铁路平面无线调车系统.docx

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铁路平面无线调车系统

铁路平面无线调车系统

（radiomarshallingofrailwayplanesystem）

一、铁路平面无线调车系统概况

铁路平面无线调车系统（radiomarshallingofrailwayplanesystem）基于无线电台加装控制软、硬件实时传送铁路车辆平面交叉编组调车连挂作业所需各种色灯信令与语言提示、通信与信号一体化的车辆编组调度的信息与控制系统。

1、铁路平面无线调车系统的发展

长期以来铁路平面调车信号采用手信号旗和灯显示方式，安全和效率难以保证，特别是雨、雾天时，长大列车作业十分困难。

20世纪60年代中国在南京轮渡上采用了电子管无线电台进行调车指挥，70年代中国探索、试制了电子管和分立元件的无线调车系统，80年代初引进日本NEC电台，应用在丰台、南翔调车场，形成了“语音为主，通话与音响并行”的中国第一代无线调车系统。

80年代中期，中国开发研制了南京西的“单频控制直流点灯的色灯显示和通话并用，以及双音频控制交流点灯”的第二代无线调车系统。

90年代初又研制出“色灯信号、通话、音响、记忆”的第三代新型无线调车系统。

1991年山现了“运用单片微处理机技术实现数字编码灯显和语音合成”的第四代无线平面调车系统。

2002年后又研制出多信道共用平面无线调车系统，还可进行机车台传真调车信息，结束了20年来信道忙闲不均、利用率不高的专用信道式无线调车方式。

2.铁路平面无线调车系统的政策

铁道部运输局于1992年下达了“关于站场无线调车‘八五’规划实施意见的通知”文件，从政策上确立了以下事项：

2000年全部甩掉手持灯旗；从无线调车制式上把“色灯信号”改为“灯显装置”，逐步推广应用，淘汰电话、音响制式；从技术上由“单音频”发展为“双音频”及“数字编码”；设备购置、维修一律从运营成本或“基建”、“更改”中列支。

1996年，铁道部制定了《铁路调车作业标准》（GB/T7178），1997年制定铁道行业标准《铁路平面无线调车设备供货技术条件》（TB/T2834—1997），至今已有8个工厂、公司生产设备，型号不断翻新，功能更加完善，完全符合中国国情、路情，全面满足车务、机务需要。

3、铁路平面无线调车系统的应用

1994年铁道部召开了平面无线调车互检工作会议，总结了应用经验，为进一步推广应用该系统铺平了道路。

编组站、区段站平面调车在2000年已全面应用该无线调车系统，且已基本甩掉手灯、手旗，保证了安全，提高了效率，减轻了调车人员劳动强度。

中间站的调车作业中，由于中国铁路有近5000个中间站，安全问题很突出，故也广泛采用无线调车系统。

1993年铁道部召开了“中间站无线数控调车设备技术”研讨会，为中间站调车应用该系统开辟了道路。

客运站在客运列车到达后，需转场到客技站进行客车整备、检修、编组甩挡、车辆调动等，采用“平面无线调车系统”，则信号传递迅速、准确，保证了安全，实现了甩开手灯、手旗，提高了编组能力，故在中国铁路大中型客运站广泛应用了“平面无线调车系统”。

