曲子賢，李國棟

（1.中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司 科信部，甘肅 蘭州 730000；2.中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司 蘭州電務(wù)段，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

列車運(yùn)行控制系統(tǒng)是保障列車運(yùn)營安全、提高運(yùn)輸效率的核心技術(shù)，通過監(jiān)督、控制和調(diào)整列車運(yùn)行速度及制動方式等狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對列車的自動監(jiān)控［1-3］。系統(tǒng)由地面子系統(tǒng)和車載子系統(tǒng)組成，地面子系統(tǒng)發(fā)出控車所需的所有基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)，車載子系統(tǒng)通過媒體將地面子系統(tǒng)發(fā)出的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，形成對應(yīng)的控車速度和制動數(shù)據(jù)［4-5］，全程指導(dǎo)和監(jiān)控列車安全平穩(wěn)運(yùn)行。因此，保證列控地面設(shè)備與車載設(shè)備的高度兼容是控制列車安全運(yùn)行的關(guān)鍵。周永健等［6］針對聯(lián)調(diào)聯(lián)試中出現(xiàn)的兼容性問題，分別從地面應(yīng)答器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、不同類型信號機(jī)處理邏輯、分相信息、軌道區(qū)段長度等方面進(jìn)行深入分析，給出合理化建議?；衾杳鞯龋?］對信號系統(tǒng)軟件主要功能、各子系統(tǒng)間接口關(guān)系、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和一致性檢驗(yàn)進(jìn)行了統(tǒng)計分析并給出相關(guān)建議。趙峰等［8］深入剖析聯(lián)調(diào)聯(lián)試過程中常見的列控數(shù)據(jù)問題，總結(jié)列控數(shù)據(jù)管理經(jīng)驗(yàn)，并提出優(yōu)化措施。在此，結(jié)合蘭州西站高普聯(lián)絡(luò)線列控兼容性試驗(yàn)，探討相關(guān)問題解決方案。

1 工程背景

1.1 工程概況

針對新建中衛(wèi)—蘭州鐵路（中蘭鐵路）引入蘭州樞紐配合工程項(xiàng)目，2018年，在蘭州西站普速場、高速場東岔區(qū)之間新建1條高普聯(lián)絡(luò)線，實(shí)現(xiàn)寶蘭高鐵與蘭新鐵路間的有效連接。此次施工涉及蘭州西高速場新增235#/237#道岔、SGL3信號機(jī)及203DG、205DG、211-235DG、237DG軌道電路，蘭州西普速場新增147#道岔、XL5信號機(jī)及123-147DG、CLG2軌道電路。

1.2 動態(tài)檢測

依據(jù)試驗(yàn)大綱和相關(guān)規(guī)范，2018年5—11月，中國鐵路蘭州局集團(tuán)有限公司組織相關(guān)單位，安排裝載CTCS2-200H、CTCS3-300H、CTCS3-300S、CTCS2-200C及CTCS3-300T型列車自動防護(hù)子系統(tǒng)（ATP）的動車組，對中蘭鐵路引入蘭州樞紐配套工程蘭州西站提前開工段區(qū)段CTCS-2級列控系統(tǒng)的正常行車、臨時限速、模式轉(zhuǎn)換、引導(dǎo)作業(yè)、自動過分相等功能進(jìn)行測試，完成了動態(tài)檢測大綱規(guī)定的測試項(xiàng)目，大綱規(guī)定的測試項(xiàng)目通過測試，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求。

2 異常制動與原因分析

2.1 異常制動情況

在蘭州西站高普聯(lián)絡(luò)線列控兼容性試驗(yàn)過程中，共發(fā)生6次“軌道電路信息異常，觸發(fā)7級常用制動（B7）瞬間緩解”問題（見表1），其中車載ATP型號為300S型發(fā)生4次、200H型發(fā)生2次，車載設(shè)備提供商均為北京和利時系統(tǒng)工程有限公司，其余200C、300T、300H型車載ATP動車組均未發(fā)生B7制動。

