劉磊 王艷召

摘 要：太原電務段STP無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)工程包括太原站在內(nèi)的28個車站，由于部分車站STP天線設置條件受限，將太原站作為試點，采用了GSM-R網(wǎng)絡傳輸?shù)脑O計方案，有效的增加了太原站STP系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，為同類型STP系統(tǒng)設計提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：GSM-R網(wǎng)絡傳輸；STP；數(shù)據(jù)庫

Abstract： The STP system project of Taiyuan Electricity Services Department contains 28 stations including Taiyuan.Because a part of the STP antenna setting condition is limited， we take the Taiyuan railway station as an experiment. The system uses GSM-R network transmission plan， effectively increases the stability and reliability of the STP system Taiyuan railway station， which provides a good reference for the same kind of STP systems.

Keywords： GSM-R network transmission； Shunting Train Protection

中圖分類號：U284 文獻標識碼：A

1 概述

STP無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)是一項確保鐵路調(diào)車作業(yè)安全的切實可行的重要技術(shù)保障，系統(tǒng)同時適用于固定調(diào)車機車和本務機車調(diào)車作業(yè)的安全防護。

太原電務段STP無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)工程包括太原（太原站、太原客技站）、榆次（榆客、榆西、榆次一場、二場、三場、四場）、壽陽、修文、太原東、古東、鎮(zhèn)城底、古交、忻州、軒崗、原平、太原北（太北一場、二場、三場、四場、五場、六場）、皇后園、太谷、平遙、介休（上下行場、工業(yè)站）28個車站（場）及配屬調(diào)車機安裝STP無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)，用于防護各車站調(diào)車作業(yè)的安全。

2 STP系統(tǒng)設計

2.1 地面設備

2.1.1 STP主機柜。在各站信號樓微機室安裝STP系統(tǒng)主機柜一套，負責綜合分析各站站場碼位信息，發(fā)送給本站車載主機、車務終端和站調(diào)終端。

2.1.2 聯(lián)鎖通信機。各站新設一臺聯(lián)鎖通信機，用于將信號聯(lián)鎖信息傳至STP主機。

2.1.3 車務終端。各站行車室安裝車務終端1臺，實現(xiàn)對本站調(diào)車機調(diào)車作業(yè)情況的監(jiān)控，輔助折返操作確認。

2.1.4 站調(diào)終端。太原客技站、壽陽、修文、太原東、古東、古交、忻州、軒崗、原平、太北五場、太北六場、皇后園、太谷、平遙各站站調(diào)室（或調(diào)車區(qū)長室）安裝STP站調(diào)終端一臺，介休站上行、下行調(diào)車區(qū)長室，榆次西站南區(qū)、北區(qū)調(diào)車區(qū)長室各設站調(diào)終端一臺。采用串口方式與TMIS/SMIS系統(tǒng)連接，實現(xiàn)對調(diào)車作業(yè)情況的監(jiān)控，作業(yè)單信息的編輯、修改、傳輸?shù)裙δ堋?/p>

2.1.5 天線及數(shù)傳電臺設備。各站安裝1套全向天線（一主一備）、1套數(shù)傳電臺設備。

2.1.6 地面應答器。各車站站界、集中區(qū)出入口處，需設置地面識別設備，用于為系統(tǒng)準確提供聯(lián)鎖區(qū)分界點，防止調(diào)車機闖入聯(lián)鎖區(qū)。

2.2 車載設備

在各調(diào)車機車安裝STP系統(tǒng)車載主機，與LKJ-2000設備共用車載顯示器；安裝車載無線通信設備，實現(xiàn)與站場地面電臺通信功能；安裝應答器查詢主機及查詢天線、GPS定位模塊，實現(xiàn)與地面識別設備的通信；安裝車載打印機，實現(xiàn)現(xiàn)場打印調(diào)車作業(yè)單功能。