“平面无线调车系统”也适于特殊要求的钢铁、油田和电厂等企业。

由于企业内部铁路运输环境恶劣，弯道多，道口多，货物体积大，作业频繁，且多台机车交叉运行，调车安全不保证。

无线调车系统解决了多年难题，提高了运输效率。

4、编组站和编组场

编组站是铁路网上集中办理大量货物列车到达、解体、编组出发、直通和其它列车作业，并为此设有比较完善的调车作业的车站。

铁路编组站是铁路平面无线调车系统的主要应用场所，这套系统还应用于一些大型的煤矿、电厂、货场、钢厂、港口等地，用于其内部调车机运送煤、货物时作为通信及信号提供者。

编组站的主要任务和作用可以归纳为：

　　——解编各种类型的货物列车；

　　——组织和取送本地区的车流，即小运转列车；

　　——设在编组站的机务段还需供应列车动力，以及整备、检修机车；　

——设在编组站的车辆段及其下属单位（站修所、列检所）还要对车辆进行日常维修和定期检修等。

铁路编组站主要是由列车到达场、编组场、出发场和直通场等组成的。

根据各车场配置数量和方式的不同，编组站可分为一级式、二级、三级式三种。

一级式有一级二场、一级三场等；二级式有二级三场、二级四场等；三级式有三级三场、三级四场和三级六场等。

各车场横列配置称横列式编组站，纵列配置称纵列式编组站，既有纵列又有横列配置称混合式编组站。

上下行列车到发按一个方向设置的编组站，称为单向编组站，按两个方向设置时，称双向编组站。

铁路编组站按其性质和作用，也可分为三种：

路网性编组站（担任路网中远程列车的解编任务）、区域性编组站（担任一定区域内列车的解编任务）和地方性编组站（负担管内地方车流的解编作业）。

编组站一般设有专用的到达、发车和调车场，以及驼峰调车设备、机车整备和车辆检修设备。

通常设在有3条及以上的铁路交汇点，或有大量车流集散的工矿企业、港口，大城市所在地区。

位于工业区或港口附近并专为工业区或港口服务的编组站，又称工业编组站或港湾编组站。

中国现有编组站49处，分为：

路网性编组站——设置在有3条及以上主要铁路干线的交汇点，编组2个及以上远程技术直达列车（通过1个以上编组站的列车），每昼夜编解6000辆及以上车辆。

区域性编组站——设置在有3条及以上铁路干线的交汇点，主要编组相邻编组站直通列车，每昼夜编解4000辆及以上车辆。

地方性编组站——设置在有3条及以上铁路干、支线的交汇点，或工矿区、港湾区、终端大城市地区附近，主要编组相邻编组站、区段站、工业站、港湾站间的直通、区小运转列车，每昼夜编解2000辆及以上车辆。

中国铁路编组站按站型分类统计：

　　双向三级六场：

哈尔滨南、沈阳南、丰台西、石家庄、郑州北、株洲北、南仓、徐州北

　　三级五场：

南翔、广州北

　　二级六场：

济南西、包头西（预留）

　　二级五场：

山海关、向塘西、四平、青岛西、贵阳南

　　二级四场：

哈尔滨、牡丹江、通辽南（预留）沈阳西

　　一级四场：

长春合计22

　　单向三级四场：

南京东、襄樊北、昆明东、阜阳北、江岸西

　　三级三场：

鹰潭、衡阳北、柳州南、兰州西

　　二级四场：

三间房、太原北、大同西、宝鸡东、西安东、武昌南、淮南西、怀化南、武威南

下面结合图1武汉北编组站总平面布置示意图，详细介绍铁路平面无线调车系统的使用过程及调车场中的各部分功能。

图1武汉北编组站总平面布置示意图

上图武汉北编组站为典型的编组站场，武汉北编组站投资近23亿元，占地面积7000多亩，采用双向三级七场站型布置，分别为上、下行的到达场、编组场和出发场，两个编组场间还设有一个交换场，仅编组场的调车线上、下行就各有48条。

日处理货车量近期为1.17万节，远期1.57万节，最终达到2.2万节，高峰期可达3万节。

1）到达场：

用于存放从正线驶入的列车，在此等待进行编组作业。

2）调车场：

平面调车无线设备主要应用场所，用于将驼峰溜下的车皮进行重新的连接。

3）出发场：

用于存放在调车场中编组完成的机车，在此等待驶出编组场进入正线。

4）交换场：

用于上下行之间进行列车交换的场所。

5）驼峰：

货车快速编解设备

驼峰是编组站的主要特征，它是地面上修筑的犹如骆驼峰背形状的小山丘，设计成适当的坡度，上面铺设铁路，利用车辆的重力和驼峰的坡度所产生的位能辅以机车推力来解体列车的一种调车设备，是编组站解体车列的一种主要方法。

在进行驼峰调车作业时，先由调车机将车列推向驼峰，当最前面的车组（或车辆）接近峰顶时，提开车钩，这时就可以利用车辆自身的重力，顺坡自动溜放到编组场的预定线路上，从而可以大大提高调车作业的效率。

