半自動(dòng)閉塞區(qū)段機(jī)車監(jiān)控裝置過(guò)機(jī)誤校問(wèn)題處理與解決

王崇華

（烏魯木齊鐵路局 庫(kù)爾勒機(jī)務(wù)段， 庫(kù)爾勒 841001）

2011年3月25日～4月12日烏魯木齊鐵路局南疆線庫(kù)爾勒～魚(yú)兒溝區(qū)段HXN5-301機(jī)車在半自動(dòng)閉塞區(qū)段運(yùn)用過(guò)程中，LKJ-2000型機(jī)車監(jiān)控裝置（以下簡(jiǎn)稱LKJ）自動(dòng)過(guò)機(jī)校正時(shí)距離誤校，導(dǎo)致LKJ常用制動(dòng)發(fā)生9起（其中1起還引發(fā)了緊急制動(dòng)）。而常用制動(dòng)頻繁發(fā)生，干擾機(jī)車乘務(wù)員的正常操作，特別是和諧型機(jī)車LKJ產(chǎn)生的常用制動(dòng)，會(huì)通過(guò)機(jī)車的CCBII型制動(dòng)機(jī)輸出懲罰制動(dòng)。而懲罰制動(dòng)后的處理較為繁瑣，容易導(dǎo)致區(qū)間停車等問(wèn)題，由此引發(fā)的緊急制動(dòng)更會(huì)造成列車擦輪、高坡起車等安全隱患。同時(shí)錯(cuò)誤校正引發(fā)的常用制動(dòng)發(fā)生在進(jìn)站前的關(guān)鍵時(shí)機(jī)，發(fā)生常用制動(dòng)后，司機(jī)被迫忙于解鎖常用制動(dòng)及消除懲罰制動(dòng)，會(huì)極大地分散機(jī)車乘務(wù)員的值乘精力，降低瞭望質(zhì)量等，存在機(jī)車易冒進(jìn)的安全隱患。對(duì)南疆線的行車安全產(chǎn)生很大影響。針對(duì)該問(wèn)題，烏魯木齊鐵路局組織專人對(duì)問(wèn)題原因、措施和處置方法進(jìn)行分析論證，查找出LKJ誤校的原因，提出解決方案和處理措施，提高了南疆線LKJ裝置的運(yùn)用可靠性。動(dòng)文件進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，LKJ距離均準(zhǔn)確，在機(jī)車未越過(guò)預(yù)告信號(hào)機(jī)處于無(wú)碼狀態(tài)時(shí)，LKJ進(jìn)行自動(dòng)校正，且校正距離較大，一般在70 m以上，最大時(shí)可達(dá)到100 m以上，存在明顯的LKJ錯(cuò)誤校正，如圖1所示，HKN5-301機(jī)車被錯(cuò)誤減去98 m的距離。校正導(dǎo)致LKJ距離錯(cuò)誤減少，造成機(jī)車未過(guò)預(yù)告信號(hào)機(jī)時(shí)，LKJ距離已提前進(jìn)入預(yù)告信號(hào)機(jī)與進(jìn)站信號(hào)機(jī)間，誤啟控進(jìn)站信號(hào)機(jī)白燈防冒控制曲線，在速度較高時(shí)，引發(fā)LKJ常用制動(dòng)、緊急制動(dòng)動(dòng)作。

1 故障原因分析

1.1 過(guò)機(jī)誤校導(dǎo)致自停的調(diào)查

正常情況下半自閉區(qū)段LKJ自動(dòng)過(guò)機(jī)校正應(yīng)在接碼（白燈以外）狀態(tài)下進(jìn)行。對(duì)上述常用制

