多接口局鐵路專用線通信與貨運管理系統(tǒng)建設(shè)方案

路遠(yuǎn)聰

（中國鐵路設(shè)計集團(tuán)有限公司 電化電信工程設(shè)計研究院，天津 300308）

鐵路專用線連接礦區(qū)、港口和企業(yè)，對于促進(jìn)地方物產(chǎn)資源開發(fā)、加快地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高人民生活水平、增強(qiáng)區(qū)域招商引資等都具有重要意義和作用。近年來，各地相繼提出“打好污染防治攻堅戰(zhàn)、打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)”的口號，推進(jìn)“公轉(zhuǎn)鐵”力度持續(xù)加大。同時，各地加快推進(jìn)鐵路配套專用線建設(shè)，發(fā)揮鐵路低成本、大運量和綠色環(huán)保等比較優(yōu)勢，拓寬“公轉(zhuǎn)鐵”集貨渠道，推動鐵路貨運增量[1]。目前，鐵路專用線建成后多委托接軌站對應(yīng)的所屬鐵路局集團(tuán)公司運營管理，但現(xiàn)有國內(nèi)鐵路專用線多對應(yīng)一個接軌站、一個鐵路局集團(tuán)公司、一個運營管理單位。浩吉（浩勒報吉—吉安）鐵路與中煤王家?guī)X鐵路專用線聯(lián)絡(luò)線的建設(shè)使王家?guī)X鐵路專用線成為對應(yīng)中國鐵路西安局集團(tuán)有限公司（簡稱：西安局集團(tuán)公司）和中國鐵路太原局集團(tuán)有限公司（簡稱：太原局集團(tuán)公司）兩個接口局的鐵路專用線。本文以該項目為案例，研究多接口局鐵路專用線通信與貨運管理系統(tǒng)的建設(shè)方案。

1 多接口局鐵路專用線特點

1.1 鐵路線路多接口

多接口局鐵路專用線突出的特點就是一條專用線可接軌至兩個或以上的接軌站，且各接軌站分別由不同鐵路局集團(tuán)公司管轄[2]，存在貨運專用線與不同接軌站互聯(lián)的系統(tǒng)接口，因此，各系統(tǒng)應(yīng)兼容，滿足不同的業(yè)務(wù)要求。

1.2 貨運車輛多路徑

多接口局鐵路專用線多接口的特點必然產(chǎn)生貨運車輛的多路徑性，即專用線裝卸站發(fā)出的車輛可以經(jīng)不同接軌站去往不同路徑，反之亦然。因此，需要對車輛車號、紅外、裝貨狀態(tài)進(jìn)行識別記錄，信息分別回傳至各鐵路局集團(tuán)公司的相應(yīng)主系統(tǒng)中。

1.3 無線通信多切換

多接口局鐵路專用線相鄰站多，無線通信系統(tǒng)的鄰站切換多，可能存在不同無線通信系統(tǒng)制式間的切換。因此，需要了解既有相鄰鐵路的制式，并對交叉區(qū)域的復(fù)雜切換關(guān)系進(jìn)行規(guī)劃，完善無線通信設(shè)施。

1.4 貨運經(jīng)營多歸屬

多接口局鐵路專用線貨流去向不同決定了運營收益的多歸屬性，駛?cè)氩煌F路局集團(tuán)公司車站的貨票計費要由不同鐵路局集團(tuán)公司收取。因此，需要設(shè)置歸屬不同鐵路局集團(tuán)公司的貨運管理系統(tǒng)。

2 總體架構(gòu)

2.1 設(shè)計目標(biāo)

多接口局鐵路專用線通信與貨運管理系統(tǒng)的工程設(shè)計需要按照技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠、高效暢通的原則，采用光纜、光傳輸設(shè)備組建通信傳送平臺，為鐵路運輸提供高質(zhì)量的語音、數(shù)據(jù)等綜合通信業(yè)務(wù)，滿足貨運管理需求。

2.2 總體架構(gòu)

