CRH3型動車組ATP車載設備安全性分析及故障處理研究

劉曉麗

摘 要：文章分析了CRH3型動車組車載設備ATP在運行過程中存在諸如物理打擊、電磁干擾等潛在的安全隱患，并提出了相應的防護措施。討論了機車一體化設計與設備維護的問題。在總結CRH3型動車組維護工作的基礎上，分析了目前在ATP設備維護方面面臨的問題及其針對性的解決方案。

關鍵詞：CRH3型動車組 ATP 安全性 故障處理

中圖分類號：U266.2 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-02

高鐵是現(xiàn)代社會的新型運輸方式，也是交通運輸現(xiàn)代化的重要標志，我國鐵路客運發(fā)展已經呈現(xiàn)速度化[1]，列車速度的不斷提高，靠地面信號行車已不能保證行車安全，必須靠車載信號設備對列車實施運行控制，ATP（列車保護系統(tǒng)）已成為行車安全不可缺少的重要技術設備。ATP作為列車運行控制系統(tǒng)的主體設備，是一套高安全、高可靠、高技術的智能設備，是確保動車組運行安全核心設備[2]，由地面信號設備和車載設備共同組成，是地面聯(lián)鎖向車載設備的延伸，在此基礎上實現(xiàn)了以車載設備為主的行車方式[3]，而ATP車載設備自身設計的安全性及維修問題對動車組安全運行有著至關重要的意義。本文詳細討論了ATP車載設備再列車運行過程中存在的安全隱患及其防護措施。

1 ATP車載設備的潛在安全隱患及當前解決措施

1.1 物理擊打問題

車載設備的車底部分（如BTM天線、TCR天線、速度傳感器以及它們的連接電纜等）都完全暴露在相對開放的空間里，工作環(huán)境惡劣，很容易受到異物撞擊，尤其是在列車運行中，高速氣流極易扯動連接電纜，列車外部空間中的異物也有很大可能對地面設備和車底設備造成碰撞，損壞設備或影響設備的正常使用，嚴重的可能會對列車的安全運行造成嚴重影響，如2009年末及2010年初，由于冰雪天氣影響及異物撞擊等，發(fā)生多起動車組的BTM連接電纜護套破損情況，對行車安全構成隱患；同時車底冰塊墜落也極易撞擊到地面應答器，由于高速運動造成的強大沖擊力很容易使應答器破損，嚴重的有可能使地面應答器碎裂或是從地面緊固裝置上脫離，一旦這些碎片或應答器整體對車底構成二次撞擊，則會嚴重威脅行車安全，并且應答器本身的損壞也會造成行車數(shù)據(jù)缺失，從而影響行車。

1.2 惡劣天氣中的防護問題

一般情況下，天氣變化對列車運行影響不大，然而在惡劣天氣條件下，尤其是冰雪天氣，會對行車安全構成很大威脅。如軌面結冰影響列車輪對黏著系數(shù)，容易造成打滑等問題，進而會影響測速測距的準確性；室外設備及車下設備在低溫和冰雪條件下容易變得脆弱，抗物理擊打能力會大幅下降，極易造成損傷；車底測速雷達表面結冰會導致測速測距誤差較大或測速測距異常；冰雪天氣中車體墜冰對地面應答器的威脅，以及冰雪融化后設備電纜連接部等關鍵部位的防止?jié)B水漏水等問題，都是當前高速鐵路中不可避免且亟待解決的問題。

目前由于條件有限，只能利用現(xiàn)有的工具和材料對這些問題做應急處理，如冰雪天氣對測速雷達表面打蠟以減少結冰、安排人員及時對車底設備進行除冰工作，圖2為雷達結冰照片，對電纜連接部等關鍵部位加強防水處理、加強對地面設備的巡視檢查、加強數(shù)據(jù)分析工作以便于及時掌握設備的工作狀況等，而如何從根本上解決這一問題仍需要進一步的探索。

1.3 電磁兼容與信號抗干擾問題

高鐵時代，列車運行區(qū)域的電磁環(huán)境更加復雜，車底的TCR天線、BTM天線、速度傳感器、雷達傳感器等設備較多，距離較近，且大部分都采用的無線通信方式，容易產生相互干擾；另外，列車運行的動力是由高壓接觸網提供，而接觸網的高電壓會生成很強的電磁輻射。而高速鐵路中的車地通信是利用電磁波進行的無線通信，因此這種電磁輻射不可避免的會對車地通信造成影響，特別是在升降受電弓以及過分相區(qū)時，由于瞬間高壓，會形成浪涌脈沖，電磁輻射的強度將會更大。這就要求地面設備和車載設備的電磁兼容性能既能滿足正常通信的需求，又能避免接觸網的電磁輻射干擾。在CRH3型動車組運用過程中，在升、降弓或過分相作用瞬間，動車組的車體浪涌電壓會變化、加劇，造成光電速度傳感器絕緣強度下降、速度信號輸出異?；蛟斐蓱鹌鱾鬏斖ǖ涝诜窒鄥^(qū)附近安全關閉，導致RTM5A單元無法正常解碼，系統(tǒng)安全關機，停車。由此可見，電磁兼容與信號抗干擾問題依然是影響高速鐵路穩(wěn)定運行的不可忽視的重要因素。