圖1 2011年3月28日HXN5-301機(jī)車常用制動(dòng)曲線圖

1.2 過(guò)機(jī)校正原理分析

LKJ以預(yù)先存儲(chǔ)在EPROM內(nèi)的線路運(yùn)行參數(shù)為依據(jù)，通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)列車速度，計(jì)算列車的走行距離和限制速度，從而不斷確定和校正列車的位置和控制速度，實(shí)現(xiàn)防冒進(jìn)和防超速功能。為確保LK J計(jì)算距離與地面實(shí)際距離相符，必須進(jìn)行距離的自動(dòng)修正，而LKJ是以地面信號(hào)機(jī)為基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行校正的。通常稱為過(guò)機(jī)校正。在LKJ上確認(rèn)經(jīng)過(guò)地面信號(hào)機(jī)基礎(chǔ)點(diǎn)的判斷分為頻率校正和幅值校正。

在實(shí)際運(yùn)用中，由于機(jī)車信號(hào)的調(diào)制頻率較穩(wěn)定，錯(cuò)誤較少，南疆鐵路采用頻率校正，其運(yùn)行機(jī)理是：移頻信號(hào)區(qū)段，上下行線路采用不同的頻率，防止上下行線路之間干擾，同一線路相鄰軌道電路采用不同的載頻（上行550 Hz、750 Hz，下行650 Hz、850 Hz）。軌道電路之間以軌道電路絕緣節(jié)進(jìn)行物理分隔，絕緣節(jié)位置原則上與相應(yīng)地面信號(hào)機(jī)坐標(biāo)平齊。這樣，通過(guò)識(shí)別軌道電路頻率變化點(diǎn)，就可找到軌道絕緣節(jié)，從而與LKJ的實(shí)時(shí)信號(hào)機(jī)位置進(jìn)行對(duì)比，修正距離。

使用頻率校正的基礎(chǔ)，就是要對(duì)地面信號(hào)制式對(duì)應(yīng)頻率進(jìn)行準(zhǔn)確識(shí)別，需要進(jìn)行濾波操作。LKJ使用地面信息處理插件通過(guò)數(shù)字濾波技術(shù)對(duì)地面信號(hào)的制式頻率進(jìn)行濾波、識(shí)別和輸出過(guò)絕緣節(jié)信息。數(shù)字濾波實(shí)現(xiàn)過(guò)程是：地面信息處理軟件控制數(shù)字信號(hào)處理器,根據(jù)行駛路線的機(jī)車信號(hào)制式采用不同的濾波器，如果是上行信息，則將移頻信號(hào)分別接入中心頻率為600 HZ、700 HZ、800 HZ和900 HZ的數(shù)字濾波器；如果是下行信息，則將信號(hào)分別接入中心頻率為500 HZ、600 HZ、700 HZ、800 HZ的數(shù)字濾波器,使得移頻信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波器后信號(hào)的上、下邊頻分別由不同的濾波器輸出，起到對(duì)移頻信號(hào)進(jìn)行分路的作用，使移頻信號(hào)的調(diào)制低頻信息由原來(lái)信號(hào)的頻率變化轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的幅度變化。再經(jīng)過(guò)算法處理獲得一個(gè)直流信號(hào)，根據(jù)兩個(gè)直流信號(hào)的交替變化作為頻率變化的依據(jù)，發(fā)出脈寬約30 ms的中斷信號(hào)。監(jiān)控軟件依據(jù)此進(jìn)行距離校正處理。

1.3 誤校原因分析

烏魯木齊鐵路局南疆鐵路全線使用半自動(dòng)閉塞，地面信號(hào)采用ZP-89移頻信號(hào)制式。該區(qū)段自然條件惡劣，其高坡區(qū)段有連續(xù)254 km、22‰的長(zhǎng)大坡道，有海拔2 997 m的高寒山區(qū)，有長(zhǎng)達(dá)6 154 m的長(zhǎng)大隧道，其他區(qū)段又大多地處塔克拉瑪干沙漠邊緣，具有明顯的沙漠化和半沙漠化氣候，沙塵天氣頻繁，產(chǎn)生大量顆粒在0.05 mm～0.01 mm的粉沙。惡劣的自然環(huán)境對(duì)地面信號(hào)設(shè)備破壞極大，易導(dǎo)致設(shè)備工作狀態(tài)不穩(wěn)定的問(wèn)題。加上故障高發(fā)時(shí)段正值春融季節(jié)，軌道電路各項(xiàng)性能下降，易受輸電線路的工頻50 Hz及其奇次諧波的干擾。對(duì)上述9起自停事件的調(diào)查，也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，這些自停地點(diǎn)比較集中，大部分常用制動(dòng)均集中在下行哈爾格車站預(yù)告信號(hào)機(jī)處和上行幸福灘車站預(yù)告信號(hào)機(jī)處。調(diào)取這兩處的機(jī)車信號(hào)文件，發(fā)現(xiàn)這兩處在信號(hào)機(jī)附近存在干擾信號(hào)，干擾波形頻率為427 Hz左右，波形持續(xù)時(shí)間為1 s，干擾信號(hào)的最大幅度為88.4 mV，如圖2所示。

