高速鐵路列控車載設(shè)備安全技術(shù)分析

趙小婷

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)和各行各業(yè)的快速發(fā)展，列控系統(tǒng)是主導(dǎo)高鐵安全運(yùn)營(yíng)的核心設(shè)備。列控系統(tǒng)的安全技術(shù)的深入研究和持續(xù)完善，對(duì)于提升高鐵的整體運(yùn)營(yíng)性能有直接的幫助，在提升高鐵運(yùn)行速度的同時(shí)，還必須確保安全性和穩(wěn)定性的技術(shù)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：高速鐵路;車載設(shè)備;安全技術(shù)

引言

對(duì)于高鐵系統(tǒng)，最基礎(chǔ)和核心的技術(shù)是安全技術(shù)，一旦安全技術(shù)存在問題，對(duì)于高速行駛的列車來說就是非常致命的威脅，沒有穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)的列控車載安全技術(shù)保障，高鐵系統(tǒng)就失去了存在的意義。重視列控車載設(shè)備安全系統(tǒng)建設(shè)，確保運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，是人們高度關(guān)注的內(nèi)容，相關(guān)研究有非?，F(xiàn)實(shí)的意義。

1概述

CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)是在CTCS-2級(jí)基礎(chǔ)上增加ATO功能的列控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)列車自動(dòng)駕駛、精確停車、自動(dòng)開關(guān)車門與站臺(tái)門等功能，CTCS-2+ATO列控車載設(shè)備是在ATP車載設(shè)備基礎(chǔ)上新增ATO功能單元，負(fù)責(zé)按接收的CTC計(jì)劃制定控車策略，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)駕駛及其他附加功能;CTCS-2+ATO列控系統(tǒng)于2016年3月30日應(yīng)用在城際鐵路，本文就CTCS-2+ATO列控車載設(shè)備在運(yùn)用過程中存在的典型問題進(jìn)行歸納和分析，并提出具體的對(duì)策，從而提高設(shè)備運(yùn)用質(zhì)量。

2存在常見問題及對(duì)策研究

2.1車載設(shè)備休眠端故障，影響換端使用

CTCS-2+ATO列控車載設(shè)備前端運(yùn)行時(shí)，后端設(shè)備開機(jī)并處于休眠狀態(tài)。在運(yùn)用中出現(xiàn)休眠時(shí)設(shè)備故障、宕機(jī)的情況，尤其是ATO設(shè)備故障時(shí)，乘務(wù)員換端按正常流程啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，直至“預(yù)選ATO”步驟才能發(fā)現(xiàn)ATO設(shè)備故障，且只能通過重啟設(shè)備恢復(fù)，影響列車正點(diǎn)運(yùn)行。針對(duì)這類問題，分析判斷為ATO軟件內(nèi)部通信超時(shí)、任務(wù)資源過多以及后端受電弓電流拉弧瞬間干擾過大導(dǎo)致，采取了一些措施，取得較好效果。一是通過優(yōu)化ATO主機(jī)休眠時(shí)的通信邏輯和處理機(jī)制，合理放寬通信時(shí)間閾值和減少運(yùn)行任務(wù)資源，有效降低ATO設(shè)備故障率。二是在DMS動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)增加休眠端列控車載設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，發(fā)生故障時(shí)實(shí)時(shí)彈窗報(bào)警。監(jiān)測(cè)人員通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分析判斷休眠端故障情況后，及時(shí)聯(lián)系動(dòng)車組乘務(wù)員，在換端時(shí)采取優(yōu)先重啟設(shè)備恢復(fù)的方式，減少故障發(fā)現(xiàn)和處理時(shí)間。后續(xù)建議：因后端列控車載設(shè)備處于開機(jī)狀態(tài)休眠運(yùn)行，且動(dòng)車組使用后受電弓距離設(shè)備較近，不排除電流拉弧瞬間干擾過大對(duì)設(shè)備可能造成影響。建議對(duì)故障率較高的車組進(jìn)行干擾測(cè)試和分析，并采用在設(shè)備柜布局屏蔽層（網(wǎng)）等方式減少干擾。

