1.前言

　　1.1概述

　　淮北礦業(yè)集團(tuán)小湖集站STP-KA型無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)通運(yùn)行近4年，但機(jī)車(chē)在II、III兩場(chǎng)作業(yè)時(shí)的車(chē)地通信始終不是很穩(wěn)定,嚴(yán)重影響到其正常作業(yè)，因此考慮對(duì)STP系統(tǒng)的車(chē)地通信進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)車(chē)地穩(wěn)定通信，確保STP系統(tǒng)正常運(yùn)行。

　　1.2名詞解釋

　　STP：

　　ShuntingTrainprotection。無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)；

　　STP-KA：

　　由卡斯柯信號(hào)有限公司研發(fā)、生產(chǎn)的具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)。

　　無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)：

　　指在電氣集中或計(jì)算機(jī)聯(lián)鎖車(chē)站采用無(wú)線通信方式將車(chē)站的調(diào)車(chē)聯(lián)鎖信號(hào)傳送到調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)并顯示；

　　無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控：

　　指通過(guò)對(duì)無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和車(chē)站基本信息的加工處理，利用調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)既有的列車(chē)運(yùn)行監(jiān)控記錄裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)車(chē)作業(yè)安全防護(hù)的監(jiān)控；

　　無(wú)線中繼：

　　指在通信距離較遠(yuǎn)的情況下，實(shí)現(xiàn)車(chē)載設(shè)備與地面設(shè)備之間的無(wú)線信號(hào)接收和轉(zhuǎn)發(fā)的設(shè)備；

　　場(chǎng)連：

　　全稱(chēng)為場(chǎng)間連接，指機(jī)車(chē)在一個(gè)場(chǎng)與向另一個(gè)場(chǎng)行進(jìn)，機(jī)車(chē)壓過(guò)場(chǎng)連區(qū)段（STP系統(tǒng)里可設(shè)置）時(shí)，車(chē)載設(shè)備的頻點(diǎn)自動(dòng)切換到即將行進(jìn)的場(chǎng)的工作頻點(diǎn)，并且其控制機(jī)柜也發(fā)生切換，從而實(shí)現(xiàn)STP系統(tǒng)對(duì)機(jī)車(chē)換場(chǎng)作業(yè)時(shí)的連續(xù)監(jiān)控。

　　場(chǎng)連區(qū)段：

　　指系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的具有場(chǎng)連屬性的軌道區(qū)段，機(jī)車(chē)壓入該區(qū)段時(shí)，會(huì)立刻切換到另一套機(jī)柜控制。

　　切頻區(qū)段：

　　指系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置的具有切頻屬性的軌道區(qū)段，機(jī)車(chē)壓入該區(qū)段時(shí)，其工作頻點(diǎn)切換到另一個(gè)工作頻點(diǎn)。

　　地面主機(jī)：

　　指系統(tǒng)中完成對(duì)車(chē)站聯(lián)鎖信息的采集、加工、處理，并向調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)傳送無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和有關(guān)信息的地面設(shè)備；

　　2.技術(shù)方案設(shè)計(jì)

　　小湖集站STP-KA型無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)無(wú)線通信改進(jìn)方案設(shè)計(jì)如下：

　　由于該方案采用無(wú)線中繼方案，將之前的機(jī)車(chē)直接與地面機(jī)柜之間的數(shù)據(jù)通信變?yōu)闄C(jī)車(chē)通過(guò)無(wú)線中繼設(shè)備與地面主機(jī)柜之間間接通信，有效縮短車(chē)地之間的通信距離，因此其通信的穩(wěn)定性也將得到加強(qiáng)。

　　該方案包括以下幾個(gè)部分：

　　1）既有天線改造；

　　2）無(wú)線中繼設(shè)備安裝；

　　3）通信頻點(diǎn)變更；

　　4）軟件和數(shù)據(jù)更新；

　　具體的方案設(shè)計(jì)見(jiàn)下圖

　　小胡集站STP-KA無(wú)線調(diào)車(chē)機(jī)車(chē)信號(hào)和監(jiān)控系統(tǒng)車(chē)、地通信改進(jìn)設(shè)計(jì)圖

　　3.方案詳述

　　3.1既有天線改造

　　I場(chǎng)信號(hào)樓頂已經(jīng)安裝有兩套定向天線（分別連接至機(jī)械室內(nèi)的兩套地面機(jī)柜），但由于目前機(jī)車(chē)在I場(chǎng)仍會(huì)偶爾出現(xiàn)無(wú)線通信中斷的情況，考慮信號(hào)樓頂對(duì)于無(wú)線電臺(tái)信號(hào)的阻擋，將其位置挪到信號(hào)樓頂靠近I場(chǎng)股道的位置，減小對(duì)信號(hào)強(qiáng)度的影響。該部分需更換兩天線饋線，以保證天線的成功挪動(dòng)。

　　3.2安裝無(wú)線中繼設(shè)備

　　小湖集站出現(xiàn)車(chē)地?zé)o線通信終端的絕大多數(shù)情況都是在II、III兩場(chǎng)，結(jié)合站場(chǎng)結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)II、III兩場(chǎng)與I場(chǎng)信號(hào)樓之間的間隔距離達(dá)到了近3Km的無(wú)線通信基線距離。為保證機(jī)車(chē)在II、III兩場(chǎng)也能實(shí)現(xiàn)與地面設(shè)備之間正常的無(wú)線通信，項(xiàng)目組決定在II、III兩場(chǎng)各安裝一套無(wú)線中繼設(shè)備。

