車(chē)載設(shè)備收到應(yīng)答器默認(rèn)報(bào)文的處理邏輯探討

徐效寧，肖 興，趙東旭

（1.中國(guó)鐵道科學(xué)研究院集團(tuán)有限公司通信信號(hào)研究所，北京 100081；2.中國(guó)鐵路北京局集團(tuán)有限公司電務(wù)部，北京 100860）

默認(rèn)報(bào)文是指列控中心、軌旁電子單元或有源應(yīng)答器設(shè)備故障時(shí)應(yīng)答器發(fā)送的報(bào)文，它以特定的報(bào)文計(jì)數(shù)器（M_MCOUNT）標(biāo)識(shí)不同的故障。根據(jù)應(yīng)答器組的不同類(lèi)型，默認(rèn)報(bào)文除[ETCS-254]包外，也可能包含停車(chē)報(bào)文。

本文通過(guò)一例中繼站應(yīng)答器故障的案例，分析車(chē)載設(shè)備的反應(yīng)，探討車(chē)載設(shè)備收到默認(rèn)報(bào)文的處理邏輯，同時(shí)結(jié)合相關(guān)規(guī)范，對(duì)車(chē)載設(shè)備的處理邏輯提出了修改建議。

1 現(xiàn)場(chǎng)故障案例

中繼站應(yīng)答器組的設(shè)置如圖1 所示，在上下行線路靠近中繼站的位置，分別設(shè)置兩組有源應(yīng)答器組，每組包含兩個(gè)無(wú)源應(yīng)答器和一個(gè)有源應(yīng)答器。

圖1 中繼站應(yīng)答器設(shè)置示意Fig.1 Balise layout of a relay station

現(xiàn)場(chǎng)某中繼站ZJ2 的有源應(yīng)答器因故障，發(fā)送默認(rèn)報(bào)文。當(dāng)CTCS-2(簡(jiǎn)稱(chēng)C2)車(chē)載設(shè)備以FS 模式經(jīng)過(guò)時(shí)，車(chē)載設(shè)備轉(zhuǎn)為部分監(jiān)控（PS）模式并輸出常用制動(dòng)，直到下一站有源應(yīng)答器組時(shí)，才重新恢復(fù)FS 模式。CTCS-3(簡(jiǎn)稱(chēng)C3)車(chē)載設(shè)備以CTCS-2等級(jí)FS 模式經(jīng)過(guò)時(shí)，限速也降為45 km/h 并輸出常用制動(dòng)。現(xiàn)場(chǎng)拆除該有源應(yīng)答器后，C2 車(chē)載設(shè)備或以CTCS-2 等級(jí)運(yùn)行的C3 車(chē)載設(shè)備經(jīng)過(guò)ZJ2 時(shí)，允許速度不再下降，也不再輸出制動(dòng)。

分析故障現(xiàn)象，有兩個(gè)問(wèn)題值得商榷。

1）中繼站兩個(gè)有源應(yīng)答器里均描述了前方的臨時(shí)限速信息，當(dāng)?shù)诙M有源應(yīng)答器故障時(shí)，即使第一組正常接收，車(chē)載設(shè)備也將降級(jí)運(yùn)行，降低了系統(tǒng)的可用性。

2）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)拆除第二組的有源應(yīng)答器后，車(chē)載設(shè)備反而能夠正常運(yùn)行。假設(shè)ZJ2 正在發(fā)送默認(rèn)報(bào)文，但由于干擾導(dǎo)致BTM 譯碼失敗，車(chē)載設(shè)備沒(méi)有收到默認(rèn)報(bào)文，應(yīng)答器組作丟失處理，將不會(huì)降級(jí)運(yùn)行。如果ZJ2 丟失對(duì)于控車(chē)沒(méi)有不安全因素，那么車(chē)載設(shè)備就沒(méi)有必要對(duì)默認(rèn)報(bào)文進(jìn)行特殊處理。

