铁路列尾装置的数字化改进

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【摘 要】对铁路列尾装置进行数字化改进，在司机控制盒和列尾主机上设置数字编码器和数字解码器，并安装GPS模块，可以避免列尾装置间的相互干扰，使得列车在区间交会和在出发场进行列尾作业时不会相互影响，列尾主机在检测台进行测试和试验时，不会对出发场的列尾作业造成干扰；在区间行车时能及时发现列车运行途中的车辆脱钩现象，进站停车时能避免发生列车不完全进入停车线内的情况发生。

【关键词】列尾装置；数字化； 尾部主机

铁路列车尾部安全防护装置，简称列尾装置，是用于货物列车取消守车后，在尾部无人值守情况下为提高铁路运输的安全性而研制的专用运输安全装置，通过运用计算机编码、无线遥控、语音合成、计算机处理等技术，保证列车运行安全，是重要的铁路行车设备。

列尾装置主要包括司机控制盒和尾部主机两个部分，其主要用于：

1.列车尾部风压查询；

2.列车尾部低风压告警；

3.列车尾部排风制动；

4.列车尾部主机电池电量不足告警；

5.列车尾部标识；

6.黑匣子记录功能。

机车乘务员操作司机控制盒功能键，首尾以无线数据传输方式传递信令（编码信息），其信令通过机车列调电台（或列尾专用机车电台）发送出去，列尾主机接收到司机控制盒发送的信令后，其响应信息再以同样的方式返回司机控制盒，司机通过司机控制盒合成的语音信息来了解列车尾部风压及列尾主机的工作状态等情况。

列尾装置使用完毕后，需要送到列尾检测屏蔽室内用列尾检测仪对其进行检测试验，在下次使用时用确认仪重新进行设置确认，以匹配另一趟列车重新投入使用。

一、现有列尾装置存在的问题

1.语音干扰严重

司机控制盒和列尾主机各配了一台列车电台，司机操作控制盒向列尾主机发出的指令和列尾主机响应控制盒的返回指令都是通过列车电台发送的，司机控制盒将列尾主机的信息合成语音信息让机车乘务员听到。列车在同一个牵引区段使用电台的频率是相同的，在电台覆盖区域内的列车都能收到这些信号，这样司机不仅能听到本列车的列尾信息，也能听到相邻其他列车的列尾信息，而其他列车的列尾信息对本次列车来说就是语音干扰。

语音干扰包括列车在区间交汇时相互间产生的干扰、出发场待发列车进行列尾作业时相互间产生的干扰、列尾装置检查试验时对出发场待发列车产生的干扰。

1.1区间列车交会时产生的干扰

在铁路复线区段，上行列车和下行列车是分开运行的，列车在区间运行时会经常与对向车道的列车相遇，如果这个时候司机使用列尾装置（如查询列车尾部风及列尾主机的工作状态）等，列尾主机返回的信息除本列机车能收到外，对向列车的机车也同样能够收到。这样相互间就会产生干扰，影响机车乘务员对本次列车尾部信息的获取和列车状态的判断。

1.2出发场待发列车相互间产生的干扰

在区段站和编组站的出发场，停有许多完成编组后的待发列车，这些列车在出发前需要进行各种作业，其中包括列尾作业。进行列尾作业时，列尾外勤作业员根据列尾值班员的通知在指定股道列车尾部的规定位置安装好列尾主机，锁紧并加固后，使用确认仪查询列车尾部风压并报告列尾值班员。列车机车的乘务员通过列尾司机控制盒向本列车的列尾装置主机发出指令，查询列尾风管风压，并进行列车尾部排风制动试验，只有在这些作业完成后，列车才能正常发车。在这些作业中，由于列车电台信号可以全部覆盖出发场，列尾主机发出的语音信息除了本列机车能收到外，其他列车的机车也同样能够收到，这样就会相互干扰。

1.3 列尾装置检查试验时产生的干扰。

列车到达终点站后，需要将列尾装置从列车尾部摘下回收，放入列尾检测屏蔽室用列尾检测仪进行检查测试，更换充满电的电池，以备下趟列车使用。列尾主机在列尾检测台进行测试和试验时，需要进行开机自检、确认列尾主机、查询主机风压等测试，同时还要进行排风制动的试验，以确保列尾主机能够正常使用。在进行这些测试和试验时，为了避免其电台发射的信号干扰待发列车，都要求在能够屏蔽电磁波的屏蔽室内进行。为了方便列尾作业，列尾检测屏蔽室一般都设置在出发场的旁边。现有的列尾检测屏蔽室由于设计和材料工艺的问题，一般在使用1～2年后就会发生不同程度的泄漏，有些会完全失效，起不到屏蔽作用。在进行列尾检测作业时，屏蔽室发生泄漏就会有大量的语音信息发送到待发列车的机车上，严重影响列车发车前的列尾主机的测试和尾部排风制动试验，影响列车的正点发车。

