摘 要：本文重點針對 CTCS3-300H 列控車載設備雨雪天氣下列車以 C3 等級運行過程中存在滑行時導致停車的問題進行分析及研究，并據(jù)此提出可行的解決措施。

關鍵詞：CTCS3-300H;ATP;速度傳感器;滑行;雨雪天氣

Research on Problerm of Stop due to Sliding for Fuxing Train Equipped with

CTCS3-300H On-board Equipment

YAN Wei

（Communication and Signal Section of Guangzhou，Guangzhou Railway （Group）Corporation，Guangzhou，Guangdong 510610，China）Abstract：This paper states that the train equipped with CTCS3-300H on-board equipment controlled at C3 level will brake when it is movingin the rain and snow，because of the the wheels sliding.And further puts forward the feasible solutions based on the analysis andresearch.

Keywords：CTCS3-300H;ATP;speed sensor，glissade;rain and snow weather

1 背景介紹

測速裝置在 ATP 系統(tǒng)中起著至關重要的作用，主要用于測量列車的速度和運行方向，是 ATP 設備進行列車安全防護的基礎，為了保證速度的可靠性，在每套 CTCS3-300H 設備中安裝 3 個速度傳感器，這 3 個速度傳感器分別安裝于車輛轉向架上。由于高速動車組運行環(huán)境的復雜性，使得列車在運行到某些場合時，車輛滑行引起測速測距出現(xiàn)偏差 ，導致列車停車，從而對運營產(chǎn)生影響，因此，解決好測速測距出現(xiàn)偏差的問題至關重要。

2 原理介紹

CTCS3-300H車載設備使用3個雙通道霍爾速度傳感器進行測速。速度傳感器安裝于車輛輪對 2 軸、3 軸、4 軸的軸端蓋上，通過齒輪齒隙變化引起磁場強度的變化產(chǎn)生脈沖來計算列車運行速度，如圖 1 所示。

速度傳感器將獲得的脈沖發(fā)送至 VC 單元的 OIF 板，處理后發(fā)給 EOP 板進行處理。EOP 板根據(jù)每個速度傳感器的 2 個通道中信號的相位差來判斷列車運行方向。當 4 軸速傳測速測距出現(xiàn)偏差時，VC1 系和 VC2 系均無法正常工作，當 2 軸速傳測速測距出現(xiàn)偏差時，VC1 系無法正常工作，當 3 軸速傳測速測距出現(xiàn)偏差時，VC2 系無法正常工作。CTCS3-300H 車載的測速測距子系統(tǒng)結構如圖 2 所示。

3 故障原因分析及查找

3.1 故障原因

以 2019 年 4 月 9 日 16 時 10 分廣州局配屬的 CR400AF-2027車 G6184 次列車運行至滬昆高鐵韶山南至湘潭北間上行線K1136+711m 處停車為例進行分析。經(jīng) PC 卡數(shù)據(jù)分析：CR400AF-2027 車 00 端 G6184 次 16 時 09 分 13 秒司機將牽引制動手柄切至制動區(qū)，如圖 3 所示，16 時 09 分 32 秒 ATP 檢測到2 軸、4 軸輪對滑行，如圖 4 所示。

9 時 09 分 59 秒車組經(jīng)過最后正常接收的應答器組編號為074-4-04-012，應答器組報文中描述編號為 074-4-04-012 的應答器組到編號為 074-4-04-014 的應答器組鏈接距離增量為 774m，車組的走行距離 L 為 724.10m（圖 5）。經(jīng)計算應答器窗口范圍為（738.52m，829.48m），由于 724.10m 未在窗口范圍內，故報應答器（編號 074-4-04-014）丟失。

應答器報文描述編號為 074-4-04-014 的答器組到編號為074-4-04-016 的應答器組的鏈接距離應為 200m，即編號為074-4-04-012 的應答器組到編號為 074-4-04-016 的應答器組的鏈接距離應為 774+200m=974m，應答器組 074-4-04-012 到應答器組 074-4-04-016 的走行距離為 927.9m（圖 6）。經(jīng)計算應答器窗口范圍為（938.52m，1029.48m），由于 927.90m 未在窗口范圍內，故報應答器（編號 074-4-04-016）丟失。