2 相關(guān)規(guī)范描述

2.1 地面規(guī)范描述

《列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用原則》（TB/T 3484-2017）在5.3.7 節(jié)規(guī)定[1]，“有源應(yīng)答器根據(jù)區(qū)間方向發(fā)送臨時(shí)限速信息，第一組中繼站應(yīng)答器組中無(wú)源應(yīng)答器發(fā)送鏈接信息、軌道區(qū)段、線路坡度、線路速度、特殊區(qū)段等反向線路數(shù)據(jù)，第二組中繼站應(yīng)答組中無(wú)源應(yīng)答器發(fā)送鏈接信息、軌道區(qū)段、線路坡度、線路速度、里程信息、特殊區(qū)段等正向線路數(shù)據(jù)”。同時(shí)，規(guī)范在附錄B.16 和B.17 條中繼站應(yīng)答器組臨時(shí)限速[CTCS-2]包數(shù)據(jù)范圍中指出，“正線TSR 管轄范圍應(yīng)從中繼站有源應(yīng)答器組開(kāi)始至前方車(chē)站出站口應(yīng)答器（或中繼站第二個(gè)有源應(yīng)答器組）再加一個(gè)防護(hù)距離，防護(hù)距離應(yīng)涵蓋從防護(hù)始端應(yīng)答器所在區(qū)段的線路最高允許碼降至HU碼的所有閉塞分區(qū)并延伸200 m?！?/p>

分析上述規(guī)范， ZJ1 和ZJ2 有源應(yīng)答器發(fā)送的臨時(shí)限速數(shù)據(jù)終點(diǎn)是一致的，ZJ1 可以覆蓋ZJ2 的臨時(shí)限速信息。只有一種情況例外，即在列車(chē)越過(guò)ZJ1 未越過(guò)ZJ2 時(shí)，地面在前方設(shè)置了新的臨時(shí)限速。但這種情況可不予考慮，它和CTCS-2 級(jí)運(yùn)行的列車(chē)越過(guò)出站口應(yīng)答器后區(qū)間設(shè)置新臨時(shí)限速的場(chǎng)景一樣，應(yīng)當(dāng)通過(guò)規(guī)章制度保證。所以，中間站ZJ1 和ZJ2 的有源應(yīng)答器可認(rèn)為是互為備份的關(guān)系，能夠提高CTCS-2 級(jí)列控系統(tǒng)的可用性。

2.2 車(chē)載規(guī)范描述

C2 車(chē)載設(shè)備相關(guān)規(guī)范（鐵總運(yùn)[2014]29 號(hào)、TB/T 3529-2018）要求主機(jī)對(duì)應(yīng)答器信息執(zhí)行一致性檢查, 當(dāng)收到默認(rèn)報(bào)文時(shí)應(yīng)根據(jù)報(bào)文計(jì)數(shù)器給出相應(yīng)報(bào)警提示。同時(shí)，規(guī)范還要求“在FS 模式下，當(dāng)車(chē)載設(shè)備接收到與運(yùn)行方向一致的[ETCS-254]包，或接收到M_MOUNT 值為0/252/253 的應(yīng)答器默認(rèn)報(bào)文時(shí)，應(yīng)丟棄之前接收的線路數(shù)據(jù)和臨時(shí)限速信息，轉(zhuǎn)入PS 模式并輸出最大常用制動(dòng)，同時(shí)提示應(yīng)答器信息接收異?！盵2-3]。

《CTCS-3 級(jí)列控車(chē)載設(shè)備技術(shù)規(guī)范（暫行）》（鐵運(yùn)[2012]211 號(hào)）只要求主機(jī)對(duì)應(yīng)答器信息執(zhí)行一致性檢查，沒(méi)有規(guī)定在CTCS-2 等級(jí)FS 模式收到默認(rèn)報(bào)文的特殊處理邏輯，《CTCS-3 級(jí)列控車(chē)載設(shè)備技術(shù)條件》（TB/T 3483-2017）8.4.8 節(jié)對(duì)此作了補(bǔ)充[4]，“車(chē)載設(shè)備收到默認(rèn)報(bào)文后，應(yīng)廢棄臨時(shí)限速信息，即由臨時(shí)限速引起的限速曲線SBI 突降為50 km/h，EBI 緩降為55 km/h。”

從規(guī)范分析，收到默認(rèn)報(bào)文時(shí)，C2 車(chē)載設(shè)備刪除線路數(shù)據(jù)和臨時(shí)限速，C3 車(chē)載設(shè)備則只刪除臨時(shí)限速，兩者存在一定的差異。但總的來(lái)說(shuō)，在中繼站應(yīng)答器故障案例中，兩種車(chē)載設(shè)備的處理方式都會(huì)降低系統(tǒng)的可用性，沒(méi)有達(dá)到地面的預(yù)期目標(biāo)。