驼蜂一般设在调车场头部，适合于车列的解体作业。

　驼峰根据设备条件的不同，可分为简易驼峰、非机械化驼峰、机械化驼峰、半自动化驼峰和自动化驼峰。

　驼峰的范围是指峰前到达场（在不设峰前到达场时为牵出线）与调车场之间的一部分线段，包括推送部分、溜放部分和峰顶平台等。

　推送部分——是指经驼峰解体的车列其第一钩车位于峰顶时车列全长所在的线路范围。

设置这一部分的目的是为了使车辆得到必要的位能，并使车钩压紧，便于摘钩。

　溜放部分——由峰顶至编组场头部各股道警冲标后100米（机械化驼峰）或50米（非机械化驼峰或简易驼峰）处的线路范围。

这个长度叫做驼峰计算长度，计算长度的末端叫做驼峰的计算停车点。

因为调车线的警冲标不在同一横向位置上，所以每一调车线各有一个计算停车点。

该点只是计算的根据，在现场并无任何标志。

　峰顶平台——推送部分与溜放部分的连接处设有的一段平坦地段。

　　为了强化铁路编组站，最有效的措施之一就是实现驼峰自动化。

驼峰调车作业的自动化，主要包括：

车辆溜放速度的自动调节和自动控制；车辆溜放进路的自动选排和自动控制；驼峰机车推送速度的自动调节和自动控制；摘解风管和提钩作业的自动化等。

　　上述几项内容中最主要的和最关键的是车辆溜放速度的自动控制，它是驼峰自动化的核心内容。

车列在驼峰编组站进行解体作业时，为了保证安全和作业的要求，必须在一定地点设置调速工具，根据需要对车辆的溜行速度实行调节，使之符合运营要求。

6）峰顶作业室：

驼峰作业人员休息的场所，里面安装有固定式无线通信设备，能够和调车区长通话；还有调车作业单的接收设备，能够将作业单打印出来，供调车作业人员使用。

7）驼峰信号楼：

驼峰作业的监控、指挥、调度场所。

安装有驼峰作业需要的各种软件，能实现轨道道岔与调车作业单的协调对应，能够按照调车作业单的钩序自动调节道岔，完全实现自动化驼峰作业。

8）站调综合楼：

平面调车的调车区长

5、调车机车概况

5.1DF-5B内燃机车调车机

5.2DF12

5.3S400型

5.4GKD3B型调车内燃机车

5.5DF7C

5.6DF4

6、调车作业单

调车作业单是由调车作业单编制中心通过电脑编制好后传送给驼峰作业组、平面调车作业组等人员，用于指导其调车工作的重要文件。

图2调车作业单传输系统

二、无线模拟平面调车系统

图3平面无线传输系统

1、系统概述

平面调车设备适用于铁路平面调车作业，所提供调车无线灯显设备为HY-406G平面无线调车系统，该系统构成了调车作业人员与机车司机及调车区长之间的联络通道，使语音及调车作业指令可以在此通道内准确传递。

该系统即能传输语音信号（通话），也能传输调车作业指令（数据），是一个数话并传的同频单工分组网。

2、技术方案描述

2.1系统组成

HY-406G平面无线调车系统适用于铁路平面调车作业，系统符合中华人民共和国铁道行业标准TB/T2834—2002《铁路平面无线调车设备技术条件》。

平面调车系统用户为司机、调度区长、调车员、制动员。

整个系统由三大部分组成：

机车设备、固定设备、移动设备。

三大部分的组成如下：

机车设备：

以机车台为核心，完成调车作业指令的识别、显示，外围设备有司机送话器、调车作业指令显示灯盒、外接扬声器，并可增加录音单元以记录调车作业中的通话情况。

固定设备：

以调车区长台为核心，解决调车区长与调车组之间的联络问题。

外围设备有手持送话器，并可增加录音单元以记录调车作业中的通话情况。

移动设备：

包括调车员手持台、制动员手持台。

主要是由调车人员向机车发送调车作业指令，以指挥机车行动。

并可与机车司机以及调车组人员之间进行通话。

2.2组网方式

区长台、机车电台、便携台之间的通信均采用无线方式。

机车台、调车员手持台可以呼叫区长台，调车员手持台发送FFSK信令传送调车指令，机车台解码正确后进行灯显和话音回示。

2.3系统特点

2.3.1计算机技术的应用

本系统各部分均采用以单片微处理器为核心的技术，采用ATMEL公司的MEGA系列芯片，该系列芯片具有指令多、功能强、速度快、可靠性高的优点，非常适用于工业控制场合。

