張廣軍

（中鐵工程設(shè)計咨詢集團有限公司，北京 100055）

有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置目前應(yīng)用于既有線CTCS-2（以下簡稱C2）級列控系統(tǒng)區(qū)段車站，在既有C2級列控系統(tǒng)中增加有源應(yīng)答器臨時限速命令校核及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測環(huán)節(jié)，實現(xiàn)有源應(yīng)答器的實時監(jiān)測，彌補既有微機監(jiān)測系統(tǒng)的不足，及時消除安全隱患，確保動車組運行安全。

有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置目前在既有線C2級列控區(qū)段應(yīng)用，由于自身的不足，影響了監(jiān)測裝置在新建C2級列控區(qū)段車站以及CTCS-3（以下簡稱C3）級列控區(qū)段車站的進一步推廣。本文正是基于此，分析影響其進一步發(fā)展的瓶頸，并探討解決問題的方案。

1 有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置簡介

按鐵道部計劃司、運輸局《關(guān)于加快安裝有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置有關(guān)要求的通知》［2008］0141號（運基信號電）的要求，全路六大干線既有C2級列控區(qū)段237個車站安裝有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置，截至2009年5月，全路已經(jīng)完成118個車站的安裝任務(wù)。

既有C2級列控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

在C2級列控系統(tǒng)中，車站列控中心與車站聯(lián)鎖系統(tǒng)、CTC或TDCS接口根據(jù)調(diào)度命令、進路狀態(tài)、線路參數(shù)等產(chǎn)生進路及臨時限速等相關(guān)控車信息，LEU根據(jù)列控中心產(chǎn)生的應(yīng)答器報文地址，實時選擇對應(yīng)報文并向有源應(yīng)答器下達，最后有源應(yīng)答器將該報文傳送給動車組，進而控制列車運行。

自2007年既有線提速以來，既有線C2級列控系統(tǒng)LEU至有源應(yīng)答器這一環(huán)節(jié)發(fā)生多起故障，歸納主要如下。

（1）有源應(yīng)答器尾纜斷裂或插頭接觸不良引起的通道中斷故障。

（2）有源應(yīng)答器設(shè)備自身故障。

（3）LEU硬件螺絲桿損壞引起的設(shè)備故障。

（4）臨時限速命令漏發(fā)或出現(xiàn)錯誤報文。

故障（1）～（3）將導(dǎo)致動車組因應(yīng)答器故障，接收默認(rèn)報文而自動停車，嚴(yán)重影響運輸調(diào)度組織。故障（4）將導(dǎo)致動車組無法接收或錯誤接收臨時限速命令, 如果在限速區(qū)段而未采取限速措施，動車組超速運行，后果將不堪設(shè)想。

目前，地面設(shè)備LEU至有源應(yīng)答器這一環(huán)節(jié)無法實現(xiàn)實時監(jiān)控，存在重大安全隱患。

有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置是在既有C2級列控系統(tǒng)中增加有源應(yīng)答器臨時限速命令校核及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測環(huán)節(jié)，將有源應(yīng)答器報文讀出并反饋到監(jiān)測中心及調(diào)度中心（TDCS/CTC），實現(xiàn)有源應(yīng)答器的實時監(jiān)測，形成閉環(huán)檢查。其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置由報文譯碼單元、數(shù)據(jù)讀取模塊以及天線構(gòu)成，數(shù)據(jù)讀取模塊和天線設(shè)置在被監(jiān)測有源應(yīng)答器旁，用于讀取、處理有源應(yīng)答器報文，通過電纜傳送至室內(nèi)報文譯碼單元進行處理分析，根據(jù)報文判斷有源應(yīng)答器工作狀態(tài)及校核臨時限速命令。

2 有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的不足

有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置已經(jīng)在六大干線的118個車站應(yīng)用，按照鐵道部計劃安排，還有119個車站即將安裝使用。有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置達到了代替人工巡檢的目的，進一步消除了設(shè)備的安全隱患。不過在進一步推廣中，還存在一些爭議。

