法国高速铁路通信信号技术.doc
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1、7.4 法国高速铁路专用通信系统 法国高速铁路专用通信系统主要包括: (1)区段数据通信 高速铁路设有综合调度中心,在车站信号室内有调度集中分机,在工务、电务、机务、水电维修部门也设有分机或控制终端,在各牵引变电所分区亭设有电力遥控终端。他们之间通过主干传输系统提供数字通道互联,形成专用通信。 上述调度系统专用的数据通信再加上传统的调度电话业务和图像业务综合成区段通信。高速铁路区段通信采用现代数据通信技术(如IP技术、VPN技术等),实现多媒体业务无疑是最佳选择。 (2)区间通信(区间光环用户环路) 高速铁路站间距一般可达2070km,区间通信更为必要,主要包括: 车站信号室间、车站信号室与区
2、间信号室间或区间信号室间列控安全数据传输; 区段联锁系统主站与相邻从站或区间渡线控制点间的安全数据传输; 天气、地震、线路安全监测站与车站终端的数据传输; 列车轴温监测站数据传输; 电力遥控终端数据传输; 区间公务人员及应急抢险通信; 常设线路监视系统及救灾监视用图像传输; 通信、信号维护用通信通道等。 采用光纤用户环路再配合光纤/射频传输系统,可以很好地解决区间通信的问题。 (3)高速列车无线数据通信 实现高速列车与地面的无线数据传输将有利于高速铁路的行车安全、运输管理、旅客服务。可能的业务有: 文本方式的调度命令; 车次号、列车速度,列车位置核查; 列车运行时的安全状态; 车辆维修信息;
3、旅客服务信息等。 (4)专用基础网络 近年开发了信号专用光纤网,把联锁和列控系统、列控系统各信号室设备之间、联锁系统主站与分站间、以及CTC各系统之间用网络联系起来,称为CTCLAN、ELLAN和ATCLAN。 TGV大西洋线、TGV东南线和法国其他高速线所用的传输媒体几乎相同,现描述如下。 7.4.1 干线通信电缆 法国高速铁路干线电缆采用综合光缆结构,内含4根单模光纤,42个对称四芯组(0.8mm铜线),分布在6个芯线束中,每个芯线束中含有7个四芯组,其结构如图2715。 ,。,图2715 TGV大西洋通信电缆断面图 (1)单模光纤 单模光纤供多路复用系统使用,利用4根单模光纤中的2根,开
4、通专门设计的140Mbit/s1920路TN4数字系统;根光纤被放置在6个螺槽塑料芯的4个之中,槽内填有以硅为基材的凝胶,以便防潮。每根光纤至少比槽长3,以便光纤插入后有允许的铺设余量,即光缆可以在此600N大的拉力下对光纤不会有任何损害。 (2)对称四芯组 星形四芯组中除部分高频四芯组外,其余大部分均进行加感,大约每隔1500m左右加入88mH的加感线圈,介于轻加感与重加感之间,用来改善音频线的传输电气特性。为了保证音频电话质量,TGV大西洋线平均35km设置一个音频放大(增音)中心,其位置放在路旁的继电器箱内,全线共设有6个放大中心。对称四芯组的缆芯为直径0.8mm的铜线,每个四芯组有两个
5、50nF/km的电容电路。导线用两层塑料绝缘,一层为蜂窝状聚乙烯,另一层是高密度聚乙烯薄层,铜导线周围用硅脂胶环绕,以防潮气侵入电缆后使电路特性改变。电缆还用粘在大于1.5mm厚的聚乙烯护套上的薄铝带(铝+聚乙烯)保护,以防潮气进入。 (3)再生中继 在路旁信号箱或中间联锁装置处,设有再生中继,再生中继之间的最大距离为27km(直线上可更长一些),在巴黎至图尔间共有12个再生中继,装备有供解调和音频转换的设施。 (4)热轴探测器系统 这是一个自动红外线测温网,法国TGV高速铁路在沿线每25km设测轴温的检测点,列车通过检测点时能自动地探查轴温情况,采集的数据经地面信道传送给中心由计算机集中处理
6、;它除了起到发生事故的热轴探测器作用外,该系统还能实时向维修部门提供非常有用的关于轴箱温度发生不正常改变的预防性数据。 有关通信电缆电路配置示于图2716。 7.4.2 运输调度通信 运输调度电话采用共线方式(Party line),即在一个区段内所有电话机均并联在运输调度专用电路上,采用威斯坦码以1 024Hz音频进行呼叫。威斯坦码的组合码相当于一组三脉冲群,脉冲群的总数为常数,其分布则可选择所需的电话(如图2717所示)。 此种电话系统与我国过去的音频选号调度或各站选号电话系统相类似,通常称之为集中选择联结方式,用于中央调度台和线路台之间的呼叫,个别呼叫、群呼叫(同时呼叫所有接入的台站)是
7、通过中央调度台来实现的。线路台向中央调度台的呼叫是口头进行的(摘下话筒,压下话筒交流发生器踏板,。,图2716 TGV大西洋线通信电缆电路配置图即可与中央调度台联系)。每位处理此类通信的调度员(或助理调度员)均有一个供发送呼叫用的12个键的十进制键盘,每个线路台由一个两位数字码来辨别,呼叫指示器装在键盘上,当发送装置失灵时,可使用备用呼叫装置,还可使用程控电话或无线调度电话。 除运输调度通信外,还有牵引告警通信和维护通信,它们都是含有中央调度台的发送呼叫装置,总是由铁路沿线的电话机直接到中央调度台,采用四线方式来实现告警和维护通信。 ,。,图2717 威斯坦码组合图解 7.4.3 无线通信系统
