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1鐵路信號(hào)系統(tǒng)簡(jiǎn)介

由于普通的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)安全性差，無法對(duì)外部輸入信息的準(zhǔn)確性進(jìn)行判斷。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生故障時(shí)，無法保證系統(tǒng)安全的能力，這些因素都限制了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的應(yīng)用。當(dāng)前，我國干線鐵路上使用的計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)主要為國外鐵路信號(hào)公司的容錯(cuò)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，成本較高。所以，我國鐵路科研院逐漸將安全、鐵路信號(hào)控制系統(tǒng)作為主要的研究工作來開展。

2鐵路信號(hào)系統(tǒng)無線通信的基本要求

2.1通信結(jié)構(gòu)

鐵路信號(hào)系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制技術(shù)在保證鐵路信號(hào)系統(tǒng)安全運(yùn)行方面具有重要意義。相較于繼電連鎖系統(tǒng)來說，計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)的綜合性能更好。所以，車站連鎖系統(tǒng)也逐漸從繼電裝置專變成了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。事實(shí)上，計(jì)算機(jī)連鎖系統(tǒng)是一個(gè)滿足安全、故障信號(hào)的連鎖邏輯運(yùn)算系統(tǒng)。而邏輯上，可以將運(yùn)算系統(tǒng)分為監(jiān)控層、控制設(shè)備層和關(guān)聯(lián)系統(tǒng)三個(gè)模塊。其中關(guān)聯(lián)系統(tǒng)主要包括調(diào)度集中、聯(lián)鎖機(jī)、模擬屏、調(diào)度監(jiān)控、復(fù)顯等內(nèi)容；監(jiān)控層主要是指計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)對(duì)調(diào)度機(jī)車信號(hào)和站場(chǎng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制的設(shè)備；控制設(shè)備層主要控制電源屏無線通信、I/O、PLC和電源屏的無線通信、I/O的通信。

2.2通信設(shè)計(jì)

2.2.1控制設(shè)備之間的無線通信

控制設(shè)備主要是用來對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的多個(gè)I/O設(shè)備進(jìn)行控制，常規(guī)的方法將多路器布置在現(xiàn)場(chǎng)，然后將輸入/輸出模塊和端子排連接，并利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)放置I/O模塊。所有的現(xiàn)場(chǎng)子站都可以利用一根電纜連接起來，從而把所有的現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)簡(jiǎn)單方便的傳送到控制室的監(jiān)控設(shè)備上。

2.2.2控制設(shè)備和監(jiān)控站的通信

監(jiān)控站通信主要傳遞安全信息數(shù)據(jù)，利用PLC和聯(lián)鎖機(jī)之間的串口和監(jiān)控站連接實(shí)現(xiàn)信息的傳遞。因而PLC和聯(lián)鎖機(jī)之間使用CCM傳輸協(xié)議進(jìn)行傳輸。為了屏蔽外界的干擾，提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，將讀取的PLC數(shù)據(jù)作為有效數(shù)據(jù)，向聯(lián)鎖程序提交。此外，該通信程序還可監(jiān)督PLC和聯(lián)鎖機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。由于每次通信時(shí)，聯(lián)鎖機(jī)都會(huì)對(duì)PLC的約定內(nèi)部寄存器進(jìn)行檢查，此寄存器只可以利用聯(lián)鎖機(jī)置位PLC進(jìn)行復(fù)位。在檢查的過程中，如果PLC置位時(shí)間不對(duì)，就表示PLC工作異常。同理，如果PLC發(fā)現(xiàn)聯(lián)鎖機(jī)置位不按時(shí)，證明連鎖機(jī)的也不能正常工作，為了確保系統(tǒng)安全運(yùn)行，會(huì)立即發(fā)出報(bào)警信息，并會(huì)進(jìn)行安全處理。

2.3關(guān)聯(lián)系統(tǒng)之間通信技術(shù)

關(guān)聯(lián)系統(tǒng)主要是計(jì)算機(jī)之間利用互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行通信，可以利用RS-485和RS-232達(dá)到通信目的。而局域網(wǎng)中的通信可以利用Socket的接口實(shí)現(xiàn)，局域網(wǎng)中電腦可以通過撥號(hào)的方式和互聯(lián)網(wǎng)機(jī)械通信，也可以連入專網(wǎng)進(jìn)行通信。

3無線通信技術(shù)的特點(diǎn)

