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。