特殊車站信號區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)方案探討

李 強(qiáng)

隨著既有線區(qū)間占用邏輯檢查功能的完善，鐵路信號區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)（QJK）已廣泛運(yùn)用于普速線路160 km/h 及以下的自動閉塞區(qū)段。QJK 系統(tǒng)的組網(wǎng)結(jié)構(gòu)直接影響信號設(shè)備安全、穩(wěn)定和可靠的運(yùn)行。為此，研究特殊車站QJK 系統(tǒng)組網(wǎng)方案，對西部山區(qū)鐵路信號設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)具有很好的實(shí)踐意義。

1 區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)概況

區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)方案結(jié)構(gòu)［1］如圖1 所示，具有區(qū)間占用邏輯檢查、站間安全信息傳輸、區(qū)間方向控制和室外監(jiān)測等功能，滿足自動閉塞繼電式邏輯檢查技術(shù)條件［2］，并具備列控中心區(qū)間邏輯檢查等有關(guān)功能［3］。

QJK 系統(tǒng)基于光纖通道實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸，采用站間光纖傳輸方案。根據(jù)《鐵路信號區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》（TJ/DW 210-2018） 中“接口和通信要求”［4］，QJK 間傳輸通道采用不同物理路徑，冗余設(shè)置2 根6 芯（備2 芯）單模光纖，由工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成冗余網(wǎng)絡(luò)，通過光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)站間安全信息傳輸，傳輸協(xié)議采用封閉式系統(tǒng)的安全通信協(xié)議（RSSP-1）［5］。

2 普通車站QJK 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)《鐵路信號區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》，QJK 適用于區(qū)間采用繼電編碼的自動閉塞區(qū)段、半自動閉塞及自動站間閉塞區(qū)段的車站。

普通的自動閉塞區(qū)段車站是上、下行并線布置，每個車站均同時(shí)管轄區(qū)間上、下行線區(qū)間信號設(shè)備。普通車站QJK 組網(wǎng)按線設(shè)置不同子網(wǎng)，同一子網(wǎng)內(nèi)車站采用二層交換機(jī)，一般情況下QJK僅與鄰站QJK 進(jìn)行站間通信。普通車站QJK 基本組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意見圖2。

3 特殊車站QJK 組網(wǎng)分析

渝懷鐵路增建第二線工程白濤至土坎段，下行線為增建二線，上行線為既有單線改建，其中涪陵至中嘴段區(qū)間自動閉塞于2020 年8 月10 日開通后，白濤至土坎站間閉塞方式由單線自動站間閉塞改為雙線自動閉塞，與一般雙線自動閉塞車站相比，該區(qū)段車站布置存在特殊站間關(guān)系。

3.1 調(diào)整前方案

圖1 區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 普通車站QJK 基本組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

1）渝懷二線管轄車站地處西部山區(qū)，地質(zhì)條件復(fù)雜，橋隧多，大部分地段的增建二線與既有線不能并線設(shè)置。既有白馬站不具備雙線設(shè)置條件，需在新建下行線上增設(shè)新白馬站。

2）新增白馬站后，下行線車站信號設(shè)備關(guān)系為：白濤—新白馬—土坎，新白馬站信號設(shè)備控制下行線區(qū)間信號機(jī)、軌道電路等。新白馬站QJK分別與白濤站、土坎站的QJK 進(jìn)行站間通信，實(shí)現(xiàn)下行線的區(qū)間占用邏輯檢查、區(qū)間方向控制、站間安全信息傳輸?shù)裙δ堋?/p>

3）白濤與土坎站間上行線存在既有白馬站，新增了中繼1站，上行線車站信號設(shè)備關(guān)系為：白濤—中繼1—白馬—土坎，中繼1、白馬站的信號設(shè)備控制上行線區(qū)間信號機(jī)、軌道電路等，如圖3 所示。白馬站QJK 分別與中繼1 QJK、土坎站QJK 進(jìn)行站間通信，而中繼1 QJK 又分別與白濤站QJK、白馬站QJK 進(jìn)行站間通信，實(shí)現(xiàn)上行線區(qū)間占用邏輯檢查、區(qū)間方向控制、站間安全信息傳輸?shù)裙δ堋?/p>

圖3 車站管轄范圍示意圖

渝懷鐵路涪陵至中嘴段增建第二線工程中，在白濤至土坎站間，既有線和新線分別敷設(shè)1 根專用光纜，供QJK 設(shè)備組網(wǎng)使用。鑒于西部山區(qū)地形特點(diǎn)，為對沿線車站通信傳輸通道形成保護(hù)，2 根專用光纜與通信傳輸光纜一起，沿著鐵路線順序經(jīng)過車站通信機(jī)房，具體徑路為：白濤—中繼1—新白馬—白馬—土坎。信號專業(yè)按照通信專業(yè)提供的車站光纖分配圖進(jìn)行QJK 通道組網(wǎng)，調(diào)整前QJK車站組網(wǎng)為：白濤—中繼1—新白馬—白馬—土坎。調(diào)整前QJK 間車站光纖分配圖見圖4。

3.2 存在問題

1）若發(fā)生2 路電源同時(shí)斷電、主備機(jī)雙機(jī)故障、雙網(wǎng)同時(shí)中斷等情況，會造成中繼1、新白馬或白馬站管轄區(qū)間軌道電路占用，區(qū)間方向控制和區(qū)間占用邏輯檢查不能正常工作，同時(shí)影響白濤—土坎站間區(qū)間上、下行線信號設(shè)備正常使用，擴(kuò)大了影響范圍。

