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        CTCS2-200K型列控車載設(shè)備掉碼原因分析

        2023-10-25 01:30:30黃春生張?jiān)笇?/span>
        鐵道通信信號 2023年10期
        關(guān)鍵詞:應(yīng)答器軌道電路進(jìn)站

        黃春生,張?jiān)笇?/p>

        CTCS2-200K型列控車載設(shè)備(簡稱“200K車載設(shè)備”)是根據(jù)國鐵集團(tuán)《CTCS-2級列控車載設(shè)備暫行技術(shù)規(guī)范》(鐵總運(yùn)〔2014〕29號)[1],基于三取二安全冗余平臺開發(fā)的,主要包括ATP單元、接口組匣+隔離開關(guān)、人機(jī)交互界面(DMI)、數(shù)據(jù)記錄單元、軌道電路接收器(TCR)、應(yīng)答器接收器(BTM)、TCR天線、BTM天線、雷達(dá)和速度傳感器等[2]。其中,TCR將接收到的模擬信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后解碼、編譯成數(shù)字信號傳遞至ATP單元,參與控車曲線的計(jì)算,達(dá)到控制列車運(yùn)行的目的[3]。在現(xiàn)場列車運(yùn)營過程中,200K車載設(shè)備在同一地點(diǎn)出現(xiàn)了多次掉碼,給運(yùn)輸秩序帶來較大影響。本文通過分析掉碼原因,給出解決方案并進(jìn)行驗(yàn)證。

        1 問題描述

        2021年7月3日13:47,大西高鐵C9338次列車(裝備200K車載設(shè)備)運(yùn)行至大荔站3G停車時(shí),DMI顯示接收軌道電路信息異常,ATP輸出B7級制動停車,13:48按目視模式對標(biāo),13:49停穩(wěn)。

        按照《西安局集團(tuán)公司電務(wù)部關(guān)于進(jìn)行CTCS2-200K型列控車載設(shè)備兼容性試驗(yàn)的通知》(西電電〔2021〕11號)電報(bào)要求[4],6月4日該車擔(dān)當(dāng)?shù)?5512次試驗(yàn)車進(jìn)行兼容性試驗(yàn),查詢試驗(yàn)記錄,該車進(jìn)入大荔站3G時(shí)運(yùn)行正常,未發(fā)生故障或異常。利用信號集中監(jiān)測和DMS(動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng))運(yùn)行交路回放數(shù)據(jù),該車7月3日擔(dān)當(dāng)?shù)腃9336次進(jìn)入大荔站3G時(shí)運(yùn)行正常。

        2 原因分析

        當(dāng)出現(xiàn)軌道電路信息異常問題后,一般先根據(jù)動車組運(yùn)行交路,檢查地面發(fā)碼設(shè)備是否正常,重點(diǎn)排查地面設(shè)備電氣特性是否滿足動車組運(yùn)行要求[5];然后排查車載接收天線及譯碼設(shè)備是否正常,車載ATP能否正常接收軌道電路發(fā)送的信息;最后排查是否是特殊運(yùn)營場景[6]。

        大荔站信號設(shè)備平面布置見圖1。圖1中,S-X3進(jìn)路上的區(qū)段信息為:2DG,127 m/2 000 Hz;4DG,152 m/2 300 Hz;8DG,152 m/1 700 Hz;10DG,91 m/2 300 Hz。股道3G的信息為:3G2,155 m/1 700 Hz;3G1,489 m/2 300 Hz。

        圖1 大荔站信號設(shè)備平面布置

        經(jīng)“天窗”時(shí)間排查該動車組運(yùn)行徑路各區(qū)段,機(jī)車信號入口電流正常,載頻、低頻信息與設(shè)計(jì)圖紙一致,符合接車進(jìn)路軌道電路發(fā)碼邏輯;動車組入庫后,對車載設(shè)備進(jìn)行循環(huán)發(fā)碼試驗(yàn),車載設(shè)備顯示碼型與地面發(fā)碼一致;測量TCR天線距軌面高度在(150±5)mm正常范圍內(nèi)(含保護(hù)套)[7]。