圖2 機(jī)車信號(hào)CF卡記錄的干擾波形

而400 Hz～450 Hz正是處在LKJ地面信息校正的臨界點(diǎn)，一旦干擾波形的載頻和幅值的變化滿足過(guò)機(jī)校正的條件，監(jiān)控裝置就認(rèn)為是正常的絕緣節(jié)信號(hào)，對(duì)距離進(jìn)行校正。

2 解決方案

提高地面信息板程序?qū)^緣節(jié)信號(hào)判斷的門限電壓，以提高對(duì)移頻半自動(dòng)閉塞區(qū)間過(guò)節(jié)信號(hào)的抗干擾能力。

按照地面信息板的過(guò)節(jié)原理，對(duì)于移頻區(qū)段（移頻分下行中心頻率550 Hz和750 Hz。上行中心頻率650 Hz和850 Hz），地面信息插件將算法參數(shù)初始化，包括數(shù)字濾波器參數(shù)及傅立葉系數(shù)，AD初始化，A/D采樣頻率為3 200 Hz。A/D采樣的數(shù)據(jù)暫存在一個(gè)桶形寄存器內(nèi)，每128個(gè)數(shù)據(jù)為一組，滿128點(diǎn)后，讀取一組數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字濾波，濾去噪聲。再用傅立葉變換提取載頻信號(hào)，分別提?。?50-55）Hz/（550+55）Hz，（750-55）Hz/（750+55）Hz，或者（650-55）Hz/（650+55）Hz，（850-55）Hz/（850+55）Hz信號(hào)，同時(shí)提取一個(gè)噪聲參考信號(hào)，把同一中心頻率的信號(hào)相加暫存。在半自動(dòng)閉塞區(qū)段，若在一段時(shí)間內(nèi)無(wú)信號(hào)，而下一段時(shí)間內(nèi)有信號(hào)，認(rèn)為過(guò)節(jié)。刷新指示燈，等待4 s后通過(guò)控制器局域網(wǎng)（CAN）發(fā)過(guò)節(jié)信息，判斷為正常的過(guò)節(jié)信息，進(jìn)行過(guò)機(jī)校正。

根據(jù)以上原理，提高噪聲信號(hào)的幅值，從而增加同一中心頻率的疊加值，以提高判斷過(guò)節(jié)信號(hào)的最低幅值（門限電壓），避免因干擾信號(hào)影響監(jiān)控記錄插件對(duì)過(guò)節(jié)信息的判斷。

3 結(jié)束語(yǔ)

自2011年4月下旬，烏魯木齊鐵路局庫(kù)爾勒機(jī)務(wù)段將配屬機(jī)車的地面信息處理插件的程序全部進(jìn)行更換。更換后，至今再未發(fā)生因LKJ誤校正導(dǎo)致的常用制動(dòng)問(wèn)題。解決了因LKJ頻繁制動(dòng)區(qū)停耽誤列車，影響南疆線運(yùn)輸秩序的問(wèn)題，同時(shí)也消除了因高坡區(qū)段區(qū)停處理不當(dāng)導(dǎo)致列車溜逸等安全隱患，確保了LK J數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使LKJ能夠準(zhǔn)確控制，更好地為行車安全服務(wù)。