多接口局鐵路專用線通信與貨運管理信息系統(tǒng)建設(shè)方案的總體架構(gòu)如圖1所示。分為基礎(chǔ)承載網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)、支撐網(wǎng)3個主要層次。設(shè)置通信系統(tǒng)（包括傳輸、電話交換及接入、有線調(diào)度通信、無線通信、通信線路等子系統(tǒng)）和貨運管理系統(tǒng)等。根據(jù)實際需要，可設(shè)置視頻監(jiān)控子系統(tǒng)和貨車裝載視頻監(jiān)控子系統(tǒng)。無線通信子系統(tǒng)制式宜與所接軌的正線鐵路無線通信系統(tǒng)保持一致。鐵路沿線敷設(shè)單條干線光纜。

圖1 總體架構(gòu)

（1）基礎(chǔ)承載網(wǎng)是多接口局鐵路專用線通信網(wǎng)的主體，為所有鐵路通信業(yè)務(wù)網(wǎng)及其他專業(yè)業(yè)務(wù)需求提供通道；為業(yè)務(wù)網(wǎng)各子系統(tǒng)提供基礎(chǔ)服務(wù)，如傳輸子系統(tǒng)為業(yè)務(wù)網(wǎng)各子系統(tǒng)提供傳輸通道，也可為視頻監(jiān)控、電話交換及接入、貨運管理等相關(guān)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳送平臺。（2）業(yè)務(wù)網(wǎng)為鐵路專用線提供語音、數(shù)據(jù)、視頻、圖像等多種綜合業(yè)務(wù)。業(yè)務(wù)網(wǎng)各系統(tǒng)相對獨立，為滿足各自不同的業(yè)務(wù)需求而設(shè)置。例如，電話交換及接入子系統(tǒng)為鐵路部門提供日常辦公自動電話業(yè)務(wù)，有線調(diào)度通信子系統(tǒng)提供鐵路調(diào)度電話、直通電話業(yè)務(wù)。（3）支撐網(wǎng)是配合基礎(chǔ)承載網(wǎng)、業(yè)務(wù)網(wǎng)正常工作，增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)功能，保證通信服務(wù)質(zhì)量的專用網(wǎng)絡(luò)。支撐網(wǎng)為各相關(guān)系統(tǒng)提供同步、網(wǎng)絡(luò)管理（簡稱：網(wǎng)管）等功能支持，如網(wǎng)管子系統(tǒng)為傳輸、數(shù)據(jù)、調(diào)度等各子系統(tǒng)提供網(wǎng)管功能，時間同步子系統(tǒng)為各相關(guān)子系統(tǒng)或部門提供統(tǒng)一的基準(zhǔn)時鐘信息，時鐘同步子系統(tǒng)為傳輸系統(tǒng)提供頻率同步信號。

3 系統(tǒng)功能

3.1 傳輸

多接口局鐵路專用線承載的業(yè)務(wù)較少，傳輸技術(shù)多采用同步數(shù)字體系（SDH，Synchronous Digital Hierarchy）。根據(jù)各專業(yè)通道帶寬及接口需求，合理設(shè)置設(shè)備的容量、節(jié)點結(jié)構(gòu)、業(yè)務(wù)端口類型等。多接口局鐵路專用線根據(jù)車站及傳輸節(jié)點數(shù)量可配置為單層傳輸系統(tǒng)。由于多接口局鐵路專用線面向多個鐵路局集團(tuán)公司，因此傳輸設(shè)備的歸屬管理涉及多方共同網(wǎng)管監(jiān)控的問題，需要與各接口局既有傳輸子系統(tǒng)互聯(lián)，分別調(diào)整傳輸網(wǎng)管數(shù)據(jù)[3]。多接口局鐵路專用線中新設(shè)的傳輸設(shè)備需要與各接口線路既有傳輸設(shè)備型號保持兼容。