表1 兼容性試驗(yàn)觸發(fā)B7制動情況

2.2 檢查分析方法

動車組ATP設(shè)備在一段時間內(nèi)沒有收到任何低頻碼或載頻碼，ATP就會輸出7級常用制動，即B7制動。觸發(fā)B7制動后若再次接收到低頻碼或載頻碼就會自動緩解制動，若未收到低頻碼或載頻碼則一直輸出制動直至停車［9］。

針對蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線B7制動問題，從列控地面設(shè)備和車載ATP設(shè)備2個方面進(jìn)行全面調(diào)查分析，同時安排不同車型動車組、電務(wù)檢測車進(jìn)行實(shí)車試驗(yàn)。

2.2.1 地面設(shè)備

（1）調(diào)查蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線采用何種設(shè)備，施工質(zhì)量是否達(dá)標(biāo)。

（2）測試237DG及211-235DG電氣特性是否達(dá)標(biāo)，調(diào)整電壓、入口電流是否在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。

（3）不同車型壓入軌道區(qū)段，其分路殘壓數(shù)據(jù)比較。

（4）發(fā)生B7制動時，軌道電路的信號集中監(jiān)測數(shù)據(jù)與未發(fā)生時進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2.2.2 車載設(shè)備

（1）分析在觸發(fā)B7制動時CTCS3-300S型車載ATP收到的地面發(fā)碼信息。

（2）現(xiàn)場實(shí)測軌道區(qū)段長度是否與工程數(shù)據(jù)表設(shè)定長度及動車組走行距離相一致。

2.3 地面設(shè)備檢查及數(shù)據(jù)分析

2018年9月15—25日在天窗時間內(nèi)對蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線設(shè)備進(jìn)行調(diào)查、測試。

2.3.1 電路檢查

（1）查軌道電路電路圖是否正確。

（2）查軌道電路設(shè)備選型、各部配線接線情況、安裝調(diào)試是否正確。

經(jīng)排查軌道電路圖紙正確，均按照圖紙要求施工；設(shè)備選型符合設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；接線、安裝工藝均符合施工工藝標(biāo)準(zhǔn)；軌道電路均按照標(biāo)調(diào)表調(diào)整。

2.3.2 軌道電路測試

9月15日天窗時間內(nèi)現(xiàn)場實(shí)測動車組觸發(fā)制動處新增區(qū)段信息（見表2），均符合工程數(shù)據(jù)表數(shù)據(jù)，211-235DG及237DG軌道電路變壓器變比、室內(nèi)外電纜配線及回流設(shè)置均正確，軌道電路分路殘壓及入口電流測試達(dá)標(biāo)，全程監(jiān)測載頻、低頻、電壓未發(fā)現(xiàn)異常。對比觸發(fā)制動與未觸發(fā)制動時的信號集中監(jiān)測數(shù)據(jù)，軌道電路分路殘壓全部達(dá)標(biāo)。

表2 新增區(qū)段信息

9月15日D8963及D8966次（裝載200C型ATP）動車組在蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行情況良好。軌道電路故障分析系統(tǒng)全程監(jiān)測高速場201DG、203DG、205DG、211-235DG、237DG，動車經(jīng)過時上述區(qū)段載頻、低頻、電壓正常，分析數(shù)據(jù)未發(fā)現(xiàn)異常，查看微機(jī)監(jiān)測信息未見異常。

9月18—21日，D8963及D8966次動車組在蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行過程中，示波器測試201DG、203DG、205DG、211-235DG、237DG載頻，載頻信息正常，無掉載頻現(xiàn)象。

9月25日，裝載CTCS2-200H型ATP的D4110次動車組在蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行過程中（共9個序列），未出現(xiàn)任何異常信息，示波器測試201DG、203DG、205DG、211-235DG、237DG載頻，載頻信息顯示正常，未發(fā)現(xiàn)掉載頻現(xiàn)象。

