高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試信號(hào)系統(tǒng)典型問題剖析

陳 斌 中國鐵路上海局集團(tuán)有限公司沿海鐵路浙江有限公司

高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試是對高速鐵路的線路工程、高速動(dòng)車組、牽引供電、通信信號(hào)、防災(zāi)監(jiān)控、運(yùn)營調(diào)度以及客運(yùn)服務(wù)等各系統(tǒng)進(jìn)行綜合測試，對各系統(tǒng)狀態(tài)和系統(tǒng)間匹配關(guān)系進(jìn)行反復(fù)檢測、調(diào)試、驗(yàn)證，使各子系統(tǒng)的功能和結(jié)構(gòu)完整、合理，使高速鐵路整體系統(tǒng)功能達(dá)到最優(yōu)，為高速鐵路開通運(yùn)營提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)。

信號(hào)系統(tǒng)是高速鐵路聯(lián)調(diào)聯(lián)試的重要組成部分，為驗(yàn)證信號(hào)系統(tǒng)的性能，在工程靜態(tài)驗(yàn)收合格后先采用電務(wù)綜合檢測車進(jìn)行基本的信號(hào)設(shè)備狀態(tài)檢測，而后采用該線路將來主用型號(hào)車載設(shè)備進(jìn)行列控系統(tǒng)功能檢測，最后再采用其它型號(hào)車載設(shè)備進(jìn)行跨線兼容性測試。由于信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試時(shí)間相對靠后，如果該階段發(fā)現(xiàn)問題將會(huì)給后續(xù)聯(lián)調(diào)聯(lián)試計(jì)劃安排、問題整改及測試時(shí)間安排帶來較大困難。因此本文對多個(gè)項(xiàng)目聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間發(fā)現(xiàn)的典型問題進(jìn)行介紹、分析，為后續(xù)其它項(xiàng)目信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集成、施工提供一定的借鑒。

1 出站信號(hào)機(jī)兩側(cè)載頻切換問題

A 線引入B 站，B 站出站信號(hào)機(jī)XIV 股道側(cè)為下行載頻，岔區(qū)為上行載頻，如圖1所示。

圖1 出站信號(hào)機(jī)兩側(cè)載頻示意圖

利用某型車載設(shè)備對XIV～SN 進(jìn)路序列進(jìn)行場景測試時(shí)，當(dāng)列車以完全監(jiān)控模式通過時(shí)，車載設(shè)備運(yùn)行正常；當(dāng)以部分監(jiān)控模式發(fā)車，列車越過XIV 出站信號(hào)機(jī)時(shí)，車載設(shè)備提示機(jī)車信號(hào)掉碼、觸發(fā)制動(dòng)。

經(jīng)過對列控設(shè)備地面數(shù)據(jù)、車載數(shù)據(jù)及車載處理邏輯分析，當(dāng)列車以部分監(jiān)控模式發(fā)車時(shí)，列車車載鎖定下行載頻，雖然在出站應(yīng)答器組中已經(jīng)描述經(jīng)過出站信號(hào)機(jī)后為岔區(qū)上行載頻起點(diǎn)，而列車車載處理邏輯為考慮其測距誤差，列車越過出站信號(hào)機(jī)后不會(huì)立即鎖定上行載頻，而是再走行一定距離后再鎖定上行載頻。由于越過出站信號(hào)機(jī)后列車走行時(shí)間和解碼時(shí)間超過了車載設(shè)備規(guī)定的4 s，從而導(dǎo)致掉碼，引起列車制動(dòng)。而在完全監(jiān)控模式下，列車位置處于確定狀態(tài)，車載設(shè)備會(huì)提前鎖定出站信號(hào)機(jī)兩側(cè)上、下行載頻，能夠在越過出站信號(hào)機(jī)后立即接收上行載頻并解碼，所以未發(fā)生掉碼現(xiàn)象。

