铁路中间站无线通信系统

程纪平 傅 勇

铁路中间站无线通信系统是整个铁路调度指挥系统中最基层的网络,是调度员、值班员及机车司乘人员间信息沟通的最主要途径。随着我国铁路行车指挥系统信息化建设的不断推进,信号 CTC/TDCS网络与无线通信系统的结合日趋紧密,对铁路中间站无线通信系统也提出了更高的要求,这就要求通信专业人员要对铁路中间站无线通信系统有一个全面的了解。

图 1 中间站无线通信系统网络图

带有 CTC/TDCS接口的典型铁路中间站无线通信系统,包括电源设备、无线电台/电台控制盒、TDCS数据接收解码器系统、调度命令转接器、固态语音记录仪等设备,以及天线、馈线、防雷、有线音频通道等设施,网络如图 1所示,以下分别介绍。

1 电源设备

电源设备为上述设备提供工作电压,必须要稳定、可靠、不间断。目前无线电台的电源有交流220V、直流 -48 V、直流 -13.8 V三种规格。早期使用交流 220 V和直流 -13.8 V规格的比较多,随着高频开关电源技术的成熟,近期采用单一直流 -48 V电源柜集中供电的比较多。

采用直流 -48 V集中供电,在与其他设备统一用电、减少设备故障率、方便维护的同时,也对电源设备的可靠性提出了更高的要求。在日常施工维护时,要从以下几个方面来保证电源设备的可靠性。

1.定期检查交直流电缆有没有破皮、绝缘老化、连接部位锈蚀松动等现象,若有就要及时处理。

2.必须采用 A/B/C三级防雷,及时更换损坏的防雷元件,雷雨天气应安排人员值守。

3.至少输入 2路稳定的交流电源,容量应满足设备要求,自动切换功能必须正常。

4.主动与供电部门联系,获取停电信息,做好应急用电。

5.至少配备 1组蓄电池,容量应满足设备要求,并定期对蓄电池进行充放电实验,防止蓄电池老化。

6.至少配备 2块整流模块,容量应满足设备要求,采用 1+1冗余方式运行,并定期对模块进行检测。

7.电源柜严禁超负荷运行。

8.及时清理电源柜散热片、散热风扇、进出风口的灰尘,保证设备散热良好。

9.应设置环境动力监测设备,方便对电源柜进行远程监控。

2 无线电台/电台控制盒

无线电台/电台控制盒是中间站无线通信系统的核心。一般无线电台设置在通信机房,负责转换接收发射各种有线、无线信号,采用 -48 V电源供电;电台控制盒设置在运转室,供调度员、值班员及机车司乘人员间相互呼叫通话,它们之间通过专用电缆连接。另外,无线电台还通过专门的音频四线通道与路局的无线调度总机相连。

2.1 B、C制式电台标准

按照国家标准,不同厂家的电台均采用符合铁道部 TB/T3052-2002《列车无线调度通信系统制式及主要技术条件》所规定的450 MHz频段 B、C制式通信系统标准,为机车和地面之间提供语音和数据的传输通道。B制式电台是由 C制式改进而成,是目前铁路无线系统的主流标准,相对于 C制式电台,主要改进了以下几点。

1.调度员可对该调度区段的所有机车进行呼叫、通话,并发布通告。

2.调度员采用选站后群呼方式呼叫司机并通话。车站台占用时,向调度台示忙。在紧急情况下,调度员可优先与司机通话。

3.机车司机可采用信令方式通过车站台直接呼叫调度员。

4.调度员与司机间通话时具有越区切换功能。

2.2 主要功能

1.无线通信功能。实现地面人员与机车电台、相邻车站电台间无线通信的功能。

2.有线通信功能。实现地面台与路局调度总机有线通信的功能。

3.有线、无线转接功能。机车台可以通过本设备实现与调度总机通信的功能。

4.语音输出功能。能对所有本机通话的语音信号进行处理输出,以方便外接录音仪等记录设备。

5.调度命令转接功能。通过调度命令接口向调度命令转接器传送调度命令信息。

6.馈电功能。通过与数据线合一的接口,给调度命令转接器提供 13.8 V的工作电源。

7.多种其他功能。场强测试、遥调、遥测、检测中继器、调度命令转接器供电等功能。

为了维护方便,无线电台应安装在通信机房,同时为了防止对其他设备造成电磁辐射干扰,无线电台应安装在单独的金属机柜中,外壳可靠接地。由于电台控制盒设置在运转室,所以极易损坏,一般是手柄摔坏、控制盒进水、开关失效、线断等故障。建议在通信机房内放一台备用控制盒,以方便及时更换。

3 TDCS数据接收解码器系统

TDCS数据接收解码器系统是无线车次号校核系统中的车站设备,一般设置在通信机房,采用-48V电源供电。该设备在 457.550 MHz频率上接收机车台发送的信息数据,并解调出相应的信息数据,经 RS-422接口将信息数据传送到位于信号微机房的 TDCS车站分系统,然后通过 2 Mb/s链路与路局 TDCS中心相连,完成整个无线车次号的校核工作。同时,还通过调度命令接口向调度命令转接器传送调度命令信息。系统由数据接收解码器主机、连接电缆、天线、馈线、电源接口等部分组成。主要功能如下。