        2.1 兼容性試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

        分析2021年6月4日55512次車載數(shù)據(jù),S進(jìn)站應(yīng)答器組(075-5-46-012)距S進(jìn)站信號機(jī)40 m[8],[CTCS-1]信息包中預(yù)告的無碼區(qū)段長度為522 m(2DG+4DG+8DG+10DG)。在車速為69 km/h的情況下,200K車載設(shè)備在距進(jìn)站應(yīng)答器組493 m處,收到8DG的1 700 Hz載頻的低頻信息27.9 Hz(見圖2),此時(shí)距離200K車載設(shè)備接收3G2的前窗起始點(diǎn)(S進(jìn)站應(yīng)答器距無碼區(qū)段末端為562 m,按走行偏差為5%計(jì)算,開窗大小為40+562×5%=68.1 m,因此前窗起始點(diǎn)為562-68.1=493.9 m處)僅0.9 m(只有在3G2的前窗起始點(diǎn)范圍內(nèi)收到1 700 Hz載頻,才能判斷進(jìn)入3G2)。由于車載數(shù)據(jù)記錄1 700 Hz的載頻只持續(xù)了1個(gè)車載運(yùn)算周期(車載運(yùn)算周期包含主控板運(yùn)算周期0.33 s和通信板運(yùn)算周期0.1 s,一個(gè)車載運(yùn)算周期內(nèi)列車的走行距離=69 km/h×(0.33 s+0.1 s)≈8 m),在下一車載運(yùn)算周期收到2 300 Hz載頻的27.9 Hz,此時(shí)距進(jìn)站應(yīng)答器組501 m,列車位于10DG,與3G2的載頻不一致,不認(rèn)為進(jìn)入到3G2區(qū)段,直至收到3G2的1 700 Hz載頻,判斷進(jìn)入3G2,符合ATP處理邏輯,運(yùn)行正常。

        圖2 2021年6月4日兼容性試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析截圖

        2.2 C9336次運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

        分析2021年7月3日C9336次相同進(jìn)站場景數(shù)據(jù),11:36:55,在車速為74 km/h的情況下,在3G2的前窗起始點(diǎn)內(nèi)未解析出8DG的1 700 Hz載頻的27.9 Hz,在504 m(10DG)處收到2 300 Hz載頻的27.9 Hz(見圖3),與3G2的載頻不一致,不認(rèn)為進(jìn)入到3G2區(qū)段。直至收到3G2的1 700 Hz的載頻,判斷進(jìn)入3G2,列車運(yùn)行正常。

        圖3 2021年7月3日C9336次運(yùn)行數(shù)據(jù)分析截圖

        2.3 C9338次故障數(shù)據(jù)分析

        分析7月3日C9338次數(shù)據(jù),13:47:10,在車速為73 km/h的情況下,車載設(shè)備在距進(jìn)站應(yīng)答器組490 m處開始收到8DG的1700 Hz載頻的27.9 Hz低頻,在504 m處仍然收到8DG的1700 Hz載頻的27.9 Hz低頻(見圖4),此時(shí)已進(jìn)入3G2前窗起始點(diǎn)內(nèi)(3G2前窗起始點(diǎn)為493.9 m處),與[CTCS-1]信息包預(yù)告的3G2的載頻一致,錯(cuò)誤判斷列車已進(jìn)入3G2;繼續(xù)運(yùn)行至513 m時(shí),接收的載頻變?yōu)? 300 Hz(10DG),與3G2的載頻不一致,故ATP報(bào)軌道電路信息異常,輸出最大常用制動,轉(zhuǎn)入部分監(jiān)控模式(PS)[9]。

        圖4 7月3日C9338次故障數(shù)據(jù)分析

        2.4 分析結(jié)論

        200K車載設(shè)備上、下行載頻切換的邏輯為:完全監(jiān)控模式(FS)下,車載判斷下一個(gè)軌道區(qū)段有上、下行載頻變化時(shí),在車頭至本軌道區(qū)段末端距離小于配置參數(shù)100 m時(shí),ATP開始向TCR發(fā)送上、下行載頻切換命令。由于岔區(qū)由4段軌道電路組成,10DG長度為91 m,與載頻切換點(diǎn)僅差9 m,且其兩端的軌道電路8DG和3G2載頻均為1 700 Hz,因此在當(dāng)前運(yùn)行區(qū)段末端提前進(jìn)行下一區(qū)段載頻信息的核查,車速不同時(shí),受車載運(yùn)算周期、TCR主控板運(yùn)算周期、譯碼時(shí)間內(nèi)走行距離等的影響,會出現(xiàn)車載設(shè)備已完成載頻切換,但列車依舊運(yùn)行在本區(qū)段且接收到的載頻與切換后區(qū)段載頻一致,導(dǎo)致后續(xù)運(yùn)行出現(xiàn)載頻與期望值不一致而輸出最大常用制動的情況。