3.2 有線調(diào)度通信

多接口局鐵路專用線包含多個調(diào)度區(qū)段，數(shù)字調(diào)度通信子系統(tǒng)為其提供電調(diào)、列調(diào)、站場電話、站間行車電話等業(yè)務(wù)功能。多接口局鐵路專用線新設(shè)車站可新設(shè)車站型調(diào)度交換機(jī)，也可利用各接軌車站的車站型調(diào)度交換機(jī)并新設(shè)值班員操作臺。調(diào)度子系統(tǒng)組環(huán)時盡量不破壞接軌線既有調(diào)度環(huán)，可作為支鏈接入接軌站調(diào)度交換機(jī)。多接口局鐵路專用線跨調(diào)度區(qū)段的行車較多，跨調(diào)度區(qū)間的站間電話互聯(lián)可通過主系統(tǒng)匯接交換機(jī)轉(zhuǎn)接互聯(lián)實現(xiàn)，也可通過傳輸子系統(tǒng)鏈路互聯(lián)，還可通過交叉互設(shè)操作臺方式實現(xiàn)站間行車通話。

3.3 貨運管理

多接口局鐵路專用線交接場、裝卸站常配置有企業(yè)及各接軌鐵路局集團(tuán)公司多方貨運管理人員。為此配置的貨運管理系統(tǒng)接入多個運營單位的鐵路信息網(wǎng)，與其他內(nèi)部信息網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。貨運管理終端設(shè)備根據(jù)定員配置情況，分別安裝各站段貨運管理系統(tǒng)軟件。

3.4 貨車裝載視頻監(jiān)控

多接口局鐵路專用線因其具有的多路徑、多接口特點，因此，需要監(jiān)控駛?cè)胂噜従€路的車輛裝載情況，查看車輛裝載超限狀態(tài)及其他信息。通過對車輛左、右、頂不同部位快速成像，將車輛信息實時疊加在圖像中，上傳到后臺高清服務(wù)器，提供車輛信息及標(biāo)記功能，實現(xiàn)查詢歷史過車圖像[4-5]。可將監(jiān)控設(shè)備的桁架及前端設(shè)備設(shè)置于多路徑的共線咽喉區(qū)段，節(jié)省工程投資，監(jiān)控數(shù)據(jù)可根據(jù)運營需求接入各鐵路局集團(tuán)公司復(fù)視監(jiān)控。

4 應(yīng)用案例

4.1 項目概況

浩吉鐵路與中煤王家?guī)X鐵路專用線聯(lián)絡(luò)線位于既有黃韓侯（黃陵—韓城—侯馬）鐵路與浩吉鐵路交匯處，主要涉及河津西站（西安局集團(tuán)公司車站）、清澗站（太原局集團(tuán)公司車站）、既有王家?guī)X煤礦專用線。清澗站西場—河津西站聯(lián)絡(luò)線進(jìn)站信號機(jī)區(qū)段委托太原局集團(tuán)公司負(fù)責(zé)運營管理；河津西站聯(lián)絡(luò)線進(jìn)站信號機(jī)—河津西站區(qū)段委托西安局集團(tuán)公司負(fù)責(zé)運營管理。

4.2 功能優(yōu)化

浩吉鐵路與中煤王家?guī)X鐵路專用線聯(lián)絡(luò)線通信與貨運管理系統(tǒng)設(shè)置傳輸、調(diào)度通信、無線通信、通信線路、貨車裝載視頻監(jiān)控等子系統(tǒng)，以及貨運管理系統(tǒng)，功能優(yōu)化的內(nèi)容如下。

4.2.1 傳輸子系統(tǒng)

多接口局鐵路專用線傳輸子系統(tǒng)需要與各相關(guān)鐵路局集團(tuán)公司的系統(tǒng)互聯(lián)，并納入網(wǎng)管，為避免網(wǎng)管控制的混亂，在其中一個接口局中心設(shè)置網(wǎng)管控制功能，在另一個接口局中心僅設(shè)置設(shè)備可見。在本案例中，在清澗西場信號樓通信機(jī)械室新設(shè)STM-4傳輸設(shè)備1套，與王家?guī)X站STM-1傳輸設(shè)備和清澗站STM-4傳輸設(shè)備互連，利用新設(shè)干線光纜與既有光纜，構(gòu)建STM-1光同步數(shù)字傳輸子系統(tǒng)；利用新設(shè)干線光纜，與河津西站STM-4傳輸設(shè)備互連，構(gòu)建STM-4光同步數(shù)字傳輸子系統(tǒng)。新設(shè)的傳輸設(shè)備納入太原局集團(tuán)公司網(wǎng)管中心的既有傳輸網(wǎng)進(jìn)行管理，并對既有傳輸網(wǎng)進(jìn)行調(diào)整和擴(kuò)容。

