300T型ATP設(shè)備D電纜固定支架的研制

陳惠冬 上海鐵路局上海電務(wù)段

300T型ATP設(shè)備D電纜固定支架的研制

陳惠冬 上海鐵路局上海電務(wù)段

闡述ATP(AutomaticTrain Protection)設(shè)備在高鐵事業(yè)中扮演的重要角色，剖析當前ATP故障原因及類型以確立課題研究方向,通過研制D電纜固定支架達到改善當前ATP設(shè)備運行質(zhì)量的目的。

ATP；300T；D電纜；固定支架

中國高鐵技術(shù)正日益成熟，在中國高鐵事業(yè)蓬勃發(fā)展的大趨勢下，動車組的安全、正點是確保鐵路正常有序運輸?shù)年P(guān)鍵，作為高鐵動車組運行的控制系統(tǒng)，CTCS3-300T型列控車載設(shè)備扮演著至關(guān)重要的角色。

目前，上海管內(nèi)已開通運營多條高鐵線路，ATP設(shè)備也已經(jīng)過了重重考驗。為了適應(yīng)在高速運行里程下對ATP設(shè)備更可靠更穩(wěn)定的要求，仍然需要對300T型ATP設(shè)備進行軟件升級及設(shè)備改造，不斷提高車載ATP設(shè)備運用質(zhì)量，進一步保證安全運行任務(wù)。

1 研究背景

以上海電務(wù)段為例，其配屬的CTCS3-300T設(shè)備動車組達到57組，為全局最多，在2012年一整年內(nèi)其300T設(shè)備發(fā)生各類故障103件，其中BTM故障占所有故障的38%。月平均故障停車21次，累計延時126min，嚴重干擾了高鐵運輸秩序。

引發(fā)BTM故障的原因有以下三種：

（1）BTM自檢測試超時，主要是因為設(shè)備上電時，BTM自檢測試與上次成功自檢測試的間隔時間即將超過120h。

（2）狀態(tài)端口無效，主要是因為BTM在數(shù)據(jù)處理上存在缺陷導(dǎo)致狀態(tài)數(shù)據(jù)異常。

（3）BSA臨時性錯誤，BSA即應(yīng)答器服務(wù)有效性。經(jīng)過長期的跟蹤分析我們發(fā)現(xiàn)主要是由于安裝上存在缺失引發(fā)的。

其中BSA臨時性錯誤是引發(fā)BTM故障的主要原因，前兩類原因在設(shè)備使用中經(jīng)過多次的軟件升級已經(jīng)很少發(fā)生。

針對BTM故障，尤其是BSA臨時性錯誤引發(fā)的這類故障，目前的處理極其費時費力。故障涉及三大部件：BTM數(shù)據(jù)處理單元、CAU數(shù)據(jù)接收天線、二者之間的連接電纜（即D電纜）。而不管哪個部件有異常都會導(dǎo)致BSA臨時性錯誤。由于處理手段的局限性，現(xiàn)在采用的手段就是更換三大部件，而設(shè)備在車上的位置卻極不利于更換，整個更換過程甚至?xí)馁M一天的時間。

在日常ATP設(shè)備的故障處理及維護過程中，我們發(fā)現(xiàn)很大一部分BSA臨時性錯誤是由BTM單元與CAU天線連接電纜（即D電纜）的安裝缺陷引發(fā)的：列車運行中D電纜極易受到外界干擾，雨水、冰凍會造成電纜接頭的氧化，列車震動、搖晃時會導(dǎo)致其接觸不良，影響設(shè)備間的通信，從而導(dǎo)致BTM故障。