目前，無線通信技術(shù)主要有433Hz頻段、2.4Hz頻段、藍(lán)牙、紅外等。在高速行駛高速鐵路上，如果距離小可以使用這些無線技術(shù)。但是如果距離很遠(yuǎn)的時(shí)候，無線通信的距離也就相對(duì)較遠(yuǎn)，利用無線通信可以避免使用中繼設(shè)備。鐵路信號(hào)系統(tǒng)作為指揮鐵路運(yùn)行的系統(tǒng)，在運(yùn)行的過程中，可以利用信標(biāo)和全球定位系統(tǒng)來保證鐵路的位置和速度。車站在收到設(shè)備信息后，會(huì)經(jīng)過信息發(fā)送到執(zhí)行控制計(jì)算機(jī)中。在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中，無線通信技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：（1）可以對(duì)鐵路的運(yùn)行情況進(jìn)行更加穩(wěn)定的控制，不僅可以防止列車運(yùn)行情況下速度過快或者多次發(fā)動(dòng)，并且可以有效地節(jié)省資源。（2）在一些關(guān)鍵的控制系統(tǒng)中,列車按照操作狀態(tài)和自身情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用計(jì)算機(jī)對(duì)列車進(jìn)行輔助調(diào)整，進(jìn)而提高鐵路信號(hào)系統(tǒng)的管理水平；（3）省去地面上的信號(hào)設(shè)備，降低了信號(hào)系統(tǒng)設(shè)備的維護(hù)資金；（4）無線信號(hào)適應(yīng)能力強(qiáng)，可以提高列車的行進(jìn)速度，可以對(duì)系統(tǒng)中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程調(diào)節(jié)。不過，在使用無線通信技術(shù)時(shí)，鐵路信號(hào)系統(tǒng)中也有一些問題存在，例如一些設(shè)備的成本較高、高速鐵路列車的運(yùn)行速度和電碼傳送速率不符合。

4無線通信技術(shù)在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中的應(yīng)用

4.1集中調(diào)度中的應(yīng)用

在集中調(diào)度系統(tǒng)中，調(diào)度中心科員按照車站的區(qū)段閉塞情況和法線占用情況了解列車的運(yùn)行，并根據(jù)收集到的信息對(duì)進(jìn)路進(jìn)行排列。但是，使用無線通信技術(shù)可以使控制系統(tǒng)詳細(xì)了解列車的運(yùn)行速度和位置，并根據(jù)沿線信號(hào)系統(tǒng)的基本情況，向列車傳遞控制信息，確保列車穩(wěn)定、安全、快速地運(yùn)行。通過利用無線通信技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)控制中心和列車之間的雙線數(shù)據(jù)傳輸，為列車的運(yùn)行提供了便利，達(dá)到自動(dòng)指揮的目的。

4.2微機(jī)聯(lián)鎖中的應(yīng)用

在微機(jī)聯(lián)鎖中應(yīng)用無線技術(shù)，可以將信號(hào)機(jī)的閉鎖狀態(tài)、道岔情況等發(fā)送至主控中心，并使用道旁接口單元對(duì)主控中心傳達(dá)的控制命令進(jìn)行接收，達(dá)到控制信號(hào)機(jī)動(dòng)作和道岔的目的。此外，道旁接口單元可以使用無線信道和控制中心取得聯(lián)系，然后利用電纜和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行連接，達(dá)到控制、檢測(cè)輔助子系統(tǒng)的目的。當(dāng)前，無線通信技術(shù)在微機(jī)聯(lián)鎖中的應(yīng)用需要增加運(yùn)營成本，并且一些比較大的車站對(duì)無線信號(hào)干擾比較大，還沒有得到廣泛的推廣和應(yīng)用，不過在微機(jī)聯(lián)鎖中應(yīng)用無線技術(shù)的前景是非常不錯(cuò)的。

4.3無線通信技術(shù)在中繼器中的應(yīng)用

在鐵路運(yùn)行過程中，想要實(shí)現(xiàn)每一個(gè)鐵路都設(shè)置通信基站難度是比較大的。這樣設(shè)置不僅會(huì)導(dǎo)致設(shè)備投資增加，并且會(huì)使無線通信鐵路信號(hào)系統(tǒng)喪失意義。而利用中繼器，基站可以使用中繼器進(jìn)行射頻信號(hào)的發(fā)送和接收，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)基站同時(shí)，管理線路、車輛以及基站區(qū)域范圍中的站區(qū)。

4.4使平交道口的通過率提升

通過在鐵路信號(hào)系統(tǒng)中使用無線通信技術(shù)，主控中心可以根據(jù)時(shí)間間隔對(duì)道口的運(yùn)行情況機(jī)械能查詢，并將查詢到的信息及時(shí)向接近道口的列車反饋。此外，主控中心在接收到列車速度信息和列車位置信息時(shí)，可以對(duì)列車從道口通過后的時(shí)間進(jìn)行計(jì)算，并且可以按照具體情況對(duì)累成運(yùn)行路線和允許最大速度進(jìn)行參考。保證了列車從平交道口經(jīng)過時(shí)候的安全性，提升了道口的通過率。

作者：李克定 單位：中交機(jī)電工程局有限公司