中国铁路哈尔滨局集团有限公司哈尔滨电务段哈尔滨车载设备车间 黑龙江哈尔滨 150001
摘要：为了更好的帮助列车正常、安全的运行，准确无误的帮助列车探明周围路况，需要机车信号系统帮助列车工作人员了解这些信息，从而更好地帮助列车工作人员作出判断。因此，为了更好地帮助机车运行，促进我国机车交通的不断进步和发展，我国有必要在铁路行车的过程中运用机车信号系统。
关键词：铁路行车；机车信号车载系统；运用
一、机车信号车载系统组成
1、系统运行原理
以JT-C型机车信号车载系统为例，其主要包括机车信号主机、机车信号双路接收线圈以及机车双面八显示信号机三部分。应用时将接收线圈安装在机车转向架前端位置，利用与钢轨的电磁耦合来顺利接收钢轨上的信号，并将其传输给机车信号主机。主机接收到信号后进行处理、解调、译码等，得到钢轨信息后将处理后的信息传输给机车双面八显示机向司机显示，并且机车信号信息会同时输出到监控装置，为控车提供数据支持。
2、系统组成部分
（1）主机。JT-C型机车信号车载系统具有JT1型装置接线盒以及主机，同时其内部构造还应用了主板式设计方法。其主机应用构造为6槽机箱，包括连接板、电源板1/2，主机板A/B以及记录器板。应用二取二容错安全构造方式可以减少单机故障发生概率，提高系统运行可靠性与安全性。
（2）主机板。主机板主要用于信号的接收与传输，JT-C型机车信号车载系统设置的两块主机板功能相同。设置方式与JT1通用式装置类似，短路线组L1、L3以及信号选择制式均在主机板上，在对各接收模式进行设置时，需要针对L1、L3组短路线进行短接或焊接处理，确保了系统在出现运行故障后可以自动更换备用机，且用时非常短，同时在维持系统正常运行的同时，便于检修工作的顺利进行。
（3）记录板。对比JT1通用式装置，JT-C型机车信号车载系统增设了记录板装置，可以用于对机车信号的采集和存储，并且可以利用较大容量的U盘对所有工作信息进行记录和存储，便于机车后续工作的顺利进行。通过记录板机车工作人员可以清楚的了解机车信号，为信号分析、复原以及事故查找提供可靠的数据。
（4）电源板。电源板基于JT1通用式装置进行了更新，以接线盒运行原理为基础，将两路新型电源模块应用到电源板1、2中，且每路输入均为110V，输出为双路50V，其中机车信号主机为一路50V输出，另外一路则为动态驱动50V点灯电源输出，能有效避免粘连继电器节点造成的信号输出升级问题。
二、新一代车载系统
1、系统构成
JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统（以下简称“系统设备”）由车载主机、机车信号双路接收线圈和机车信号机组成。机车信号车载系统接收轨道电路信息，通过解译码通道向LKJ设备输出灯位及速度等级等信息，用于运行曲线的生成。该系统设备的接口界面主要为监控装置、车载电源、轨道电路信息。新一代机车信号车载系统充分考虑接口界面，主要从主机、机车信号机、以及系统连接电缆等多个方面进行系统的优化。
2、性能优化
2.1系统电缆
新一代JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统的屏蔽电缆符合TB/T1484.1-2010《机车车辆电缆第1部分：额定电压3KV及以下标准壁厚绝缘电缆》的要求。电缆的屏蔽通过屏蔽层接地实现，针对低频电路，系统电缆屏蔽层采用单端接地的方式。屏蔽层接地时使用屏蔽电缆接头，采用特殊的加工工艺，保证屏蔽层对芯线形成360°的环接，在避免pigtail单级天线的不良影响同时，也优化了接地导通性、降低干扰的影响。
2.2机车信号机
机车信号机安装在司机室前挡风玻璃中间或两侧。在实际应用中，由于一些机车的密封性较差，易造成车顶水顺着线缆流入机车信号机。新一代车载系统加强了密封处理，实现了IP52的防水防尘等级，提升了产品的适用性。