為了解決這一問題，采用了如下措施：

（1）在頭車車體和轉向架之間加裝浪涌保護裝置，抑制動車組升降弓和過分相時頭車車體和轉向架之間的高壓瞬變浪涌

脈沖。

（2）加裝線路濾波器，消除所有因車載電壓影響車載設備電源線而產生的無線

干擾。

（3）加裝光電隔離盒，光電隔離盒中裝有可使電源和速度信號與EVC電源裝置隔離的裝置。

通過以上措施，有效的抑制了由于浪涌電壓和干擾信號對速度傳感器和應答器造成的影響。

1.4 機車一體化設計與設備維護的問題

機車一體化設計與設備維護：在高速列車生產中，由于采用了機車一體化設計，車載設備安裝、布線、調試完成之后才會進行最后的組裝。這就不可避免的為日后的設備維護工作帶來了諸多不便。例如車底、機柜等空間過于狹小，在設備更換時對作業(yè)人員體形要求比較苛刻，并且由于內部回旋空間過小，增加了作業(yè)難度。此問題目前尚無有效解決方案，只能在實際工作中盡量克服。又如部分設備連接電纜在車體內部走線過長，也給設備更換工作帶來很大困難，如更換CRH3型動車組車D電纜便是由于這一原因，導致其更換工作難度大、強度高。目前解決這一問題的辦法是適當對設備進行改造，在傳感器附近增設連接插頭，將連接電纜分為兩部分，大大降低了工作量，從而使該設備的維護工作較為便利、迅捷。

2 ATP車載設備故障處理方法

2.1 故障類型的分類和處理

高鐵時代，列控設備的故障處理與數(shù)據(jù)分析對于每一個電務人員都是一個全新的課題，傳統(tǒng)的電務作業(yè)程式發(fā)生了革命性的改變，全新的理論，全新的技術，全新的設備，全新的維護理念，全新的作業(yè)制度，全新的故障處理方式，如何盡快適應這些變革，是確保高鐵時代的電務設備安全穩(wěn)定運行的關鍵[4]。

高速鐵路的信號技術集計算機技術、通信技術和控制技術為一體，軟硬件結合的設計對故障查找與處理提出了新的要求[5]。造成某個故障現(xiàn)象的原因可能是多方面的，如軟件處理問題、硬件設備問題、突發(fā)性故障、永久性故障、單個部件故障、多個部件同時故障、一次性故障、某部件故障誘發(fā)其它部件發(fā)生二次故障等。而單就硬件設備故障來說，又分為設備終端故障、主機處理板故障、主機與終端的連接電纜故障以及主機處理板之間的連接線故障等多種

情況。

故障的多變性與復雜性對故障處理提出了更高的要求。作為設備使用與維護單位，首先應當對各種故障形式有所劃分，如多發(fā)性故障與偶發(fā)性故障；其次應當對設備的薄弱環(huán)節(jié)有所掌握，如故障多發(fā)點，并優(yōu)化故障查找方案，以便能夠及時定位故障點，確定故障原因；再次應當對各種故障的處理進行規(guī)范化和系統(tǒng)化，尤其是對于主要的多發(fā)性故障應建立起故障處理的方案流程；對已經發(fā)生的故障應當進行整理分類，以便為今后的故障處理提供參考和對照。

2.2 利用輔助設備分析問題

司法記錄儀JRU和EVC主機會對接收信息、系統(tǒng)狀態(tài)和控制動作等進行記錄。在故障處理時，通過對這些記錄的數(shù)據(jù)進行分析，可以了解設備的運用狀況及故障時的綜合信息，從而有助于查找故障源。

首先打開JRU數(shù)據(jù)（主要描述列車運行情況，司機操作，公里表，速度，接受應答器情況等）查找故障點，主要查看動車組在運行中的非正常停車（速度為0），確定時間、公里表，然后打開TCC數(shù)據(jù)（描述ATP的自檢情況和報警信息），從停車時間和公里表往上查找，觀察ATP是否報故障

信息。

利用配置于動車組的實時跟蹤系統(tǒng)，可對所有運行的動車組的速度曲線、收到的碼序、公里表、時間、收到的應答器信息等信息進行遠程監(jiān)控，通過遠程監(jiān)控可以迅速對故障動車組進行故障分析，并提出解決方案。并對檢修后的動車組在重新上線后進行跟蹤監(jiān)測，確定故障是否徹底修復。

2.3 具體案例分析

3 結語

在目前高速鐵路的運用中，動車組ATP車載設備的安全性仍然有許多不容忽視的問題亟待解決，在故障（數(shù)據(jù)）分析、故障處理方面仍然存在不足。通過不斷吸收先進經驗，積累實作技能，相信隨著中國高速鐵路進入新的發(fā)展紀元，動車組ATP車載設備必將實現(xiàn)高可靠性和故障處理及

時性。

參考文獻

[1] 李振華.我國動車組的現(xiàn)代發(fā)展情況研究[J].科技創(chuàng)新導報，2011（27）.

[2] 嚴前煒.CTCS3級動車組ATP常見硬件故障的應急處理方法探討[J].上海鐵道科技，2011（1）.

[3] 李瑞榮，張中央.動車組操縱與安全[M].西南交通大學出版社，2008.

[4] 趙蕾，馬文俊.快速搭建高鐵車載ATP設備知識框架初探[J].西鐵科技，2011（1）.

[5] 楊愛國.動車組ATP車載設備故障分析技巧[J].西鐵科技，2007（S2）.