無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)地面多電臺(tái)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

摘 要 在裝有無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（STP系統(tǒng)）的鐵路車站，若車站較大，或存在隧道、建筑遮擋等信號(hào)弱的情況，為了解決車站無線通信覆蓋問題，本文提出一種在地面設(shè)備增加多電臺(tái)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，有效保障STP系統(tǒng)的可靠運(yùn)行。

關(guān)鍵詞 無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng);無線通信;多電臺(tái);中繼設(shè)備

概述

無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱STP系統(tǒng)）是一套車站內(nèi)調(diào)車作業(yè)的安全防護(hù)系統(tǒng)。而在大型、超大型車站，或者有隧道，建筑物遮擋的車站，為了解決無線通信問題，一般需要設(shè)立多個(gè)地面機(jī)柜，或增加中繼機(jī)柜來解決信號(hào)弱的通信問題。這些區(qū)域若采用傳統(tǒng)的無線通道覆蓋方式，投資大，建設(shè)周期長等問題，這類方案不僅會(huì)帶來成本消耗，人力消耗，也不利于系統(tǒng)維護(hù)。本文提出一種不需要設(shè)置多個(gè)機(jī)柜，且減少中繼設(shè)備的方案，通過在既有地面機(jī)柜增加電臺(tái)設(shè)備即可解決遠(yuǎn)距離信號(hào)強(qiáng)度不夠或有遮擋的無線通信弱的情況，該方案簡(jiǎn)單易施工，擴(kuò)展性強(qiáng)，可以用較少成本解決無線通信信號(hào)覆蓋的問題。

1STP系統(tǒng)地面多電臺(tái)方案原理

地面多電臺(tái)有線異頻方案指的是STP系統(tǒng)地面機(jī)柜可以連接多個(gè)電臺(tái)，可以控制多個(gè)電臺(tái)頻點(diǎn)覆蓋的區(qū)域。以新增兩個(gè)電臺(tái)為例，原理圖如圖1所示。

STP地面機(jī)柜地面主機(jī)A和地面主機(jī)B分別連接兩個(gè)2個(gè)電臺(tái)。地面主機(jī)A通過串口A-s1連接電臺(tái)M1，通過串口A-s2連接電臺(tái)M3。地面主機(jī)B通過串口B-s1連接電臺(tái)M2，通過串口B-s2連接電臺(tái)M4。電臺(tái)M1和電臺(tái)M2是同一個(gè)頻點(diǎn)fA。電臺(tái)M3和電臺(tái)M4同一個(gè)頻點(diǎn)fB。地面主機(jī)A和地面主機(jī)B的串口A-S2、B-S2通過光纖通道連接中繼電臺(tái)M3和中繼電臺(tái)M4。

地面機(jī)柜可以控制fA和fB兩個(gè)無線頻點(diǎn)區(qū)域，通過地面天線向覆蓋范圍輻射fA頻點(diǎn)的無線信號(hào)，通過光纖通道將信號(hào)傳輸給中繼站，再由中繼天線向所覆蓋范圍輻射fB頻點(diǎn)的無線信號(hào)[1]。

一般情況下，在地面基站與中繼站覆蓋范圍重疊區(qū)域設(shè)置切頻信號(hào)機(jī)或增加切頻應(yīng)答器。機(jī)車通過切頻裝置在地面控制的兩個(gè)無線頻點(diǎn)區(qū)域之間自由切換。

2STP系統(tǒng)多電臺(tái)方案功能描述

某個(gè)車站STP系統(tǒng)地面基站頻點(diǎn)fA覆蓋區(qū)域Z1，機(jī)車1位于區(qū)域Z1范圍內(nèi)作業(yè)，中繼站頻點(diǎn)fB覆蓋區(qū)域Z2，機(jī)車2位于區(qū)域Z2范圍內(nèi)作業(yè)。

地面主機(jī)軟件開關(guān)多個(gè)串口通道作為無線通信接口，由于空中無線通信數(shù)據(jù)為半雙工，需要地面軟件控制好時(shí)序以免無線數(shù)據(jù)撞針[2]。系統(tǒng)功能流程圖如圖2所示。