3 設計中遇到的問題

3.1 增加設備多

每個車站都需要設置STP專用天線和與主機配套的無線數(shù)傳電臺等設備，需增加設備費及相關(guān)建安工程費用。

3.2 信號傳輸不穩(wěn)定

STP天線在設置時需覆蓋整個站場作業(yè)范圍，設置于無遮擋的制高點。受到各站場的地形條件限制，有的車站附近沒有較高的建筑物可以擺放天線支架，有的車站有較高的建筑物遮擋，信號傳輸不穩(wěn)定。

3.3 綜合防雷系統(tǒng)受到影響

STP系統(tǒng)天線應設置于除信號樓外的建筑物樓頂，采用屋頂支架方式安裝。信號樓周圍無其他建筑（或其他建筑物高度無法滿足STP系統(tǒng)天線信號傳輸要求）時，STP系統(tǒng)天線采用屋頂支架方式安裝于信號樓屋頂（信號樓屋頂若全部安裝有避雷網(wǎng)的情況除外），屋頂支架須遠離既有信號樓的避雷網(wǎng)并與避雷網(wǎng)絕緣。

若信號樓周圍無其他建筑物或信號樓屋頂全部安裝有避雷網(wǎng)無法避開時，STP系統(tǒng)天線宜采用水泥電桿方式進行安裝，水泥電桿宜選擇距離信號樓15m以外的位置進行設置。此時，應單獨設置避雷針，避雷針需單獨設置接地裝置，并距離信號樓環(huán)形接地裝置不小于15m。條件受限距離小于15m時，應接入信號樓環(huán)型接地裝置或貫通地線，但該接入點與其他地線在環(huán)型接地裝置接入點之間的距離不得小于5m。以上條件如果不能滿足，STP系統(tǒng)天線將影響既有信號設備的綜合防雷系統(tǒng)。

3.4 需多專業(yè)配合，交叉施工導致施工進度較慢

水泥電桿的施工、天線支架的制作安裝、天線饋線的連接和綜合防雷系統(tǒng)補強等項目需要通信、建筑及綜合防雷專業(yè)施工單位等各專業(yè)的配合，增加了施工工序，延長了工期。

4 GSM-R網(wǎng)絡傳輸方案

太原站STP系統(tǒng)包括有太原站、太原客技站兩個站場，該系統(tǒng)設置有1臺STP主機。太原站處于太原市市內(nèi)，站場兩側(cè)有高層住宅等建筑物，站場為曲線站場，車站擋雨棚和過街天橋等遮擋物對STP系統(tǒng)天線覆蓋整個車站影響很大，STP系統(tǒng)天線設置非常困難，該站案例典型，故將該站作為本次項目的試點站。

4.1 STP系統(tǒng)基于GSM-R網(wǎng)絡傳輸技術(shù)的工作原理

太原站為石太客運專線的中間站，設有GSM-R網(wǎng)絡。STP系統(tǒng)利用G網(wǎng)傳輸?shù)脑砣鐖D1所示。

4.1.1 地面設備。在太原鐵路局G網(wǎng)中心設置數(shù)據(jù)交換中心（DSC），數(shù)據(jù)交換中心接受車載設備的CSD鏈接建立請求，將車載數(shù)據(jù)與車站控制數(shù)據(jù)作一對一的數(shù)據(jù)傳送。

新設一臺STP數(shù)據(jù)服務器，太原站STP系統(tǒng)地面主機通過鐵路內(nèi)部數(shù)據(jù)網(wǎng)與STP數(shù)據(jù)服務器進行連接，再通過PRI接口單元連接至G網(wǎng)中心服務器，建立并保持和調(diào)車機車的通信聯(lián)系，向調(diào)車機車發(fā)送站場信號設備實時狀態(tài)、調(diào)車作業(yè)單、輪詢等信息。

4.1.2 車載設備。機車上安裝車載無線傳輸單元（RTM），通過車載RTM建立并保持和地面設備的通信聯(lián)系，接收地面設備發(fā)送的站場信號設備實時狀態(tài)、調(diào)車作業(yè)單、機車輪詢等信息。

