北京局集团公司本务机车调车安全防护系统方案研究.pdf
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1、铁道运输与经济RAILW AY TRANSPORT AND ECONOMY第 45 卷 第 10 期北京局集团公司本务机车调车安全防护系统方案研究Solution to Locomotive Shunting Safety Protection System of China Railway Beijing Group赵阳1,魏宝生2,张俊伟3ZHAO Yang1,WEI Baosheng2,ZHANG Junwei3(1.中国铁道科学研究院集团有限公司 通信信号研究所,北京 100081;2.中国铁路北京局集团有限公司 电务部,北京 100038;3.中国铁路北京局集团有限公司 机务部,北京
2、 100038)(1.Signal&Communication Research Institute,China Academy of Railway Sciences Corporation Limited,Beijing 100081,China;2.Electrical Department,China Railway Beijing Group Co.,Ltd.,Beijing 100038,China;3.Locomotive Department,China Railway Beijing Group Co.,Ltd.,Beijing 100038,China)摘要:为补强调车作业
3、安全技防设备短板,补齐LKJ装置调车作业防护功能的不足,建立覆盖本务机、调车机、自轮运转设备等各类移动装备的“人防、物防、技防”三位一体调车作业安全防护体系,以达到从源头控制调车作业安全风险的目的。通过研究本务机车调车作业的特点及安全风险,分析前期研究及试验的各技术方案优缺点,结合北京局集团公司本务机车调车安全防护装备的运用现状,提出融合既有STP信息、LAIS通信平台、LKJ控车接口、北斗定位等技术的本务机车调车安全防护系统技术方案。应用效果表明:方案具有成熟可行、安全可靠、信息复用、利于推广、快速见效等优点,可以有效防止本务机车调车事故的发生,保障铁路车站运输安全畅通,也为全路调车安全技防
4、体系的构建提供参考。关键词:本务机车;调车作业;卫星定位;STP;LAISAbstract:To overcome the weakness of existing shunting operation and technical prevention equipment of the LKJ system,this paper established an“artificial defense,material defense,and technical defense”shunting operation safety protection system that covers locom
5、otive,shunting operation,and railcars those kinds of mobile equipment,controlling the safety risks of shunting operations from the source.The paper analyzed the characteristics and safety risks of the locomotive shunting operation and compared the advantages and disadvantages of the technical soluti
6、on of the previous research and experiments.It also combined with the current using situation of shunting safety protection equipment of China Railway Beijing Group.Finally,it proposed a technical solution for the shunting safety protection system which integrates the existing STP system,LAIS system
7、,LKJ system,Satellite positioning,and other technologies.The results indicate that this technical solution has some prominent advantages such as being feasible,safe,reliable,information reusable,promotable,and quickly effective.It can effectively prevent shunting accidents of locomotive,ensure the s
8、afety and smoothness of train station transportation,and also provide a reference for constructing the shunting safety technical protection system of the whole railway.Keywords:Locomotive;Shunting Operation;Satellite Positioning;STP;LAIS 文章编号:1003-1421(2023)10-0163-07 中图分类号:U298 文献标识码:ADOI:10.16668/
9、ki.issn.1003-1421.2023.10.21引用格式:赵阳,魏宝生,张俊伟.北京局集团公司本务机车调车安全防护系统方案研究J.铁道运输与经济,2023,45(10):163-169.ZHAO Yang,WEI Baosheng,ZHANG Junwei.Solution to Locomotive Shunting Safety Protection System of China Railway Beijing GroupJ.Railway Transport and Economy,2023,45(10):163-169.-163赵阳 等 北京局集团公司本务机车调车安全防护系统
