车站区间一体化信号安全控制系统方案的探讨

杨 斌，王燕芹，孔维珍

（兰州交通大学 自动化与电气工程学院，硕士研究生，甘肃 兰州 730070）

车站区间一体化信号技术代表当今世界铁路信号控制技术的发展方向，它将是我国既有铁路提速、客运专线、货运专线、高速铁路及城市轨道交通建设急需的信号安全控制技术。

近几年来，由于计算机技术、网络技术广泛地运用于铁路行车指挥系统、车站联锁系统和一些列控系统等设备，信号技术在数字化、智能化、网络化等方面已经取得了长足的进步，车站联锁设备已由继电联锁向计算机联锁全面过渡。但区间、电码化的控制逻辑及站间联系还停留在继电水平，同时车站和区间设备分属2套系统，二者之间仍以继电方式联系。因此，研制一套车站区间统一控制、区间控制设备计算机化的站区一体化系统是大势所趋。区间列控与车站联锁一体化的方案可以有多种，本文特提出一种不改变既有信号设备的技术标准、外型尺寸和安装方式，仅改变控制方式的车站区间一体化技术方案。

1 车站区间一体化的必要性

车站区间一体化的目的是通过系统集成和创新，提高系统的可靠性与安全性，增强系统信息共享的能力，提高车站区间的管理效率。

1.1 列控系统与车站联锁的逻辑电路重叠 列控系统和车站联锁都要与CTCS（或TDCS）微机监测进行数据交换［1］。车站联锁与区间列控系统分别设立是由于历史原因形成的。铁路信号初期是先有独立的车站联锁，而区间闭塞是由简单的通话闭塞、路签闭塞、半自动闭塞后形成自动闭塞。在自动闭塞大规模建设时，车站联锁系统已经形成，而新的自动闭塞是在车站既有联锁基础上增加，从而形成2个系统。先期的自动闭塞是二显示或三显示，相对信息量小、接口少，少量继电器即可完成。随着列车速度的提高和信息量增加，接口工作量越来越大，2个系统之间的关系也更加密切。车站联锁和区间列控在逻辑电路上已经重叠，和TDCS或CTC的信息交换内容也有大量的重叠。

1.2 车站区间一体化的优越性 在目前的铁路干线中，车站是由车站联锁控制，区间是由列控中心控制。车站区间一体化就是指车站和区间统一由集中联锁来控制，即在每个车站或中继站设置一个集中联锁控制系统，它不仅实现本站的联锁逻辑控制，而且还处理区间闭塞控制及联锁；每个集中联锁系统控制1个车站和该站左、右各半个区间，每个集中联锁又与相邻的集中联锁相互通信。这样可以充分实现车站与区间之间的信息共享，减少了设备数量，提高了车站和区间的管理效率。

2 设计原则及设计思想

2.1 设计原则 区间列控与车站联锁一体化的方案可有多种，其差异在于实现的方式和接口平台的不同。本设计不改变既有信号设备的技术标准、技术条件、技术指标、外型尺寸和安装方式，仅改变控制方式，由继电器接口改为计算机通信接口，由继电器逻辑控制改为计算机逻辑控制，采用三取二方式提高系统安全性，采用冗余方式提高其可靠性。传输通道选用抗干扰、抗冲击能力强的光通道。车站联锁站内部分仍可维持既有的控制监测模式［2］。

2.2 设计指导思想 一体化的基本控制系统是计算机联锁。其指导思想是将区间闭塞与区间轨道电路作为车站联锁轨道电路的一部分进行采集，编码由车站联锁驱动输出控制，通过信号点灯作为车站联锁列车信号的一部分进行驱动控制。而方向电路、站间联系电路、电码化电路、闭环检查和锁频信号发送电路、个别进站点有源点式应答器，目前已经由车站联锁控制。

3 车站区间一体化的系统分析

车站区间一体化核心思想就是把车站看作是1个具有联锁关系的特殊区间，把此特殊区间嵌入到一般区间中去，以此来实现整条线路区间化。对车站处理的具体方法是把它划分为2个特殊的区间，即从进站信号机到出站信号机看作一个区间，从出站信号机到一离去信号机处为另一个区间［3］。

3.1 系统总体结构 系统采用双重冗余CAN现场总线构建安全数据网络交换通道，实现安全数据毫秒级实时交换。地面控制中心采用三取二容错方式，通过安全现场总线向各区段轨道电路发送单元下达发码命令，并接收各单元得到译码结果，构成自动闭塞逻辑关系。控制中心CPU板、CAN总线、电源等关键模块采用三重冗余结构，任何的单点故障不影响系统的工作。I/O模块，接收模块为二乘二取二方式［4］。

一体化设备从功能上可分为5个部分，即控制中心部分、车站I/O部分、区间部分、电码化部分和电源部分。以双重冗余CAN现场总线构建安全通信网络，以容错计算机构成地面控制中心，使信号设备进一步简化，提高系统整体可靠性，与其它系统有良好的接口。系统结构如图1所示。

图1 车站区间一体化系统结构图

3.2 系统各部分结构

3.2.1 控制中心部分 控制中心部分主要包括地面控制中心机柜、维修机。地面控制中心机机柜放在微机室，安装联锁机、监控机、通信控制器、光端机。维修机放在微机室值班操作台上。

3.2.2 车站I/O部分 车站I/O部分主要包括车站执行机柜、防雷接口架。车站执行机柜放在微机室，安装智能安全I/O模块。防雷接口架安装在机械室，继电器驱动采集线在防雷接口架汇总。

3.2.3 区间部分 区间部分主要包括区间执行机、移频综合架、自动闭塞室外设备。区间执行机柜安装发送单元、接收单元、功放单元、衰耗滤波单元。移频综合架在机械室，安装电缆模拟单元、防雷单元。自动闭塞室外设备包括匹配单元（BP）、调谐单元（BA）、平衡线圈（SVA）、补偿电容等。区间部分系统结构，如图2所示。

3.2.4 电码化部分 电码化部分主要包括电码化执行机、电码化接口架、电码化室外设备。

3.2.5 电源部分 电源部分包括电源柜，放在微机室，安装UPS、UPS切换器、24V电源、24V电池。

4 结束语

由于该设备采用先进的计算机网络技术和数字信号处理技术，采用模块化结构，通过改变软件和硬件组合，可以构成满足不同线路需求的列控地面设备。通过充分利用计算机网络通信、数字信号处理等先进成熟技术并采用已有成熟设备兼容现场等有效措施，使整个系统结构合理紧凑，设备数量显著减少，设备综合投资大幅度下降，大大简化了外围继电电路，提高了系统的可靠性和安全性，从而为高速铁路的发展提供先进的信号安全控制系统。

［1］林瑜筠.区间信号自动控制［M］.北京：中国铁道出版社，2009.

［2］李浩，王强.武九线车站区间一体化信号安全控制系统［J］.铁路通信信号工程技术，2005，（2）：7-9.

［3］高建国，陈光武，苗成伟，吴伟楷.车站区间一体化的研究与仿真［J］.铁路计算机应用，2011，（1）：20-22.

［4］郭进，陈红霞，杨扬.站间微机化自动闭塞系统双机冗余系统设计［J］.西南交通大学学报，2005，40（4）：484-487.