北京交通大学

一、项目简介 项目名称：大秦线采用GSM-R实现机车间步操作控制系统的研究 技术领域：铁路通信信号 主要内容、特点及应用情况： 我国目前正处于经济高速发展时期,各个行业对能源都提出了巨大的需求。同时,我国能源资源的特点决定了在今后较长的时期里,煤炭仍然是支撑经济发展的主要能源。铁路是煤炭运输的最主要方式,铁路煤炭运量占全国煤炭运输量的70%以上。作为我国铁路煤炭运输的主要通道,大秦铁路全长653公里,最初设计的年运量l亿吨的能力已经饱和。为此,铁道部对大秦线进行扩能改造,目标是将年运量最终提高到4亿吨。根据大秦线的运输组织,目前开行列车的密度已经接近饱和。因此,要想再成倍提高运量,就必须提高单列车载重,同时也降低列车的开行密度,为沿线的养护和维修工作留出时间,确保整个线路能够长时间安全运行。开行重载组合列车是目前国际重载运输的发展方向。重载组合列车是由若干单元机车牵引的常规编组列车直接挂接组合成一列。由于是直接挂接组合,机车平均分布在车辆中,所以要利用无线通信链路来传递控制指令,实现各个机车之间的同步牵引和制动,对动力分配和空气制动实行最佳控制,极大改善重载列车的牵引和制动性能。基于无线通信的机车同步操作控制系统是保障重载列车安全运行的必要手段。 2002年底铁道部正式确定将GSM-R作为我国铁路移动通信的发展方向。采用GSM-R实现机车同步操作控制系统,结合大秦线开行2万吨组合列车的实际需要,在GSM-R平台上,二次开发地面应用节点和车载通信单元,在主控机车和最多达五个从控机车之间实现点对多点的数据会议传送方式,确保主控机车与从控机车之间能够实时可靠的传送列车制动、排风、缓解、管压测试、从控机车状态等数据信息。该系统的成功研制是保障安全开行2万吨重载组合列车的基础,也是最终实现大秦线年运量不断提升的关键技术之一。 本项目历经2年,完成并提交以下内容： 1.机车同步操作控制系统GSM-R数据通信设备技术规范; 2.机车同步操作控制系统与GSM-R网络接口技术规范; 3.机车同步操作控制GSM-R通信系统现场试验报告： 4.编制机车同步操作控制信息传送系统技术条件; 5.结合大秦线工程,提供GSM-R应用节点和车载通信单元试验样机。 本项目的特点为： 1.在GSM-R点对点电路交换数据业务上,通过自主研发的车载通信单元(OCU)和地面应用节点(AN),实现电路数据会议系统; 2.利用上述电路数据会议系统,在国际重载运输领域首次实现了利用GSM-R网络来传输机车同步操作控制系统的控制命令; 3.对每列组合列车内的机车数目和机车之间的间隔距离没有限制,通信方式不受列车编组方式、列车长度、地形条件的限制,操作简单： 4.地面应用节点采用冗余设计,系统可靠性高,并具有本地/远程监测的功能。 5.车载通信单元采用双机热备工作方式,具有工作状态的实时监测和故障自动切换功能,提高了数据通信的可靠性。 大秦线采用本项目的成果,不仅成功地开行了2×1万吨编组和4×5000吨编组重载列车,而且具有很大的发展空间和潜力,使我国迈入铁路重载运输世界先进行列。本课题经济社会效益十分突出,大秦线2万吨列车自2006年3月28日至2007年5月11日,列车共开行4835趟;北同蒲线于2007年4月6日起在韩家岭--北周庄区段试运行2万吨组合列车,截至5月11日,2万吨共运行63趟。这些为2006年实现年运量2.5亿吨的目标做出了重要贡献,也为2007年实现年运量3亿吨和接下来实现4亿吨年运量打下坚实的基础。 二、技术创新点 1.在GSM-R点对点电路交换数据业务上,通过自主研发的车载通信单元(OCU)和地面应用节点(AN),实现电路数据会议系统; 2.利用上述电路数据会议系统,在国际重载运输领域首次实现了利用GSM-R网络来传输机车同步操作控制系统的控制命令; 3.对每列组合列车内的机车数目和机车之间的间隔距离没有限制,通信方式不受列车编组方式、列车长度、地形条件的限制,操作简单; 4.地面应用节点采用冗余设计,系统可靠性高,并具有本地/远程监测的功能。 5.车载通信单元采用双机热备工作方式,具有工作状态的实时监测和故障自动切换功能,提高了数据通信的可靠性。 三、应用情况 为了能够从根本上加速晋、蒙、陕三省的经济发展和煤炭外运,缓解全国煤炭运输的紧张状况,太原铁路局于2006年3月28日采用GSM-R无线通信技术实现了2×1万吨(1+2+1)和4×5000吨(1+1+1+1)重载运输。 作为采用GSM-R无线通信技术的关键设备--机车同步操控系统GSM-R通信设备为2万吨重载组合列车的机车同步操控提供了信息传输平台。 依照列车运行统计,大秦线2万吨列车自2006年3月28日至2007年5月11日,2万吨列车共开行4835趟;北同蒲线于2007年4月6日起在韩家岭--北周庄区段试运行2万吨组合列车,截至5月11日,2万吨共运行63趟。 在整个开行过程中,设备运行稳定,未发现因该类设备故障而导致的列车运行安全责任事故,为大秦线按时完成“十一五”规划要求的4亿吨运输能力提供了有力保证。我国在世界铁路重载运输领域达到先进水平。