動(dòng)車組掉碼問(wèn)題分析

劉亞希 盧迎飛 陳聰

裝備CTCS-2級(jí)列控車載設(shè)備的動(dòng)車組在某些車站側(cè)向停車時(shí)，會(huì)發(fā)生因股道掉碼輸出緊急制動(dòng)的情況，對(duì)運(yùn)輸秩序造成一定影響。本文就低頻25.7 Hz轉(zhuǎn)頻碼設(shè)置不合理導(dǎo)致動(dòng)車組進(jìn)入股道后掉碼的問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出了解決方案及相關(guān)思考。

1 問(wèn)題描述

A站為新建站，下行咽喉有2個(gè)方向，上行咽喉有4個(gè)方向，站內(nèi)軌道電路發(fā)碼為列控中心控制編碼。A站站場(chǎng)圖如圖1所示，其中每個(gè)股道都是由G1和G2兩個(gè)不同載頻的區(qū)段構(gòu)成。

自Z方向開(kāi)通以來(lái)，當(dāng)動(dòng)車組由Z方向經(jīng)S進(jìn)站信號(hào)機(jī)在A站6G停車時(shí)，總是出現(xiàn)HU碼掉碼，ATP輸出緊急制動(dòng)停車的情況，而同一天從Y方向經(jīng)SC信號(hào)機(jī)進(jìn)入6G停車的動(dòng)車組，卻沒(méi)有出現(xiàn)掉碼停車現(xiàn)象。

利用信號(hào)集中監(jiān)測(cè)及DMS運(yùn)行交路回放得知，動(dòng)車組在Z方向區(qū)間接收碼序正常，當(dāng)A站排列S-X6的6G接車進(jìn)路后，動(dòng)車組越過(guò)S信號(hào)機(jī)，經(jīng)過(guò)岔區(qū)進(jìn)入6G2（圖1黑色加粗進(jìn)路），動(dòng)車組先接收2 s低頻為25.7 Hz的轉(zhuǎn)頻碼后，再正常接收HU碼，當(dāng)動(dòng)車組運(yùn)行至6G1后，就發(fā)生因HU碼掉碼輸出緊急制動(dòng)停車的情況。

2 原因分析

當(dāng)出現(xiàn)掉碼問(wèn)題后，一般先排查是否是特殊運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景；然后根據(jù)動(dòng)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(dòng)車組運(yùn)行要求；最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。利用“天窗”時(shí)間排查如下。

1）動(dòng)車組運(yùn)行情況。Z方向上行區(qū)間載頻為下行載頻，動(dòng)車組在區(qū)間按追蹤碼序正常運(yùn)行。A站S-X6接車進(jìn)路建立后，整條進(jìn)路發(fā)JC碼。當(dāng)動(dòng)車組壓入6G2時(shí)，列控中心控制6G2先發(fā)送2 s載頻為2 000-1 Hz，低頻為25.7 Hz的轉(zhuǎn)頻碼，動(dòng)車組收到后自動(dòng)將載頻切換至上行載頻，2 s后列控中心控制6G2發(fā)送載頻為2 000-1 Hz，低頻為26.8 Hz的HU碼，此時(shí)動(dòng)車組收到HU碼，列車?yán)^續(xù)運(yùn)行壓入6G1時(shí)，即發(fā)生HU碼掉碼，動(dòng)車組輸出緊急制動(dòng)停車。

圖1 A站站場(chǎng)示意圖

以上運(yùn)營(yíng)場(chǎng)景的特殊性在于：①區(qū)間上、下行載頻布置特殊，由于A站Z方向、Y方向區(qū)間為四線并行段，為避免鄰線干擾，將Z方向的區(qū)間載頻上、下行互換布置（上行采用下行載頻，下行采用上行載頻）；②動(dòng)車組壓入股道后先發(fā)送2 s低頻為25.7 Hz的轉(zhuǎn)頻碼，再正常發(fā)送HU碼。

2）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試情況。利用“天窗”時(shí)間排列S-X6的接車進(jìn)路，當(dāng)模擬占用6G2后，現(xiàn)場(chǎng)測(cè)得2 s左右的25.7 Hz轉(zhuǎn)頻碼，然后是26.8 Hz的HU碼，且入口電流在600 mA左右，模擬占用6G1，測(cè)得入口電流為630 mA左右，均符合機(jī)車信號(hào)工作條件。

3）列控車載設(shè)備情況。對(duì)列控車載設(shè)備的MID數(shù)據(jù)、SAM數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)列控車載設(shè)備接收軌道電路信息正常，車載機(jī)車信號(hào)顯示正常。