4.2 GSM-R信息傳輸通信方式及通信過程

4.2.1 地面設備。（1）地面主機上電后，立即向DSC發(fā)起TCP連接，鏈接成功后，每隔2s向DSC發(fā)送“握手請求”信息包，不斷將地面主機的16位地址告知DSC。（2）地面主機發(fā)現(xiàn)與DSC的TCP連接斷開，則自動重新發(fā)起TCP連接請求。（3）DSC接收到“握手請求”信息包后，應向地面主機返回“握手確認”信息包，表示通道暢通。

4.2.2 車載設備。（1）車載主機上電后，立即向RTM發(fā)起TCP連接，鏈接成功后，每隔2s向RTM發(fā)送“握手請求”信息包。（2）車載主機發(fā)現(xiàn)與RTM的TCP連接斷開，則自動重新發(fā)起TCP連接請求。（3）RTM接收到“握手請求”信息包后，應向車載主機返回“握手確認”信息包，告知安全連接狀態(tài)。（4）RTM將所有車載主機需要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過GSM-R網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)給DSC，并將從DSC接收到的數(shù)據(jù)通過GSM-R網(wǎng)絡轉(zhuǎn)發(fā)給車載主機。

4.3 GSM-R網(wǎng)絡傳輸方案設計

4.3.1 地面設備。在太原鐵路局G網(wǎng)中心設置STP數(shù)據(jù)服務器1臺，與太原局G網(wǎng)中心連接，負責發(fā)送太原站的STP系統(tǒng)信息。

4.3.2 車載設備。太原站安裝3套（其中一套為備用機車）GSM-R網(wǎng)絡的終端接入設備，負責注冊并接入到GSM-R網(wǎng)絡，完成CSD業(yè)務需要的功能。

4.3.3 傳輸通道

5 GSM-R網(wǎng)絡傳輸方案的優(yōu)缺點

5.1 優(yōu)點

5.1.1 利用既有條件，節(jié)約投資。太原站覆蓋有GSM-R網(wǎng)絡，只需將STP系統(tǒng)信息接入到既有G網(wǎng)中心即可實現(xiàn)全覆蓋的STP信號傳輸。無需再設置STP系統(tǒng)車站天線等配套設備，節(jié)約了投資。

5.1.2 施工方便。改進后的設計方案，免去了水泥電桿的施工、天線支架的制作安裝、天線饋線的連接和綜合防雷系統(tǒng)補強等項目，縮短了工期，施工方便。

5.1.3 集中資源。STP數(shù)據(jù)服務器目前可接入30個車站的STP數(shù)據(jù)，為后續(xù)車站的合理配置提供了簡單便捷的方案，大大節(jié)約了整個項目的投資。

5.2 缺點

STP調(diào)車終端為24小時不間斷接收車站STP主機信息，長期固定占用G網(wǎng)資源，如果接入數(shù)量過多，會對整個G網(wǎng)業(yè)務的容量造成影響。

結(jié)語

通過采用基于GSM—R無線網(wǎng)絡傳輸技術(shù)的應用，可以有效的增加STP系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，使現(xiàn)場使用單位得到良好的使用效果，更進一步保障調(diào)車作業(yè)的安全，很好的滿足了鐵路運輸?shù)男枨?，可對類似工程的STP系統(tǒng)設計提供參考。

參考文獻

[1]中國鐵路總公司.無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)暫行技術(shù)規(guī)范[Z].2014.

[2]中國鐵路總公司科技管理部.關(guān)于印發(fā)《STP基于GSM-R網(wǎng)絡傳輸技術(shù)》通過試用評審的通知[Z].2016.

[3]馮軍.無線調(diào)車機車信號和監(jiān)控系統(tǒng)應用GSM-R技術(shù)的探討[J].中國鐵路，2012（05）：57-59.