站间安全信息传输系统双套热备改造方案

贾延军

安全信息传输 （AS）系统是以计算机技术和光通信技术为基础，利用光纤或光通道取代传统的电缆或架空明线等作为站间信息的传输媒介，同时采用安全信息传输保障技术，构成铁路站间安全信息传输的专用设备。目前在胶济客运专线上采用的是SIEMENS AzS（M）350U 站间安全信息传输系统。

1 系统组成

SIEMENS AzS（M）350U站间安全信息传输系统，主要由系统主机、Modem （调制解调器）、通道转换设备和不间断电源4部分组成。

1．系统主机结构采用标准的SIPAC框架，在面板上有紧固的法兰，可插入组件的主机组件匣，包括所有组件和供电模块。

2．调制解调器用于站间信息传输，站间的通道可以是光纤、电缆或光缆的通道。

3．通道转换设备用于监测通道及设备故障，在具有通道冗余的条件下，实现通道自动切换。并在一个通道转换设备中，能够给出通道和设备故障2种故障状态的输出。当检测到通道故障时，给出故障指示及故障输出的同时，通过电子开关实现2路通道间的自动转换，且该转换不会影响信息传输设备的正常工作。

4．不间断电源是一种AC／DC、DC／DC、DC／AC变换器，采用PWM脉宽调制技术，将输入AC 220V转换成DC 53．5V电压给电池充电及供给DC／DC、DC／AC电源模块。

2 胶济客运专线系统应用状况

胶济客运专线共有20个车站 （含中继站），AS设备是两端站各有1套，每个中间站有2套（AS1、AS2），下行咽喉区间 （济南方向）使用AS1，上行咽喉区间 （青岛方面）使用AS2。

每套信息传输设备提供2个串行双向接口，可向2个咽喉独立传送信息，共计24个信息的数量可在两边站间任意分配，目前只使用串口1，串口2没有使用。

2011年胶济客专安全传输系统电源进行改造，每站上、下行咽喉各新设1台在线式UPS（2kVA）。站间通道采用主、备用方式，分别接主、备用调制解调器，主、备用通道的转换按照通道转换设备的判定进行自动转换。AS系统运算单元按双通道设计，即通过输入、输出板的成对使用，来实现双通道的监控和比较功能，构成了故障－安全型计算机系统。目前外接的输入继电器接点为单通道采集，每对板子提供的继电器接口条件是同一组接点，没有按双通道提供独立的继电器接点，实现完整的比较功能。设备信息传输通道如图1所示。

图1 设备信息传输通道

目前胶济客专线每个中间站配备2台安全传输系统，分别采集、驱动车站的两端设备。2套安全传输系统设备之间是相互独立运行的系统。当某一端的安全传输系统故障时，就会影响该端与邻站的站间信息传输功能，实际运用过程中因安全传输系统问题已造成多次红光带故障，影响了运输安全。

目前对于电子设备的判断条件有限，AzS（M）350U设备维护和故障排查主要依靠主机面板的指示。如在室内设备中，AzS（M）350U的诊断通过STEU组件上的LED指示灯，或者把一个诊断PC机连接到SIRIUS2组件上，通过SIRIUS2组件上的串口，将运行信息传送到微机监测上。传送的信息包括：设备启动状态、闭塞信息输入状态、站间通道通／断状态及设备工作／故障状态等。由于设备故障排查及处理时间较长，且很多故障需要停机检查或更换系统模块，对运输影响较大，所以提出一种双套热备冗余的方案，在不增加新设备的情况下，利用同一站的2套AS系统，同时采集、驱动车站两端的信息及设备，形成相互冗余。当一套设备故障时，不会对站间信息传输产生任何影响，使设备故障率大大降低。

3 双套热备改造方案

改造方案主要包括：修改主机配置、电源改造、通道改造、配线改造四方面内容。其中，修改信息主机配置由厂家完成，使系统具备双套热备功能条件，操作较为简单，在此不作赘述。以下重点从电源改造、通道改造、配线改造3方面进行介绍。

3．1 电源改造

由于每套AS设备由内部提供独立电源，2套AS设备间进行双套热备容易形成电位差，存在安全隐患，因此将AS系统输入、输出DC 24V＋、DC 24V－电源改为一套电源供电，即由区间电源屏继电器电源供电。在区间组合柜零层新增QKZ、QKF组合报警断路器，采用ZR－XV500V2×2．5mm2电缆环接至安全传输设备AS1、AS2；更换区间电源屏QKZ、QKF电源断路器，断路器容量根据各站的电源使用情况，可在既有断路器容量上进行调整。AS设备与区间电源屏距离较近的车站，其输入、输出电源可从区间电源屏环接，电源屏内需增加专用断路器2台。