圖2 列車(chē)實(shí)際進(jìn)路和車(chē)載設(shè)備認(rèn)為的進(jìn)路Fig.2 The actual route of the train and the route known by the on-board equipment

3 相關(guān)規(guī)范分析

3.1 ETCS規(guī)范分析

因?yàn)镋TCS-1 系統(tǒng)也是通過(guò)點(diǎn)式應(yīng)答器傳輸線路數(shù)據(jù)，所以本文首先介紹ETCS 對(duì)于默認(rèn)報(bào)文的處理邏輯。ETCS 系統(tǒng)需求規(guī)范要求車(chē)載設(shè)備對(duì)應(yīng)答器信息進(jìn)行一致性和有效性檢查，但沒(méi)有對(duì)默認(rèn)報(bào)文的特殊處理[5]。系統(tǒng)的安全性由兩方面保證[6]。

第一，ETCS 地面設(shè)備按列車(chē)的實(shí)際進(jìn)路向車(chē)載設(shè)備發(fā)送線路數(shù)據(jù)。如圖2 所示，不管列車(chē)所經(jīng)過(guò)的進(jìn)路多么復(fù)雜，線路數(shù)據(jù)總是按進(jìn)路縱向延伸。在一些既有信號(hào)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備不能區(qū)分側(cè)線股道編號(hào)時(shí)，ETCS-1 系統(tǒng)通過(guò)應(yīng)答器的重定位信息給出所有進(jìn)路線路數(shù)據(jù)的最限制值以保證安全[7]。

第二，當(dāng)應(yīng)答器丟失造成ATP 控車(chē)可能存在不安全因素時(shí)，ETCS 將這類(lèi)關(guān)鍵應(yīng)答器的鏈接反應(yīng)設(shè)為常用或緊急制動(dòng)。這樣，當(dāng)車(chē)載設(shè)備檢查到該應(yīng)答器組存在一致性錯(cuò)誤時(shí)（包括應(yīng)答器組丟失、信息接收不完整、信息錯(cuò)誤、默認(rèn)報(bào)文等情況），將按照鏈接反應(yīng)輸出制動(dòng)，導(dǎo)向安全側(cè)。

3.2 CTCS規(guī)范分析

1）正線收到默認(rèn)報(bào)文

CTCS-2 級(jí)列控系統(tǒng)中，當(dāng)前方車(chē)站排列側(cè)向進(jìn)路時(shí)，出站口、區(qū)間以及中繼站的應(yīng)答器組均發(fā)送直向的線路數(shù)據(jù)，進(jìn)站應(yīng)答器組才開(kāi)始描述實(shí)際的側(cè)線數(shù)據(jù)。與ETCS-1 相比，CTCS-2 級(jí)列控系統(tǒng)的這種設(shè)計(jì)可以節(jié)省大量的有源應(yīng)答器等設(shè)備，降低成本。

針對(duì)中繼站有源應(yīng)答器故障的案例，因?yàn)閆J1應(yīng)答器組已經(jīng)提供了臨時(shí)限速信息，并且列車(chē)直向運(yùn)行，之前的區(qū)間應(yīng)答器也是按直向描述。這種情況下，當(dāng)?shù)诙M應(yīng)答器丟失或發(fā)送默認(rèn)報(bào)文，車(chē)載設(shè)備沿用既有數(shù)據(jù)控車(chē)沒(méi)有不安全因素。所以，建議當(dāng)車(chē)載設(shè)備正線收到默認(rèn)報(bào)文時(shí)，若在同一軌道區(qū)段已收到過(guò)臨時(shí)限速信息，則不再刪除數(shù)據(jù)降級(jí)運(yùn)行。

2）側(cè)線收到默認(rèn)報(bào)文

當(dāng)車(chē)站辦理側(cè)向進(jìn)路時(shí)，對(duì)應(yīng)的軌道區(qū)段分別發(fā)送U2/U2S、UU/UUS 碼。當(dāng)車(chē)載設(shè)備收到這些碼時(shí)，在UU/UUS 閉塞分區(qū)的末端設(shè)置45 km/h或80 km/h 的限速以保證安全（大號(hào)碼道岔信息有效時(shí)，限速按[CTCS-4]包取值）。