1.接收无线车次号信息数据并对数据纠错、检错、解码。

2.根据公里标判断是否本站辖区列车数据,并以 LED方式直观显示公里标上、下界及接收的车次号信息,如果是本站辖区列车则显示车次号,如果不是则显示 CC。

3.如果经列车位置公里标比较判为本站辖区列车传来的信息,则把接收的信息通过 RS-422接口送到本站 TDCS车站分系统。

4.比较后确认不是本站辖区列车传来的信息则清除该信息。

5.为了提高数据传输的可靠性,车站数据接收解码器对每帧数据均向 TDCS车站分系统传送3次。

6.设有标准的调度命令接口,用来与车站调度命令转接器连接,用于传输调度命令回执信息。

4 调度命令转接器

调度命令转接器是调度命令无线传送系统的组成部分,一般设置在通信机房,直接与车站电台、TDCS数据接收解码器、TDCS车站分系统相连,工作电压由电台通过数据线提供,用于转发调度员、车站值班员向机车司机发送的调度命令 (含调度命令、行车凭证等),为调度指挥行车提供更为直接的手段。

当转接器收到 TDCS设备的调度命令数据,经确认及回执后,控制车站电台向机车电台发起呼叫。无线信道建立后,转接器将调度命令信息通过车站台发出,调度命令信息发送完成后,转接器和车站台回到守候状态。当机车装置收到调度命令后,将向车站设备自动发送确认信息。此时,TDCS数据接收解码器将接收到的确认信息发送到转接器,经转接器处理后,送至 TDCS分机。当受令司机签收调度命令后,机车装置将向车站设备发送人工签收信息。签收信息的传送过程与确认信息相同。经过上述过程,就完成了调度命令的无线传送。主要功能如下。

1.将 TDCS设备发送的调度命令,通过无线列调车站电台发送。

2.将 TDCS数据接收解码器收到的确认、签收、调车请求等信息转发给 TDCS设备。

3.记录转发的调度命令及自动应答、签收、调车请求等信息。

4.模拟测试功能。在守候状态下,按住转接器上的 “测试”键 2 s,模拟发送车次号为“K123”,机车号为 “XXXXXXXX”的调度命令测试报文。此功能与机车装置或调度命令模拟器配合使用,可检验车站设备和机车装置是否工作正常。

5.调度命令信息的转储。可使用调度命令转储器读出转接器内保存的调度命令及自动应答、签收、调车请求等信息,以免维修时数据丢失。

以上 TDCS数据接收解码器和调度命令转接器既与通信设备相接,又与信号设备相连,所以在施工时一定要采用阻燃屏蔽电缆连接,而且屏蔽层要接地,防止干扰,严禁用网线替代。出现故障时要及时通知信号维护人员到场,共同处理。一般是用写好数据的设备直接替换,若故障不消失,则问题在连接电缆或信号 CTC/TDCS分机上。

5 固态语音记录仪

固态语音记录仪采用非传统磁带式的大规模数字集成电路,完成对语音的取样、压缩、编码和存储,主要对通过车站电台的所有本地通话的语音信号进行录音,以方便随时随地的查询、检查,人工核对整个现场通话状况。安装在通信机房,采用-48 V供电。它属于行车安全的辅助设备,一般采用多通道录音仪,与有线调度设备合用。与电台的连接方式有声控和电控 2种方式,施工时一般采用声控方式,即当电台录音接口的输出语音信号大于或等于 -40 dB时,固态语音记录仪开始工作。所有录音可以按时间段任意查询,可本地查询,也可远端电话查询。

为了保证录音清晰,防止噪音干扰,录音电缆一定要用屏蔽电缆,而且屏蔽层要接地。固态语音记录仪的常见故障是不能录音、噪音大、不能查询等,在排除工作电压、音源设备、录音电缆的问题后,只有更换记录仪。

6 天线、馈线、防雷设施

天线、馈线、防雷设施包括室外辐射天线、引入室内的馈线以及防雷元件等。电台天线和 TDCS数据接收解码器天线独立设置,如果都安装在室外铁塔上,一般将电台天线设置在第 1层平台,TDCS数据接收解码器天线设置在第 2层平台。天线、馈线、防雷设施质量的好坏直接关系到室内设备的安全运行,安装时一定要按照设计文件及厂家的技术要求来做,并可靠接地。

以上是典型的带有 CTC/TDCS接口的铁路中间站无线通信系统的全部设备。由于它们均采用了大规模集成电路技术及计算机技术,设备的稳定性都比较好,正常使用中维护量不大。维护的重点是要做好与室外天馈线相连部位的防雷工作,各个防雷器件必须定期更换,连接部位定期检查有无松动、脱落及锈蚀现象,各设备接地是否良好等等。

(责任编辑:诸 红)