2.2與CCS鏈接中斷或通信質(zhì)量下降，影響車-地通信

在運(yùn)行中，出現(xiàn)與CCS鏈接時(shí)間過長(zhǎng)、鏈接中斷和通信質(zhì)量下降的問題，影響車-地通信，如CTC計(jì)劃接收延時(shí)、無法控制聯(lián)動(dòng)站臺(tái)門等情況。CCS鏈接中斷涉及CCS、ISDN、無線通信接口、MT電臺(tái)等多個(gè)節(jié)點(diǎn)，因CTCS-2+ATO列控車載設(shè)備僅有1根天饋線，采用功分器與雙套MT電臺(tái)連接的結(jié)構(gòu)，列控車載設(shè)備側(cè)分析判斷為車頂天饋線接頭進(jìn)水潮濕、功分器穩(wěn)定性不足以及SIM卡接觸不良導(dǎo)致。一是使用天饋線測(cè)試儀分別對(duì)功分器前后節(jié)點(diǎn)進(jìn)行駐波比測(cè)試，確定問題節(jié)點(diǎn)為車頂天饋線或是功分器，進(jìn)行相應(yīng)的除水、干燥、密封和更換。二是對(duì)SIM卡接觸面進(jìn)行處理，采取對(duì)SIM卡背面加厚方式確保接觸緊密不松動(dòng)或更換SIM卡。后續(xù)建議：CTCS-2+ATO列控車載設(shè)備僅有1根天饋線的先天不足，導(dǎo)致使用功分器信道接入衰耗較大，影響通信質(zhì)量。建議：1）盡快增加空口監(jiān)測(cè)模塊，對(duì)通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)采集，并利用DMS動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和報(bào)警;2）應(yīng)設(shè)計(jì)成雙天線、與雙MT電臺(tái)組成全路雙套冗余，減少功分器造成的衰耗過大及單套故障導(dǎo)致的影響運(yùn)用問題。

2.3ATO與車輛通信延時(shí)或失效，影響ATO控車

ATO控制列車自動(dòng)駕駛時(shí)，實(shí)時(shí)輸出牽引/制動(dòng)命令，車輛接收?qǐng)?zhí)行ATO命令，進(jìn)行相應(yīng)的加減速和停車。在AM模式下，車載信號(hào)系統(tǒng)輸出失效或車輛系統(tǒng)采集失效，導(dǎo)致車輛未執(zhí)行ATO控車命令，從而導(dǎo)致車輛運(yùn)行超出允許速度曲線、無法準(zhǔn)確靠標(biāo)停車甚至越標(biāo)停車的現(xiàn)象。分析該現(xiàn)象為“ATO有效”信號(hào)突然失效會(huì)導(dǎo)致車輛不響應(yīng)ATO輸出的牽引、制動(dòng)命令。由于該信號(hào)所經(jīng)過的環(huán)節(jié)較多，涉及信號(hào)、車輛多個(gè)繼電器級(jí)聯(lián)，車載信號(hào)系統(tǒng)輸出失效或車輛系統(tǒng)采集失效都有可能導(dǎo)致該故障的發(fā)生。因此需要信號(hào)系統(tǒng)和車輛系統(tǒng)相互配合，對(duì)該故障進(jìn)行預(yù)防及處理。針對(duì)此問題，通過升級(jí)軟件進(jìn)行必要的安全防護(hù)：一是根據(jù)車輛網(wǎng)絡(luò)（TCMS）向ATO反饋牽引/制動(dòng)級(jí)位命令的邏輯，在AM模式下，ATO輸出牽引/制動(dòng)命令時(shí)，增加對(duì)車輛網(wǎng)絡(luò)反饋的牽引/制動(dòng)級(jí)位命令進(jìn)行反饋檢查。當(dāng)檢測(cè)到車輛未響應(yīng)ATO的牽引/制動(dòng)命令時(shí)，則退出AM模式并報(bào)故障。二是增加ATO進(jìn)站過程速度控制功能，即ATO判斷前方停站時(shí)，在進(jìn)站信號(hào)機(jī)處設(shè)定限速為80km/h，并控制列車按照限速執(zhí)行。當(dāng)前方車站為通過時(shí)，不限制80km/h限速。后續(xù)建議：1）建議車輛、信號(hào)系統(tǒng)增加對(duì)“ATO有效”信號(hào)的檢測(cè)、反饋記錄和屏幕信息顯示，“ATO有效”信號(hào)失效時(shí)，能夠及時(shí)向司機(jī)提示。2）車輛專業(yè)考慮針對(duì)“ATO有效”信號(hào)采集，增加軟件防抖措施。3）在進(jìn)站停車設(shè)定限速80km/h的基礎(chǔ)上，再選取離停車點(diǎn)更近距離進(jìn)行速度值設(shè)定，如在站中心設(shè)定控制動(dòng)車組速度25km/h，供乘務(wù)員參考，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行情況。發(fā)現(xiàn)超過預(yù)期速度時(shí)，及時(shí)人工介入干預(yù)，保證動(dòng)車組不越標(biāo)停車。

