数字平调光纤直放系统的研究与应用

JeannaRoan

【摘 要】 本文根据济北矿区铁路的集控模式特点，包括车站、区间以及道口等主要设备的应用现状，提出了建设WJG数字平调光纤直放系统的总体设计，并详细设计了各个系统的建设目标，充分解决了区间无线信号弱、存在盲区等不安全问题。
【关键词】 数字平调 光纤直放 联锁
1 运用现状和意义
矿区铁路是衔接国家铁路与矿区的中间环节，是铁路运输网的重要组成部分。据有关资料统计，目前国内矿区铁路超过2万公里。作为其中之一的淄矿集团铁路运销处是为淄矿集团济北矿区煤炭外运服务的专用铁路，年运量300余万吨，属工业企业一级铁路，专用线全长平均运距49km。近年来，铁路行车事故频发，给铁路运输生产带来极大的危害，淄矿集团铁路运销处安全行车现状主要表现以下三个方面。
（1）无线对讲系统不适用于现在铁路行车的发展及运用。随着铁路设备系统的不断发展，铁路控制系统的不断改进，淄矿集团铁路运销处根据实际情况，对微机联锁进行了升级改造，采用MCIS—1型和TYJL—II型微机联锁，有效进行衔接，实现了远程集控模式，在无线对讲方面采用光纤直放与中继相结合的工作模式，东庄站至岱庄站之间已经使用了一套TTE—450FR光纤直放设备，但对讲机的有效通讯距离在3—5km左右，还是存在盲区、弱信号现象，因此早期运用的无线对讲系统明显的不适用于现在铁路行车的发展及运用。
（2）加强设备与设备之间的互控管理。2011年“7.23”温甬线追尾事故，在社会上引起了强烈的反响。铁路局不仅加强国铁方面的管理，并要求铁路专用线在设备方面需要进一步加强管理。
（3）提高效率，压缩停时。近年来国铁要求压缩装车时间，提高运输效率，近年来，因设备问题延误发送列车达十车次之多，特别是2008年“1.5”微机联锁事故造成延误发车5小时以上。
2 主要研究内容
2.1 系统总体设计原理
光纤直放站主要由光纤直放站近端机和光纤直放站远端机组成，其中光纤直放站近端机安装于铁运处集配站东庄车站，主要由光盘模块、监控主板、双工器、电源模块组成，光纤直放站远端机安装于装车站唐口车站，主要由射频一体化模块、监控主板、双工器、监控面板、电源模块组成。
下行链路：车站电台（区长台设备）发出的下行射频信号被耦合到光纤直放站近端机，然后送入光盘模块，光盘模块将射频信号进行处理并转换为光信号，然后通过光纤将光信号传输至远端机。远端机接收到光信号后通过一体化模块进行一系列信号处理并放大后经过双工器，然后再通过天馈系统将射频信号重发出去。
上行链路：光纤直放站远端机将天馈系统接收到的车载信号（移动终端设备信号）后经过双工滤波器滤波，再由一体化模块进行信号处理并转换成光信号，再通过光纤传输至近端机。近端机接收到光信号后通过光盘模块进行光电信号转换，然后将信号耦合至车站电台（区长台设备）。
2.2 数字平调光纤直放系统技术特点
WJG数字平调光纤直放系统的两路输入交流电源采用互为主、备的供电控制方式。正常情况下，一路电源主用供电，另一路备用；当主用电源故障时（断电、缺相、过压、欠压），自动转为备用电源供电。本系统由完全相同的两系组成，采用双机热备的工作模式，并经过高速可靠的光纤传输安全通道与远程系统进行连接，最终实现了远距离的安全通信。
2.3 数字平调光纤直放系统的主要创新点
数字平调光纤直放系统拥有强大完善的监控、告警功能，可实现设备故障自动报警和远程维护，智能化程度比较高，并且系统能够通过直放站近端机监控面板检查、查看远端机的运行状态，较大程度地降低了维护难度；设备噪声低、线性好、通话效果理想，具有很高的上下行隔离度，配置灵活，使用方便，可以进行一拖一或者一拖多的组网和混合组网，可以根据不同的现场环境特点设置静噪门限，有效地避免了无用信号的干扰；设备模块采用统一的RS485接口，设备的更换和升级比较方便；系统增益和输出电平能连续可调，能调节上下行链路的增益平衡。
2.4 数字平调光纤直放系统的主要功能
通过项目的建设，成功实现以下功能：
（1）消除覆盖东、岱、唐铁路区间通信中存在的无线信号盲区和阴影区角落或铁路通信效果不理想的地带；
（2）保证各运输口、调度室、行车室以及各个道口无线通话的质量；
（3）具有对漏泄同轴电缆的实时监测功能。
3 经济和社会效益分析
数字平调光纤直放系统的研究与应用，建成了一个安全、互控、信息实时采集和保存的安全管理应用综合系统，具有显著的技术、经济和社会效益。
3.1 技术效益分析
数字平调光纤直放系统以实现安全为基础，高效利用设备，并将其综合集成，以较低的成本达到保障安全、提高运输效率的目的，建设成为国内领先水平的矿区辅助生产系统。技术效应具体分析如下。
（1）实现了信号全覆盖。本项目的建设彻底解决了特殊地段弱信号、盲区、边远地区移动通信问题的老问题，提高了通话质量，有效的避免了因无线信号中断而延误列车发车时间。
（2）实现了通话实时记录、保存。本项目的建设成功保证了行车室、调度室、各站以及各道口的通话质量及实时录音，并能够保存长达3个月，对通话标准、通话时间和通话质量进行了监控。实现了系统数据层、集成应用以及用户交互层的横向集成和纵向集成。
3.2 效益分析
（1）安全及其他效益分析。该系统的成功应用为淄矿集团铁路运销处构建了一套设备优化和安全管理体系，从根本上解决了制约通话质量和设备安全的问题，尤其是实时监控和回放功能，使现场作业人员由人控转为人机双控，规范了现场作业人员的操作标准和语言标准，从而降低了人身或车辆等安全事故发生的机率。
（2）社会效益分析。大多数企业在引进设备、开发新系统时，由于研发厂家、时间、功能不一致，造成各系统各自为政、功能单一、管理困难等现象，通过本项目的实施，对企业采用一定技术将原有系统进行集成和整合提供了思路和方向，从而可以节约更大的投资费用，尤其在设备互控方面为铁路运行安全提供了有力保障，在其他地方铁路中，有很高的适用价值，便于在同行业间推广使用。