2.3.3 車載數(shù)據(jù)分析

2018年11月22日，裝載CTCS3-300S型ATP的55307次從蘭州西高速場XF信號機(jī)外方發(fā)車→蘭州西高速場通過（203DG、205DG、211-235DG、237DG）→高普聯(lián)絡(luò)線（CLG2）→蘭州西普速場（123-147DG、133DG、139DG、13G）停車。根據(jù)車載司法記錄單元（JRU）數(shù)據(jù)分析，在02：19：45由于車載ATP判斷載頻有變化（動車組從205DG進(jìn)入211-235DG），此時解調(diào)出的低頻信號（VLF）為非有效信息（VLF無效）（見圖1）。

圖1 02：19：45車載JRU解析數(shù)據(jù)

02：19：46車載ATP已經(jīng)解析出載頻為2 000 Hz，但由于載頻不穩(wěn)定，02：19：47車載再次判斷VLF非有效信息（見圖2、圖3）。

圖2 02：19：46車載JRU解析數(shù)據(jù)

圖3 02：19：47車載JRU解析數(shù)據(jù)

根據(jù)《主體化機(jī)車信號系統(tǒng)技術(shù)條件（暫行）》（科技運(yùn)函〔2004〕114號）［10］規(guī)定：車載設(shè)備在地面提供載頻切換信息碼時，應(yīng)自動實(shí)現(xiàn)載頻鎖定或切換，任何信息掉碼時間大于10 s，只接收載頻切換信息碼，其他信息停止接收。02：19：55由于車載判斷VLF非有效信息超過10 s，車載導(dǎo)向安全側(cè)進(jìn)行制動防護(hù)，輸出B7制動防護(hù)（見圖4）。

圖4 02：19：55車載JRU解析數(shù)據(jù)

車載數(shù)據(jù)分析結(jié)論為：車載ATP無法鎖定載頻，10 s后導(dǎo)致輸出B7制動。

2.4 其他車型驗(yàn)證

裝載CTCS2-200C型ATP的D8963及D8966次動車在蘭州西站高普聯(lián)絡(luò)線運(yùn)行過程中，測試載頻無變化。電務(wù)檢測車動態(tài)檢測，軌道電路靜態(tài)、動態(tài)各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.5 分析結(jié)論

此次觸發(fā)B7制動的原因?yàn)椋寒?dāng)動車組進(jìn)入211-235DG接收到2 000 Hz載頻，但不穩(wěn)定，在237DG運(yùn)行時仍未接收到載頻信息，2個區(qū)段長度共94 m，v=s/t=94 m/10 s=9.4 m/s，即33.84 km/h。經(jīng)分析判斷地面設(shè)備運(yùn)用良好，該問題為車載ATP的邏輯問題，當(dāng)ATP在10 s內(nèi)接收到地面載頻信息時，動車組不觸發(fā)B7制動。

因此，當(dāng)動車組運(yùn)行速度低于33.84 km/h，ATP不會觸發(fā)B7制動。列控車載廠商據(jù)此進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室動態(tài)仿真試驗(yàn)，再次論證了200H和300S型動車組以不超過30 km/h速度通過蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線，則不會觸發(fā)制動。

3 解決方案比選

（1）方案1：設(shè)置限速，即維持既有不變，動車組在經(jīng)過蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線211-235DG、237DG軌道區(qū)段時，以不超過30 km/h的速度運(yùn)行。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：限速區(qū)段較短，設(shè)置限速對效率影響較小，不增加工程投資，實(shí)施較為簡便，能滿足寶蘭客專動車組進(jìn)入蘭州西普速場運(yùn)營需求的時間節(jié)點(diǎn)要求。方案不足是：動車組運(yùn)行的速度控制完全由司機(jī)控制，無技術(shù)手段控車，對人員要求較高。