2.4與車輛制動(dòng)參數(shù)不匹配影響精確停車

ATO系統(tǒng)需要預(yù)先配置相對(duì)應(yīng)的車輛制動(dòng)參數(shù)，才能據(jù)此施加準(zhǔn)確的制動(dòng)級(jí)數(shù)并停車。因不同動(dòng)車組制動(dòng)參數(shù)均不同，而車輛廠僅提供初始的一版通用參數(shù)，從而導(dǎo)致新車出廠時(shí)ATO無有效車輛制動(dòng)參數(shù)配置，大大影響新車上線運(yùn)用時(shí)效。后續(xù)運(yùn)用車輛制動(dòng)參數(shù)在動(dòng)車組運(yùn)行過程中呈一定趨勢(shì)的線性偏移，從而導(dǎo)致ATO配置制動(dòng)參數(shù)與實(shí)際參數(shù)不匹配，降低停車精度。針對(duì)此問題，一是向調(diào)度所申請(qǐng)專用ATO調(diào)試的交路，滿足新車及運(yùn)行中ATO參數(shù)不匹配的運(yùn)行調(diào)試。通過對(duì)每列車進(jìn)行多次ATO運(yùn)行試驗(yàn)，獲取精準(zhǔn)的車輛制動(dòng)參數(shù)，從而匹配ATO停車精度。以往ATO精度調(diào)試正常流程需要7天及以上，現(xiàn)在ATO停車精度調(diào)試則縮短至3天完成;二是定期組織對(duì)每列車停車精度數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)停車精度有偏離趨勢(shì)時(shí)，及時(shí)復(fù)核輪徑參數(shù)并對(duì)ATO參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。后續(xù)建議：1）信號(hào)與車輛專業(yè)隨著接口集成越多越復(fù)雜，應(yīng)打破壁壘，建立合作機(jī)制。針對(duì)每列車提供精準(zhǔn)的制動(dòng)參數(shù)或建立與ATO同步進(jìn)行精調(diào)的常態(tài)化工作機(jī)制。另外要定期對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)其中變化規(guī)律和趨勢(shì)，及時(shí)做好ATO配置制動(dòng)參數(shù)調(diào)整;2）ATO分析軟件中增加車輛制動(dòng)參數(shù)的數(shù)據(jù)，便于統(tǒng)計(jì)分析制動(dòng)參數(shù)與停車精度的線性規(guī)則，從而提早判斷并采取與車輛部門共同對(duì)參數(shù)進(jìn)行復(fù)核修正。

結(jié)語

高鐵建設(shè)已經(jīng)對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響，作為重要的有競(jìng)爭(zhēng)力的技術(shù)，在世界范圍內(nèi)享有較高的聲譽(yù)。高鐵建設(shè)投入成本非常巨大，其實(shí)際收益也相當(dāng)可觀，安全技術(shù)是確保投入得到應(yīng)有回報(bào)的根本，也是確保乘客生命財(cái)產(chǎn)安全的直接保證。

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