2.1 有源應(yīng)答器監(jiān)測的定位之爭

由于有源應(yīng)答器在列控系統(tǒng)中的重要作用，其工作狀態(tài)及臨時限速命令的校核結(jié)果對列車運行有指導(dǎo)意義，因此在應(yīng)用過程中存在將監(jiān)測裝置本身定位為安全設(shè)備與監(jiān)測設(shè)備之爭。

根據(jù)對《有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置技術(shù)條件》的理解：“有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置用于C2級列控系統(tǒng)中有源應(yīng)答器工作狀態(tài)及臨時限速命令設(shè)置的閉環(huán)監(jiān)測，是保障動車組運行安全的重要設(shè)備”，以及目前鐵道部對有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的解釋，有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置定位為監(jiān)測設(shè)備。

按有關(guān)規(guī)定，有源應(yīng)答器的監(jiān)測結(jié)果必須反映在微機監(jiān)測、TDCS/CTC系統(tǒng)和車務(wù)終端，聯(lián)鎖、監(jiān)測、TDCS/CTC系統(tǒng)對故障信息要有報警及圖形顯示功能，并且要求行車人員在發(fā)現(xiàn)有源應(yīng)答器故障的報警信息后做出相應(yīng)處理，現(xiàn)在各局后續(xù)相關(guān)的管理辦法已經(jīng)在制訂過程中。這就要求監(jiān)測裝置不但要在第一時間報警設(shè)備故障，指導(dǎo)維修，行車人員還要根據(jù)不同的故障信息，依照相應(yīng)的行車管理辦法采取必要的措施，指揮行車，因此，也有將有源應(yīng)答器監(jiān)測定位為安全設(shè)備的呼聲。

2.2 工程造價偏高

對目前全路已安裝有源應(yīng)答器的6個鐵路局118個車站的工程投資進行綜合概算分析，如表1所示。

表1 全路有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置安裝工程綜合概算分析表

由表1可知，每臺有源應(yīng)答器對應(yīng)其監(jiān)測裝置的平均造價約為8.3萬元，其中僅監(jiān)測裝置設(shè)備指標(biāo)為4.1萬元/臺，平均每站工程總投入30.7萬元。

有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置作為微機監(jiān)測的輔助，與此形成對比的是每站微機監(jiān)測招標(biāo)價格一般在35萬元左右，每臺有源應(yīng)答器的招標(biāo)價格在1萬元左右，因此，過高的工程投入影響了有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的進一步推廣。

2.3 技術(shù)方案仍存在不足

有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置最主要功能可以概括為兩點：

（1）監(jiān)測有源應(yīng)答器工作狀態(tài)。

（2）校核臨時限速命令。

根據(jù)運基信號［2008］63號《有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置技術(shù)條件（暫行）》的規(guī)定，監(jiān)測裝置在列車接近有源應(yīng)答器前不小于30 s，切斷室外數(shù)據(jù)讀取模塊的電源，使其處于斷電狀態(tài)，停止系統(tǒng)監(jiān)測。在停止監(jiān)測的這段時間里，監(jiān)測裝置無法對有源應(yīng)答器進行監(jiān)測,更無法校對臨時限速命令，存在監(jiān)測盲區(qū)，仍然無法完全消除安全隱患。

3 有源應(yīng)答器監(jiān)測系統(tǒng)集成的思考和研究

有源應(yīng)答器監(jiān)測的系統(tǒng)功能相對單一，僅僅為了完成此項功能，便增加一套監(jiān)測裝置，從信息的采集到處理，再將監(jiān)測信息提供給監(jiān)測及TDCS/CTC系統(tǒng)，自成體系，這樣對鐵路資源的浪費很大。

系統(tǒng)集成可以整合鐵路資源，降低投資，同時避免各系統(tǒng)間功能的重疊，規(guī)避有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置不足，滿足有源應(yīng)答器監(jiān)測進一步發(fā)展、完善的需要，進而徹底消除安全隱患。

有源應(yīng)答器監(jiān)測系統(tǒng)集成，不應(yīng)局限在監(jiān)測設(shè)備的集成，應(yīng)是監(jiān)測功能的集成。基于此，根據(jù)有源應(yīng)答器監(jiān)測的功能定位，有兩個集成方案。