本系统机车设备的另一核心是语音合成芯片，将调车作业的调车作业指令提示语音进行数字化处理，并存储在芯片存储器内，供调车作业时使用。

由于采用了单片微处理器及专用语音合成芯片来构成系统，使无线平面调车系统具有智能化特点，系统具有非常大的灵活性和高可靠性。

2.3.2安全控制系统

众所周知，铁路运输安全是第一位的，因此，本系统把提高设备的安全性放在首位，保证在任何情况下都不发生信号升级（点绿灯）。

为此，主要采取以下措施：

⑴行进指令安全防护

行进指令（点绿灯）是调车机车的前进命令，是关系到行车安全的的指令。

因此，当调车员发出该指令后，调车员手持台会间断地发出测机信号（每隔5秒发一次）。

一旦调车员手持台故障或其他原因造成指令发送不出去时，机车台可检测出故障，并发出“注意注意”的语音提示，调车作业指令显示红灯停车。

⑵绿灯采用交流点灯

为了防止电路的硬件故障造成信号升级，绿灯点灯电路采用交流点灯方式。

这样绿灯信号不仅由软件产生交流电驱动，而且输出还直接取自微处理器管脚，可避免由于点灯驱动口损坏，形成固定电平误点绿灯，以及软件问题造成的误点绿灯现象。

⑶制动员的连锁制动

由于系统对每个调车组人员赋予不同的人员编码，使得当多个制动员同时发制动指令后（红2灯亮），只有当这些制动员依次都发出解锁指令后，才能解除制动状态（红2灯灭）。

当某一制动员发出制动指令后，只有该制动员发解锁指令才能解锁，而其他制动员是不能解锁该制动员发出的制动指令的。

制动员发制动及解锁指令，均伴有语音回示提示，司机和调车组人员都能听到“紧急停车X号X号”或“X号解锁”，以利于多个制动员同时发出指令时，不发生误会，保证作业安全。

2.3.3语音合成技术的应用

为了加强调车司机的指令接受信息量，并使调车组人员得到指令回示，以保证发送指令的可靠性，本系统采用语音合成技术将调车组人员发出的指令用标准语音通知司机，并把此信息回示给调车组的每个成员。