（2）方案2：取消蘭州西高普聯(lián)絡(luò)線銜接道岔區(qū)段側(cè)向發(fā)碼。該方案的優(yōu)點(diǎn)是：通過技防手段控車，不需完全依賴司機(jī)控制車速。方案不足是：一是嚴(yán)重影響運(yùn)輸效率。由于高普聯(lián)絡(luò)線CLG2的長度僅為197 m，而動車組從45 km/h制動至停車所需的制動距離遠(yuǎn)大于該距離，因此在聯(lián)鎖設(shè)計中采用紅燈重復(fù)方案，即動車組從寶蘭高鐵正線進(jìn)入蘭州西高速場經(jīng)由235#/237#道岔反位向高普聯(lián)絡(luò)線接車時，XL5信號機(jī)必須開放信號，蘭州西普速場下行正線軌道區(qū)段將長時間鎖閉，導(dǎo)致蘭州西普速場下行正線無法進(jìn)行任何行車作業(yè)。二是實(shí)施本方案需增加工程投資，將蘭州西普速場、高速場的列控軟件全部修改，軟件變更影響范圍大，電務(wù)段重新進(jìn)行仿真、模擬及插入試驗(yàn)，鐵路局集團(tuán)公司重新組織動態(tài)檢測試驗(yàn)，在既定的寶蘭高鐵動車組進(jìn)入蘭州西普速場運(yùn)營需求的時間節(jié)點(diǎn)要求下無法完成。

（3）方案3：變更軌道電路絕緣節(jié)位置。即將寶蘭高鐵正線上行線坐標(biāo)為1055處的絕緣移設(shè)至235#道岔岔后、843處的絕緣移設(shè)至215#道岔岔后、609處的絕緣移設(shè)至217#道岔岔后（坐標(biāo)為520處），軌道區(qū)段名稱由205DG、211-235DG、215-217DG變更為205-235DG、211-215DG、217DG，取消237#道岔直股切割絕緣，將絕緣移設(shè)至曲股，原安全線盡頭處設(shè)置的237DG發(fā)送端設(shè)備移設(shè)至渡線絕緣處。方案3的優(yōu)點(diǎn)同方案2，以技術(shù)手段控車，增強(qiáng)了動車組運(yùn)行的可靠性。該方案不足是：變更了絕緣節(jié)位置，需加大工程投資，修改蘭州西高速場列控中心軟件，與方案2同樣，需增加各類驗(yàn)證試驗(yàn)，同樣無法滿足寶蘭高鐵動車組進(jìn)入蘭州西普速場運(yùn)營需求的時間節(jié)點(diǎn)要求。

4 實(shí)施方案及效果

根據(jù)車載廠商提供的動態(tài)仿真試驗(yàn)結(jié)果，以及設(shè)計提交的3個整改方案及其對比分析情況，為滿足寶蘭客專動車組進(jìn)入普速場運(yùn)營需求的時間節(jié)點(diǎn)要求，在保證安全、便于運(yùn)營實(shí)施、減少對運(yùn)營的干擾、節(jié)約工程投資的情況下，按方案1實(shí)施比較合理，即設(shè)置限速，動車組在經(jīng)過高普聯(lián)絡(luò)線211-235DG、237DG軌道區(qū)段時以不超過30 km/h的速度運(yùn)行。

自2018年12月5日高普聯(lián)絡(luò)線設(shè)置限速，動車組在經(jīng)過211-235DG、237DG軌道區(qū)段時以不超過30 km/h的速度運(yùn)行，再未發(fā)生過“軌道電路信息異常，觸發(fā)B7制動”問題，說明該方案正確可行。

5 結(jié)束語

由于蘭州西站高普聯(lián)絡(luò)線相鄰區(qū)段長度較短，造成動車組無法及時分析處理軌道區(qū)段信息導(dǎo)致了B7制動停車問題。通過方案比選，提出采用設(shè)置限速30 km/h的解決方案。通過控制動車組低速運(yùn)行的方式，提高了車載與地面列控設(shè)備的兼容性。該方案既不影響運(yùn)輸效率，又可節(jié)省工程投資，同時能確保工程實(shí)施進(jìn)度，可為解決特殊情景下的列控兼容性問題提供參考。