4）對(duì)比分析。自Y方向來(lái)的動(dòng)車組，經(jīng)SC-X6的接車進(jìn)路在6G停車時(shí)未發(fā)生掉碼現(xiàn)象。與機(jī)務(wù)段溝通后，發(fā)現(xiàn)此線路上運(yùn)行的僅有一對(duì)動(dòng)車組，運(yùn)行交路為交替運(yùn)行（一天從Z方向進(jìn)6G停車，另一天從Y方向進(jìn)6G停車），且從Z方向進(jìn)6G停車的動(dòng)車組每次均出現(xiàn)掉碼現(xiàn)象，所以可以排除是動(dòng)車組車載問(wèn)題。對(duì)比分析這2條運(yùn)行交路，發(fā)現(xiàn)唯一區(qū)別是動(dòng)車組自Z方向S口進(jìn)6G停車時(shí)，列控中心控制6G2先發(fā)送2 s的25.7 Hz轉(zhuǎn)頻碼，后正常發(fā)26.8 Hz的HU碼，動(dòng)車組自Y方向SC口進(jìn)6G后停車，列控中心不發(fā)送25.7 Hz轉(zhuǎn)頻碼。

通過(guò)以上4點(diǎn)排查內(nèi)容，發(fā)現(xiàn)掉碼原因與低頻碼25.7 Hz的設(shè)置有關(guān)，根據(jù)《機(jī)車信號(hào)車載系統(tǒng)設(shè)備》（TB/T 3287—2013）第4.12.3條“地面提供載頻切換信息碼時(shí)（信息碼的時(shí)間不應(yīng)小于2 s），設(shè)備應(yīng)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)載頻鎖定或切換”，其功能應(yīng)符合表1中的規(guī)定。

表1 載頻切換信息碼使用規(guī)定

由圖1和 表1可知，A站6G2載頻為2 000-1 Hz，6G1載頻為2 600-1 Hz，動(dòng)車組進(jìn)站運(yùn)行至6G2后，列控車載設(shè)備收到2 s 25.7 Hz的轉(zhuǎn)頻碼，將車載設(shè)備接收載頻鎖定在2 000 Hz，造成動(dòng)車組在運(yùn)行至6G1時(shí)無(wú)法接收載頻為2 600 Hz的HU碼，從而導(dǎo)致HU碼掉碼，動(dòng)車組觸發(fā)緊急制動(dòng)停車。

3 解決方案

A站站場(chǎng)情況復(fù)雜，存在3個(gè)方向。當(dāng)從X方向或Z方向正向運(yùn)行至A站站內(nèi)停車時(shí)，由于X方向（X信號(hào)機(jī)）和Z方向（S信號(hào)機(jī)）外方區(qū)段是下行載頻，只要進(jìn)入A站具有上行載頻的股道（ⅠG、4G、6G），便會(huì)在壓入股道后收到2 s的25.7 Hz轉(zhuǎn)頻碼。由于ⅠG和4G載頻為2 600-2 Hz/2 000-2 Hz，因此當(dāng)列車壓入ⅠG或4G時(shí)，會(huì)收到2 s的載頻為2 600-2 Hz/2 000-2 Hz，低頻為25.7 Hz的轉(zhuǎn)頻碼，由表1可知，此時(shí)列車可接收2 000 Hz和2 600 Hz 2種載頻的信號(hào)，所以ⅠG和4G不會(huì)出現(xiàn)列車掉碼的現(xiàn)象，而6G由于“-1”載頻的設(shè)計(jì)，列車壓入6G2后也會(huì)發(fā)生掉碼；當(dāng)動(dòng)車組從X方向或Z方向反向運(yùn)行進(jìn)入A站站內(nèi)停車時(shí)，由于X方向（XN信號(hào)機(jī)）和Z方向（SN信號(hào)機(jī)）外方區(qū)段為上行載頻，只要進(jìn)入A站發(fā)送下行載頻的股道（ⅡG、3G、5G），便會(huì)在壓入股道后收到2 s的25.7 Hz轉(zhuǎn)頻碼。同樣的，ⅡG和3G不會(huì)出現(xiàn)掉碼問(wèn)題，而5G因?yàn)椤?1”載頻的設(shè)計(jì)也會(huì)存在動(dòng)車組掉碼問(wèn)題。