由此，本文嘗試加強D電纜的固定效果以減少外界對D電纜的干擾，從而減少BTM故障發(fā)生率。

2 支架方案選擇

結(jié)合現(xiàn)場故障處理及維護的實際情況，考慮三種D電纜加固方案：

（1）海綿加塞：在連接的位置處填充海綿，將D電纜周圍空間填滿達到防震目的（如圖1）。

（2）橡膠固定：設(shè)計橡膠固定支架，將填充設(shè)計加固，形成固定保護套（如圖2）。

圖1 海綿填充

圖2 橡膠固定

（3）金屬支架：利用設(shè)備上的現(xiàn)有兩個固定螺絲，設(shè)計金屬支架，將固定設(shè)備直接加裝在CAU天線上，與天線組合成一體，使其更加牢固。

根據(jù)這三種方案，我們分別對D電纜進行了加固，并進行了實際效果檢查，結(jié)果表明：

方案1中，材料選取廣泛，非常容易實施安裝，可以完全將空間填充。但缺點也很多，在惡劣的環(huán)境下，不能有效發(fā)揮特點，容易吸水、積灰、風(fēng)化，吸水形成潮濕環(huán)境對D電纜的工作影響大，易積灰對連接頭的干擾大，材料易損耗風(fēng)化使用壽命短。

方案2中，設(shè)計簡單易制作，投入的成本比較少，搭建起來比較簡單且容易安裝，但是在實施中我們發(fā)現(xiàn)，因安裝牢固性不好，D電纜在列車運行中仍會晃動，而且產(chǎn)生的粉塵對電纜接頭是個污染源，會造成電纜接頭接觸不良，對于故障控制改善不大。

相比較前兩個方案，方案3中的支架使用性較強，固定性高。安裝更加牢固，可以利用CAU天線現(xiàn)有的螺絲孔進行設(shè)計，不易晃動，也比較方便安裝，對于D電纜的固定效果很好，而且金屬材質(zhì)耐用性好，壽命長，不會產(chǎn)生污染，可以很大程度上控制電纜的晃動，降低BTM故障的發(fā)生（見表1）。

表1 三種方案的優(yōu)劣性比較

3 金屬固定支架設(shè)計

本文對所需的相關(guān)圖紙進行搜集整理，并根據(jù)安裝要求設(shè)計了結(jié)構(gòu)設(shè)計圖（如圖3所示）、模擬圖。

圖3 支架結(jié)構(gòu)設(shè)計圖

根據(jù)在BTM設(shè)備上收集的尺寸數(shù)據(jù)，我們開始制作各部件及整體實物（如圖4、5、6所示）。

圖4 支架側(cè)面示意圖

圖5 支架蓋板側(cè)面示意圖

圖6 金屬固定支架實物

4 實物效果驗證

選取上海虹橋動車所380BL高鐵動車組安裝金屬固定支架。上海虹橋動車所配置有65列300T型ATP設(shè)備，截止2014年8月30日，已改造59列，并進行上電測試，確認整套ATP設(shè)備工作良好（如圖7）。支架安裝條件如下：

圖7 D電纜支架安裝

（1）在安裝D電纜支架前，必須確保車輛無電；

（2）在整個安裝過程中禁止插拔D電纜；

（3）做好電纜接頭的防水措施；

（4）所有螺絲必須加放松標記；

（5）安裝需要確保車輛下方有地溝。

安裝完成后，由數(shù)據(jù)分析員每日做好59組動車的跟蹤運行情況分析，做好BTM故障統(tǒng)計。通過我們的統(tǒng)計可知，與安裝前比較，2014年1月至8月59組列車發(fā)生的BTM故障明顯減少了，BTM故障發(fā)生率降低了85.7%，從21件/月降低到2件/月；達到了預(yù)期效果。

5 結(jié)束語

通過300T型ATP設(shè)備D電纜固定支架的研制及使用，有效減少了BTM故障發(fā)生率、列車庫內(nèi)存放時間及扣車件數(shù)，提高了列車運營質(zhì)量。同時，隨著故障率的降低，減少了備品的需求數(shù)量，為企業(yè)節(jié)約了大量的備品購置費用。

責任編輯：王華竇國棟來稿日期：2014-11-07