李長青，郭 勝

（中國鐵路上海局集團有限公司合肥電務(wù)段，合肥 230011）

根據(jù)《列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用技術(shù)條件》（TB/T 3484-2017），分相區(qū)內(nèi)不宜設(shè)置應(yīng)答器組，但是受施工條件、線路環(huán)境等客觀因素的影響，部分應(yīng)答器安裝在電力分相區(qū)內(nèi)，受此影響，動車組多次在分相區(qū)內(nèi)發(fā)生應(yīng)答器信息丟失問題。本文主要探討分相區(qū)內(nèi)無源應(yīng)答器丟失可能的原因，重點分析應(yīng)答器安裝方式及外部環(huán)境對應(yīng)答器接收、發(fā)送性能的影響。

1 問題提出

自2020年1月以來，合福高鐵線某區(qū)間反向區(qū)間應(yīng)答器組（FQ）無源應(yīng)答器信息頻繁丟失報警，據(jù)統(tǒng)計2020年1月至2021年1月該應(yīng)答器信息丟失報警多達18次。每次發(fā)生應(yīng)答器信息丟失后，上道檢查測試均未發(fā)現(xiàn)異常。

合福高鐵線在中國列車運行控制系統(tǒng)3級（Chinese Train Control System，CTCS-3）完全模式下丟失區(qū)間無源應(yīng)答器時，不影響正常行車，但產(chǎn)生的報警信息隨時可能成為影響設(shè)備正常使用的關(guān)鍵因素，因此筆者思考從應(yīng)答器安裝環(huán)境、安裝方式等方面進行分析研究，著力解決分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器常發(fā)生的應(yīng)答器信息丟失問題。

2 原因分析及對策實施

2.1 原因分析

通常經(jīng)分析研究可能導(dǎo)致分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器丟失的主要原因有：一是不同型號車載天線發(fā)送的信號強度差異對應(yīng)答器的觸發(fā)能力不同；二是應(yīng)答器外界環(huán)境不佳，不滿足應(yīng)答器周邊環(huán)境無金屬空間的環(huán)境要求；三是應(yīng)答器安裝方式不是最優(yōu)安裝高度、應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)距離不均勻；四是應(yīng)答器周圍環(huán)境存在應(yīng)答器工作頻譜相近頻率的干擾信號；五是應(yīng)答器安裝角度偏差超標(biāo)，不符合安裝工藝標(biāo)準(zhǔn)要求；六是應(yīng)答器自身特性不良，在列車經(jīng)過其附近上方時，應(yīng)答器工作異常。

統(tǒng)計梳理合福線發(fā)生的應(yīng)答器信息丟失報警問題信息，經(jīng)發(fā)現(xiàn)2020年1月至2021年1月期間該應(yīng)答器丟失時的列車自動保護（Automatic Train Protection ，ATP）為同一型號，但是考慮到該FQ應(yīng)答器組中另一個應(yīng)答器未發(fā)生過丟失的現(xiàn)象，兩個應(yīng)答器相差5 m，因此分析排除應(yīng)答器外界存在干擾信號、ATP特性不匹配、應(yīng)答器不滿足無金屬空間的環(huán)境要求等因素影響。

通過管內(nèi)應(yīng)答器設(shè)置分布數(shù)據(jù)分析，管內(nèi)其他處于分相區(qū)內(nèi)的34組應(yīng)答器，從運營起均未發(fā)生應(yīng)答器丟失的情況。分析合福高鐵區(qū)間FQ無源應(yīng)答器頻繁丟失，考慮可能的原因為應(yīng)答器處于分相區(qū)內(nèi)，列車過分相時受電弓和高壓饋線離線瞬間產(chǎn)生干擾頻譜，對車載設(shè)備、應(yīng)答器上下行鏈路信號質(zhì)量產(chǎn)生影響，再加上該應(yīng)答器安裝方式不當(dāng)?shù)炔焕蛩?，?dǎo)致列車在經(jīng)過該分相區(qū)內(nèi)的應(yīng)答器時，不能正常接收解碼應(yīng)答器信息。

2.2 對策實施

針對應(yīng)答器上道時間長可能造成應(yīng)答器性能下降的影響，現(xiàn)場組織對該應(yīng)答器進行更換，丟失頻率有所降低，但是問題未得到根本有效解決。因此，重點從優(yōu)化應(yīng)答器安裝方式方面進行研究。

