期刊论文改进小湖集站STP-KA型无线调车机车信号和监控系统通信技

　　关键词：期刊论文,小湖集站STP-KA型无线调车机车,信号系统,监控系统,通信,改进技术

　　1. 前言

　　1.1 概述

　　淮北矿业集团小湖集站STP-KA型无线调车机车信号和监控系统已经开通运行近4年，但机车在II、III两场作业时的车地通信始终不是很稳定,严重影响到其正常作业，因此考虑对STP系统的车地通信进行改进，实现车地稳定通信，确保STP系统正常运行。

　　1.2 名词解释

　　STP：

　　Shunting Train protection。无线调车机车信号和监控系统;

　　STP-KA：

　　由卡斯柯信号有限公司研发、生产的具有独立自主知识产权的无线调车机车信号和监控系统。

　　无线调车机车信号：

　　指在电气集中或计算机联锁车站采用无线通信方式将车站的调车联锁信号传送到调车机车并显示;

　　无线调车机车信号和监控：

　　指通过对无线调车机车信号和车站基本信息的加工处理，利用调车机车既有的列车运行监控记录装置实现对调车作业安全防护的监控;

　　无线中继：

　　指在通信距离较远的情况下，实现车载设备与地面设备之间的无线信号接收和转发的设备;

　　场连：

　　全称为场间连接，指机车在一个场与向另一个场行进，机车压过场连区段(STP系统里可设置)时，车载设备的频点自动切换到即将行进的场的工作频点，并且其控制机柜也发生切换，从而实现STP系统对机车换场作业时的连续监控。

　　场连区段：

　　指系统内设置的具有场连属性的轨道区段，机车压入该区段时，会立刻切换到另一套机柜控制。

　　切频区段：

　　指系统内设置的具有切频属性的轨道区段，机车压入该区段时，其工作频点切换到另一个工作频点。

　　地面主机：

　　指系统中完成对车站联锁信息的采集、加工、处理，并向调车机车传送无线调车机车信号和有关信息的地面设备;

　　2. 技术方案设计

　　小湖集站STP-KA型无线调车机车信号和监控系统无线通信改进方案设计如下：

　　由于该方案采用无线中继方案，将之前的机车直接与地面机柜之间的数据通信变为机车通过无线中继设备与地面主机柜之间间接通信，有效缩短车地之间的通信距离，因此其通信的稳定性也将得到加强。

　　该方案包括以下几个部分：

　　1) 既有天线改造;

　　2) 无线中继设备安装;

　　3) 通信频点变更;

　　4) 软件和数据更新;

　　具体的方案设计见下图

　　小胡集站STP-KA无线调车机车信号和监控系统车、地通信改进设计图

　　3. 方案详述

　　3.1 既有天线改造

　　I场信号楼顶已经安装有两套定向天线(分别连接至机械室内的两套地面机柜)，但由于目前机车在I场仍会偶尔出现无线通信中断的情况，考虑信号楼顶对于无线电台信号的阻挡，将其位置挪到信号楼顶靠近I场股道的位置，减小对信号强度的影响。该部分需更换两天线馈线，以保证天线的成功挪动。

　　3.2 安装无线中继设备

　　小湖集站出现车地无线通信终端的绝大多数情况都是在II、III两场，结合站场结构发现II、III两场与I场信号楼之间的间隔距离达到了近3Km的无线通信基线距离。为保证机车在II、III两场也能实现与地面设备之间正常的无线通信，项目组决定在II、III两场各安装一套无线中继设备。

　　单套无线中继设备的结构组成如下

　　1) 无线中继机箱一套;

　　2) 定向天线一根;

　　3) 全向天线一根;

　　4) 天线馈线2根;

　　5) 天线支架2套;

　　定向天线与全向天线之间距离应大于5M，以保证2天线之间不会形成旁瓣干扰。

　　全向天线和定向天线的发射功率都不超过5W。

　　以III场为例，其功能是通过定向天线接与无线基站实现数据通信，再通过全向天线与机车车载设备实现数据通信，从而实现机车与较远处的地面主机之间的数据通信。全向天线的覆盖范围是2Km，因此能实现车地之间的正常通信。

　　II场无线中继设备安装于位于站场中间的机务段建筑物楼顶，建筑物的高度不小于7M，该建筑物距离I场信号楼的直线距离约为1.5Km,满足STP无线通信技术条件。III场无线中继设备安装于位于站场中间的建筑物楼顶，建筑物的高度不小于7M，该建筑物距离I场信号楼的直线距离约为1.4Km,满足STP无线通信技术条件。

　　3.3 频点变化

　　同时结合一段时间的小湖集站调车监控系统的统计数据，项目组怀疑之前选用的频点遭到了一定程度的干扰;为确保正常通信，本次改造也将通过一段时间的调研来选择4个干扰度度低的频点，且两两之间间隔大于2M，以避免相互之间的干扰。

　　3.4 软件和数据更新

　　由于本次对淮北矿业集团小湖集站的改造增加了无线中继设备和场连功能，因此该站STP系统的软件需要增加这部分内容，同时数据也要进行相应的更新，以保证软件和数据的匹配性。

　　为保持前邱寨站和小湖集站STP系统的通用性，前邱寨车站STP(ZDK)无线调车监控系统的软件和数据也要同时更新。

　　3.5 车地通信详述

　　监控机车位于I场和IV场时，其车地之间的无线通信频点为一场信号楼1柜的频点(假定为频点1)，地面主机柜1通过频点1对机车实现实时监控。

　　监控机车由I场或IV场转向III场，当机车压入I场或IV与III场之间的切频区段(系统内设置)，STP系统的车地无线通信频点会自动切换到III场工作频点(假定为频点2)。

　　监控机车位于III场时，其车地之间的无线通信频点为III场无线中继设备全向天线的频点2。地面主机柜1通过频点1与III场无线中继设备通信，再由无线中继设备与车载设备频点2通信;从而实现地面主机柜1通过III场中继设备对III场机车实现实时监控。

　　监控机车由I场或IV场转向II场，当机车压入I场或IV与III场之间的场连区段(系统内设置)，机车的控制机柜自动切换到机柜2，且其车地无线通信频点会自动切换到II场工作频点(假定为频点4)。

　　监控机车位于II场时，其车地之间的无线通信频点为II场无线中继设备全向天线的频点4。地面主机柜2通过频点3与II场无线中继设备通信，再由无线中继设备与车载设备频点4通信;从而实现地面主机柜2通过III场中继设备对III场机车实现实时监控。