2）因該區(qū)間車站設(shè)置的特殊性，會造成通信、信號、電力等專業(yè)人員在施工作業(yè)時(shí)，不能按線別提報(bào)V 型“天窗”（雙線區(qū)段上、下行行別在運(yùn)行圖中形成“V”字型空隙），僅能提報(bào)垂直“天窗”（雙線區(qū)段上、下行行別同時(shí)封鎖、停用，在運(yùn)行圖中形成矩形空隙［6］），降低了“天窗”綜合使用率。

4 解決方案

4.1 調(diào)整QJK 車站光纖分配

根據(jù)白濤至土坎站間上、下行線車站布置實(shí)際情況，調(diào)整QJK間車站光纖分配，如圖5所示。下行線為白濤—新白馬—土坎；上行線為白濤—中繼1—白馬—土坎。調(diào)整后，中繼1、新白馬或白馬站的QJK 設(shè)備在2 路電源同時(shí)斷電、主備機(jī)雙機(jī)故障、雙網(wǎng)同時(shí)中斷等情況下，僅影響故障站所在上行線或下行線的信號設(shè)備正常使用，縮小了故障影響范圍，有利于各單位開展維修作業(yè)及應(yīng)急處置。

圖4 調(diào)整前QJK 間車站光纖分配

圖5 調(diào)整后QJK 間車站光纖分配

4.2 調(diào)整QJK 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

鑒于《鐵路信號區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)條件》中未明確規(guī)定車站QJK 間的基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，QJK 設(shè)備廠家可參照《鐵路信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)》（TB/T 3547-2019）中有關(guān)要求，針對特殊車站情況，優(yōu)化QJK 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，如圖6 所示。將白濤、土坎的二層交換機(jī)調(diào)整為三層交換機(jī)；劃分白濤—新白馬—土坎、白濤—中繼1—白馬—土坎為2 個不同子網(wǎng)；新白馬QJK 與中繼1、白馬站QJK 間不通信。優(yōu)化后，在新白馬、中繼1、白馬站QJK 設(shè)備單網(wǎng)中斷或單機(jī)設(shè)備故障時(shí)，可避免形成由于網(wǎng)絡(luò)環(huán)回造成的QJK 網(wǎng)絡(luò)風(fēng)暴，縮小了故障影響范圍。

4.3 擴(kuò)展QJK 系統(tǒng)接口功能

由于普通車站QJK 系統(tǒng)已不能滿足白濤、土坎站QJK 系統(tǒng)的正常工作，需對白濤、土坎站QJK 設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改造。在調(diào)整了組網(wǎng)結(jié)構(gòu)后，增加了車站QJK 接口數(shù)量，擴(kuò)展了QJK 系統(tǒng)接口功能，并及時(shí)升級車站QJK 軟件，完善QJK 特殊車站功能，確保QJK 產(chǎn)品適用于山區(qū)鐵路的特殊車站，具有良好的適應(yīng)市場的能力，滿足現(xiàn)場運(yùn)用需求。

4.4 配置QJK 綜合網(wǎng)管系統(tǒng)

圖6 QJK 車站基本組網(wǎng)結(jié)構(gòu)示意圖

參照《鐵路信號安全數(shù)據(jù)網(wǎng)》（TB/T 3547-2019），配置QJK 綜合網(wǎng)管系統(tǒng)［7］，合理設(shè)置本線EMS（網(wǎng)元級管理系統(tǒng)）網(wǎng)管服務(wù)器，使之具備網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涔芾?、配置管理、?shù)據(jù)流量及誤碼率分析等功能，同時(shí)可將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備告警信息實(shí)時(shí)傳遞至信號集中監(jiān)測系統(tǒng)。經(jīng)構(gòu)建全局線路NMS 網(wǎng)管服務(wù)器，可實(shí)時(shí)查閱路局管內(nèi)各線所有EMS 的相關(guān)信息，以及每個EMS 管內(nèi)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并能顯示整個網(wǎng)管系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)［8］，有利于電務(wù)部門維護(hù)管理及應(yīng)急處置。

5 建議及展望

1）建議完善鐵路信號區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)條件，明確車站QJK 間基本網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)管系統(tǒng)等技術(shù)方案［9］，有利于現(xiàn)場接管單位接管驗(yàn)收和維護(hù)管理。

2）由于QJK 系統(tǒng)具備區(qū)間軌道電路、信號機(jī)信息采集功能，并在車站QJK 預(yù)留與TDCS/CTC間接口，因此建議在鐵路信號區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)條件中，明確QJK 與TDCS/CTC 設(shè)備接口方式、接口協(xié)議等［10］，可節(jié)省工程投資，降低施工難度，便于現(xiàn)場單位接管驗(yàn)收及后期維護(hù)管理。

3）建議QJK 設(shè)備廠家根據(jù)現(xiàn)場情況，本著滿足現(xiàn)場應(yīng)用需求、服務(wù)現(xiàn)場的理念，不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，不斷完善適合特殊車站的產(chǎn)品功能，開發(fā)適合于山區(qū)鐵路特殊車站的QJK 設(shè)備，確保QJK 設(shè)備能適用于各種車站布置。

鐵路信號區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)在鐵路新建及改造工程中發(fā)揮著越來越重要的作用，具有廣泛的應(yīng)用前景。本文對特殊車站區(qū)間綜合監(jiān)控系統(tǒng)組網(wǎng)進(jìn)行分析，將有利于設(shè)計(jì)單位完善方案，QJK 廠家深化和擴(kuò)展產(chǎn)品功能，充分發(fā)揮區(qū)間邏輯檢查等安全防護(hù)作用，滿足山區(qū)鐵路運(yùn)輸生產(chǎn)日益發(fā)展的需要。