地面主機(jī)每周期通過串口向無線電臺(tái)頻點(diǎn)fA和fB廣播站場(chǎng)碼位信息，機(jī)車1和機(jī)車2均可接收到該站的站場(chǎng)碼位信息;

機(jī)車1在Z1區(qū)域通過頻點(diǎn)fA和地面建立無線通信，機(jī)車2在Z2區(qū)域通過頻點(diǎn)fB和地面建立無線通信;

機(jī)車根據(jù)自身所在區(qū)域自動(dòng)切換自身無線通信頻點(diǎn)，來匹配該區(qū)域所覆蓋的地面頻點(diǎn)：若機(jī)車1進(jìn)入Z2區(qū)域，則機(jī)車1通過頻點(diǎn)fB和地面建立無線通信;機(jī)車從Z1區(qū)域進(jìn)入Z2區(qū)域通過壓切頻應(yīng)答器或者根據(jù)配置的場(chǎng)聯(lián)信號(hào)機(jī)進(jìn)行fA和fB頻點(diǎn)的切換;

機(jī)車建立和地面的無線通信連接后，則可以向地面發(fā)起入網(wǎng)申請(qǐng);地面判斷滿足條件后將機(jī)車納入到監(jiān)控中，并實(shí)時(shí)給機(jī)車更新進(jìn)路控制信息，達(dá)到車地聯(lián)控防護(hù)效果。

3STP系統(tǒng)多電臺(tái)方案擴(kuò)展性

前面章節(jié)以地面主機(jī)A、B分別接2個(gè)電臺(tái)（主備機(jī)），地面機(jī)柜接4個(gè)電臺(tái)為例詳細(xì)描述了系統(tǒng)原理和功能。若現(xiàn)場(chǎng)站場(chǎng)情況復(fù)雜，信號(hào)弱的區(qū)域較多，地面主機(jī)可以再增設(shè)多個(gè)電臺(tái)設(shè)備，控制更多的不同頻點(diǎn)區(qū)域。可以根據(jù)車站的情況來定制。

STP系統(tǒng)在滿足實(shí)時(shí)性的情況下，一般一個(gè)無線通信頻點(diǎn)可以控制N臺(tái)機(jī)車，若地面主機(jī)擴(kuò)展多個(gè)串口的電臺(tái)，新增一個(gè)無線頻點(diǎn)，則系統(tǒng)的控制機(jī)車的容量成倍擴(kuò)展。針對(duì)大型或超大型車站，且調(diào)車作業(yè)機(jī)車較多，可以采用該方案來擴(kuò)展系統(tǒng)的控車能力[3]。

4結(jié)束語

本文提出了一種無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)特殊場(chǎng)景下的無線通信解決方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，通過在STP系統(tǒng)地面設(shè)備上增設(shè)多電臺(tái)，軟硬件結(jié)合來完成，造價(jià)低，靈活性高。該方案適合有條件鋪設(shè)光纖通道的車站，適應(yīng)于鐵路沿線有隧道，大型車站遠(yuǎn)距離信號(hào)弱區(qū)域，盲區(qū)，或有建筑遮擋等環(huán)境。目前該方案已經(jīng)在STP系統(tǒng)實(shí)際項(xiàng)目中取得應(yīng)用，且運(yùn)行良好，為STP系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供有效保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國鐵路總公司.無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)規(guī)范：鐵總運(yùn)[2014]182號(hào)[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2014.

[2] 國家鐵路局.無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)條件：TB/T 3505-2018[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2018.

[3] 王朋.無線調(diào)車機(jī)車信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中無線通信解決方案研究[J].鐵路通信信號(hào)工程技術(shù)，2020（2）：71-73.

作者簡(jiǎn)介

陳海燕（1987-），女，安徽東至縣人;學(xué)歷：研究生，職稱：工程師，現(xiàn)就職單位：卡斯柯信號(hào)有限公司北京分公司，研究方向：鐵道信號(hào)。