該特定場景下，列控地面設(shè)備的信息描述符與實(shí)際情況相符、合相關(guān)規(guī)范要求，而車載設(shè)備出于安全考慮處理邏輯觸發(fā)制動(dòng)也是合理的。該問題可通過修改車載設(shè)備軟件或修改列控地面設(shè)備數(shù)據(jù)配置解決，鑒于車載設(shè)備軟件修改周期長、涉及范圍廣，為盡快解決該問題從而完成聯(lián)調(diào)聯(lián)試任務(wù)，該項(xiàng)目采取了修改列控地面數(shù)據(jù)配置的方式，即將地面出站應(yīng)答器報(bào)文中軌道電路信息包描述的起點(diǎn)改為零以適應(yīng)車載設(shè)備處理邏輯。

2 進(jìn)路信號(hào)機(jī)類型問題

如圖2 所示，C 線路所XK 進(jìn)站信號(hào)機(jī)內(nèi)方設(shè)置有XL 進(jìn)路信號(hào)機(jī)，且XL內(nèi)方1#道岔為1/42大號(hào)碼道岔，側(cè)向最高允許通過速度為160 km/h。

圖2 進(jìn)路信號(hào)機(jī)類型示意圖

聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間，當(dāng)配備有某型車載設(shè)備的列車?yán)肵K～SF 進(jìn)路通過C 線路所時(shí)，列車運(yùn)行至XL 信號(hào)機(jī)處時(shí)，觸發(fā)緊急制動(dòng)。

經(jīng)過對列控地面應(yīng)答器數(shù)據(jù)分析，列控地面大號(hào)碼應(yīng)答器BDD 的軌道區(qū)段信息對XL 信號(hào)機(jī)的類型描述是“進(jìn)路信號(hào)機(jī)”、對1#道岔的側(cè)線通過速度描述為160 km/h。而通過對該型車載設(shè)備分析發(fā)現(xiàn)，車載軟件邏輯上是識(shí)別進(jìn)路信號(hào)機(jī)的，但對于上述場景經(jīng)過大號(hào)碼道岔側(cè)向的接發(fā)車進(jìn)路，車載設(shè)備在區(qū)間大號(hào)碼應(yīng)答器處收到相關(guān)軌道區(qū)段、過岔速度信息后，控制列車以160 km/h的速度通過1#道岔側(cè)向。但由于是側(cè)向接車XL 信號(hào)機(jī)外方區(qū)段地面發(fā)UUS 碼，列車運(yùn)行至XL 信號(hào)機(jī)外方區(qū)段時(shí)車載設(shè)備就會(huì)棄用之前收到的大號(hào)碼道岔應(yīng)答器信息，將1#道岔側(cè)向過岔速度降到80 km/h，引起車載控車曲線突降，從而導(dǎo)致緊急制動(dòng)。

最終車載設(shè)備廠家給出的解決方案是，將區(qū)間應(yīng)答器中對XL 信號(hào)機(jī)的類型描述由“進(jìn)路信號(hào)機(jī)”改為“進(jìn)站信號(hào)機(jī)”。

3 短區(qū)間C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換設(shè)置問題

如圖3 所示，D 線路所與E 站通過聯(lián)絡(luò)線連接，其中D 線路所采用CTCS3 級(jí)列控系統(tǒng)、E 站采用CTCS2 級(jí)列控系統(tǒng)。D 線路所向E 站方向運(yùn)行時(shí)，通過聯(lián)絡(luò)線區(qū)間設(shè)置的C3-＞C2級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)在區(qū)間轉(zhuǎn)為CTCS2 后進(jìn)入E 站；E 站向D 線路所方向運(yùn)行時(shí)以CTCS2等級(jí)進(jìn)入D線路所，通過D線路所XF口外方區(qū)間設(shè)置的C2-＞C3級(jí)間轉(zhuǎn)換點(diǎn)轉(zhuǎn)為CTCS3等級(jí)運(yùn)行。