多接口局鐵路專用線傳輸子系統(tǒng)須提供至各鐵路局集團(tuán)公司的數(shù)據(jù)通道。在本案例中，河津西站車輛車號紅外探測站新設(shè)1套分組傳輸網(wǎng)（PTN，Packet Transport Network）設(shè)備，經(jīng)傳輸子系統(tǒng)，為車號紅外探測站提供以太網(wǎng)等傳輸通道及電話業(yè)務(wù)，車號及紅外信息分別上傳至太原局集團(tuán)公司中心和西安局集團(tuán)公司的相關(guān)系統(tǒng)。

4.2.2 調(diào)度通信子系統(tǒng)

多接口局鐵路專用線鄰站多，調(diào)度通信子系統(tǒng)必須滿足至鄰站間的調(diào)度通信子系統(tǒng)互通和站間行車電話互通的要求，在本項目中，清澗西場新設(shè)車站型調(diào)度交換機(jī)1套，接入清澗站既有車站型調(diào)度交換機(jī)，既有黃韓侯鐵路調(diào)度組網(wǎng)維持不變，新增的交換機(jī)聯(lián)接王家?guī)X站和清澗站的調(diào)度支鏈，形成清澗站—清澗西場—王家?guī)X站的調(diào)度支鏈。調(diào)整和擴(kuò)容太原局集團(tuán)公司調(diào)度系統(tǒng)網(wǎng)管。通過太原局集團(tuán)公司與西安局集團(tuán)公司調(diào)度主系統(tǒng)互聯(lián)，滿足站間行車電話的要求，傳輸系統(tǒng)邏輯鏈路作備用。

4.2.3 無線通信子系統(tǒng)

多接口局鐵路專用線需要設(shè)置無線通信子系統(tǒng)并完善必要設(shè)施，因與多個鄰站發(fā)生切換關(guān)系，需要對基站的切換關(guān)系作合理規(guī)劃。在不同制式切換的情況下，機(jī)車須具備雙模機(jī)車臺。在本案例中，王家?guī)X站GSM-R基站尚未開通，既有王家?guī)X煤礦專用線采用無線列調(diào)方式，黃韓侯鐵路和浩吉鐵路均采用GSM-R制式，鄰站間需要進(jìn)行制式的切換。本聯(lián)絡(luò)線建成后暫使用無線列調(diào)實現(xiàn)無線通信，分別在清澗西場、河津西站新設(shè)無線列調(diào)車站臺、無線列調(diào)天饋線等設(shè)備各1套。駛?cè)雽Ｓ镁€區(qū)段的內(nèi)燃調(diào)機(jī)或本務(wù)機(jī)具備無線列調(diào)和GSM-R雙模機(jī)車臺。制式切換宜在接軌站進(jìn)行。

4.2.4 通信線路子系統(tǒng)

多接口局鐵路專用線至各接軌站之間敷設(shè)光纜鏈路，為各系統(tǒng)各業(yè)務(wù)提供物理連接和邏輯通路。該專用線以正線接軌黃韓侯鐵路清澗站，并以聯(lián)絡(luò)線接軌浩吉鐵路河津西站。王家?guī)X站—清澗站既有光纜，割接引入本工程新設(shè)的清澗西場通信機(jī)械室。本工程王家?guī)X站—清澗西場—清澗站新設(shè)光纜1條，清澗西場—河津西站新設(shè)光纜1條，從而實現(xiàn)各相鄰站之間的物理鏈路互通。

4.2.5 貨運管理系統(tǒng)