2.3.4数据记录系统

本系统在机车台内设有一个对调车作业数据采集和记录的系统，可以记录调车指令性质、发生时间。

通过对这些数据的分析，可了解调车作业过程和分析调车作业事故的原因。

所记录的时间为实时时间。

此数据记录系统具有断电保护功能，保证数据掉电也不丢失。

断电后再开机，时间也不用重置。

并且，可应客户需求增加录音功能，进行语音数据的记录与播放。

2.3.5系统的灵活性

系统的灵活性体现在本系统的适应能力强，由于不同的路局，甚至不同的车站的站系对调车指令有不同的解释。

为了方便调车人员的使用，本系统可以通过修改软件来满足不同的要求。

3、712厂设备各项信息

3.1简易型HY-406GD型站场调车无线通信系统固定台

固定台是固定设备的核心设备，主要用于解决调车区长与调车组之间的联络问题。

外围设备有手持送话器，增加录音单元后既可变为录音装置。

固定台供区长监听、指挥所属调车组作业之用，区长可以与调车组之间进行通话。

实物图如图2所示。

图4固定台设备

3.1.1设计标准及认证

本产品完全满足下列标准、技术文件，并通过了相关部门的认证

●《铁路站场无线通信设备主要技术条件》（TB/T2106-1989）

●《铁路平面无线调车设备供货技术条件》（TB/T2834-2002）

●《铁路调车作业标准》（GB/T7178.1～7178.9—2006）

3.1.2功能

●供调车作业时调车区长使用。

●对调车组的作业进行监听。

●具有通话功能，并具有录音功能。

●采用交流220V供电和直流12V供电。

●可选择扫描模式执行多频点扫描。

3.1.3特点

●简洁实用的外观，方便使用人员操作。

●增加录音单元后即可成为录音装置。

3.1.4环境要求

●工作环境温度：

-10℃～+55℃

●相对湿度：

90％～96％（＋40℃）

●大气压力：

86Kpa～103Kpa

●电源要求：

AC220×（1±20％）V　50Hz或DC12×（1

％）V

●振动：

10～30Hz，幅度0.38mm

30～55Hz，幅度0.19mm

●振动方向：

正常工作方向

●冲击：

6g

3.2HY-406GC型站场调车无线通信系统机车电台

机车电台（见图5）是机车设备的核心设备，主要用于接收调车组人员发来的各种调车作业操作指令，经过内部微处理器判断，及时给出色灯显示、语音提示，同时进行语音回示。

司机眼见灯显，耳听语音，而语音回示使调车组人员能清楚机车的灯显状态，确知指令被可靠接收。

机车电台还允许司机与调车组人员进行通话联系。

其外围设备有司机送话器、调车作业指令显示灯盒、外接扬声器，可应客户需求增加录音功能，成为监控型机车电台。

图5平面调车机车台设备图

3.2.1设计标准及认证

本产品完全满足下列标准、技术文件，并通过了相关部门的认证。

●《铁路站场无线通信设备主要技术条件》TB/T2106-1989）

●《铁路平面无线调车设备供货技术条件》（TB/T2834-2002）

●《铁路调车作业标准》（GB/T7178.1～7178.9—2006）

3.2.2功能

Ø接收调车信令，点亮相应指示灯,同时发语音提示，并将回示话音发送给发出调车信令的调车人员

Ø具有通话功能。

Ø具有自检功能

Ø具有呼叫调车区长功能

Ø主机具备信息存储和导出功能,设置时间。

Ø具有外接监控接口。

Ø机车台具有对音量和频点进行调整的功能

3.2.3特点

Ø主机箱体采用板金结构，机箱牢固，便于装配和维修，满足机车的使用环境要求。

Ø防震、防尘的结构设计，机箱选用优质板材，底层做防腐处理，表面采用耐腐蚀喷涂油漆，可适应高温、多雨、气候潮湿的恶劣环境。

Ø结构紧凑、体积小，各功能单元模块化设计，互换性好，便于生产、维护。

Ø机车台附带正负司机2个灯盒、外接扬声器和送话器。

送话器为铸铝结构送话器，操作简便，坚固耐用并设有呼站按键，机车台面板设有电源开关和色灯显示。

Ø整机的频点非常直观的显示在前面板的数码管上，用户可以根据需要按“频组”键即可方便的更改。

Ø行进指令安全防护，以保证行车的安全性。

Ø为了防止电路的硬件故障造成信号升级，绿灯点灯电路采用交流点灯方式，避免软件问题造成的误点绿灯现象。

Ø实现模块化管理，可根据客户需求增加录音模块，变成监控型机车台。

主要对外接口如图4：

图4对外接口图

3.2.5结构尺寸

3.2.5.1外形尺寸

主机采用一体化机箱式外形结构，机箱的外形尺寸：

230mm×220mm×80mm（宽×高×深）；灯盒整体外形尺寸：

220mm×66mm×50mm（宽×高×深）。

主机及灯盒外形尺寸如图5所示。

图7主机及灯盒外形示意图（单位：

mm）

3.2.5.2重量

主机质量约3kg，灯盒重量约0.8Kg

