铁路调车作业无线调车机车信号和监控系统的研究

武新宇，郭 瑞

（大秦铁路股份有限公司 朔州车务段，山西 朔州 036000）

一直以来，由于调车作业设备落后、人员素质不高、技能偏低等原因，导致调车事故约占整个车务系统行车事故总数的 50% 以上。因此，为保证调车作业安全、加强铁路运输安全管理，无线调车机车信号和监控系统 ( Shunting Train Protection，以下简称 STP系统 ) 在铁路调车作业中的应用与推广将发挥重要的作用。

1 STP系统概述

STP系统是保证车站调车作业的安全监控设备，系统组成框图如图1所示。该系统通过人机交互界面可以直观显示现场作业情况，实现调车机车和车站站场、机车信号、调车作业计划等信息的实时动态传输和显示，有效防止调车作业中存在的“冲”、“脱”、“挤”等事故。

1.1 系统结构

无线调车机车信号和监控系统分为地面设备和车载设备2个部分，通常1个站场配置1套地面设备，1台机车配置1套车载设备。地面设备包括地面主机、车务终端、电务维护终端、站调终端、无线通信设备、地面无源应答器等；车载设备包括车载主机、无线通信设备、应答器查询主机及查询天线、车载打印机等；站场各个出入口处均安装地面无源应答器。STP系统结构如图2所示。

STP 系统通过联锁设备获取站场详细信息，实时计算并跟踪车列位置；通过列车运行监控记录装置动态显示站场信息，并且在必要情况下进行制动控制以保证调车作业安全；为地面人员配置车务终端、站调终端以传输调车作业计划；利用全球定位系统差分技术辅助机车定位，提高车列跟踪精度并满足轨道电路分路不良时机车位置不易跟踪的要求，有效减少分路不良区段的影响，提高系统的可用性和安全性。

图1 STP系统组成框图

1.2 人机界面

STP 系统将站场线路、信号机、道岔、区段状态及进路等信息通过地面天线以无线方式传输到调车机车上，实时显示站场线路及信号。调车司机能够直接通过界面看到作业现场的实际情况，了解车站线路、股道、停留车及进路开放情况，增强调车作业透明度和调车作业安全，车载显示界面如图3所示。同时，STP 系统不断向地面反馈调车机车位置、速度、信号显示、作业进度等信息，使车站可以实时动态掌握调车机车活动情况，地面终端界面如图4所示。

2 应用分析

2.1 防止车列冒进阻挡信号

图2 STP系统结构示意图

图3 车载显示界面示意图

图4 地面终端界面示意图

在取送车辆作业时，STP 系统反馈的信息可以自动识别前方调车信号状态。若遇白灯，继续运行；若遇蓝灯，如果司机在距蓝灯的安全距离内仍然未减速运行，STP 系统将自动控制车列放风制动，保证车列在蓝灯前停车，防止因司机误确认信号而出现调车作业冒进，造成“挤”、“脱”、“撞”等事故，其列车安全距离示意图如图5所示。

图5 防止车列冒进阻挡信号时的列车安全距离示意图

2.2 尽头线作业时的安全防护

由于 STP 系统已经详细记录车站的股道长度及土挡距离，因而在尽头线作业时，系统可以不断与地面信号联系，自动识别车列前方距土挡的距离，以保证车列及时减速，控制车列在土挡前安全距离内停车，防止撞土挡事故发生，其安全防护距离示意图如图6所示。

图6 尽头线作业时的安全防护距离示意图

2.3 防止调车作业中的超速

在车列经过需要控制运行速度的区段作业时 ( 如限速区段、限速道岔、进入有车线等 )，STP 系统可以自动计算出限速值，由人工控制转为自动控制，将车列速度降低到允许值以防护调车作业，防止车列超速，其安全防护示意图如图7所示。

2.4 连挂作业时的安全防护

图7 调车作业过程中的安全防护示意图

在连挂作业中，STP 系统可以通过反馈的信息数据计算出车列前方距存车的距离，并且按照要求自动给出“十”、“五”、“三”车的距离信号，防止由于人为疏忽造成的连挂作业事故，其安全防护示意图如图8所示。

图8 连挂作业过程中的安全防护距离示意图

2.5 压信号调车作业的安全防护

STP 系统可以自动识别压信号 ( 如原进路返回等信号 ) 调车作业并且进行防护。当地面人员确认道岔位置开通正确，室内人员在车务终端确认股道正确后，系统才允许司机动车，否则司机的运行操作无效，从而避免司机或调车组因误动作引起挤道岔等事故的发生，其安全防护距离示意图如图9所示。

图9 调车作业中的安全防护距离示意图

2.6 越出站界调车作业时的安全防护

在禁止越出站界调车作业的车站，STP 系统可以控制车列在站界前停车，防止冒进站界；在允许越出站界调车作业的车站，则必须严格按照《 铁路技术管理规程 》要求，当系统检测出第一闭塞分区空闲并且经室内人员在车务终端机确认具备条件后，才允许越出站界调车作业，实现对越站调车作业的有效防护，其安全防护距离示意图如图10所示。

3 结束语

STP 系统虽然可以对上述6类调车作业进行安全防护，但仍然存在以下问题：① STP 系统在以下情况时不能准确定位，无法准确掌握车辆、车列具体位置，不能实现对作业的有效防护。一是调车机车推进车列从非集中区进入集中区时，第一列信号机无法防护；二是注册入网后，车列占用区段前方时，第一列信号机无法防护；三是第一次连挂股道内的停留车时，由于无法确定车辆位置，不能有效进行防护。②STP 系统在非集中区不起作用。③由于系统信号覆盖范围有限，STP 系统对距离车站较远的专用线传输时会出现问题。基于上述问题，在 STP 系统无法防护区段，车站可以通过增加便携手持定位设备，在作业中由调车人员辅助定位，明确车列、车辆的具体位置，以填补目前 STP 系统存在的定位问题。目前 STP系统先进的防护功能在调车作业中已初见端倪，可以有效避免因人工因素造成的调车作业事故。随着科技的不断进步，STP 系统也将不断更新升级，保证铁路调车作业更加安全、高效。