3.1 有源應(yīng)答器監(jiān)測與微機監(jiān)測的系統(tǒng)集成

3.1.1 與微機監(jiān)測的系統(tǒng)集成方案

你就別難為我了好不好？對方也急了，聲音高起來，制度又不是我定的，全國的民政局都是這樣，我一個小小的辦事員能有什么辦法？你以為我就不想給你們提供方便？你以為我心里就好受？你以為我生來就是鐵石心腸？我……

將有源應(yīng)答器監(jiān)測定位為監(jiān)測設(shè)備的前提下，有源應(yīng)答器監(jiān)測與微機監(jiān)測進行系統(tǒng)集成，可以參考現(xiàn)有有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的體系結(jié)構(gòu)，將監(jiān)測設(shè)備都納入微機監(jiān)測系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)如圖3所示。

微機監(jiān)測整合有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的所有功能，參考《有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置技術(shù)條件（暫行）》的規(guī)定，各系統(tǒng)間傳輸信息內(nèi)容如下。

（1）微機監(jiān)測與TDCS/CTC系統(tǒng)通信信息如圖3中通道（a）所示，見表2。

表2 微機監(jiān)測與TDCS/CTC系統(tǒng)通信信息表

（2）微機監(jiān)測與有源應(yīng)答器通信信息如圖3中通道（b）所示，見表3。

表3 微機監(jiān)測與有源應(yīng)答器通信信息表

（3）車站聯(lián)鎖與微機監(jiān)測通信信息如圖3中通道（c）所示，見表4。

表4 車站聯(lián)鎖與微機監(jiān)測通信信息

3.1.2 與微機監(jiān)測的系統(tǒng)集成方案特點

有源應(yīng)答器監(jiān)測與微機監(jiān)測的系統(tǒng)集成，將有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置中報文譯碼單元的處理功能交給微機監(jiān)測主機，數(shù)據(jù)讀取模塊和天線的功能由微機監(jiān)測的采集單元來實現(xiàn)。

（1）優(yōu)點

1）最大限度保留既有有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，對已經(jīng)制定與監(jiān)測裝置相關(guān)的各項規(guī)章制度影響最小。

2）與原有體系結(jié)構(gòu)相比，將兩個系統(tǒng)整合為一個系統(tǒng)，僅需擴展微機監(jiān)測系統(tǒng)的功能，這樣優(yōu)化系統(tǒng)資源，必將降低工程投資，便于有源監(jiān)測功能的推廣。

（2）缺點

1）集成有源應(yīng)答器監(jiān)測功能后，微機監(jiān)測的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)必將重新定義。

2）本集成方案并沒有跳出原有有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的體系結(jié)構(gòu)，微機監(jiān)測與所監(jiān)測有源應(yīng)答器仍屬于兩個不同系統(tǒng)，因此類似于現(xiàn)有有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的30 s的監(jiān)測盲區(qū)還會存在。

3）定義為監(jiān)測設(shè)備，監(jiān)測對象是關(guān)系行車的安全設(shè)備，一旦誤報，必將影響運輸效率，對于微機監(jiān)測系統(tǒng)而言，擴展本身功能的同時，增加了更大的安全責(zé)任。

3.2 有源應(yīng)答器監(jiān)測與列控系統(tǒng)集成

3.2.1 與列控系統(tǒng)集成方案

將有源應(yīng)答器監(jiān)測定位為安全設(shè)備的前提下，有源應(yīng)答器監(jiān)測與列控系統(tǒng)進行集成，即列控系統(tǒng)對有源應(yīng)答器增加自檢功能，并將自檢結(jié)果反饋到TDCS/CTC、微機監(jiān)測及聯(lián)鎖系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)如圖4所示。