在列車減速過程中，當 ATP 計算的加速度小于或等于滑行判斷加速度βlim（-6km/h/s）時，ATP 判定檢測到滑行狀態(tài)。

ATP 在收到 074-4-04-014 和 074-4-04-016 應答器報文時，列車走行距離不在應答器窗口范圍（應答器出窗），造成連續(xù)丟失兩組應答器數(shù)據(jù)，ATP 根據(jù)邏輯輸出最大常用制動停車。最大常用制動停車后，將行車許可（MA）縮短至車頭后緊急制動曲線（EBI）降為 0，因此輸出緊急制動。符合 TB/T3483--2017 號文《CTCS-3 級列控車載設備技術條件》第 10.3.3 條。

由以上分析可知，由于車組滑行影響 ATP 測速測距，導致丟失應答器引起列車制動停車。

3.2 理論分析

3.2.1 CR400AF 型動車組 300H 車載設備速度傳感器的連接方式

復興號 CR400AF 動車組 300H 型 ATP 車載設備采用雙系冗余獨立運算的設計架構：其中 VC1 系采用的速度信號由安裝在 01/00車 2 軸和 4 軸的速度傳感器提供，VC2 系采用的速度信號由安裝在 01/00 車 3 軸和 4 軸的速度傳感器提供，如圖 2 所示。

3.2.2 ATP 判定滑行機理

車輪滑行是由于列車制動力大于等于黏著力，輪軌間的黏著狀態(tài)被破壞，車輪被閘瓦“抱死”導致車輪轉動速度急劇下降的現(xiàn)象，多發(fā)生在列車制動減速階段。

在雨雪天氣下，司機在進站施加制動減速時，輪對會產(chǎn)生滑行，在列車減速過程中，當 ATP 計算的加速度小于或等于滑行判斷加速度βlim（-6km/h/s）時，ATP 判定檢測到滑行狀態(tài)。ATP判定加（減）速度計算公式如下：4 所示。

當動車組以小于等于-6km/h/s 加速度運行 6.5s 后，ATP 會判定車組發(fā)生大滑行。

3.2.3 ATP 檢測到滑行與車輛的關系

CR400AF 型動車組 01/00 車 3 軸為隔離軸，只有車輛輸出 UB（純空氣緊急制動）時，3 軸才有制動力施加，車輛輸出 NB（常用制動）或 EB（空電復合緊急制動）時，1、2、4 軸各軸制動力車輛平均施加，而 3 軸則無制動力施加，在雨雪天氣下，有制動力施加的軸位，其對應的輪對會產(chǎn)生滑行，產(chǎn)生了滑行，ATP 才能檢測到。

3.2.4 滑行引起停車原因分析

300H 車載設備使用的速度傳感器為雙通道傳感器，VC1 系采用的速度信號由安裝在 01/00 車 2 軸和 4 軸的速度傳感器提供，則VC1 系采集了 2 軸 2 個通道和 4 軸 1 個通道共 3 個通道的速度值，VC2 系采用的速度信號由安裝在 01/00 車 3 軸和 4 軸的速度傳感器提供，則 VC2 系采集了 3 軸 2 個通道和 4 軸 1 個通道共 3 個通道的速度值，ATP 雙系對采集的 3 個通道的速度值均按取大的原則。

在雨雪天氣下，司機在施加制動過程中 ATP 和車輛檢測到01/00 車 2 軸和 4 軸對應的輪對發(fā)生的滑行較為嚴重，安裝在對應軸位的速度傳感器檢測到滑行。