8、 (1)TGV东南线的无线通信系统 地面与列车的无线通信,用来供司机与调度员之间的联络、无线告警和紧急制动的告警识别信号使用。通过无线告警设备可向列车进行呼叫,并发出告警信号,直至司机开始动作为止;紧急制动的告警识别信号能自动地发出司机出现疏忽的信号。 上述3种通信均由同一条话路进行传输,通过这条话路将中央调度台和沿线各固定(基站)台联结起来;各固定台承担每个无线区域的无线发送和接收,每个固定台均有二位数字呼叫编码;光学控制板(也称为备用的T.C.O,全称为法文Tableandecantroleoptigue),用来检查地面与列车相对应的无线区段电路是否工作正常。地面与列车无线电路的信号被捕捉
9、后,就启动磁带记录器,以记录当时的通话。其原理示于图718。 中央调度台进行呼叫 ,。,图2718 列车无线通信原理图 根据与有线调度通信相似的威斯坦联合码原理,使用1024Hz音频传送呼叫。此时,调度员(或助理调度员)使用12个键的十进制键盘拨无线区域号码来发出呼叫。同样,调度员通过动作相应的按钮来捕捉来自区段的呼叫。 沿线台呼叫中央调度台 除了与发出呼叫区域有关的信号灯(设置在备用板上)显示“亮灯”以外,无线通信呼叫的接收和有线调度通信方式相同;固定台的辨别和所接收的呼叫类型,即无线电话呼叫、无线告警呼叫或紧急制动的告警呼叫,都是通过频率信号区分的。 沿线固定台在电路上能发送: .无线电话
10、呼叫频率F1(低频480Hz、1 380Hz); .无线告警呼叫频率F2(高频1 440Hz、2 340Hz); .紧急制动告警信号频率F1+F2。 F1和F2频率在各个台之间是不同的,以使中央调度台能识别它们。 调度室与固定台的持续联系 只要中央调度台在地面与列车无线信道上发送1 960Hz的频率信号,固定台的无线设备就一直在工作(保持双向联系)。最终由调度员决定何时把已建立的联系中断。有关运输调度员操作台如图2719所示。 有关调度分机(沿线固定台)控制台示于图720。 试验检测装置,。,图2719 运输调度员操作台简图 位于备用光学控制板上的按钮可使调度员(或助理调度员、操作者)检验固定
11、台、中央调度台的地面和列车上的无线设备,并检测铁路沿线通信设备的工作是否正常。 检验过程如下: a.调度员按下所需要的固定台检验按钮; b.用6条有线成对电路发送试验的威斯坦联合码; c.固定台通过发送以下信号进行回答: 在接收线对上,发送2 280Hz的频率信号; 在6条有线电路的信号线对上,发送F1和F2特定频率信号。 (2)TGV大西洋线的无线通信系统 与TGV东南线一样,TGV大西洋线的无线系统也采用400MHz(450/470MHz)系列,有以下一些区别: a.与东南高速线相比较,由于强化了计算机的应用,使容纳供操作(调度)人员操作的设备空间可以更小。 b.调度室已重新设计,加设了多
12、个视频显示器,当数据经由传输系统(从地面向列车)发送时,各车载移动装置是由它们在显示屏上的号码来识别的。 c.调度中心与司机间的通信,地面至列车的无线系统均增加了数据传输功能设计,以便在同一个数据载波设备上,灵活使用压扩时分多路复用方式,可同时发送数据和话音。 d.扩大了数据传输的应用范围,数传设备也具备了适应多种业务应用的需求,从列车准备工作的遥控、存储和远程写入,到传递监视主要列车部件的实时系统。 e.增加了旅客电话新设备。 f.保留了线路修建时的施工无线通信系统;新设大西洋线15km隧道LCX(漏泄同轴)和宽带中继器等。 地面至列车的无线通信 ,。,图2720 调度分机控制台简图 TGV
13、大西洋线地面与列车的无线通信网示于图2721。 ,。,图2721 地面与列车无线通信(含数据传输)系统示意图此外,新建大西洋线施工现场装有无线通信链路,它是一个在高处装设的中继系统,在线路主要部分竣工后,现场继续保留该无线系统,用它作为备用和维修手段。 TGV大西洋的移动台通过快速有效的网络,联结到车载计算机系统,路旁电台与本区域内的TGV列车相互联系,并与车上移动无线台对话;联结地面各无线电台和职能中心(车站、车间等)为多点结构,用专用通信接口实现用户之间的对话。有关通信接口示于图2722。 ,。,图2722 通信接口示意图由图可见,主要通信接口有: a.司机用的通信接口; b.列车乘务员用
14、的通信接口; c.供运营和维修人员用的通信接口; d.旅客通信接口:这个接口是独特的,它主要由设在每个车辆上(在车辆的联结走廊中,外面两个和里面一个)的列车到达指示器所组成,其液晶显示器可示出:列车的车次号和列车名称、车辆的编号、终到站、中途停站名等; 列车乘务员也可用联结走廊的显示器传送100个字符以内的任何类型的信息。 此外,还有告警信号也通过此接口,如果旅客在列车编组任何地方告警,司机室内就有告警音响,并在司机控制台显示车辆号码;也给整个列车触发一种音响信号,以通知列车员,并在每节车辆的设备上显示出告警车辆的编号。安装在车辆设备架中的电子盒能被激活(activated),以取代列车广播系
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