机车信号机内部八LED灯位采用冗余设计，防止单点故障造成完全无显示，提高了可靠性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为了清晰的区分故障界面，LED灯增加门限控制判断，即安全点灯电压输出小于35V时，点灯输出自动截止。
2.3机车信号车载主机
2.3.1与LKJ的接口
机车信号主机与LKJ接口有两种方式，主机板A和B通过并出切换机构输出灯位信息以及速度等级、绝缘信息给监控装置；或者两块冗余的主机板通过串口通信输出信息给监控装置。
a.控制并口输出电压，确保正常电压
并口输出升级，既有机车信号并口输出控制采用双断。
并口输出安全主要依靠动态电源模块。原有的动态电源模块设计复杂且可靠性不足，新一代机车信号由原来的双断+动态电源模式，替换成三重关断电路，同时增加了对三重关断电路的自检。JY、SD2、SD3的控制电路由光耦驱动修改为继电器驱动，增加了驱动能力。
b.优化CAN通信功能，全面兼容新一代LKJ
CAN通信是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。从整体信号系统的发展趋势来看，由于协议通信方案可以适应各种安全性的要求，因此采用协议通信接口代替简单的IO量接口是系统间接口升级的趋势。
新一代机车信号提供4路CAN总线通信接口，能够直接兼容新一代的LKJ，既有机车信号产品需经过多处改造后方可达到类似效果。对于以后不断升级换代或者新制式下的机车车载控制系统，新一代机车信号车载系统在兼容性和扩展性能上明显提升。
2.3.2软件系统升级
新一代机车信号车载系统进一步适应的机车运用范围，针对HXD，HXD3，HXN5等机车带来的干扰，对译码程序进行了改进，增强了抗大不平衡电路干扰的能力。在大功率机车干扰以及不平衡电路干扰环境下的抗干扰能力和译码能力更强，能有效减轻机车信号在特定应用环境下解码的故障率。
2.3.3硬件电路优化
电源端口进行防雷、短路、ESD、EMI和浪涌等防护。增加电压监测电路，确保工作电源的可靠性，动态电源输出采用可靠型继电器。对于信号采集回路增加防护器件，确保采集到的信号更加可靠。主机板以及记录板CPU更换为新一代的处理器，提高处理速度，降低功耗。通过元器件降额设计、冗余设计提高可靠性.
2.3.4信息化管理功能进一步提升
新一代机车信号车载系统实时监测机车信号动态，快速掌握在线机车信号运行状况，图形直观显示和表格数据查询并存，方便现场人员操作；历史事件回放，数据库自动保存10天数据，可随时远程回放历史数据；优化事件查询功能，增加判定条件，自动弹出异常事件，便于现场分析维护。
新一代机车信号车载系统利用远程实时监测的功能，对于轨道电路信息进行全方位的监测。新增补偿电容监测功能，可快速直观定位损坏补偿电容；新增邻线干扰功能，便于查看绝缘节失效或分路不良情况；新增轨道电路监测，协助查看轨道电路发码异常。
2.3.5机箱设计的改进
新一代机车信号机箱从多维度进一步优化了设计。使用符合EMC效果的开孔技术、接触面粉喷处理、缝隙屏蔽处理以及整机电气贯通性能和电气密闭等技术，增加整体导通性，提高密闭效果，实现EMC性能的提升；采用双层错孔技术，实现防水防尘的IP21设计效果；通过对热传导的研究，优化散热性能；通过严谨的设计以及加工，不仅增强其工业性视觉效果而且提高了产品的防护等级，优化了整体的电磁兼容能力。
三、总结
总的来说，新一代JT-CZ2000-jd型机车信号车载系统在继承既有机车信号车载系统成熟设计经验的基础上，对软、硬件进行了优化设计，充分考虑了接口设备的兼容型，从安全性、可靠性、可用性等多方面全面优化系统性能，满足“安全-故障-安全”原则。
参考文献：
[1]高继祥。铁路信号运营基础[M].北京：中国铁道出版社，2007.
[2]邱宽民。JT1-CZ2000-jd型机车信号车载系统[M].北京：中国铁道出版社，2007.
论文作者:何悦
论文发表刊物:《防护工程》2019年9期
论文发表时间:2019/8/12
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