由于 VC1 系采集 2 軸 2 個通道和 4 軸 1 個通道的值，取 3 個通道中速度大的那個值，不管取哪個通道的值，其測速值均有偏差，導致測距也發(fā)生偏差，連續(xù)丟失兩組應答器，VC1 系輸出最大常用制動。VC2 系采集 3 軸 2 個通道和 4 軸 1 個通道的值，3 軸對應的輪對未產(chǎn)生滑行，故 3 軸 2 個通道的值必大于 4 軸通道的值，VC2 系取 3 軸 2 個通道中速度大的那個值，其測速值無偏差，測距也不會產(chǎn)生偏差，VC2 系不輸出制動。由于 VC1 系輸出最大常用制動，故導致停車。

由以上分析可知，VC1 系比 VC2 系容易因輪對滑行引起停車。

4 解決措施

目前現(xiàn)場發(fā)生滑行停車問題皆因車輛在進站運行中司機施加常用制動導致，通過以上分析，計劃通過更改 ATP 機柜內速度傳感器配線的方法，將現(xiàn)行向 VC1 和 VC2 提供速度信號的 4 軸速傳更改為 3 軸速傳來提供，修改后 VC1 系采用的速度信號由 01/00車 2 軸和 3 軸的速度傳感器提供，VC2 系采用的速度信號由安裝在 01/00 車 4 軸和 3 軸的速度傳感器提供。通道調整后的結構圖如圖 7 所示。

圖 7 通道調整后的結構圖

通道調整后，3 軸為公共軸，則 VC1 系采集了 2 軸 2 個通道和 3 軸 1 個通道共 3 個通道的速度值，VC2 系采集了 3 軸 1 個通道和 4 軸 2 個通道共 3 個通道的速度值，在進站減速過程中，由于 3 軸對應的輪對未產(chǎn)生滑行，3 軸 2 個通道的值必大于 2 軸、4軸各通道的值，按對通道的速度值取大的原則，故 VC1 系和 VC2系分別取 3 軸 2 個通道的值，其測速值無偏差，測距也不會產(chǎn)生偏差，即便 2 軸和 4 軸對應的輪對產(chǎn)生滑行，在測速測距無偏差的情況下，也不會導致應答器丟失，ATP 不會輸出制動停車。故改造后因車輛輪對滑行引起的停車件數(shù)也會相應減少。速度傳感器通道調整后進行靜態(tài)和動態(tài)調試，靜態(tài)試驗需對速傳電纜進行導通并進行一級修試驗，動態(tài)試驗如下：

1.庫內動態(tài)試驗

以下動態(tài)試驗每端各施加 1 次。

（1）ATP 上電啟機;

（2）選擇 C2 等級調車模式;

（3）控制列車加速至 5km/h 后停車;

（4）查看 VC 數(shù)據(jù)確認各速傳上傳速度信號正常。

2.線路動態(tài)試驗（限首列車）

選擇下雨天氣實施以下試驗。

（1）ATP 上電啟動;

（2）選擇 C2 級部分模式發(fā)車;

（3）控制列車速度到達 300km/h 后施加最大常用制動控制列車停車;

（4）查看 VC1 及 VC2 數(shù)據(jù)確認是否有滑行及滑行對測速測距影響。

首列車組進行速傳通道調整后，經(jīng)靜態(tài)和動態(tài)調試正常。考核運行一個月（運行里程約 50000 公里左右），車組因滑行問題引起的停車未再發(fā)生。后續(xù)對集團公司配屬的其余 9 列車組進行了改造。截止目前，所有改造車組均運行正常，列控車載設備在 C3等級控車時，無滑行問題引起的停車現(xiàn)象發(fā)生。

5 結論

通過對 CR400AF 型動車組 300H 列控車載設備速度傳感器連接方式與車輛制動關系的分析，找出滑行的原因，據(jù)此提出改進措施，并進行了現(xiàn)場試驗。

參考文獻

[1]國家鐵路局.TB/T3483--2017 CTCS-3 級列控車載設備技術條件[S].中國鐵道出版社，2017.

[2]CTCS3-300H 型 ATP 車載設備使用維護說明書，2017.

[3]楊森.自動檢測技術及應用[M].機械工業(yè)出版社，2007.

作者簡介：

嚴偉（1981-），男，湖北天門，碩士，工程師，主要研究方向為列車自動控制、容錯控制。