3．2 通道改造

取消通道转换设备，站间主用通道接至传输主机串口1，备用通道接至另一端传输主机串口2，每套主机可以向两边站传输信息。改造后设备信息传输通道如图2所示。

图2 改造后设备信息传输通道

3．3 配线改造

增加至另一端主机的采集／驱动信息配线。将原来的单路采集改为双路采集，AS系统输出继电器使用1－2、3－4线圈，原驱动配线接到继电器1－2线圈，新增驱动配线接在继电器3－4线圈，同时修改二极管配线。

4 模拟测试

在实施改造前，需对改造方案的安全性及采集信号有效性进行模拟测试，以确保安全信息传输系统改造后能正常运用，并能满足故障－安全的原则。

4．1 测试条件

利用厂家试验室的2台机柜，模拟同一个站的2套设备。利用2条屏蔽电缆，使2台机柜使用同一路电源作为继电器采集及驱动电源。2台机柜各有4路闭塞信息 （闭塞信息9－12），将机柜1闭塞信息9和10输入端加DC24＋，闭塞信息11和12输入端不加。

4．2 测试方案

方案1，2台机柜的4路闭塞信息输入端独立不相连。测试：①断开机柜1安全信息传输系统电源的DC24－，测试机柜1的闭塞信息输入端；②当连接2个机柜电缆的DC24－从机柜2断开时，分别测试2个机柜的闭塞信息输入端。

方案2，将2台机柜的4路闭塞信息输入端相连。测试：①当连接2个机柜电缆的DC24＋从机柜2断开时，分别测试2个机柜的闭塞信息输入端；②当连接2个机柜电缆的DC24－从机柜2断开时，分别测试2个机柜的闭塞信息输入端；③2个机柜的电源连接电缆良好，但是机柜1的闭塞信息输入9的地线断开，分别测试2个机柜的闭塞信息输入端；④2个机柜的电源连接电缆良好，但是机柜1的闭塞信息输入9通道1的地线断开，分别测试2个机柜的闭塞信息输入端。

4．3 试验结果

测试方案1的①、②情况均正常；测试方案2的①、③、④情况结果正常，②的情况结果不正常。测试结果表明，正常情况下，双套热备改造方案是可行并满足安全性要求的。试验中只有地线断开时会发生危险隐患，所以如果采集信号取自另一台机柜的端子，即采集信号是由另一台机柜并联而来，为保证地线的可靠连接，2机柜之间增加一条或多条连接地线，保证一条地线断开后，仍然有地线连接。但若全部连接地线均断开，则仍然可能发生危险隐患。为杜绝隐患的发生，应将2台机柜分别采集继电器的不同接点，即对于每1个采集信息，1个机柜采集2组接点，一共需要4组接点。因2台机柜安全信息传输系统的电源是共用的，即使发生采集节点混线也不存在安全隐患。因此采取双路采集方式是稳妥、必要的。

5 双套化试验

改造施工完毕后，除进行车站间的站联显示试验以及信号机轨道电路对位等试验外，还需要对站间传输系统进行双套化试验，方法如下。

1．断开AS2机柜光猫电源，试验AS1机柜工作正常；对区间轨道电路发送盒逐个关闭，观察继电器状态、测试低频信息，填写试验表格。

2．断开AS1机柜光猫电源，试验AS2机柜工作正常。对区间轨道电路发送盒逐个关闭，观察继电器状态、测试低频信息，填写试验表格。

6 总结

安全传输系统双套热备改造方案不但可以极大提高设备的稳定性，减少故障发生率，同时具有较高的经济效益。仅以2009年的胶济客运专线安全传输系统投资为例，当时胶济客运专线工程从济南东 （含）至即墨 （不含）段线路全长304km，共设置站间信息安全传输系统34套，合计578万元；全段铺设SPTYWL23型12芯电缆约792万元；铺设GYTA53型4芯单模光缆约165万元。采用站间信息安全传输系统和电缆传输方向电路的方式，共需投资约1535万元 。如果仅以配置双套车站安全传输系统设备，电缆利用既有光电缆的情况下，也可节约投资几百万元。改造后，安全传输系统成为双套热备冗余，影响行车的故障发生率极大降低，有效保障了设备的稳定性，确保运输安全。

［1］ SIEMENS铁路运行安全设备AzS（M）350U型信息安全传输设备系统说明［S］．2007．

［2］ 李卫锋 ．胶济线站间信息安全传输系统的应用分析［J］．科学技术通讯．2009．