在歐洲列控系統(tǒng)（ETCS）中，LEU安裝在室外，與應(yīng)答器的連接電纜較短，LEU可以通過檢測電纜的阻抗來判斷斷線、短路故障，但是從嚴(yán)格意義上講，該系統(tǒng)僅能判斷有源應(yīng)答器的工作狀態(tài)，無法判斷應(yīng)答器發(fā)送報文與行車下達命令的一致性，還是存在一定的隱患。而中國列控系統(tǒng)中，LEU安裝在室內(nèi)，與應(yīng)答器的連接電纜較長。這種方式安裝的LEU對于電纜遠端的斷線、短路故障檢測不到，這樣不但有源應(yīng)答器的工作狀態(tài)無法監(jiān)測，更無法實現(xiàn)臨時限速命令的校核，造成更嚴(yán)重的安全隱患。

3.2.2 與列控系統(tǒng)集成方案特點

本方案從完善列控系統(tǒng)出發(fā)，增加有源應(yīng)答器向車站列控中心的信息反饋環(huán)節(jié)，將電纜及應(yīng)答器設(shè)備狀態(tài)以及發(fā)送的報文反饋給列控中心，列控中心再對報文進行分析、校核，達到自檢目的，同時將自檢結(jié)果反饋到微機監(jiān)測及TDCS/CTC和車站聯(lián)鎖系統(tǒng)，彌補國內(nèi)列控系統(tǒng)的不足。

（1）優(yōu)點

1）本方案是列控系統(tǒng)自身完善和補充，對其他信號系統(tǒng)影響最小，同時投資最省，實施更容易，特別是對既有站的列控系統(tǒng)更換設(shè)備和修改軟件即可，更利于推廣。

2）將自檢信息提供給微機監(jiān)測、TDCS/CTC以及聯(lián)鎖系統(tǒng)，一旦提示故障信息，就可以明確是自身故障還是系統(tǒng)與其他系統(tǒng)傳輸通道的故障，這樣責(zé)任更加明確，避免了不同部門間的責(zé)任推諉現(xiàn)象。

3）對于臨時限速命令的校核，最有條件做到列車接收的報文就是需要校核的報文，確保校核結(jié)果的準(zhǔn)確性，這是其他監(jiān)測方式無法實現(xiàn)的。

（2）缺點

1）列控系統(tǒng)是引進國外技術(shù)，有源應(yīng)答器剛剛實現(xiàn)國產(chǎn)化，增加列控系統(tǒng)有源應(yīng)答器自檢功能必將突破原有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，實施難度將會很大。

2）對于設(shè)備維修，微機監(jiān)測顯示的是列控系統(tǒng)自檢結(jié)果，這樣明確到列控系統(tǒng)具體故障點的難度會很大，增加檢修人員的工作量。

4 結(jié)語

為消除安全隱患，增加有源應(yīng)答器監(jiān)測這一環(huán)節(jié)十分必要，從既有C2級線路有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置的應(yīng)用來看，有源應(yīng)答器監(jiān)測作為一套獨立的系統(tǒng)在全路進一步推廣和應(yīng)用還存在一定困難，因此，本文從系統(tǒng)集成角度來研究，希望可以拓寬思路，進一步分析優(yōu)化的可能。

本文所示系統(tǒng)圖均為C2級列控系統(tǒng)圖，采用上述兩個集成方案的有源應(yīng)答器監(jiān)測對于向C3級列控系統(tǒng)的推廣也將是可行的。從完整意義的閉環(huán)監(jiān)測來講，對機車接收的應(yīng)答器報文與TDCS/CTC系統(tǒng)下達的命令進行校核才更有意義，但是實施難度太大，因此本文中對有源應(yīng)答器監(jiān)測形成的閉環(huán)監(jiān)測仍局限在地面設(shè)備這一層次。

[1]運基信號［2008] 63號 有源應(yīng)答器監(jiān)測裝置技術(shù)條件（暫行）[S].

[2]運基信號[2007] 105號 CTCS-2級列車運行控制系統(tǒng)維護管理規(guī)定（暫行）[S].

[3]運基信號[2007] 696號 調(diào)度集中系統(tǒng)（CTC）數(shù)據(jù)通信規(guī)程（V1.0）[S].

[4]運基信號[2006] 317號 信號微機監(jiān)測系統(tǒng)技術(shù)條件（暫行）[S].