河南辉煌STP无线调车系统

1河南辉煌科技股份有限公司STP无线调车机车信号系统技术方案河南辉煌科技股份有限公司无线调车机车信号和监控系统技术方案2目录1背景概述.................................................................................................32系统整体方案........................................................................................33技术原理...............................................................................................113系统功能...............................................................................................144工作环境条件.......................................................................................285产品应用情况......................................................................................296系统主要设备清单................................................错误!未定义书签。无线调车机车信号和监控系统技术方案31背景概述无线调车机车信号和监控系统（以下简称“系统”）是新一代CTC的配套项目之一。“系统”依据铁总运【2014】182号《无线调车机车信号和监控系统暂行技术规范》（替代原铁道部运输局运基信号[2003]331号技术条件）、《无线调车机车信号和监控系统（STP）运用维护管理办法》（运基信号［2011］381号）及其他相关的技术文档进行开发和设计的。实现了无线调车机车信号显示、调车作业单由地面无线上传机车、调车作业单及工作情况实时显示等功能，同时可以对调车作业全过程进行安全防护。调车司机能看到车站站场的实际情况，对车站的存车及进路开放情况一目了然，使调车作业更加透明。同时系统在必要时进行制动控制，避免人为麻痹、疏忽造成调车事故的发生。2系统整体方案2.1设计原则无线调车机车信号和监控系统是涉及行车的产品，在产品的研制过程中始终遵循故障导向安全原则（即当设备出现故障时应使其进入一种不危及其它并且自身故障不再扩大的状态），在此原则基本上兼顾以下原则：可靠性：系统应保证长期安全地运行。系统中的硬软件及信息资源应满足可靠性设计要求。安全性：系统应具有必要的安全保护和保密措施，有很强的应对计算机犯罪和病毒的防范能力。容错性：系统应具有较高的容错能力，有较强的抗干扰性。对各类用户的误操作应有提示或自动消除的能力。可扩充性：系统的硬软件应具有扩充升级的余地，不可因硬软件扩充、升级或改型而使原有系统失去作用。先进性：在实用的前提下，应尽可能跟踪国内外最先进的计算机硬软件技术、信息技术及网络通信技术，使系统具有较高的性能指标。无线调车机车信号和监控系统技术方案4易操作性：贯彻面向最终用户的原则，建立友好的用户界面，使用户操作简单直观，易于学习掌握。2.3系统总体结构系统由车载部分和地面部分组成，其中车载部分包括车载主机、车载数传天线、查询主机、查询天线、LKJ调监接口盒、车载打印机、以及配套的连接线缆等设备。地面部分包括地面主机、电务维护终端、车务终端、地面机柜、交换机、UPS、倒机单元、数传单元等。2.3.1系统流程图系统涉及车务、机务、电务部门等多个部门，系统主要业务流程（如图2-1）。区长室运转室车务终端车务监视终端机械室地面主机调车机作业单、调度命令作业单回执、机车信息等作业单、机车信息、调度命令、站场图等作业单、调度命令、开关量、轮询信息等作业单回执、机车信息等电务维护终端机车乘务人员车载设备……地面部分车载部分调车机N机车乘务人员车载设备（图2-1系统流程）无线调车机车信号和监控系统技术方案52.3.2系统结构示意图系统设备结构示意图（如图2-2）。地面主机CTC调度集中系统车务终端无线数传单元RS-232电台监控主机车载主机查询主机点式应答器点式应答器CAN屏幕显示器平调灯显系统RS-232RS-485联锁控显机或驼峰控制地面部分机车部分GPRS通讯模块RS-232电务维护终端无线调车系统外部接口6502联锁TDCS车站分机RS-422RS-422RS-422车务终端查询天线车载天线（图2-2设备结构示意图）地面控制机柜：集成了地面主机、电务维护终端、数传单元、以太网交换机、UPS等（如图2-3）。安装在信号机械室内，通过RS422接口接收联锁系统的站场信息，通过无线方式和机车交换数据，通过TCP/IP和车务终端交换数据，其中地面主机采用双机热备方式，保证系统的可靠性运行。无线调车机车信号和监控系统技术方案6UPS电源倒机单元地面主机A机数传单元地面主机B机维修机键盘、鼠标倒机板车务终端打印机显示器（图2-3地面系统结构）车务终端：为车务设置的用于监视调车作业进程和接收、录入、打印调车作业通知单的终端设备。通过系统参数设置区分值班员终端和上位机终端。终端以图形方式显示站场实时信息，以图标方式显示机车在站场中的实时位置，以表格方式显示作业单和作业勾序。其差别在于可否向机车发送作业单和查询历史信息。安装在区长室或任意可以和地面控制机柜通过网线相连的地方（如图2-4）。（图2-4车务终端）无线调车机车信号和监控系统技术方案7电务维护终端：为电务维护设置的用于实时显示、记录、回放站场状态及设备状态、网络状态、故障等信息的终端设备（如图2-5）。