　　單套無(wú)線中繼設(shè)備的結(jié)構(gòu)組成如下

　　1）無(wú)線中繼機(jī)箱一套；

　　2）定向天線一根；

　　3）全向天線一根；

　　4）天線饋線2根；

　　5）天線支架2套；

　　定向天線與全向天線之間距離應(yīng)大于5M，以保證2天線之間不會(huì)形成旁瓣干擾。

　　全向天線和定向天線的發(fā)射功率都不超過(guò)5W。

　　以III場(chǎng)為例，其功能是通過(guò)定向天線接與無(wú)線基站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，再通過(guò)全向天線與機(jī)車(chē)車(chē)載設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)車(chē)與較遠(yuǎn)處的地面主機(jī)之間的數(shù)據(jù)通信。全向天線的覆蓋范圍是2Km，因此能實(shí)現(xiàn)車(chē)地之間的正常通信。

　　II場(chǎng)無(wú)線中繼設(shè)備安裝于位于站場(chǎng)中間的機(jī)務(wù)段建筑物樓頂，建筑物的高度不小于7M，該建筑物距離I場(chǎng)信號(hào)樓的直線距離約為1.5Km,滿足STP無(wú)線通信技術(shù)條件。III場(chǎng)無(wú)線中繼設(shè)備安裝于位于站場(chǎng)中間的建筑物樓頂，建筑物的高度不小于7M，該建筑物距離I場(chǎng)信號(hào)樓的直線距離約為1.4Km,滿足STP無(wú)線通信技術(shù)條件。

　　3.3頻點(diǎn)變化

　　同時(shí)結(jié)合一段時(shí)間的小湖集站調(diào)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，項(xiàng)目組懷疑之前選用的頻點(diǎn)遭到了一定程度的干擾；為確保正常通信，本次改造也將通過(guò)一段時(shí)間的調(diào)研來(lái)選擇4個(gè)干擾度度低的頻點(diǎn)，且兩兩之間間隔大于2M，以避免相互之間的干擾。

　　3.4軟件和數(shù)據(jù)更新

　　由于本次對(duì)淮北礦業(yè)集團(tuán)小湖集站的改造增加了無(wú)線中繼設(shè)備和場(chǎng)連功能，因此該站STP系統(tǒng)的軟件需要增加這部分內(nèi)容，同時(shí)數(shù)據(jù)也要進(jìn)行相應(yīng)的更新，以保證軟件和數(shù)據(jù)的匹配性。

　　為保持前邱寨站和小湖集站STP系統(tǒng)的通用性，前邱寨車(chē)站STP（ZDK）無(wú)線調(diào)車(chē)監(jiān)控系統(tǒng)的軟件和數(shù)據(jù)也要同時(shí)更新。

　　3.5車(chē)地通信詳述

　　監(jiān)控機(jī)車(chē)位于I場(chǎng)和IV場(chǎng)時(shí)，其車(chē)地之間的無(wú)線通信頻點(diǎn)為一場(chǎng)信號(hào)樓1柜的頻點(diǎn)（假定為頻點(diǎn)1），地面主機(jī)柜1通過(guò)頻點(diǎn)1對(duì)機(jī)車(chē)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　監(jiān)控機(jī)車(chē)由I場(chǎng)或IV場(chǎng)轉(zhuǎn)向III場(chǎng)，當(dāng)機(jī)車(chē)壓入I場(chǎng)或IV與III場(chǎng)之間的切頻區(qū)段（系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置），STP系統(tǒng)的車(chē)地?zé)o線通信頻點(diǎn)會(huì)自動(dòng)切換到III場(chǎng)工作頻點(diǎn)（假定為頻點(diǎn)2）。

　　監(jiān)控機(jī)車(chē)位于III場(chǎng)時(shí)，其車(chē)地之間的無(wú)線通信頻點(diǎn)為III場(chǎng)無(wú)線中繼設(shè)備全向天線的頻點(diǎn)2。地面主機(jī)柜1通過(guò)頻點(diǎn)1與III場(chǎng)無(wú)線中繼設(shè)備通信，再由無(wú)線中繼設(shè)備與車(chē)載設(shè)備頻點(diǎn)2通信；從而實(shí)現(xiàn)地面主機(jī)柜1通過(guò)III場(chǎng)中繼設(shè)備對(duì)III場(chǎng)機(jī)車(chē)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

　　監(jiān)控機(jī)車(chē)由I場(chǎng)或IV場(chǎng)轉(zhuǎn)向II場(chǎng)，當(dāng)機(jī)車(chē)壓入I場(chǎng)或IV與III場(chǎng)之間的場(chǎng)連區(qū)段（系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置），機(jī)車(chē)的控制機(jī)柜自動(dòng)切換到機(jī)柜2，且其車(chē)地?zé)o線通信頻點(diǎn)會(huì)自動(dòng)切換到II場(chǎng)工作頻點(diǎn)（假定為頻點(diǎn)4）。

　　監(jiān)控機(jī)車(chē)位于II場(chǎng)時(shí)，其車(chē)地之間的無(wú)線通信頻點(diǎn)為II場(chǎng)無(wú)線中繼設(shè)備全向天線的頻點(diǎn)4。地面主機(jī)柜2通過(guò)頻點(diǎn)3與II場(chǎng)無(wú)線中繼設(shè)備通信，再由無(wú)線中繼設(shè)備與車(chē)載設(shè)備頻點(diǎn)4通信；從而實(shí)現(xiàn)地面主機(jī)柜2通過(guò)III場(chǎng)中繼設(shè)備對(duì)III場(chǎng)機(jī)車(chē)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。

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