同時(shí)，車(chē)載設(shè)備在UU/UUS 區(qū)段還需要執(zhí)行側(cè)線防護(hù)邏輯。C2 車(chē)載設(shè)備技術(shù)條件（TB/T 3529-2018）7.4.8 節(jié)規(guī)定，“在列車(chē)側(cè)線進(jìn)站經(jīng)過(guò)進(jìn)站信號(hào)機(jī)外方軌道電路區(qū)段的過(guò)程中，如果發(fā)生應(yīng)答器丟失、接收異常等情況，應(yīng)丟棄所保存的線路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)入PS 模式，并觸發(fā)最大常用制動(dòng)”。C3 車(chē)載設(shè)備技術(shù)條件（TB/T 3483-2017）8.4.9 節(jié)規(guī)定，“收到地面UU 或UUS 信號(hào)后，車(chē)載設(shè)備可保留當(dāng)前閉塞分區(qū)內(nèi)的線路數(shù)據(jù)（軌道區(qū)段、線路速度、坡度信息、臨時(shí)限速、鏈接信息、過(guò)分相信息）及大號(hào)碼道岔信息、公里標(biāo)、站名信息”，“若車(chē)載設(shè)備在越過(guò)當(dāng)前閉塞分區(qū)終點(diǎn)時(shí)仍未收到更新的線路數(shù)據(jù)，則轉(zhuǎn)為部分監(jiān)控模式并輸出最大常用制動(dòng)命令停車(chē)”。

可以看到，上述規(guī)范條文在描述上存在一定的差異，各車(chē)載設(shè)備實(shí)現(xiàn)時(shí)也有不同。側(cè)線防護(hù)邏輯和FS 模式對(duì)默認(rèn)報(bào)文的特殊處理邏輯，共同保證了C2 車(chē)載設(shè)備或以CTCS-2 等級(jí)運(yùn)行的C3 車(chē)載設(shè)備使用正確的線路數(shù)據(jù)控車(chē)[8]。所以，建議車(chē)載設(shè)備側(cè)線收到默認(rèn)報(bào)文時(shí)，維持既有邏輯。

應(yīng)當(dāng)注意，UU/UUS 不是側(cè)線的唯一標(biāo)識(shí)。當(dāng)車(chē)載設(shè)備收到引導(dǎo)信號(hào)（HB 碼）時(shí)，地面也可能開(kāi)通了側(cè)向進(jìn)路。這種不能明確列車(chē)在正線的情況，車(chē)載設(shè)備在FS 模式時(shí)也應(yīng)對(duì)默認(rèn)報(bào)文進(jìn)行處理。在進(jìn)入引導(dǎo)模式時(shí)，有的車(chē)載設(shè)備還會(huì)再次刪除數(shù)據(jù)進(jìn)行防護(hù)，在此不再展開(kāi)。

另外，如果地面存在僅依賴(lài)車(chē)載設(shè)備對(duì)默認(rèn)報(bào)文的反應(yīng)進(jìn)行防護(hù)的情況，地面設(shè)計(jì)應(yīng)修改應(yīng)答器的鏈接反應(yīng)，使車(chē)載設(shè)備的觸發(fā)條件改為應(yīng)答器信息的一致性檢查，以應(yīng)對(duì)丟失的應(yīng)答器可能發(fā)送默認(rèn)報(bào)文的場(chǎng)景。

4 結(jié)論

車(chē)載設(shè)備對(duì)應(yīng)答器默認(rèn)報(bào)文的處理邏輯是一項(xiàng)安全措施，如果放寬條件應(yīng)慎之又慎。通過(guò)對(duì)相關(guān)規(guī)范條文的分析，本文建議：當(dāng)車(chē)載設(shè)備在正線收到默認(rèn)報(bào)文時(shí)，若在同一軌道區(qū)段已收到過(guò)臨時(shí)限速信息，則不再刪除數(shù)據(jù)降級(jí)運(yùn)行；其他情況則維持既有邏輯。這個(gè)方案盡可能的縮小了影響范圍，并提高CTCS-2 級(jí)列控系統(tǒng)的可用性，供大家探討。