2.不能及时有效的确认列车的完整性

在货物列车取消列车尾部的守车后，也就取消了值守的运转车长。列车是否完整到达或通过前方车站，只能靠前方站接车的外勤值班员根据列车尾部是否有列尾主机来进行确认，如果在区间发生列车分离事故，列车只是部分到达或通过前方车站，有部分车辆遗留在区间里，而车站外勤值班员如果这个时候正好疏忽大意，没有认真确认列车是否完整，没有及时发现有车辆停留在区间内，就有可能造成后续列车与区间停留车辆相撞的重大事故。

3.机车乘务员不能及时了解进站停车的列车是否全部进入停车线路的警冲标内

在货物列车取消列车尾部的守车前，进站停车时由运转车长确认列车是否全部进入停车线路的警冲标内。取消守车后则由车站接车的外勤值班员来进行确认，遇到长大货物列车或停车线在弯道时，外勤值班员无法在接车位置直接目视到列车尾部，必须等列车停稳后跑到列车尾部进行确认，如果列车没有完全进入停车线路警冲标内，会严重影响行车安全。这时外勤值班员必须通知司机继续往前移动列车，这样会增加外勤值班员的劳动强度，也使得接车工作效率降低。

二、铁路列尾装置数字化改进的方法

1.针对语音干扰严重的问题，可以采用以下方法：

在司机控制盒和列尾主机上设置数字编码器和数字解码器，列车电台在发送信号前先对信号数据进行加密，接收到信号后只有数字解码器的密码与之匹配时才能对该信号进行解码。

由于每台机车都有固定的编号，在列车出发前可以用机车编号作为密码输入到编码器中，使得列尾主机在发送信号前都用该密码进行加密。每台机车的司机控制盒都以本机车编号作为数字解码器的密码，不论司机控制盒的电台收到什么信号，首先将信号中的密码与本机的密码进行核对，密码正确时方对该信号进行解码运算，还原该信号内容。如果是其他列车的信号，由于密码错误不能解码，系统不做任何响应，这样就可以避免其他列车的列尾主机对本列车的干扰。机车乘务员控制列尾主机时，司机控制盒先将指令进行加密，然后由机车电台发送指令给列尾主机，列尾主机接收到信号后，将信号中的密码与列尾主机的密码进行核对，当密码一致时，执行信号中的指令，密码不一致时则不执行任何指令，这样可以避免其他列车司机控制盒对本列车列尾主机的干扰。（见图1、图2）

2.针对不能及时有效的确认列车的完整性问题，以及不能及时确定列车是否全部进入警冲标内的问题，可以采用在列尾装置增加GPS模块的方法来解决

在列尾主机和司机控制盒上分别安装一个GPS 模块，该模块可以实时检测司机控制盒和列尾主机所在位置的经纬坐标，也就是可以确定列车头部和尾部的实时坐标，利用这些坐标就可以计算出列车的实际长度。尽管GPS有一定的误差，而且列车在直线和弯道上的长度会有些区别，但都会在一个范围内。如果列车在区间运行时发生列车分离事故，司机控制盒显示的列车长度会迅速增大，超过设定范围时就会报警，提示机车乘务员发生列车分离事故，避免列车不完整到达或通过前方车站，区间有车辆停留的情况发生。

在车站线路上警冲标的位置是固定不变的，可以通过GPS定位仪对每个警冲标的经纬坐标进行测定，并将所有警冲标的数据输入到司机控制盒中。列车进站后将列车头部和尾部的实时坐标与停车线路内两端警冲标的坐标进行对比，就可以知道列车是否完全进入到停车线路的警冲标内，确保行车安全。

三、列尾装置数字化改进产生的效果

列尾装置对信号数据进行加密处理，可以有效地避免列尾装置间的相互干扰，使得列车在区间交会和在出发场进行列尾作业时不会相互影响。列尾主机在列尾检测台进行测试和试验时，不会对出发场的列尾作业造成干扰，不需要在屏蔽室内进行，可以节省建造和维护屏蔽室的费用。在区间行车时能及时发现列车运行途中的车辆脱钩现象，避免有车辆遗留在区间，发生后续列车与之相撞的重大事故。进站停车时能让司机了解列车的实时位置，避免发生列 车不完全进入停车线内的情况发生，保证行车安全。