統(tǒng)中的發(fā)碼設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用為雙機(jī)熱備冗余形式，一旦主發(fā)送模塊發(fā)生運(yùn)行故障，可以通過副發(fā)送模塊進(jìn)行信息發(fā)送，確保列控中心可以實(shí)時掌握副發(fā)送單元和主發(fā)送單元的運(yùn)行狀態(tài)。

1.3 光纖通信模塊

車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)的光纖通信模塊主要用于實(shí)現(xiàn)車站和鄰站控制中心之間的數(shù)據(jù)通信。

1.4 安全I(xiàn)/O模塊

安全I(xiàn)/O模塊可以控制車站區(qū)間繼電控制設(shè)備接口和站內(nèi)道岔的動作情況，控制區(qū)間和車站內(nèi)信號機(jī)的顯示。

2 車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)應(yīng)用方案

2.1 數(shù)字化的信息處理

車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)的發(fā)送檢測設(shè)備和接收設(shè)備應(yīng)用DSP數(shù)字信號處理技術(shù)，全面分析接收信號的頻域和時域，有效提高了系統(tǒng)的可靠性和抗干擾能力。發(fā)送單元利用DDS數(shù)字頻率合成技術(shù)，使軌道電路設(shè)備之間的信息處理實(shí)現(xiàn)數(shù)字化和通用化。同時，該系統(tǒng)中不同單元之間通過通信網(wǎng)絡(luò)按照數(shù)據(jù)幀編碼形式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，而且采用多重冗余、同時校核和傳輸正反碼、CRC校驗(yàn)等方式，有效提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴?/p>

2.2 網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)基于CAN雙重冗余現(xiàn)場總線，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的交換和傳輸，這種數(shù)據(jù)交換速度非?？?，并且安全性較高。通過現(xiàn)場總線列控中心向不同列車區(qū)段軌道電路發(fā)送數(shù)據(jù)信息，結(jié)合接收單元的譯碼信息，組成自動邏輯閉塞關(guān)系，替代了傳統(tǒng)的繼電器，組合架內(nèi)外配線比較少，可以使車站區(qū)間設(shè)備運(yùn)行更加安全、可靠，便于管理和維修。這種網(wǎng)絡(luò)化的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)檢查，接收單元應(yīng)用閉環(huán)譯碼方式，發(fā)送檢測單元應(yīng)用閉環(huán)檢測方式，一方面采集列車軌道電路信息，另一方面利用頻域和時域進(jìn)行譯碼，本區(qū)段發(fā)碼命令和譯碼結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比分析，通過采用閉環(huán)檢查方式，有效提高車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)的抗干擾能力和安全性。

2.3 設(shè)備冗余化

車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)的光線通信模塊和發(fā)送模塊為雙機(jī)熱備形式，上位機(jī)三取二，接收模塊和I/O模塊為二乘二取二形式，該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信利用大數(shù)表決、同時校核和傳輸正反碼、CRC校驗(yàn)等措施，在編制軟件系統(tǒng)時，對動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查，備份重要數(shù)據(jù)和處理多重數(shù)據(jù)，列控中心可以實(shí)時監(jiān)控車站區(qū)間設(shè)備的基礎(chǔ)參數(shù)和工作狀況，通過遠(yuǎn)端綜合監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和本地維護(hù)終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時交換，實(shí)時、分層的記錄通信數(shù)據(jù)，確保系統(tǒng)的可靠、安全運(yùn)行。

3 結(jié)束語

近年來，車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)快速發(fā)展，其利用多種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，在很多方面都具有突出的應(yīng)用優(yōu)勢。在未來發(fā)展過程中應(yīng)加大對車站區(qū)間一體化信號安全控制系統(tǒng)的分析和研究，進(jìn)一步優(yōu)化和完善系統(tǒng)功能。

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