3.3HY-406GS型站场调车无线通信系统手持电台

手持电台为我厂平面调车系统中的移动设备，该设备功能、结构及性能指标情况如下。

3.3.1功能

Ø通过识别按键的方式，实现调车作业指令发送的功能

Ø具有和机车台、固定台通话的功能

Ø具有实现行车绿灯下测机信令的发送功能

3.3.2结构尺寸

3.3.2.1外形尺寸

信道机采用MOTOROLA公司手持电台GP3688，外形尺寸：

146×63×43（mm）（厂×宽×高）。

整机外形尺寸如图6所示。

图8整机外形示意图

3.3.2.2重量

大约为0.437kg。

3.3.3工作环境

符合《铁路平面无线调车设备技术条件》（TB/T2834-2002）中的有关要求。

●工作环境温度：

-25℃～+55℃

●相对湿度：

90％～96％（＋40℃）

●大气压力：

86Kpa～103Kpa

●振动：

10～30Hz，幅度0.75mm

30～55Hz，幅度0.25mm

●振动方向：

三个方向

●冲击：

6g

3.4中间站型机车控制器

WDCY-4062型中间站型机车控制器（见图1）为便携设备，供调车作业时机车司机使用。

电台由控制单元、单工收/发单元、显示单元三部分组成。

电台采用灯显一体结构，采用电池供电，并配有可挎可背式皮包，易于携带。

由于各部分形成单元化，因此维修十分方便。

图9中间站机控器设备示意图

3.4.1设计标准及认证

本产品完全满足下列标准、技术文件，并通过了相关部门的认证

●《铁路站场无线通信设备主要技术条件》

（TB/T2106-89）

●《铁路平面无线调车设备供货技术条件》

（TB/T2834-2002）

●《铁路调车作业标准》

（GB/T7178.1～7178.9—1996）

3.4.2功能

Ø接收调车信令，点亮相应指示灯,同时发语音提示，并发出回示话音

Ø具有通话功能。

Ø供调车作业时机车司机使用

Ø按PTT开机，可以通报当前时间

Ø具有外接监控装置接口

Ø具有EEPROM存储器，可自动记录调车作业情况。

3.4.3特点

Ø集成化程度高，结构坚固，满足机车的使用环境要求。

Ø体积小，便于携带

Ø底座有强力磁石，便于固定在机车的某个部位上。

Ø共16个频道，可以根据用户的要求写入合适的频道。

Ø结构牢固可靠，维修拆卸方便，同型号设备的相同部分有互换性，一般电气性能测量不必打开机壳。

Ø外形美观，布置合理，内部连接可靠，优先选用标准元器件。

3.4.4结构尺寸

体积小巧便于携带，机箱的外形尺寸：

主机（带电池）168mm×62mm×133mm。

整机外形示意图如图2所示

图10中间站外形示意图（单位：

mm）

3.4.5重量

主机（带电池）约2.6kg

3.4.6环境要求

●工作环境温度：

-25℃～+55℃

●相对湿度：

40%～95%（＋40℃）

●大气压力：

86kPa～106kPa

●电源要求：

电池供电DC8.9V-11.5V，标准工作电压为9.6V。

（调试、联试均使用直流稳压电源进行供电）

●振动：

10～30Hz，幅度0.75mm

30～55Hz，幅度0.25mm

●振动方向：

三个方向

●冲击：

6g

四、现生产厂家

1、北京中铁列尾电子设备有限公司

1.1、产品特点

1）产品齐全，可选择性大，外围配套设备齐全

2）市场占有率高

3）加工工艺一般

4）价格高

5）产品更新慢

1.2、各产品介绍

1）ZTD-6A/B型机控器

2）ZTD-6C型机控器

3）ZTD-6M型机控器

4）单路区长台

5）四路扫描区长台

6）GP3688手持台

7）TK378G手持台

1.3外围附属设备

1）ZTD6-LY数控录音机

2）ZTD6-FY放音机

3）调车专用转储器（单路）

4）调车专用转储器（六路）

5）电池余量检测仪

6）机控器运记编码测试仪

2、长沙凌峰科技开发有限公司

WDJ－6型铁路平面无线调车系统

3、南京路久行车安全设备有限公司

已经推出全数字平面调车系统

4、泉州市铁通电子设备有限公司

调车计划信号无线传输系统于2005年3月通过铁道部鉴定，于2007年通过铁道部安全认证。

该系统适用于铁路站场调车作业，方便调车组人员与机车司机、调车区长之间的联络通信，准确传递语音、调车信令和调车计划。

系统主要由调车区长台、机车控制器、调车便携台组成

区长控制器通过串口和车站SMIS系统、TMIS系统或单独PC机连接，完成调车计划无线传输功能。

区长控制器可以设置10个信道，扫描接收10个调车组的通信。

五、平面调车发展趋势

1、平调数字化

随着我国国民经济的飞速发展,铁路运输量逐年加大,对目前的无线平面调车系统提出更高的要求。

主要有以下几个方面问题：