铁路机车无线调车系统中的干扰问题分析

铁路机车无线调车系统中的干扰问题分析

宋清华 徐浩霖 王彬 刘晓东

中车青岛四方机车车辆股份有限公司  山东青岛   266000

摘要：近年来，社会进步迅速，我国的铁路工程建设的发展也有了创新。调车作业是铁路运输生产重要的组成部分，其安全管理也是影响铁路运输安全的重要环节。调车作业需要车站室内外跨部门的多工种人员间密切协调配合，具有流程复杂、点多面广、易受天气条件影响等特点，其主要安全风险来源于人员、机车、车辆等移动因素之间的运行协调不畅。在机车运行控制方面，近年来在全路陆续装备的无线调车机车信号和监控系统(STP)已经实现了防止闯蓝灯、挤道岔、冲撞土挡、越出站界、超速运行等功能，在其他方面目前未形成有效的控制措施。为有序控制调车作业中移动因素的交互与运行，形成与指挥环节的高效沟通，通过对STP系统扩充，建立车站调车作业综合监控系统，以实现信息实时共享、运行预警与控制，防止调车安全事故发生。

关键词：铁路机车；无线调车系统；干扰问题分析

引言

铁路机车无线调车系统通过电磁波传送信息，调车系统发射的无线电波在空中传播的过程中，会受到空间中存在的各种电磁能量的干扰，无线调车系统对信息传送的准确性和实时性要求都非常高，严重的干扰将会造成恶劣的后果

1总体方案设计

铁路车站调车作业综合监控系统对移动因素的有序交互与运行控制，并与指挥环节进行高效沟通。实现这一目标的基本条件是对移动对象的精确定位，并通过高实时性的无线通信网络进行信息交互，通过信息交互计算各移动对象的防护控制模式，将系统中的各对象动态信息在指挥环节进行集中显示。系统总体方案设计主要包括以下4个方面。（1）移动对象精确定位。站场内的移动对象包括机车、车辆、人员等，从安全防护需求分析，不仅需要精确定位，而且还需要保障定位的实时性。目前符合这一要求且应用较为成熟的是卫星定位技术。其中，北斗卫星导航系统是我国着眼于国家安全和经济社会发展需要，自主建设、独立运行的卫星导航系统，在安全、自主、兼容等方面的特点适合应用于铁路。随着北斗卫星导航系统日趋完备，使用北斗卫星导航系统为核心，同时兼容GPS，GLONASS等全球导航卫星系统，并采用RTK载波相位差分技术以实现更高精度定位。（2）站内实时无线通信。要达到站场内的人员、设备高效互联的目的，需要建立高带宽、高实时性的无线通信网络，此外，还应考虑网络安全性及网络稳定性的要求。基于以上因素，选用铁路宽铁路车站调车作业综合监控系统设计研究 谢博才 等带移动通信系统(LTE-R)，并预留将来的5G-R接口。依托无线通信网络，实现实时数据通信、语音通信、图像及视频低时延传输等，为数据综合处理及智能分析提供基础保障。（3）安全预警及防护。对站内调车作业涉及的人员、机车、车辆等移动对象的位置及状态信息进行综合处理，智能识别相机、激光雷达、毫米波雷达的探测数据，计算移动对象之间、移动对象与防护关键点(包括信号机、道岔、尽头线土挡、站界等)之间的相互运动关系，对达到相应条件的移动对象进行预警和防护。（4）信息综合展示及分析。以图形化的方式将站内人员、机车、车辆等移动对象的位置及状态显示在站场平面图中，结合站内信号设备状态进行一体化展示，调车指挥人员可通过显示界面对站内调车相关要素一目了然，充分发挥数据的生产力，提高调车指挥及作业效率。对调车全程数据进行记录，为分析及改进调车作业管理提供依据。

2无线调车系统各类型干扰的分析

无线调车系统中的各电台经常处于移动过程中，距离车载台较近或功率较大的其他电台相对于远端本组手持台发送的信号来说都可能形成干扰。如果只考虑系统内各电台之间的干扰，我们按照系统日常工作中可能出现的以下极端情况进行分析:两机车车载台达到最近距离4m，本组车载台与区长台达到最近距离11m，本组手持台距本组车载台距离1000m。无线调车系统正常运行的关键是机车车载台能够正常接收和解码本调车组调车员手持台发送的调车信令，因此重点对本组机车车载台收信机接收本组调车员手持台发射的信号时可能受到的干扰进行分析，来自系统外的干扰可以根据其类型、频率、干扰源距离参照系统内干扰分析方法进行分析。