10、方案研究1本务机车调车作业特征及安全分析调车作业安全作为铁路运输作业安全管理中的重点任务,始终是安全管理工作不断改进和持续提高的重点。按作业机车类型分类,调车作业可主要分为专用调车机车作业和本务机车调车作业两类1。两类机车调车作业方式相似,但作业场景和安全风险又各具特点。专用调车机车以调车作业为主,列车作业为辅,调车作业时间占比较大,相应出现调车事故的几率较高,但同时专用调车机车乘务员和作业区域较为固定,对站场布局、常用进路、操作模式、站细要求等都较为熟悉,乘务员调车作业经验丰富,对预防安全风险发挥了积极作用2。本务机车以列车作业为主,调车作业为辅,调车作业在总作业时间中占比较少,主要调车场景
11、是始发终到相关作业,但同时本务机车调车存在作业站场随机、作业进路随机等特点,乘务员对调号位置、站细要求、特殊限速等都存在生疏现象,仅依靠人员瞭望和操作进行调车作业,存在较高的安全风险3。本务机车调车作业过程具有以下 3 方面的特点。一是从作业类型特点分析,本务机车调车作业主要包括机车出入库、始发终到的转线及摘挂车、少量的中间站零散调车作业,客运车站的客车底取送作业等,表现为编组站、区段站本务机车调车作业较多,连接机务段和折返段的车站调车作业较多,其他车站的调车作业相对较少4。二是从安全风险特点分析,安全防控点主要包括信号机、道岔、土挡、站界、电力机车误入无电区等,其中车站咽喉区挤道岔事故的安全
12、风险最高,造成的连带影响最大,尤其是在客运站和客货混运车站,存在影响旅客列车安全的风险,机车出入库进路与车站接发车进路间产生的交叉较多,相互造成影响的几率较大。三是从防控特点分析,由于作业区域具有相对随机性,本务机车乘务员对车站的站场平面布置及调车信号位置掌握不够熟练,同时大型车站咽喉区的调车信号机往往布置密集,作业繁忙时同时开放的平行进路较多,客观上也对乘务员调车作业正确瞭望造成了较大的难度,如遇雨雪雾等恶劣天气更加不利于乘务员目视瞭望,仅依靠人防措施很难做到万无一失5。为防止专用调车机车调车事故发生,自2014年以来全面推广使用了无线调车机车信号和监控(STP)系统,中国铁路北京局集团有限
13、公司(以下简称“北京局集团公司”)管内安装范围已覆盖64个主要技术作业车站及相应专用调车机车,包括北京站、北京西站、丰台站、天津站、石家庄站等主要客运枢纽车站,丰台西站、南仓站、石家庄南站等主要货运编组站,以及唐山北站、邯郸站、邢台站、怀柔北站、德州站、沧州站等客货混运区段站,其中在有机车出入库作业、设置机务段和折返段的车站都已安装STP系统。设备投入使用以来,对防止调车作业中常见闯信号、挤道岔、冒土挡、超限速等事故发挥了重要作用,由专用调车机车造成的调车事故得到明显抑制。随着专用调车机车技防设备补强,专用调车机车作业安全风险得到有效控制,事故件数明显下降,而本务机车调车作业安全防护的技防短板
14、逐步显现,本务机车调车安全事故仍时有发生。在现状列车运行监控装置(LKJ)的调车控制模式下,设备仅能对本务机车牵引或推进调车作业中超最高限速进行安全防护,对常见的冒进信号、冒进土挡、超速作业的“两冒一超”惯性调车事故却无有效卡控手段,尤其是在枢纽内客运站本务机车调车作业时,本务机车出入库及调车作业进路与旅客列车的接发车进路间存在交叉,本务机车调车作业发生冒进信号后与旅客列车冲突的风险始终存在。因此,补齐本务机车在调车模式下LKJ列车运行装置的调车安全防护功能短板,确保旅客列车安全万无一失,构建涵盖列车和调车全作业场景的“人防、技防、物防”三位一体行车安全防护体系已成为铁路运输安全管理的迫切需求
15、。2技术方案比选近年来相关研究人员对于本务机车调车安全防护技术和装备进行了大量的研究和现场试验工作,其中主要的关键技术包括调车信号机状态采集方式、机车定位及跟踪方式、车地信息通信方式、机车制动接口方式等,较为典型的技术方案有分散采集模式、集中采集模式和视频采集模式。-164赵阳 等 北京局集团公司本务机车调车安全防护系统方案研究2.1分散采集模式分散采集模式系统结构图如图1所示,该方案基本沿用STP系统技术方案,针对本务机车与调车机车分别进行适应性改造。在有控制需求的车站设置地面控制设备,地面控制设备与车站计算机联锁系统通过信息接口获取车站轨道电路、信号机、道岔等设备的实时状态,并通过无线数传
16、电台定时进行信息广播,在车站进出站口安装无源应答器设备,当本务机车进入车站时,依据接收到的应答器信息切换至与地面控制设备相同频点,定时接收车站设备状态信息,并完成机车初始定位,在已安装STP地面设备的车站,本务机车可复用地面控制主机和无源应答器设备,无需重复安装6。该方案主要有以下3方面优点:与车站计算机联锁系统进行接口,车站设备状态信息安全可靠;车地间采用专网通信,安全性高,实时性强;制动接口与STP系统方式一致,技术成熟可靠。但该方案也存在以下2方面不足:对于本务机车以列车为主调车为辅的作业特点,设备组成较为复杂、维修维护量大、设备初期投资较高;受通信速率和带宽的影响,当同时作业机车增加时
17、,控制的实时性将下降,在大型枢纽站及编组站运用时,同时受控的机车台数将受限7。2.2集中采集模式集中采集模式系统结构图如图2所示,该方案在中国国家铁路集团有限公司(以下简称“国铁集团”)调度中心或铁路局集团公司调度所设置中心控制设备,包括站场信息接口、定位服务、行车许可运算、通信等服务器等。其中,站场信息接口服务器与TDCS/CTC系统中心设备进行接口,采集全路或铁路局集团公司管内各车站的车站设备状态信息。机车定位采用差分GPS/北斗等卫星定位方式,各车站安装卫星地面基准站并通过有线通道将差分信息送至定位服务器,可获得分米级定位精度。当本务机车进入车站进行调车作业时,车载设备通过4G 网络服务
18、将北斗定位信息发送至通信服务器,行车许可运算服务器将定位信息与车站电子地图进行匹配,确定机车所在位置,并将机车前方信号及距离通过4G网络服务回传至机车,实现调车作业安全预警及防护功能8。该方案主要有以下3方面优点:集中采集各车站站场信息,投资成本较低,实施速度较快;机车定位跟踪设备简化,易于安装及维护;设备运维数据集中存储及运算,方便查询分析。该方案也存在以下3方面的不足:通过4G公网传输控车信息,控制实时性无法保证;系统对中心服务器的稳定性要求较高,发生故障后影响范围较大;公网通信存在安全风险,运用期间持续发生通信服务费用。2.3视频采集模式视频采集模式系统结构图如图3所示,该方案车载设备由
19、控制主机、GPS/北斗卫星定位模块、地面天线地面主机计算机联锁系统管理维护终端数传电台 地面设备(既有STP车站复用)车载主机查询天线数传电台车载天线查询器主机车载设备地面天线地面主机计算机联锁系统管理维护终端数传电台 地面设备(无STP车站新设)车载主机数传电台车 载天 线车载设备A站 B站 查询天线查询器主机列车安全运行监控记录(LKJ)装置列车安全运行监控记录(LKJ)装置 注:为应答定位器。图1分散采集模式系统结构图Fig.1System structure of distributed collection mode-165赵阳 等 北京局集团公司本务机车调车安全防护系统方案研究4G
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