圖3 短區(qū)間C3/C2級(jí)間轉(zhuǎn)換示意圖

列車在CTCS3等級(jí)通過D線路所4#大號(hào)碼道岔側(cè)向至E站方向運(yùn)行時(shí)，當(dāng)在區(qū)間等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)B10 至D 站SHF 進(jìn)站信號(hào)機(jī)之間下達(dá)45 km/h 的限速時(shí)，列車越過C3-＞C2 等級(jí)轉(zhuǎn)換預(yù)告點(diǎn)BXF 后，列車允許速度由120 km/h 突降至105 km/h，觸發(fā)最大常用制動(dòng)。車載設(shè)備對級(jí)間轉(zhuǎn)換信息的處理邏輯為，列車CTCS3車載設(shè)備收到C3-＞C2等級(jí)轉(zhuǎn)換信息后，“激活”CTCS2 車載設(shè)備并向其發(fā)送等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)位置信息。CTCS2 車載設(shè)備被“激活”后根據(jù)CTCS2 行車許可及等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)位置信息向CTCS3 車載設(shè)備報(bào)告等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)的目標(biāo)速度。

當(dāng)在區(qū)間等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)B10至D站SHF進(jìn)站信號(hào)機(jī)之間下達(dá)45 km/h 的限速時(shí)，D 線路所BXF 進(jìn)站有源應(yīng)答器發(fā)送全進(jìn)路45 km/h 的限速報(bào)文。該情況下，BXF 應(yīng)答器處CTCS3 等級(jí)允許速度為 120 km/h，CTCS2 車載根據(jù) BXF 應(yīng)答器發(fā)送的全進(jìn)路45 km/h 限速信息，計(jì)算出等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)處CTCS2 等級(jí)允許速度為45 km/h，而C3-＞C2 等級(jí)轉(zhuǎn)換預(yù)告點(diǎn)BXF 距離執(zhí)行點(diǎn)B10 的距離不滿足由CTCS3 等級(jí)允許速度制動(dòng)到CTCS2 等級(jí)允許速度的制動(dòng)距離，從而觸發(fā)列車最大常用制動(dòng)。

通過分析，有以下兩種解決方案：

方案一：聯(lián)絡(luò)線區(qū)間設(shè)置全區(qū)間限速

當(dāng)列車在聯(lián)絡(luò)線上由D 線路所向E 站反方向運(yùn)行時(shí)，如果聯(lián)絡(luò)線區(qū)間任一里程存在低于80 km/h 的臨時(shí)限速時(shí)，按全區(qū)間限速45 km/h 處理。該方案對列控地面設(shè)備不作修改，僅需對區(qū)間下達(dá)低于80 km/h 的臨時(shí)限速時(shí)，將范圍擴(kuò)大至全區(qū)間即可。

方案二：調(diào)整C3-＞C2等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)位置

將C3-＞C2 等級(jí)轉(zhuǎn)換執(zhí)行點(diǎn)向E 站方向移設(shè)，移設(shè)后C3-＞C2 等級(jí)預(yù)告點(diǎn)至執(zhí)行點(diǎn)之間距離滿足120 km/h 制動(dòng)到45 km/h 距離。該方案需對RBC、相關(guān)列控中心及無源應(yīng)答器報(bào)文進(jìn)行修改。

上述兩個(gè)方案均可解決問題，一般情況下優(yōu)先選擇方案二。但根據(jù)本項(xiàng)目具體情況，考慮到列控地面設(shè)備修改工作量、時(shí)間以及后續(xù)要點(diǎn)施工、測試時(shí)間等因素對整個(gè)項(xiàng)目聯(lián)調(diào)聯(lián)試計(jì)劃的影響，另外D 線路所向E 站方向?qū)儆诜捶较蜻\(yùn)行，平時(shí)利用率較低，綜合考慮采用方案一。

綜上所述，由于信號(hào)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試時(shí)間相對靠后，發(fā)現(xiàn)問題后將會(huì)給問題整改、后續(xù)聯(lián)調(diào)聯(lián)試計(jì)劃安排帶來較大困難。因此本文通過對聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間信號(hào)系統(tǒng)典型問題的剖析，并給出解決方案，對后續(xù)工程信號(hào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、集成具有一定的借鑒意義。