        該運(yùn)營場景中,列車從上行線轉(zhuǎn)線至下行線3G停車,200K車載設(shè)備按照S進(jìn)站應(yīng)答器組中[CTCS-1]信息包控制TCR主機(jī)進(jìn)行上、下行載頻切換[10]。列車在越過S進(jìn)站應(yīng)答器組約462 m處(8DG區(qū)段內(nèi)),ATP向TCR發(fā)送切換到下行載頻的指令??紤]到車載運(yùn)算周期偏差、譯碼時(shí)間內(nèi)的走行距離、地面軌道電路信號接收時(shí)間等因素[11],車載設(shè)備根據(jù)列車當(dāng)前位置和運(yùn)行狀態(tài)不一定能在3G2前窗起始點(diǎn)內(nèi)解析出8DG載頻,若車速較快(如74 km/h),在3G2的前窗起始點(diǎn)內(nèi)未解析出8DG載頻,則不影響列車運(yùn)行;若車速較慢(如69 km/h),雖然在接近3G2前窗起始點(diǎn)位置解析出了8DG載頻,但僅持續(xù)了1個(gè)車載運(yùn)算周期,前窗起始點(diǎn)內(nèi)未再解析出8DG載頻信息[12],也不影響列車運(yùn)行;但車速在臨界點(diǎn),如故障案例中的73 km/h時(shí),由于在3G2前窗起始點(diǎn)內(nèi)解析出了8DG載頻,則會判斷載頻錯(cuò)誤。

        3 試驗(yàn)驗(yàn)證

        為解決該問題,車載設(shè)備廠家修改了ATP向TCR發(fā)送上下行載頻切換命令的時(shí)機(jī),將載頻切換命令發(fā)送時(shí)機(jī)由車頭距本軌道區(qū)段末端距離小于100 m修改為小于50 m[13]。2021年8月1日對200K車載設(shè)備配置文件進(jìn)行現(xiàn)場升級,由于不同車速會影響到8DG載頻能否解析出來,因此現(xiàn)場試驗(yàn)時(shí)設(shè)計(jì)了不同速度進(jìn)站的場景進(jìn)行驗(yàn)證[14],測試結(jié)果見表1。

        表1 列車不同速度進(jìn)站測試結(jié)果

        由表1可知,載頻切換命令配置參數(shù)修改后,TCR未再解析到8DG的1 700 Hz載頻,列車以不同速度進(jìn)站的情況下,200K車載設(shè)備均在3G2前窗起始點(diǎn)內(nèi)收到了10DG的2 300 Hz載頻?,F(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果符合車載配置參數(shù)修改的預(yù)期[15-17]。

        4 相關(guān)思考

        通過對本次故障的分析處置,有以下幾個(gè)方面的思考。

        1)加強(qiáng)對動車組異常信息的追蹤分析,特別是車載、地面設(shè)備均正常,但故障原因不明的情況。為徹底查明掉碼原因,需要聯(lián)合信號專業(yè)地面及中心人員,結(jié)合車載數(shù)據(jù)、DMS數(shù)據(jù)、信號集中監(jiān)測數(shù)據(jù)、列控中心維護(hù)終端數(shù)據(jù)、CTC數(shù)據(jù),以及ZPW-2000R軌道電路維護(hù)終端數(shù)據(jù)等進(jìn)行聯(lián)合分析,最終解決問題。

        2)深入研究新型列控車載設(shè)備的控車原理及系統(tǒng)配置,掌握與其他車型不同的軟件處理邏輯,在新型列控車載設(shè)備運(yùn)用初期,站段維護(hù)人員需主動與設(shè)備廠家技術(shù)人員進(jìn)行深入交流和技術(shù)交底,積累車載設(shè)備結(jié)構(gòu)、參數(shù)配置、算法選擇等方面的知識,便于發(fā)現(xiàn)問題后深入查找原因,根據(jù)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)查找設(shè)計(jì)缺陷,真正實(shí)現(xiàn)源頭的質(zhì)量控制。

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