根據(jù)《應(yīng)答器安裝角度偏差對傳輸性能的影響研究》及《應(yīng)答器傳輸系統(tǒng)技術(shù)條件》（TB/T 3485-2017）中對應(yīng)答器安裝的橫向誤差和角度誤差有嚴(yán)格要求，應(yīng)答器安裝傾斜角、俯仰角越大，應(yīng)答器的有效作用距離越小，因此現(xiàn)場測試應(yīng)答器安裝角度偏差是否達標(biāo)顯得尤為重要。

2.2.1 研究應(yīng)答器安裝角度偏差對應(yīng)答器傳輸性能的影響

應(yīng)答器安裝時的角度偏差影響射頻能量信號的接收和上行鏈路信號的發(fā)送，因此有必要分析應(yīng)答器角度偏差對其傳輸性能的影響。根據(jù)應(yīng)答器安裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)答器安裝應(yīng)滿足傾斜角在(±2°)范圍內(nèi)，俯仰角在(±5°)范圍內(nèi)，側(cè)轉(zhuǎn)角(±10°)范圍內(nèi)時，才能滿足應(yīng)答器性能要求，如圖1、2、3所示。

圖1 相對于Y軸， 應(yīng)答器允許傾斜角度為±2°Fig.1 Relative to the Y axis, the balise is allowed to tilt at an angle of ±2°

通過測試、計算發(fā)現(xiàn)，該應(yīng)答器安裝角度均在指標(biāo)范圍內(nèi)，可以排除應(yīng)答器安裝角度偏差對應(yīng)答器傳輸性能的影響。

圖2 相對于X軸， 應(yīng)答器允許俯仰角度偏差±5°Fig.2 Relative to the X axis, a pitch angle deviation of ±5° is allowed for balise installation

圖3 相對于Z軸，應(yīng)答器允許側(cè)轉(zhuǎn)角度偏差±10°Fig.3 Relative to the Z axis, a yawing angle deviation of ±10°is allowed for balise installation

2.2.2 研究應(yīng)答器安裝高度對應(yīng)答器傳輸性能的影響

根據(jù)應(yīng)答器安裝技術(shù)規(guī)范，應(yīng)答器距離鋼軌頂部應(yīng)為93～150 mm，應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)的距離允許的誤差717.5±15 mm，其中應(yīng)答器距軌面的高度應(yīng)以應(yīng)答器側(cè)面的電氣中心十字標(biāo)記為準(zhǔn)。應(yīng)答器安裝高度的不同或應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)距離不均勻，對射頻能量信號的接收和上行鏈路信號的發(fā)送可能存在一定影響。

通過調(diào)整應(yīng)答器安裝高度及應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)距離從而改變應(yīng)答器與車載天線間的距離，可以達到降低干擾影響，提高應(yīng)答器接收、發(fā)送信號質(zhì)量。

如圖4所示，現(xiàn)場實測該應(yīng)答器安裝高度Zb約等于135 mm，并不是應(yīng)答器最優(yōu)安裝高度，嘗試將應(yīng)答器安裝高度Zb減少20 mm，即抬高應(yīng)答器，使應(yīng)答器安裝高度Zb達到115 mm。

測量應(yīng)答器中心與兩鋼軌內(nèi)側(cè)距離基本均勻。

通過上述試驗發(fā)現(xiàn)，將應(yīng)答器安裝高度Zb值減少20 mm后，經(jīng)過兩個月列車驗證，應(yīng)答器未發(fā)生丟失現(xiàn)象。

圖4 應(yīng)答器安裝示意Fig.4 Diagram of balise installation

3 結(jié)論

本文對分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器安裝方式進行研究，總結(jié)應(yīng)答器安裝方式的特點，并建議優(yōu)化施工工藝標(biāo)準(zhǔn)，在新線驗收中就能確保應(yīng)答器安裝到位，特別是分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器，安裝方式必須最優(yōu)化，降低應(yīng)答器各傾斜角度，在范圍內(nèi)抬高應(yīng)答器安裝高度，要充分考慮到列車過分相時受電弓和高壓饋線離線瞬間產(chǎn)生的干擾頻譜可能對車載設(shè)備與應(yīng)答器的A接口的接收或發(fā)送特性產(chǎn)生影響。

為從根本上解決分相區(qū)內(nèi)應(yīng)答器丟失問題，優(yōu)化應(yīng)答器工作環(huán)境、提高應(yīng)答器運用質(zhì)量，應(yīng)答器應(yīng)避免設(shè)置在分相區(qū)內(nèi)。在設(shè)計、施工配合及驗收階段做好銜接，發(fā)現(xiàn)存在類似問題及時做好整改，完善提高應(yīng)答器運用質(zhì)量，確保行車安全。