（图2-5电务维护终端）点式应答器：用于机车初始定位和机车位置校正。主要安装在站场的控制区与非控制区的分界点、站场出入口、站场特殊调车作业区段等，用来对机车位置进行校正。无线调车机车信号和监控系统技术方案8（图2-6点式应答器）无线数传单元：集成在地面控制机柜中。用于地面和机车的无线通信，地面数传单元（电台）天线距离地面高度宜大于15m，天线安装架应设避雷针。当信号楼顶有更高天线或避雷针时,数传天线可以装到楼顶,否则要安装到铁通的通讯塔上（如图2-7地面数传单元）。（图2-7地面数传单元）车载天线：机车天线安装在机车顶部，如信号不影响可以安装在机车顶部的侧面（向信号楼的方向），防止低矮物挂断天线，与其他天线的距离应大于30cm。车载主机：主机集成数传电台、工业控制计算电路板等相关部件，接收车载查询主机的应答器位置信息，与地面主机进行无线通信，执行信息计算及处理，向LKJ发送调车机车信号和监控信息并接收其相关信息的车载设备。根据机车的型号安装在机车司机室或电器间内（如图2-8）。无线调车机车信号和监控系统技术方案9（图2-8车载主机）查询主机：与应答器查询天线配套使用，与车载主机相连，接收地面应答器的信息，再传送给车载主机应答器信息。安装在机车司机室或电器间内（如图4-9）。（图2-9查询主机）无线调车机车信号和监控系统技术方案10查询天线：与点式查询主机相连，收到地面应答器的信息后传给查询主机。安装在机车信号感应线圈安装装置的横梁上的中间位置，满足相关限界要求（如图2-10）。（图2-10查询天线）2.4供电及安全方案2.4.1供电要求地面主机及电务维护终端的供电电源功率不小于2000W，由信号电源屏供电，其电压为220VAC±3％。当信号电源屏不具备不间断供电性能时，应配置不间断电源。车务终端的供电电源功率不小于500W，应采用信号电源屏或其他可靠电源供电，其电压为220VAC±10％。车载设备供电：车载主机额定供电电压为110VDC/74VDC，电压波动范围为0.7～1.25倍额定电压。车载主机的供电电源功率不小于200W，内部应设有短路保护或过流保护。当机车额定工作电压是其他值时，按GB/T25119《轨道交通机车车辆电子装置》执行。无线调车机车信号和监控系统技术方案112.4.2防雷、接地、电磁兼容要求安全防雷雷电主要通过电源系统、通信通道端口对正在运行的系统造成损害。为保证整个系统的稳定运行必须注重防雷技术的运用。为了保证系统的可靠、稳定的运行，解决好抗干扰、电磁兼容也是重要因素。各种防雷单元的主要元器件均为国外进口，具有通流容量大、漏流小、断续流能力强、技术参数稳定、使用寿命长、现场维修量小等特点，各项技术性能指标满足“铁路信号设备雷电防护办法”的要求。接地要求地线名称接地电阻对地阻值防雷地线≤10欧设备地线≤4欧直流悬浮地≥1兆欧电磁兼容要求地面机柜及内部设备电磁兼容符合GB/T24338.5-2009《轨道交通电磁兼容第4部分：信号和通信设备的发射与抗扰度》第5条及第6.2条相关内容。车载主机电磁兼容符合GB/T24338.4-2009《轨道交通电磁兼容第3-2部分：机车车辆设备》第7条及第8条相关内容。3技术原理系统技术原理从信息接收、无线传输、机车定位、车列跟踪等方面进行描述。3.1信息接收调车作业安全防护需要获取电气集中车站调车作业区的信号机显示状态、道岔开通位置、轨道区段占用等站场实时信息（以下简称站场信息）和调车作业计划信息（以下简称作业单信息）。站场信息从车站计算机联锁系统或TDCS/CTC无线调车机车信号和监控系统技术方案12获取，采用带光电隔离的RS422串口方式。由车站计算机联锁系统或TDCS/CTC系统按约定的协议和数据格式向STP系统单向传送。3.2无线传输由于调车机车是一个移动物体，调车作业区的站场线路又十分复杂，无法利用轨道电路、应答器等方式传递信息。所以，系统车载与地面部分的信息交换只能通过无线方式传递。按照铁道部关于“统一标准、统一制式”的精神，“系统”采用专用频段专用无线数传电台完成车、地间的信息传输。各站场和作业区的频点也由铁道部统一规划制定。为了保证系统技术条件所规定的响应时间，对车、地间需要交换的各种信息进行以下归类和分别处理。第一类站场动态信息：特点是信息量大，实时性要求高，但这种信息属于单方向公共信息。所以，采取由车站基地电台按广播方式定时向空中发送，作业区的所有调车机车可以同时接收。第二类车列跟踪信息：特点是信息量小，但实时性要求高，而且必须双向互动。所以，采取由车站基地台按应答轮询方式与指定的调车机车进行逐一依次双向数据交换。第三类作业计划信息：特点是信息量变化较大，但实时性要求不高。所以，采取由车站基地台按插空方式向指定的调车机车发送。以不大于2秒钟为一个周期，首先由车站基地台按广播方式定时发送站场信息；然后车站基地台按入网登记的调车机车顺序，进行轮询交换车列跟踪信息；轮询结束后如果有作业计划信息就发送作业计划信息，如果没有就等待下一个周期再开始广播站场信息和轮询跟踪信息。如果作业计划信息大，在本周期内发送不完，则在下一个周期到来之前必须停止发送，待下一个周期轮询后的空挡继续发送，直至作业计划信息全部发完。这种车、地间无线传输的组织方式既保证了实时信息的响应周期，又兼顾了非实时信息的数据发送。无线调车机车信号和监控系统技术方案1354321地面主站发送的站场广播信息2号子站控制信息3号子站控制信息4号子站控制信息5号子站控制信息1号子站发送信息2号子站发送信息3号子站发送信息4号子站发送信息5号子站发送信息1号子站控制信息1号子站接收信息2号子站接收信息3号子站接收信息4号子站接收信息5号子站接收信息5号子站回执信息4号子站回执信息3号子站回执信息2号子站回执信息1号子站回执信息1-5号子站接收站场广播信息地面设备车载设备54321地面主站发送的站场广播信息1号子站控制信息1号子站接收信息1-5号子站接收站场广播信息3.3机