多接口局鐵路專用線貨物流向具有多出口的特點，因此，需要設(shè)置歸屬不同鐵路局集團(tuán)公司貨運管理系統(tǒng)的終端，安裝相應(yīng)貨運管理系統(tǒng)軟件。在本項目中，王家?guī)X裝車站始發(fā)的貨物重車，部分供應(yīng)黃韓侯鐵路，部分供應(yīng)浩吉鐵路。清澗西場信號樓信息機(jī)房新設(shè)路由器、網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜、交換機(jī)，在信息機(jī)房設(shè)置防火墻，其中，路由器用于本工程局域網(wǎng)內(nèi)新增設(shè)備終端等，實現(xiàn)局域網(wǎng)與鐵路數(shù)據(jù)辦公網(wǎng)的通信，封裝業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)并進(jìn)行分轉(zhuǎn)發(fā)。防火墻幫助鐵路辦公網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的不同網(wǎng)絡(luò)層級之間構(gòu)造相對安全的隔離保護(hù)屏障，實現(xiàn)局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間的安全隔離與訪問控制。在貨運員室等房屋新設(shè)貨運終端，分別移植西安局集團(tuán)公司和太原局集團(tuán)公司相應(yīng)的車務(wù)段貨運系統(tǒng)軟件。貨運管理系統(tǒng)為鐵路工作人員提供貨運制票、貨運營銷、裝卸車、列車預(yù)確報、貨運安全管理、十八點統(tǒng)計等功能。

4.2.6 貨車裝載視頻監(jiān)控子系統(tǒng)

多接口局鐵路專用線對駛出專用線的貨物重車進(jìn)行裝載狀態(tài)監(jiān)控[6]，因存在多接口，監(jiān)控桁架盡量設(shè)置在徑路共線區(qū)段的咽喉區(qū)位置。在本案例中，裝車站組織始發(fā)直達(dá)列車外運，卸后空車組織整列原路回空，重車可經(jīng)清澗站駛?cè)朦S韓侯鐵路，也可經(jīng)河津西站駛?cè)牒萍F路。在清澗西場站場內(nèi)王家?guī)X一側(cè)咽喉區(qū)設(shè)置貨車裝載視頻監(jiān)控室外設(shè)備。清澗西場信號樓信息機(jī)房新設(shè)貨車裝載視頻監(jiān)控系統(tǒng)室內(nèi)設(shè)備，并在貨運員室設(shè)置控制鍵盤和視頻監(jiān)控終端。貨車裝載視頻監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對行進(jìn)中的貨運列車進(jìn)行上、左、右三向視頻監(jiān)控并可識別車號，實現(xiàn)圖像與車號對應(yīng)。監(jiān)控攝像機(jī)線路左側(cè)、右側(cè)攝像機(jī)采用立桿架設(shè)，線上方攝像機(jī)利用新設(shè)桁架架設(shè)。圖像數(shù)據(jù)經(jīng)光纜傳送至室內(nèi)服務(wù)器，經(jīng)過服務(wù)器運算將結(jié)果反饋至監(jiān)控室顯示屏[7-8]。室外設(shè)備主要包括視頻桿、監(jiān)控終端、前端控制箱、掃描單元（包括燈光自動控制單元、來車啟動單元、車廂分割單元、測速單元、防雷單元）等。

5 結(jié)束語

浩吉鐵路與中煤王家?guī)X鐵路專用線聯(lián)絡(luò)線現(xiàn)已驗收并開通運營。本文以此工程項目為案例，研究多接口局鐵路專用線通信與貨運管理系統(tǒng)的建設(shè)方案，該方案已在浩吉鐵路與中煤王家?guī)X鐵路專用線聯(lián)絡(luò)線上實施。隨著鐵路專用線建設(shè)的廣泛開展和鐵路路網(wǎng)更加復(fù)雜，具有多個鐵路局集團(tuán)公司接軌站的鐵路專用線也會陸續(xù)出現(xiàn)，良好的通信與信息系統(tǒng)對保障鐵路專用線的高效平穩(wěn)運營具有重要意義，希望本文能為其他類似系統(tǒng)的建設(shè)提供參考。