對(duì)于發(fā)車進(jìn)路而言，當(dāng)發(fā)車進(jìn)路建立后，在進(jìn)路的最后一個(gè)無(wú)岔區(qū)段發(fā)送25.7 Hz的轉(zhuǎn)頻碼，由于最后無(wú)岔區(qū)段載頻均為“-2”的載頻，所以動(dòng)車組能接收2種載頻的信號(hào)，不會(huì)造成動(dòng)車組掉碼。

根據(jù)上述分析，提出以下2種解決方案。

1）由于該線是設(shè)計(jì)時(shí)速160 km，預(yù)留時(shí)速為200 km的客貨共用準(zhǔn)高速鐵路，各站均設(shè)有車站列控中心，區(qū)間及站內(nèi)均采用客專ZPW-2000系列軌道電路，按照《列控中心技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)規(guī)定，修改列控中心軟件，取消25.7 Hz轉(zhuǎn)頻碼，按LKJ要求人工扳閘切換載頻。

2）調(diào)整股道載頻的設(shè)置，避免載頻設(shè)置為1 700-1 Hz、2 000-1 Hz、2 300-1 Hz、2 600-1 Hz。

由于A站的6個(gè)股道處于并行狀態(tài)，對(duì)于第2種解決方案而言，如果各股道載頻不進(jìn)行錯(cuò)頻設(shè)計(jì)，無(wú)法避免鄰線干擾問(wèn)題；另外，調(diào)整各股道載頻既需對(duì)ZPW-2000軌道電路相關(guān)設(shè)置進(jìn)行修改，又需要對(duì)列控中心軟件進(jìn)行修改，整體風(fēng)險(xiǎn)較大。最終確定按照方案一修改A站列控中心軟件，接發(fā)車時(shí)不再發(fā)送25.7 Hz轉(zhuǎn)頻碼。

列控中心軟件修改后，后續(xù)動(dòng)車組運(yùn)行未再發(fā)生掉碼現(xiàn)象。改造后，動(dòng)車組司機(jī)需要在列車進(jìn)入岔區(qū)機(jī)車信號(hào)顯示白燈無(wú)碼后，手動(dòng)選擇上、下行載頻。

4 相關(guān)思考

該起故障是典型的設(shè)計(jì)缺陷問(wèn)題，涉及動(dòng)車組車載設(shè)備、地面設(shè)備，以及車地結(jié)合部。由于現(xiàn)場(chǎng)存在維護(hù)人員懂車載設(shè)備的不懂地面設(shè)備，懂地面設(shè)備的不懂車載設(shè)備的情況，按照常規(guī)分析，地面設(shè)備和車載設(shè)備各自分析得出的結(jié)果均正常，但掉碼發(fā)生一定是有原因的。本次故障的分析過(guò)程值得深入思考。

1）應(yīng)加強(qiáng)對(duì)動(dòng)車組異常信息的分析處置，特別是對(duì)車載、地面設(shè)備均正常，但存在原因不明的異常信息等情況的分析。為了徹底查明A站6G掉碼的原因，先后調(diào)閱了列控車載設(shè)備的MID數(shù)據(jù)、SAM數(shù)據(jù)、DMS數(shù)據(jù)、信號(hào)集中監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、列控中心維護(hù)終端數(shù)據(jù)，以及ZPW-2000R軌道電路維護(hù)終端數(shù)據(jù)等，對(duì)動(dòng)車組的實(shí)際接收碼序、實(shí)際走行距離及地面設(shè)備發(fā)碼的時(shí)機(jī)、低頻、載頻等進(jìn)行了確認(rèn)，排查確認(rèn)地面設(shè)備發(fā)碼條件，從而發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題。

2）加強(qiáng)車地異常信息的聯(lián)合分析。以往動(dòng)車組出現(xiàn)異常報(bào)警信息或故障后，列控系統(tǒng)的車地設(shè)備維護(hù)部門(mén)、廠家都是只對(duì)各自的設(shè)備進(jìn)行分析處置，缺乏綜合分析。只有聯(lián)合地面與車載設(shè)備廠家、電務(wù)段地面與車載設(shè)備技術(shù)部門(mén)、現(xiàn)場(chǎng)維修車間等進(jìn)行全面分析，加強(qiáng)溝通協(xié)調(diào)，才能真正查明異常原因。

3）加強(qiáng)工程設(shè)計(jì)、建設(shè)的源頭控制。在施工建設(shè)初期的技術(shù)方案審查中，應(yīng)高度重視列控中心發(fā)碼邏輯、軌道電路發(fā)碼制式、室外軌道電路載頻布置等技術(shù)條件的選擇。在設(shè)計(jì)初期規(guī)避可能出現(xiàn)的問(wèn)題，真正實(shí)現(xiàn)源頭的隱患控制。