2.1同频干扰

由其他信号源发送的与有用信号的频率相同并且以同样的方法进入收信机中频通带的干扰都称为同频干扰。同频干扰和有用信号一起被放大、检波，收信机输出信噪比减小，当干扰信号足够大时，还可能造成收信机的阻塞干扰。能造成同频道干扰的频率范围为f0±BI/2，f0为载波频率，BI为收信机的中频带宽。无线调车系统的同频干扰来自于本系统内的区长台和调车员手持台同时发射、无线电管理部门指配频率时同频道复用电台与本系统复用保护距离不够以及非法电台同频发射等。为了减小同频干扰的影响和保证接收信号质量，射频保护比(收信机输入端有用信号电平与同频道干扰电平之比)必须大于规定值，无线调车系统常用调制方式为调频，发射标识为16K0F3E，保证中等(3级)话音质量的射频保护比规定为8dB，如果本系统的区长台和调车员手持台同时同频发射，有用信号与干扰信号功率之比为－90dBm–7．5dBm=－97．5dBm，显然会干扰调车员手持台发送给车载台的调车信令。

2.2邻道干扰

邻道干扰是在收信机射频通带内或附近的信号，经变频后落入中频通带内所造成的干扰。邻道干扰会造成收信机信噪比下降，灵敏度降低，强干扰信号会造成收信机出现阻塞干扰。电台设备技术指标不符合国家标准，如发信机频率稳定度差或调制度过大、收信机中频滤波器选择性不良都容易形成邻道干扰。调频信号含有无穷多对边频分量，它们落入邻道接收机的通带内就会造成干扰。无线调车系统的频道间隔为25kHz，对于发射标识为16K0F3E的符合频率容限要求的收发信机，用最高调制频率3kHz调制，计算可得落入邻道的最低边频次数为5，且第5次边频分量最大，相对于载波功率约为－50dB。

3调车模式

段内走行模式或者通常模式下，在DMI上选择“调车”键，进入调车模式，DMI的模式栏显示“调车”。在调车模式下，车载系统以无线的方式与地面系统通信进行信息交互。车载系统会根据列车所在轨道区段的位置注册到地面设备中，注册成功后根据接收到的调车灯显信息、地面设备的联锁信息、地面主机的进路信息以及位置跟踪信息，判断前方目标点类型、计算距离目标点的距离及限速等。在车载DMI上显示详细的站场图信息、前方信号名称、前方信号距离、位移、当前限速等。当司机选择退出调车模式、进入列车模式后，车载系统从地面设备注销，不再接收地面设备的无线消息。

结语

随着铁路事业的不断进步与快速发展，铁路运营安全技术也在不断提高，调车作业作为铁路运输中重要组成部分，其作业安全直接关系到企业的运营安全，特别是近年来，铁路事故中由于调车安全问题导致的事故占较大的比例，使得升级调车作业安全监控技术装备成为车站的紧迫需求。调车作业综合监控系统在增强STP机车作业监控功能的基础上，补齐了对站内作业人员的车列接近预警、停留车辆位置监控、连挂作业防护、作业要素一体化管理等功能，可为车站调车作业安全管控提供重要的技防支撑，并提供作业过程分析统计平台，提升车站调车作业的安全性和信息化水平。

参考文献

［1］中国铁路总公司.关于印发《无线调车机车信号和监控系统暂行技术规范》的通知：铁总运〔2014〕182号［A］.北京，2014.

［2］杨志刚.LKJ列控技术与应用［M］.北京：中国铁道出版社，2012.

［3］杨志刚，张子健.新一代LKJ系统研究与应用［J］.中国铁路，2017（9）：42-46.

［4］国家铁路局.无线调车机车信号和监控系统技术条件：TB/T3505—2018［S］.北京：中国铁道出版社，2018.

［5］中华人民共和国铁道部.铁路平面无线调车设备技术条件：TB/T2834—2002［S］.北京：中国铁道出版社，2002.

［6］中国铁路总公司.关于印发《无线调车机车信号和监控系统与铁路列车调度指挥系统接口暂行规范》的通知：铁总运〔2014〕321号［A］.北京，2014.